Struktura mitotskog vretena, formiranje, funkcija i evolucija



mitotičko vreteno ili akromatska, koja se također naziva mitotički mehanizam, je stanična struktura sastavljena od mikrotubula proteinske prirode koje se formiraju tijekom stanične diobe (mitoza i mejoza).

Izraz ahromatski odnosi se na to da se ne boji bojama orceina A ili B. Vreteno sudjeluje u pravednoj raspodjeli genetskog materijala između dvije stanice kćeri, što je posljedica diobe stanica..

Stanična podjela je proces kojim se stvaraju i gamete, koje su meiotičke stanice, i somatske stanice potrebne za rast i razvoj organizma iz zigote..

Prijelaz između dvije uzastopne podjele čini stanični ciklus, čije se trajanje znatno razlikuje ovisno o vrsti stanice i podražajima kojima je izložena..

Tijekom mitoze eukariotske stanice (stanica koja ima prave jezgre i organele omeđene membranama), javlja se nekoliko faza: S faza, profaza, prometapaza, metafaza, anafaza, telofaza i sučelje.

U početku se kromosomi kondenziraju, tvoreći dva identična vlakna koja se nazivaju kromatidi. Svaka kromatida sadrži jednu od dvije ranije stvorene DNA molekule, povezane zajedno s područjem zvanim centromer, koje ima temeljnu ulogu u procesu migracije prema polovima prije stanične diobe..

Mitotička podjela se odvija tijekom cijelog života organizma. Procjenjuje se da se tijekom ljudskog života u tijelu javlja oko 10 osoba17 diobe stanica. Meiotička podjela se odvija u stanicama koje proizvode gamete ili spolne stanice.

indeks

  • 1 Struktura i obuka
    • 1.1. Odnos s citoskeletom
    • 1.2 Stanični ciklus i akromatsko vreteno: S faza, profaza, prometaphaza, metafaza, anafaza, telofaza i interfaza.
    • 1.3 Mehanizam kromosomske migracije
  • 2 Funkcija
    • 2.1 Ostale funkcije koje treba provjeriti
  • 3 Evolucija mehanizma
  • 4 Reference

Struktura i obuka

Odnos s citoskeletom

Ahromatsko vreteno smatra se longitudinalnim sustavom proteinskih mikrofibrila ili staničnih mikrotubula. Nastaje u vrijeme stanične diobe, između kromosomskih centromera i centrosoma na staničnim polovima, a odnosi se na migraciju kromosoma na stvaranje stanica kćeri s istom količinom genetske informacije.

Centrozom je područje gdje mikrotubule potječu i od akromatskog vretena i od citoskeleta. Ove mikrotubule vretena su sastavljene od tubulinskih dimera koje su posuđene iz citoskeleta.

Na početku mitoze, mikrotubularna mreža citoskeleta stanice se disartikulira i formira se akromatsko vreteno. Nakon što se dešava stanična dioba, vreteno se disartikulira i reorganizira mreža mikrotubula citoskeleta, čime se stanica vraća u stanje mirovanja..

Važno je razlikovati da u mitotičkom aparatu postoje tri vrste mikrotubula: dvije vrste mikrotubula vretena (kinetokore i polarne mikrotubule) i jedan tip astralne mikrotubule (astralne mikrotubule)..

Bilateralna simetrija akromatskog vretena posljedica je interakcija koje održavaju njezine dvije polovice zajedno. Ove interakcije su: ili lateralne, između pozitivnih superponiranih krajeva polarnih mikrotubula; ili su terminalne interakcije između mikrotubula kinetohora i kinetohora sestrinskih kromatida.

Stanični ciklus i akromatsko vreteno: S faza, profaza, prometaphaza, metafaza, anafaza, telofaza i interfaza.

Replikacija DNA javlja se tijekom S faze staničnog ciklusa, a zatim, za vrijeme profase, dolazi do migracije centrosoma na suprotne polove stanice i kromosomi se također kondenziraju..

prometafaza

U prometaphasu nastaje mitotski stroj, zahvaljujući sjedinjavanju mikrotubula i njihovom prodiranju u unutrašnjost jezgre. Generirane su sestrinske kromatide koje su povezane s centromeresom, a one se, pak, vežu za mikrotubule.

metafaza

Tijekom metafaze kromosomi su poravnati u ravnini ekvatorijalne stanice. Vreteno je organizirano u središnjem mitotičkom vretenu i paru astera.

Svaki aster se sastoji od mikrotubula raspoređenih u obliku zvijezde koje se protežu od centrosoma do staničnog korteksa. Ove astralne mikrotubule ne djeluju s kromosomima.

Rečeno je, dakle, da aster zrači iz centrosoma u stanični korteks i sudjeluje i na mjestu cijelog mitotičkog aparata i na određivanju ravnine stanične diobe tijekom citokineze.

Anafaza

Kasnije, tijekom anafaze, mikrotubule vretena usidrene su pozitivnim krajem kromosoma kroz njihove kinetohore i negativnim krajem do centrosoma..

Razdvajanje sestrinskih kromatida odvija se u neovisnim kromosomima. Svaki kromosom vezan za miketubub kinetokora pomiče se na stanični pol. Istovremeno dolazi do razdvajanja staničnih polova.

Telofaza i citokineza

Konačno, tijekom telofaze i citokineze jezgrene se membrane formiraju oko jezgre kćeri i kromosomi gube svoj kondenzirani izgled.

Mitotično vreteno nestaje kako se mikrotubule depolimeriziraju, a dolazi do diobe stanica koja ulazi u međusklop.

Mehanizam migracije kromosoma

Meñutim, mehanizam koji je uključen u migraciju kromosoma prema polovima i naknadno razdvajanje polova jedan od drugog nije točno poznat, međutim; Poznato je da su interakcije između kinetokora i mikrotubula vretena koje su pričvršćene na njega uključene u taj proces..

Dok svaki kromosom migrira prema odgovarajućem polu, javlja se depolimerizacija vezanog mikrotubula ili kinetohorične mikrotubule. Vjeruje se da ta depolimerizacija može generirati pasivno kretanje kromosoma vezanog za mikrotubule vretena.

Također se vjeruje da mogu postojati i drugi motorni proteini povezani s kinetohorom, u kojima bi se koristila energija koja dolazi iz hidrolize ATP..

Ta energija bi poslužila za pokretanje migracije kromosoma duž mikrotubula do njegovog kraja nazvanog "minus" gdje se nalazi centrosom.

Unison, može se pojaviti depolimerizacija kraja mikrotubula koji se veže na kinetochore, ili "više" kraj, što bi također doprinijelo kretanju kromosoma..

funkcija

Ahromatsko ili mitotsko vreteno je stanična struktura koja ispunjava funkciju sidrenja kromosoma kroz njihove kinetohore, poravnavajući ih s staničnim ekvatorom i konačno usmjeravajući migraciju kromatida prema suprotnim polovima stanice prije njihove podjele, dopuštajući distribuciju. jednak genetski materijal između dvije stanice kćeri.

Ako se u tom procesu dogode pogreške, generira se nedostatak ili višak kromosoma, što se prevodi u abnormalne obrasce razvoja (nastaju tijekom embriogeneze) i različite patologije (nastale nakon rođenja pojedinca)..

Ostale funkcije koje treba provjeriti

Postoje dokazi da su mikrotubule vretena uključene u određivanje položaja struktura odgovornih za citoplazmatsku diobu.

Glavni dokaz je da se dioba stanica uvijek događa u središnjoj liniji vretena, gdje se polarna vlakna preklapaju.

Evolucija mehanizma

Evolutivno je odabran kao vrlo redundantni mehanizam u kojem se svaki korak odvija pomoću mikrotubulnih motornih proteina..

Vjeruje se da je evolucijska akvizicija mikrotubula bila posljedica procesa endosimbioze, u kojemu je eukariotska stanica apsorbirala prokariotsku stanicu koja je predstavljala te strukture vretena. Sve se to moglo dogoditi prije pojave mitoze.

Ova hipoteza sugerira da bi mikrotubularne proteinske strukture mogle izvorno ispuniti pogonsku funkciju. Onda, kada postanu dio novog organizma, mikrotubule bi činile citoskelet, a kasnije mitotski stroj..

U evolucijskoj povijesti dogodile su se varijacije u osnovnoj shemi diobe eukariotskih stanica. Stanična dioba predstavlja samo neke faze staničnog ciklusa, što je glavni proces.

reference

  1. Bolsover, S.R., Hyams, J.S., Shephard, E.A., White, H.A. i Wiedemann, C.G. (2003). Biologija stanica, kratki tečaj. Drugo izdanje. 535. Wiley-Liss. ISBN: 0471263931, 9780471263937, 9780471461593
  2. Friedmann, T., Dunlap, J.C. i Goodwin, S.F. (2016). Napredak u genetici. Prvo izdanje. Elsevier Academic Press. str. 258. ISBN: 0128048018, 978-0-12-804801-6
  3. Hartwell, L., Goldberg, M.L., Fischer, J. and Hood, L. (2017). Genetika: od gena do genoma. Šesto izdanje. McGraw-Hill. str. 848. ISBN: 1259700909, 9781259700903
  4. Mazia, D., & Dan, K. (1952). Izolacija i biokemijska karakterizacija mitotskog aparata za dijeljenje stanica. Zbornik radova Nacionalne akademije znanosti, 38 (9), 826-838. doi: 10.1073 / pnas.38.9.826
  5. Yu, H. (2017.). Komuniciranje genetike: vizualizacije i prikazi. Palgrave Macmillan UK. Prvo izdanje. pp ISBN: 978-1-137-58778-7, 978-1-137-58779-4