Mitotinė ašies struktūra, susidarymas, funkcija ir evoliucija



The mitozinis velenas arba achromatiniai, taip pat vadinami mitozinėmis mašinomis, yra ląstelių struktūra, sudaryta iš baltymų pobūdžio mikrotubulų, susidarančių ląstelių dalijimosi metu (mitozė ir miozė)..

Terminas „achromatinis“ reiškia, kad jis nedažo arceinu A ar B. Spindelis dalyvauja teisingai paskirstant genetinę medžiagą tarp dviejų dukterinių ląstelių, atsirandančių dėl ląstelių dalijimosi..

Ląstelių dalijimasis yra procesas, kurio metu susidaro ir gametos, kurios yra meiotinės ląstelės, ir somatinės ląstelės, būtinos organizmo augimui ir vystymuisi iš zigoto..

Perėjimas tarp dviejų nuoseklių padalinių sudaro ląstelių ciklą, kurio trukmė labai skiriasi priklausomai nuo ląstelės tipo ir stimulų, kuriems ji yra veikiama..

Eukariotinės ląstelės mitozės metu (ląstelėje, turinčioje tikrą branduolį ir organelius, kuriuos riboja membranos) atsiranda keletas fazių: S fazė, propazė, prometafazė, metafazė, anafazė, telofazė ir sąsaja.

Iš pradžių chromosomos kondensuojasi ir sudaro du identiškus gijų, vadinamų chromatidais. Kiekvienas chromatidas turi vieną iš dviejų anksčiau sukurtų DNR molekulių, sujungtų tarpusavyje regiono, vadinamo centromere, kuris vaidina esminį vaidmenį migracijos procese link polių prieš ląstelių dalijimąsi..

Mitotinis pasiskirstymas vyksta per visą organizmo gyvenimą. Apskaičiuota, kad žmogaus gyvenime organizme yra apie 1017 ląstelių skaidymas. Meiotinis pasiskirstymas atsiranda ląstelėse, gaminančiose lytines ląsteles arba lytines ląsteles.

Indeksas

  • 1 Struktūra ir mokymas
    • 1.1. Ryšys su cytoskeletu
    • 1.2 Ląstelių ciklas ir akromatinis velenas: S fazė, propazė, prometafazė, metafazė, anafazė, telofazė ir tarpfazė.
    • 1.3. Chromosomų migracijos mechanizmas
  • 2 Funkcija
    • 2.1 Kitos tikrinamos funkcijos
  • 3 Mechanizmo raida
  • 4 Nuorodos

Struktūra ir mokymas

Ryšys su cytoskeletu

Achromatinis velenas laikomas išilgine baltymų mikrofibrilių arba ląstelių mikrotubulų sistema. Jis susidaro ląstelių dalijimosi metu, tarp chromosomų centromerų ir centrosomų ląstelių poliuose, ir yra susijęs su chromosomų migracija, kad būtų sukurtos dukros ląstelės, turinčios tokį patį genetinės informacijos kiekį.

Centrosomas yra regionas, kuriame mikrotubulai kilę iš achromatinio veleno ir cytoskeleto. Šiuos veleno mikrotubulus sudaro tubulino dimeriai, kurie yra pasiskolinti iš citoskeleto.

Mitozės pradžioje ląstelės cytoskeleto mikrotubuliarinis tinklas disartikuliuotas ir susidaro achromatinis velenas. Po ląstelių pasiskirstymo, velenas disartikuliuojamas ir pertvarkomas citoskeleto mikrotubulų tinklas, grąžinant ląstelę į poilsio laiką..

Svarbu atskirti, kad mitoziniame aparate yra trys mikrotubulų tipai: dviejų tipų špindelių mikrotubulai (kinetochore ir poliniai mikrotubulai) ir vienas astralinio mikrotubulio tipas (astraliniai mikrotubulai)..

Achromatinio veleno dvišalė simetrija atsiranda dėl sąveikos, palaikančios jos dvi puses. Šios sąveikos yra: arba šoninės, tarp teigiamų viršutinių polinių mikrotubulų galų; arba jie yra terminės sąveikos tarp kinetokorų mikrotubulų ir seserinių chromatidų kinetokorų.

Ląstelių ciklas ir akromatinis velenas: S fazė, propazė, prometafazė, metafazė, anafazė, telofazė ir tarpfazė.

DNR replikacija vyksta ląstelių ciklo S fazės metu, tada profilio metu centrosomų migracija į priešingus ląstelių polius ir chromosomos taip pat kondensuojasi.

Prometafazė

Prometafazėje atsiranda mitozinių mašinų susidarymas dėl mikrotubulų surinkimo ir jų įsiskverbimo į branduolio vidų. Gautos seserinės chromatidės, sujungtos centromerais, ir jos savo ruožtu prisijungia prie mikrotubulų.

Metafazė

Metafazės metu chromosomos yra lygiavertės ląstelės plokštumoje. Velenas yra išdėstytas centrinėje mitozinio veleno ir astrų poroje.

Kiekvienas asteris susideda iš mikrotubulių, išdėstytų žvaigždės formos, nuo centrosomų iki ląstelių žievės. Šie astraliniai mikrotubulai neturi sąveikos su chromosomomis.

Tuomet sakoma, kad asteris spinduliuoja iš centrosomo, į ląstelių žievę ir dalyvauja viso mitozinio aparato vietoje ir nustatant ląstelių pasiskirstymo lygį citokinezės metu.

Anafazė

Vėliau, anafazės metu, veleno mikrotubulai yra įtvirtinti teigiamu chromosomų galu, per jų kinetokorus ir neigiamą centrosomą..

Sesijos chromatidų atskyrimas vyksta nepriklausomose chromosomose. Kiekviena chromosoma, prijungta prie kinetochore mikrotubulio, juda į ląstelių polių. Tuo pat metu atsiranda ląstelių polių atskyrimas.

Telofazė ir citokinezė

Galiausiai, telofazės ir citokinezės metu branduolinės membranos susidaro aplink dukros branduolius ir chromosomos praranda kondensuotą išvaizdą..

Mitotinis velenas dingsta, kai mikrotubulų depolimerizacija ir ląstelių pasiskirstymas patenka į sąsają.

Chromosomų migracijos mechanizmas

Tačiau mechanizmas, susijęs su chromosomų migracija į polius ir tolesnis polių atskyrimas vienas nuo kito, nėra tiksliai žinomas; Yra žinoma, kad šiame procese dalyvauja sąveika tarp kinetochoro ir prie jo prijungto veleno mikrotubulų..

Nors kiekviena chromosoma migruojasi į atitinkamą polių, susidaro susieto mikrotubulio arba kinetokorinio mikrotubulo depolimerizacija. Manoma, kad ši depolimerizacija gali sukelti pasyvų chromosomos judėjimą, susietą su veleno mikrotubule.

Taip pat manoma, kad gali būti ir kitų motorinių baltymų, susijusių su kinetochore, kurioje būtų naudojama energija, gaunama iš ATP hidrolizės..

Ši energija padėtų nukreipti chromosomos migraciją į mikrotubulą iki galo, vadinamo „minus“, kur yra centrosomas..

Be to, gali atsirasti mikrotubulio galo, kuris jungiasi prie kinetochorės, arba „daugiau“, depolimerizacija, kuri taip pat prisidėtų prie chromosomos judėjimo..

Funkcija

Achromatinis arba mitozinis velenas yra ląstelių struktūra, atitinkanti chromosomų įtvirtinimo funkciją jų kinetokorais, suderinant juos su ląstelių ekvatoriumi ir pagaliau nukreipiant chromatidų migraciją į priešingus ląstelių polius prieš jų padalijimą, leidžiantį paskirstyti teisinga genetinė medžiaga tarp dviejų dukterinių ląstelių.

Jei šiame procese pasitaiko klaidų, atsiranda chromosomų trūkumas ar perteklius, o tai reiškia nenormalius vystymosi modelius (atsiranda embriono metu) ir įvairias patologijas (atsiradusias po individo gimimo)..

Kitos tikrinamos funkcijos

Yra įrodymų, kad veleno mikrotubulai yra susiję su struktūrų, atsakingų už citoplazminį padalijimą, nustatymu..

Pagrindiniai įrodymai rodo, kad ląstelių pasiskirstymas visada vyksta veleno vidurinėje linijoje, kur poliariniai pluoštai sutampa.

Mechanizmo raida

Evoliuciškai jis buvo pasirinktas kaip labai nereikalingas mechanizmas, kuriame kiekvienas žingsnis yra vykdomas mikrotubulinių motorinių baltymų..

Manoma, kad evoliucinis mikrotubulų įsigijimas atsirado dėl endosymbiozės proceso, kuriame eukariotinė ląstelė absorbuoja prokariotinę ląstelę, kuri pristatė šias veleno struktūras. Visa tai galėjo atsitikti prieš mitozės atsiradimą.

Ši hipotezė rodo, kad mikrotubuliniai baltymų struktūros galėjo iš pradžių įvykdyti varomąją funkciją. Tada, tapdami naujo organizmo dalimi, mikrotubulai sudarytų citoskeletą, o vėliau - mitozinę mašiną.

Evoliucijos istorijoje įvyko pagrindinės eukariotinių ląstelių dalijimosi schemos variacijos. Ląstelių dalijimasis atspindi tik kai kurias ląstelių ciklo fazes, o tai yra pagrindinis procesas.

Nuorodos

  1. Bolsover, S.R., Hyams, J.S., Shephard, E.A., White, H.A. ir Wiedemann, C.G. (2003). Ląstelių biologija, trumpas kursas. Antrasis leidimas. p. 535. Wiley-Liss. ISBN: 0471263931, 9780471263937, 9780471461593
  2. Friedmann, T., Dunlap, J.C. ir Goodwin, S.F. (2016). Pažanga genetikos srityje. Pirmasis leidimas. Elsevier Academic Press. pp. 258. ISBN: 0128048018, 978-0-12-804801-6
  3. Hartwell, L., Goldberg, M.L., Fischer, J. and Hood, L. (2017). Genetika: nuo genų iki genomų. Šeštasis leidimas. McGraw-Hill. pp. 848. ISBN: 1259700909, 9781259700903
  4. Mazia, D., & Dan, K. (1952). Skirstomų ląstelių mitozinių aparatų išskyrimas ir biocheminis apibūdinimas. Nacionalinės mokslų akademijos darbai, 38 (9), 826-838. doi: 10,1073 / pnas.38.9.826
  5. Yu, H. (2017). Informavimas apie genetiką: vizualizacijos ir reprezentacijos. Palgrave Macmillan UK. Pirmasis leidimas. pp ISBN: 978-1-137-58778-7, 978-1-137-58779-4