Mitotisk spindelstruktur, dannelse, funktion og evolution

den mitotisk spindel eller akromatisk, også kaldet mitotisk maskineri, er en cellulær struktur udformet af mikrotubuli af en proteintype, der dannes under celledeling (mitose og meiosis).

Betegnelsen achromatisk refererer til, at den ikke pletter med farvestofferne orcein A eller B. Spindlen deltager i den retfærdige fordeling af det genetiske materiale mellem de to datterceller som følge af celledeling.

Celleopdeling er den proces, hvorved både gameterne, som er mexicotiske celler og de somatiske celler, der er nødvendige for vækst og udvikling af en organisme fra zygoten, dannes..

Overgangen mellem to på hinanden følgende divisioner udgør cellecyklusen, hvis varighed varierer meget afhængigt af typen af ​​celle og de stimuli, som den er udsat for..

Under mitose af en eukaryot celle (celle med reel kerne afgrænset organeller og membran), forekommer flere trin: S-fasen, profase, prometafasen, metafase, anafase, telofase og grænseflade.

I begyndelsen kondenserer kromosomerne og danner to identiske filamenter kaldet kromatider. Hvert kromatid indeholder et af de to tidligere dannede DNA-molekyler, der er koblet sammen af ​​et område kaldet centromeren, som spiller en fundamental rolle i migrationsprocessen mod polerne forud for celledeling..

Den mitotiske division foregår i hele organismenes liv. Det skønnes, at der i løbet af menneskelivet opstår omkring 10 i kroppen¹⁷ celleafdelinger. Den meiotiske deling forekommer i cellerne, der producerer gameter eller sexceller.

indeks

• 1 Struktur og træning
  • 1.1 Forholdet til cytoskelettet
  • 1.2 Cellecyklus og achromatisk spindel: S-fase, profase, prometafase, metafase, anafase, telofase og interfase.
  • 1.3 Mekanisme for kromosomal migration
• 2 funktion
  • 2.1 Andre funktioner, der skal verificeres
• 3 Evolution af mekanismen
• 4 referencer

Struktur og træning

Forholdet til cytoskelettet

Den achromatiske spindel betragtes som et langsgående system af proteinmikrofibriller eller cellulære mikrotubuli. Den er dannet på tidspunktet for celledeling, mellem kromosomale centromerer og centrosomer ved cellepolerne og er relateret til migrering af kromosomer til dannelse af datterceller med samme mængde genetisk information.

Centrosomet er det område, hvor mikrotubuli stammer fra både den achromatiske spindel og cytoskelettet. Disse spindel mikrotubuli består af tubulin dimerer, der lånes fra cytoskelettet.

Ved begyndelsen af ​​mitose afbrydes det mikrotubulære netværk af cytoskeletten i cellen, og den achromatiske spindel dannes. Efter celledeling er disartikuleret, og mikrotubulærnetværket af cytoskelettet reorganiseres, vender cellen tilbage til sin hvilende tilstand.

Det er vigtigt at skelne, at der er tre typer af mikrotubuli i mitotiske apparat, to typer af spindel mikrotubuli (kinetochoren mikrotubuli og polær) og en type af mikrotubulus aster (astrale mikrotubuli).

Den bilaterale symmetri af den achromatiske spindel skyldes interaktioner, der opretholder sine to halvdele sammen. Disse interaktioner er: enten sideværts mellem de positive overlejrede ender af de polære mikrotubuli; eller de er terminale interaktioner mellem mikrotubuli af kinetoforerne og kinetoforerne af søsterkromatiderne.

Cellecyklus og achromatisk spindel: S-fase, profase, prometafase, metafase, anafase, telofase og interfase.

DNA-replikation sker i S-fasen af ​​cellecyklussen, og i løbet af profasen forekommer migrationen af ​​centrosomer til modstående poler af cellen, og kromosomerne kondenserer også.

prometafasen

I prometafasen opstår dannelsen af ​​mitotiske maskiner takket være mikrotubulernes samling og deres indtrængning i det indre af kernen. Søsterkromatiderne, der er forbundet med centromererne, genereres, og disse binder i sin tur til mikrotubuli.

metafase

Under metafasen er kromosomerne justeret i det ækvatoriale cellulære plan. Spindlen er organiseret i en central mitotisk spindel og et par asters.

Hver aster består af mikrotubuli arrangeret i en stjerneform, der strækker sig fra centrosomerne til den cellulære cortex. Disse astrale mikrotubuli interagerer ikke med kromosomerne.

Det siges så at asters udstråler fra centrosomet til cellen cortex og deltager i begge steder i hele det mitotiske apparat som ved bestemmelse planet for celledeling under cytokinese.

anafase

Efterfølgende under anafase, de mikrotubuli i mitosespindelen er forankret ved en positiv afslutning på kromosomer gennem deres kinetochorer og en negativ afslutning på en centrosomet.

Separering af søsterchromatider forekommer i uafhængige kromosomer. Hvert kromosom fastgjort til en kinetochore mikrotubule bevæger sig til en cellepæl. Samtidig forekommer adskillelsen af ​​cellepolerne.

Telophase og cytokinesis

Endelig dannes de nukleare membraner under datterkernerne under telofase og cytokines, og kromosomerne mister deres kondenserede udseende.

Den mitotiske spindel forsvinder, når mikrotubuli depolymeriseres og celledeling opstår i grænsefladen.

Kromosomvandringsmekanisme

Mekanismen involveret i migrationen af ​​kromosomerne mod polerne og den efterfølgende separation af polerne fra hinanden er ikke kendt præcist, dog; Det er kendt, at interaktioner mellem kinetochoren og mikrotubuli af spindlen fastgjort til den er involveret i denne proces..

Mens hvert kromosom migrerer til den tilsvarende stang, fastgjort mikrotubulus depolymerisering eller cinetocórico mikrotubulus forekommer. Det antages, at denne depolymerisering kan generere den passive bevægelse af kromosomet bundet til mikrotubuli af spindlen.

Det menes også, at der kan være andre motoriske proteiner forbundet med kinetochoren, hvori den energi, der kommer fra hydrolysen af ​​ATP, ville blive anvendt..

Denne energi ville tjene til at drive migrationen af ​​kromosomet langs mikrotubuli til sin ende kaldet "minus", hvor centrosomet er placeret.

Til gengæld kan depolymeriseringen af ​​enden af ​​mikrotubulen, som binder til kinetochoren, eller "mere" enden, forekomme, hvilket også ville bidrage til kromosomens bevægelse..

funktion

Den akromatiske eller mitotiske spindel er en cellulær struktur, der tjener til at forankre kromosomerne gennem deres kinetochorer, tilslutter celle Ecuador og endelig direkte migrationen af ​​kromatider til modsatte poler i cellen før deling, således at fordelingen retfærdig af genetisk materiale mellem de to resulterende datterceller.

Fejl opstår i denne proces bliver mangel eller overskud af kromosomer genereret, hvilket resulterer i unormale udviklingsmæssige mønstre (at forekomme under embryogenese), og forskellige patologier (forekomme efter fødslen af ​​individet).

Andre funktioner, der skal verificeres

Der er tegn på, at spindelens mikrotubuli er involveret i bestemmelsen af ​​placeringen af ​​de strukturer, der er ansvarlige for den cytoplasmatiske division.

Det vigtigste bevis er, at celledeling altid forekommer i spindelens midterlinie, hvor polære fibre overlapper hinanden.

Evolution af mekanismen

Evolutivt er det blevet valgt som en meget overflødig mekanisme, hvor hvert trin udføres af mikrotubulære motorproteiner..

Det antages, at evolutionær erhvervelse af mikrotubuli skyldtes en proces med endosymbiose, hvori en eukaryot celle medium absorberes en prokaryot celle, der præsenterer disse strukturer spindel apparater. Alt dette kunne være sket før begyndelsen af ​​mitose.

Denne hypotese antyder, at de mikrotubulære proteinstrukturer kunne have oprindeligt opfyldt en fremdriftsfunktion. Derefter udgør mikrotubuli, når de bliver en del af en ny organisme, cytoskelettet og senere det mitotiske maskineri.

I evolutionær historie opstod der variationer i grundskemaet for eukaryot celledeling. Celleopdeling repræsenterer kun nogle faser af cellecyklussen, som er en vigtig proces.

referencer

1. Bolsover, S. R., Hyams, J.S., Shephard, E. A., White, H.A. og Wiedemann, C.G. (2003). Cellebiologi, en kort kursus. Anden udgave. s. 535. Wiley-Liss. ISBN: 0471263931, 9780471263937, 9780471461593
2. Friedmann, T., Dunlap, J.C. og Goodwin, S.F. (2016). Fremskridt i Genetik. Første udgave. Elsevier Academic Press. s. 258. ISBN: 0128048018, 978-0-12-804801-6
3. Hartwell, L., Goldberg, M. L., Fischer, J. og Hood, L. (2017). Genetik: Fra gener til genomer. Sjette udgave. McGraw-Hill. s. 848. ISBN: 1259700909, 9781259700903
4. Mazia, D., & Dan, K. (1952). Isolering og biokemisk karakterisering af den mytotiske apparat af deling af celler. Forsøg af National Academy of Sciences, 38 (9), 826-838. doi: 10,1073 / pnas.38.9.826
5. Yu, H. (2017). Kommunikation Genetik: Visualiseringer og repræsentationer. Palgrave Macmillan UK. Første udgave. pp ISBN: 978-1-137-58778-7, 978-1-137-58779-4