Mitotisk spindelstruktur, formation, funktion och evolution



den mitotisk spindel eller akromatisk, även refererad till som den mitotiska maskinen, är en cellulär struktur som består av mikrotubuli av protein natur som bildas under celldelning (mitos och meios).

Termen achromatisk hänvisar till att den inte fläckar med färgämnena orcein A eller B. Spindeln deltar i den rättvisa fördelningen av det genetiska materialet mellan de två dottercellerna, som härrör från celldelning.

Celldelning är processen där både gameterna, som är meiotiska celler och de somatiska cellerna som är nödvändiga för tillväxt och utveckling av en organism från zygoten, alstras..

Övergången mellan två på varandra följande avdelningar utgör cellcykeln, vars längd varierar mycket beroende på typen av cell och de stimuli som den utsätts för..

Under mitos av en eukaryot cell (cell med sanna nucleus avgränsas organeller och membran), flera steg inträffa: S-fasen, profas, prometafas, metafas, anafas, telofas och gränssnitt.

Kromosomer kondenseras ursprungligen och bildar två identiska filament som kallas kromatider. Varje kromatid innehåller en av de två tidigare genererade DNA-molekylerna, kopplade samman av en region som kallas centromeren, som spelar en grundläggande roll i migrationsprocessen mot polerna före celldelning..

Den mitotiska uppdelningen sker under hela organismens livstid. Det uppskattas att under 10 människors liv uppträder omkring 10 i kroppen17 cellavdelningar. Den meiotiska uppdelningen sker i cellerna som producerar gameter eller sexceller.

index

  • 1 Struktur och träning
    • 1.1 Förhållande till cytoskeletten
    • 1.2 Cellcykel och achromatisk spindel: S-fas, profas, prometafas, metafas, anafas, telofas och interfas.
    • 1.3 Mekanism för kromosom migration
  • 2 Funktion
    • 2.1 Andra funktioner som ska verifieras
  • 3 Mekanismens utveckling
  • 4 referenser

Struktur och träning

Förhållande till cytoskeletten

Den achromatiska spindeln betraktas som ett longitudinellt system av proteinmikrofibriller eller cellulära mikrotubuli. Den bildas vid celldelning, mellan kromosomala centromerer och centrosomer vid cellpolerna och är relaterad till migrering av kromosomer för att alstra dotterceller med samma mängd genetisk information.

Centrosomen är den region där mikrotubuli härrör från både den achromatiska spindeln och cytoskeletten. Dessa spindelmikrotubuli består av tubulindimerer som lånas från cytoskeletten.

I början av mitosen disarticeras det mikrotubulära nätet av cytoskeletten i cellen och den achromatiska spindeln bildas. Efter celldelning uppdelas spindeln och mikrotubulärnätet av cytoskeleten omorganiseras, återföring av cellen till viloläge.

Det är viktigt att skilja att det finns tre typer av mikrotubuli i den mitotiska apparaten, två typer av spindel mikrotubuli (kinetokoren mikrotubuli och polär), och en typ av mikrotubuli aster (astrala mikrotubuli).

Den bilaterala symmetrin för den achromatiska spindeln beror på interaktioner som upprätthåller sina två halvor tillsammans. Dessa interaktioner är: antingen i sidled, mellan de positiva överlagda ändarna av polära mikrotubuli; eller de är terminala interaktioner mellan mikrotubuli hos kinetochorerna och kinetochorerna hos systerskromatiderna.

Cellcykel och achromatisk spindel: S-fas, profas, prometafas, metafas, anafas, telofas och interfas.

DNA-replikation sker under S-fasen av cellcykeln, och under profasen inträffar migreringen av centrosomer till motstående poler i cellen och kromosomerna kondenserar också.

prometafas

I prometafasen uppstår bildandet av mitotiska maskiner tack vare mikrotubulernas sammansättning och deras penetrering i kärnans inre. Systerkromatiderna förenade med centromererna alstras och dessa binder i sin tur till mikrotubuli.

metafas

Under metafasen är kromosomerna inriktade i ekvatorialcellplanet. Spindeln är organiserad i en central mitotisk spindel och ett par asters.

Varje aster består av mikrotubuli arrangerade i en stjärnform som sträcker sig från centrosomerna till cellcortexen. Dessa astrala mikrotubuli interagerar inte med kromosomerna.

Det sägs då att asteren strålar ut från centrosomen till cellcortexen och deltar både i läget för hela mitotiska apparaten och vid bestämningen av celldelningsplanet under cytokines.

anafas

Därefter, under anafas är mikrotubuli hos den mitotiska spolen förankrad med en positiv ände till kromosomer genom sina kinetokorer och en negativ ände till en centrosom.

Separering av systerskromatider förekommer i oberoende kromosomer. Varje kromosom fäst vid en kinetochore-mikrotubuli rör sig till en cellpol. Samtidigt sker separation av cellpolerna.

Telofas och cytokinesis

Slutligen, under telofas och cytokines, bildas kärnmembranen kring dotterkärnorna och kromosomerna förlorar sitt kondenserade utseende.

Den mitotiska spindeln försvinner när mikrotubuli depolymeriseras och celldelning uppträder in i gränssnittet.

Kromosomvandringsmekanism

Mekanismen som är involverad i migrering av kromosomerna mot polerna och den efterföljande separationen av polerna från varandra är inte känt exakt, emellertid; Det är känt att interaktioner mellan kinetochoren och mikrotubulen hos spindeln bunden till den är involverade i denna process..

Medan varje kromosom migrerar mot motsvarande pol, inträffar depolymerisationen av den bundna mikrotubulen eller den kinetochoriska mikrotubulen. Man tror att denna depolymerisation kan generera den passiva rörelsen av kromosomen bunden till mikrotubulen i spindeln.

Det antas också att det kan finnas andra motorproteiner associerade med kinetochoren, i vilken den energi som kommer från hydrolysen av ATP skulle användas..

Denna energi skulle tjäna till att driva migrering av kromosomen längs mikrotubulen till dess ände som kallas "minus" där centrosomen är belägen.

Sammanfattningsvis kan depolymerisationen av änden av mikrotubulen som binder till kinetochoren eller "mer" änden uppträda, vilken också skulle bidra till kromosomens rörelse..

funktion

Den akromatiska eller mitotiska spolen är en cellulär struktur som tjänar till att förankra kromosomerna genom sina kinetokorer, rikta cell Ecuador och slutligen styra migration av kromatider till motsatta poler av cellen före dess uppdelning, vilket gör att fördelningen rättvist genetiskt material mellan de två dottercellerna som resulterar.

Fel förekommer i denna process, är den brist eller överskott av kromosomer som genereras, vilket resulterar i onormala utvecklingsmönster (för att förekomma under embryogenes), och olika patologier (inträffa efter födseln hos individen).

Andra funktioner som ska verifieras

Det finns bevis för att spindelns mikrotubuli är inblandade i bestämningen av placeringen av de strukturer som är ansvariga för den cytoplasmatiska uppdelningen.

Det främsta beviset är att celldelning alltid uppträder i spindelns mittlinje, där polära fibrer överlappar varandra.

Utveckling av mekanismen

Evolutivt har den väljats ​​som en mycket redundant mekanism, där varje steg utförs av mikrotubulära motorproteiner..

Det förmodas att evolutionära förvärv av mikrotubuli berodde på en process av endosymbios, i vilken ett eukaryot cellmedium absorberat en prokaryot cell som presenterar dessa strukturer spindel apparater. Allt detta kunde ha hänt före utseendet av mitos.

Denna hypotes antyder att de mikrotubulära proteinkonstruktionerna ursprungligen hade uppfyllt en framdrivningsfunktion. Då, när de blir en del av en ny organism, skulle mikrotubuli utgöra cytoskeletten och senare den mitotiska maskinen.

I evolutionär historia inträffade variationer i det grundläggande systemet för eukaryot celldelning. Celldelning representerar endast vissa faser av cellcykeln, vilket är en stor process.

referenser

  1. Bolsover, S.R., Hyams, J.S., Shephard, E. A., White, H.A. och Wiedemann, C.G. (2003). Cellbiologi, en kort kurs. Andra upplagan. s. 535. Wiley-Liss. ISBN: 0471263931, 9780471263937, 9780471461593
  2. Friedmann, T., Dunlap, J.C. och Goodwin, S.F. (2016). Förskott i genetik. Första upplagan. Elsevier Academic Press. s. 258. ISBN: 0128048018, 978-0-12-804801-6
  3. Hartwell, L., Goldberg, M.L., Fischer, J. och Hood, L. (2017). Genetik: från gener till genom. Sjätte upplagan. McGraw-Hill. s. 848. ISBN: 1259700909, 9781259700903
  4. Mazia, D., & Dan, K. (1952). Isolering och biokemisk karaktärisering av den mitotiska apparaten av delande celler. Förlopp av National Academy of Sciences, 38 (9), 826-838. doi: 10,1073 / pnas.38.9.826
  5. Yu, H. (2017). Kommunicera Genetik: Visualiseringar och representationer. Palgrave Macmillan UK. Första upplagan. pp ISBN: 978-1-137-58778-7, 978-1-137-58779-4