Mitootiline spindli struktuur, moodustumine, funktsioon ja evolutsioon



The mitootiline spindel või akromaatiline, mida nimetatakse ka mitootiliseks masinaks, on raku struktuur, mis koosneb valgu iseloomuga mikrotuubulitest, mis on moodustunud rakkude jagunemisel (mitoos ja meioos)..

Termin "akromaatiline" viitab sellele, et see ei värvita värvainetega orcein A või B. Spindel osaleb geneetilise materjali õiglases jaotamises kahe tütarrakkude vahel, mis tuleneb rakkude jagunemisest.

Rakkude jagunemine on protsess, mille käigus genereeritakse nii sugurakud, mis on miootilised rakud, kui ka sigootilised rakud, mis on vajalikud organismi kasvu ja kasvu jaoks..

Üleminek kahe järjestikuse jaotuse vahel moodustab rakutsükli, mille kestus varieerub suuresti vastavalt rakutüübile ja stiimulitele, millele see on avatud..

Eukarüootsete rakkude (rakud, millel on tõelised tuum ja organellid, mis on membraani poolt piiritletud) mitoosi ajal esineb mitmeid faase: S-faas, profaas, prometafaas, metafaas, anafaas, telofaas ja liides.

Esialgu kondenseeruvad kromosoomid, moodustades kaks identset filamenti, mida nimetatakse kromatiidideks. Iga kromatiid sisaldab ühte kahest eelnevalt genereeritud DNA molekulist, mis on omavahel seotud kesknäärme nimega piirkonnaga, mis mängib fundamentaalset rolli rakkude jagunemiseelses suunas liikumise suunas..

Mitootiline jaotus toimub organismi kogu eluea jooksul. Hinnanguliselt on inimese elu jooksul kehas umbes 1017 rakkude jagunemine. Meiootiline jagunemine toimub rakkudes, mis toodavad sugurakke või sugurakke.

Indeks

  • 1 Struktuur ja koolitus
    • 1.1 Seos tsütoskeletiga
    • 1.2 Rakutsükkel ja akromaatiline spindel: S-faas, profaas, prometafaas, metafaas, anafaas, telofaas ja interfaas.
    • 1.3 Kromosomaalse migratsiooni mehhanism
  • 2 Funktsioon
    • 2.1 Teised kontrollitavad funktsioonid
  • 3 Mehhanismi areng
  • 4 Viited

Struktuur ja koolitus

Seos tsütoskeletiga

Achromaatilist spindlit loetakse valgu mikrofibrillide või rakuliste mikrotuubulite pikisuunaliseks süsteemiks. See moodustub rakkude jagunemise ajal, kromosomaalsete tsentromeeride ja tsellosoomide tsentrosoomide vahel ning see on seotud kromosoomide migratsiooniga, et genereerida tütarrakke, mis sisaldavad sama palju geneetilist informatsiooni.

Tsentrosoom on piirkond, kus mikrotuubulid pärinevad nii akromaatilisest spindlist kui ka tsütoskeletist. Need spindli mikrotuubulid koosnevad tsütoskeletist laenatud tubuliini dimeeridest.

Mitoosi alguses disperiseeritakse raku tsütoskeleti mikrotubulaarne võrk ja moodustub akromaatiline spindel. Pärast rakkude jagunemist dispersioonitakse spindel ja tsütoskeleti mikrotuubulite võrgustik reorganiseeritakse, tagastades raku puhkeolekusse.

Oluline on eristada, et mitootilises seadmes on kolm tüüpi mikrotuubulid: kahte tüüpi spindli mikrotuubulid (kinetochore ja polaarsed mikrotuubulid) ja üks astral-mikrotuubulite tüüp (astraalsed mikrotuubulid).

Akromaatilise spindli kahepoolne sümmeetria tuleneb interaktsioonidest, mis säilitavad selle kaks pooli koos. Need interaktsioonid on: kas lateraalsed, polaarsete mikrotuubulite positiivsete pealmise otste vahel; või nad on terminaalsed interaktsioonid kinetokooride mikrotuubulite ja õde kromatiidide kinetokooride vahel.

Rakutsükkel ja akromaatiline spindel: S-faas, profaas, prometafaas, metafaas, anafaas, telofaas ja interfaas.

DNA replikatsioon toimub rakutsükli S-faasi ajal, seejärel toimub profaasi ajal tsentosoomide migratsioon raku vastaskülgedele ja kromosoomid ka kondenseeruvad.

Prometafaas

Prometafaasis toimub mitootilise masina moodustumine tänu mikrotuubulite kokkupanemisele ja nende tungimisele tuuma sisemusse. Luuakse tsentomeeridega ühendatud õde kromatiidid ja need omakorda seonduvad mikrotuubulitega.

Metafaas

Metafaasi ajal on kromosoomid joondatud ekvatoriaalse rakutasandiga. Spindel on paigutatud keskse mitootilise spindli ja astrite paari.

Iga aster koosneb mikrotuubulitest, mis on paigutatud tähtkuju, mis ulatuvad tsentosoomidest rakukoormesse. Need astraalsed mikrotuubulid ei toimi kromosoomidega.

Siis öeldakse, et aster kiirgab tsentrosoomist, rakukoorest ja osaleb nii kogu mitootilise aparatuuri asukohas kui ka tsütokineesi rakkude jagunemise taseme määramisel..

Anafaas

Hiljem anafaasi ajal ankurdatakse spindli mikrotuubulid positiivse otsaga kromosoomidele nende kinetokooride ja tsentosoomi negatiivse otsa kaudu..

Õde kromatiidide eraldamine toimub sõltumatutel kromosoomidel. Iga kinetochore'i mikrotuubule kinnitatud kromosoom liigub rakupostile. Samaaegselt toimub rakupostide eraldamine.

Telofaas ja tsütokinees

Lõpuks moodustuvad tuumamembraanid telofaasi ja tsütokineesi ajal tütre tuumade ümber ja kromosoomid kaotavad kondenseerunud välimuse.

Mitootiline spindel kaob, kui mikrotuubulite depolümeriseerumine ja rakkude jagunemine toimub liidesesse.

Kromosoomi migratsiooni mehhanism

Kromosoomide migratsiooniga seotud mehhanismid ja pooluste eraldamine üksteisest ei ole aga täpselt teada; On teada, et selles protsessis osalevad kinetochore ja selle külge kinnitatud spindli mikrotuubulid..

Kuigi iga kromosoomi migreerub vastavate postide suunas, toimub seondunud mikrotuubuli või kinetokoorse mikrotuubuli depolümerisatsioon. Arvatakse, et see depolümerisatsioon võib tekitada kromosoomi passiivse liikumise spindli mikrotuubuliga..

Samuti arvatakse, et kinetochore'iga võib kaasneda teisi motoorseid valke, milles kasutatakse ATP hüdrolüüsist tulenevat energiat..

See energia aitaks juhtida kromosoomi migreerumist piki mikrotuubuli lõpuni nimega "miinus", kus tsentrosoom asub..

Üheskoos võib tekkida mikrotubuli lõppu, mis seondub kinetochore'iga või "enam" otsaga, depolümerisatsiooni, mis aitaks kaasa ka kromosoomi liikumisele..

Funktsioon

Achromaatiline või mitootiline spindel on rakustruktuur, mis täidab kromosoomide ankurdamise funktsiooni nende kinetokooride kaudu, joondades need rakulise ekvaatoriga ja suunates lõpuks kromatiidide migratsiooni raku vastaskülgedele enne nende jagamist, võimaldades jaotumist kahe tütarraku vahel tekib õiglane geneetiline materjal.

Kui selles protsessis esineb vigu, tekib kromosoomide puudus või liig, mis tähendab ebanormaalseid arengusuundi (esinevad embrüogeneesi ajal) ja mitmesuguseid patoloogiaid (mis ilmnevad pärast indiviidi sündi)..

Teised kontrollitavad funktsioonid

On tõendeid, et spindli mikrotuubulid on seotud tsütoplasmaatilise jaotuse eest vastutavate struktuuride asukoha määramisega.

Peamine tõendusmaterjal on see, et raku jagunemine toimub alati spindli keskjoonel, kus polaarkiud kattuvad.

Mehhanismi areng

Evolutsiooniliselt on see valitud väga redundantseks mehhanismiks, milles iga etapp on teostatud mikrotuubulite motoorse valgu abil..

Arvatakse, et mikrotuubulite evolutsiooniline omandamine oli tingitud endosümbioosi protsessist, milles eukarüootne rakk absorbeeris prokarüootset rakku, mis esitles neid spindli struktuure. Kõik see oleks võinud juhtuda enne mitoosi ilmumist.

See hüpotees viitab sellele, et mikrotubulaarsed proteiinistruktuurid oleksid võinud algselt täita tõukejõu funktsiooni. Siis moodustaksid mikrotorud uue organismi osaks tsütoskeleti ja hiljem mitootilise masina.

Arenguajaloos esinesid eukarüootsete rakkude jagunemise põhiskeemide variatsioonid. Rakkude jagunemine on ainult mõned rakutsükli faasid, mis on suur protsess.

Viited

  1. Bolsover, S.R., Hyams, J.S., Shephard, E.A., White, H.A. ja Wiedemann, C.G. (2003). Rakubioloogia, lühike kursus. Teine väljaanne. lk 535. Wiley-Liss. ISBN: 0471263931, 9780471263937, 9780471461593
  2. Friedmann, T., Dunlap, J.C. ja Goodwin, S.F. (2016). Geneetika edusammud. Esimene väljaanne. Elsevier Academic Press. lk. 258. ISBN: 0128048018, 978-0-12-804801-6
  3. Hartwell, L., Goldberg, M.L., Fischer, J. ja Hood, L. (2017). Geneetika: geenidest genoomidesse. Kuues väljaanne. McGraw-Hill. lk 848. ISBN: 1259700909, 9781259700903
  4. Mazia, D., & Dan, K. (1952). Jaotavate rakkude mitootilise aparaadi eraldamine ja biokeemiline iseloomustus. Rahvusliku Teaduste Akadeemia toimingud, 38 (9), 826-838. doi: 10,1073 / pnas.38.9.826
  5. Yu, H. (2017). Geneetika kommunikatsioon: visuaalsused ja esindused. Palgrave Macmillan UK. Esimene väljaanne. pp ISBN: 978-1-137-58778-7, 978-1-137-58779-4