Μιτωτική δομή άξονα, σχηματισμός, λειτουργία και εξέλιξη

Το μιτωτική άτρακτο ή αχρωματική, επίσης αναφερόμενη ως η μιτωτική μηχανή, είναι μια κυτταρική δομή που αποτελείται από μικροσωληνάρια πρωτεϊνικής φύσης που σχηματίζονται κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης (μίτωση και μείωση).

Ο όρος αχρωματική αναφέρεται ότι δεν λεκιάζει με τις χρωστικές ορσίνη Α ή Β. Ο άξονας συμμετέχει στην δίκαιη κατανομή του γενετικού υλικού μεταξύ των δύο θυγατρικών κυττάρων, που προκύπτει από την κυτταρική διαίρεση.

Η κυτταρική διαίρεση είναι η διαδικασία με την οποία δημιουργούνται αμφότερα τα γαμέτες, τα οποία είναι μειοτικά κύτταρα, και τα σωματικά κύτταρα που είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη και την ανάπτυξη ενός οργανισμού από το ζύγω..

Η μετάβαση μεταξύ δύο διαδοχικών διαιρέσεων αποτελεί τον κυτταρικό κύκλο, η διάρκεια του οποίου ποικίλλει ευρέως ανάλογα με τον τύπο του κυττάρου και τα ερεθίσματα στα οποία εκτίθεται..

Κατά τη διάρκεια της μίτωσης ενός ευκαρυωτικού κυττάρου (κυττάρου που έχει αληθινό πυρήνα που οριοθετούνται οργανιδίων και της μεμβράνης), αρκετά στάδια συμβαίνουν: S φάση, πρόφαση, προμεταφασικά, μετάφαση, ανάφαση, τελόφαση και διεπαφή.

Αρχικά τα χρωμοσώματα συμπυκνώνονται, σχηματίζοντας δύο ταυτόσημα νημάτια που ονομάζονται chromatids. Κάθε χρωματοσύνη περιέχει ένα από τα δύο προηγουμένως δημιουργούμενα μόρια ϋΝΑ, που συνδέονται μεταξύ τους από μια περιοχή που ονομάζεται κεντρομερές, η οποία παίζει βασικό ρόλο στη διαδικασία μετανάστευσης προς τους πόλους πριν από την κυτταρική διαίρεση..

Η μιτωτική διαίρεση λαμβάνει χώρα καθ 'όλη τη διάρκεια ζωής ενός οργανισμού. Εκτιμάται ότι κατά τη διάρκεια της ανθρώπινης ζωής, περίπου 10 εμφανίζονται στο σώμα¹⁷ κυτταρικών διαιρέσεων. Η μειοτική διαίρεση εμφανίζεται στα κύτταρα που παράγουν γαμέτες ή σεξουαλικά κύτταρα.

Ευρετήριο

• 1 Δομή και εκπαίδευση
  • 1.1 Σχέση με τον κυτταροσκελετό
  • 1.2 Κυτταρικός κύκλος και αχρωματικός άξονας: φάση S, προφάση, προμεταφάση, μεταφάση, αναφάση, τελοφάση και μεσαία φάση.
  • 1.3 Μηχανισμός χρωμοσωμικής μετανάστευσης
• 2 Λειτουργία
  • 2.1 Άλλες λειτουργίες που πρέπει να επαληθευτούν
• 3 Εξέλιξη του μηχανισμού
• 4 Αναφορές

Δομή και κατάρτιση

Σχέση με τον κυτταροσκελετό

Η άτρακτος θεωρείται ένα σύστημα διαμήκων μικροϊνίδια πρωτεΐνη ή κυτταρικών μικροσωληνίσκων. Σχηματίζεται κατά το χρόνο της κυτταρικής διαίρεσης, συμπεριλαμβανομένων των χρωμοσωμικών κεντρομεριδίων και κεντροσωμάτια στους πόλους των κυττάρων και σχετίζεται με τη μετανάστευση των χρωμοσωμάτων για την παραγωγή θυγατρικά κύτταρα με ίση ποσότητα γενετικής πληροφορίας.

Το κεντρόσωμα είναι η περιοχή όπου οι μικροσωληνίσκοι προέρχονται τόσο από την αχρωματική ατράκτο όσο και από τον κυτταροσκελετό. Αυτοί οι μικροσωληνίσκοι ατράκτου αποτελούνται από διμερή τουμπουλίνης που δανείζονται από τον κυτταροσκελετό.

Στην αρχή της μίτωσης, το μικροσωληνοειδές δίκτυο του κυτταροσκελετού του κυττάρου απομακρύνεται και σχηματίζεται ο αχρωματικός άξονας. Μετά την εμφάνιση της κυτταρικής διαίρεσης, ο άξονας αποσαθρώνεται και το δίκτυο των μικροσωληνίσκων του κυτταροσκελετού αναδιοργανώνεται, επιστρέφοντας το κύτταρο στην κατάσταση ηρεμίας του.

Είναι σημαντικό να γίνει διάκριση ότι υπάρχουν τρεις τύποι των μικροσωληνίσκων στη μιτωτική συσκευή, δύο τύποι των μικροσωληνίσκων της ατράκτου (μικροσωληνίσκων κινητοχώρου και πολικές), και ένας τύπος μικροσωληνίσκων αστέρα (αστρικών μικροσωληνίσκων).

Η διμερής συμμετρία της αχρωματικής ατράκτου οφείλεται σε αλληλεπιδράσεις που διατηρούν μαζί τα δύο μισά της. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις είναι: είτε πλευρικές, μεταξύ των θετικών υπερκείμενων άκρων των πολικών μικροσωληνίσκων, ή είναι τερματικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μικροσωληνίσκων των κινοχόρεων και των κινετοχών των αδελφών χρωματοειδών.

Κυτταρικός κύκλος και αχρωματικός άξονας: φάση S, προφάσης, προμεταφάσης, μεταφάσης, αναφάσης, τελοφάσης και ενδοφασικής.

Ο αναδιπλασιασμός του DNA συμβαίνει κατά τη διάρκεια της φάσης S του κυτταρικού κύκλου, στη συνέχεια, κατά τη διάρκεια της προπόνησης, εμφανίζεται η μετανάστευση των κεντροσωμάτων σε αντίθετους πόλους του κυττάρου και τα χρωμοσώματα συμπυκνώνονται επίσης.

Prometaphase

Στην προμεταφαίρεση παρουσιάζεται ο σχηματισμός του μιτωτικού μηχανισμού, χάρη στη συναρμολόγηση των μικροσωληνίσκων και στη διείσδυσή τους στο εσωτερικό του πυρήνα. Τα αρωματικά χρωματοειδή που συνδέονται με τα centromeres δημιουργούνται και αυτά, με τη σειρά τους, συνδέονται με τους μικροσωληνίσκους.

Μεταφάσης

Κατά τη μεταφάση, τα χρωμοσώματα ευθυγραμμίζονται στο επίπεδο του ισημερινού κυττάρου. Ο άξονας είναι οργανωμένος σε κεντρικό μιτωτικό άξονα και ένα ζευγάρι αστέρες.

Κάθε αστέρι αποτελείται από μικροσωληνάρια διατεταγμένους σε σχήμα αστεριού που εκτείνονται από τα κεντροσώματα έως τον κυτταρικό φλοιό. Αυτοί οι αστρικοί μικροσωληνίσκοι δεν αλληλεπιδρούν με τα χρωμοσώματα.

Λέγεται λοιπόν ότι το αστέρι ακτινοβολεί από το κεντρόσωμα στον κυτταρικό φλοιό και συμμετέχει τόσο στη θέση ολόκληρης της μιτωτικής συσκευής όσο και στον προσδιορισμό του επιπέδου κυτταρικής διαίρεσης κατά τη διάρκεια της κυτοκίνης.

Αναφορά

Αργότερα, κατά τη διάρκεια της αναφάσεως, οι μικροσωληνίσκοι της ατράκτου αγκυρώνονται με ένα θετικό τέλος στα χρωμοσώματα μέσω των κινετών τους και με αρνητικό τέλος σε ένα κεντρόσωμα..

Ο διαχωρισμός αδελφών χρωατιδίων συμβαίνει σε ανεξάρτητα χρωμοσώματα. Κάθε χρωμόσωμα που συνδέεται με ένα μικροσωληνίσκο kinetochore κινείται σε ένα κελί πόλο. Ταυτόχρονα συμβαίνει ο διαχωρισμός των κυτταρικών πόλων.

Telophase και κυτταροκίνηση

Τέλος, κατά τη διάρκεια της τελοφάσης και της κυτοκίνης οι πυρηνικές μεμβράνες σχηματίζονται γύρω από τους πυρήνες της κόρης και τα χρωμοσώματα χάνουν τη συμπυκνωμένη τους εμφάνιση.

Η μιτωτική άτρακτος εξαφανίζεται καθώς αποικοδομούνται τα μικροσωληνάρια και λαμβάνει χώρα η διαίρεση των κυττάρων που εισέρχεται στη διεπαφή.

Χημικό μηχανισμό μετανάστευσης

Ο μηχανισμός που ενέχεται στη μετανάστευση των χρωμοσωμάτων προς τους πόλους και στον επακόλουθο διαχωρισμό των πόλων ο ένας από τον άλλον δεν είναι ακριβώς γνωστός. Είναι γνωστό ότι οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ του kinetochore και του μικροσωληνίσκου του άξονα που συνδέεται με αυτό εμπλέκονται σε αυτή τη διαδικασία..

Ενώ κάθε χρωμόσωμα μεταναστεύει προς τον αντίστοιχο πόλο, συμβαίνει ο αποπολυμερισμός του δεσμευμένου μικροσωληνίσκου ή του κινοτοκωρινού μικροσωληνίσκου. Πιστεύεται ότι αυτός ο αποπολυμερισμός μπορεί να παράγει την παθητική κίνηση του χρωμοσώματος που συνδέεται με το μικροσωληνίσκο του άξονα.

Πιστεύεται επίσης ότι μπορεί να υπάρχουν άλλες κινητικές πρωτεΐνες που συνδέονται με το κινοτόριο, στην οποία θα χρησιμοποιείται η ενέργεια που προέρχεται από την υδρόλυση του ΑΤΡ..

Αυτή η ενέργεια θα χρησιμεύσει για να οδηγήσει τη μετανάστευση του χρωμοσώματος κατά μήκος του μικροσωληνίσκου στο άκρο του που ονομάζεται "μείον" όπου βρίσκεται το κεντρόσωμα.

Συγχρόνως, μπορεί να συμβεί ο αποπολυμερισμός του άκρου του μικροσωληνίσκου που δεσμεύεται στο kinetochore ή στο «περισσότερο» άκρο, πράγμα που θα συνέβαλε επίσης στην κίνηση του χρωμοσώματος..

Λειτουργία

Το αχρωματικό ή μιτωτικής ατράκτου είναι μία κυτταρική δομή που χρησιμεύει για την αγκύρωση των χρωμοσώματα μέσω κινητοχώρους τους, ευθυγράμμιση κυττάρων Ισημερινό και τέλος κατευθύνουν τη μετανάστευση των χρωματιδών να αντίθετους πόλους του κυττάρου πριν από τη διαίρεση του, επιτρέποντας την κατανομή δίκαιη γενετικού υλικού μεταξύ των δύο θυγατρικά κύτταρα που προκύπτουν.

Λάθη συμβαίνουν σε αυτή τη διαδικασία, η ανεπάρκεια ή περίσσεια χρωμοσωμάτων παράγεται, η οποία οδηγεί σε ανώμαλη αναπτυξιακά πρότυπα (να συμβούν κατά τη διάρκεια της εμβρυογένεσης), και διάφορες παθολογίες (συμβαίνουν μετά τη γέννηση του ατόμου).

Άλλες λειτουργίες που πρέπει να επαληθευτούν

Υπάρχουν ενδείξεις ότι οι μικροσωληνίσκοι της ατράκτου εμπλέκονται στον προσδιορισμό της θέσης των δομών που είναι υπεύθυνες για την κυτταροπλασματική διαίρεση.

Η κύρια απόδειξη είναι ότι η κυτταρική διαίρεση συμβαίνει πάντα στη μέση γραμμή του άξονα, όπου οι πολικές ίνες αλληλεπικαλύπτονται.

Εξέλιξη του μηχανισμού

Εξαιρετικά, έχει επιλεγεί ως ένας πολύ περιττός μηχανισμός, στον οποίο κάθε στάδιο πραγματοποιείται με πρωτεΐνες κινητήρων μικροσωληνίσκων..

Πιστεύεται ότι εξελικτική απόκτηση των μικροσωληνίσκων οφειλόταν σε μια διαδικασία ενδοσυμβίωση, στην οποία ένα ευκαρυωτικό μέσο κυτταρικής απορροφάται ένα προκαρυωτικό κύτταρο που παρουσιάζει αυτές τις δομές ατράκτου συσκευή. Όλα αυτά θα μπορούσαν να έχουν συμβεί πριν από την έναρξη της μίτωσης.

Αυτή η υπόθεση υποδηλώνει ότι οι μικροσωληνικές πρωτεϊνικές δομές θα μπορούσαν αρχικά να εκπληρώσουν μια λειτουργία πρόωσης. Στη συνέχεια, όταν γίνουν μέρος ενός νέου οργανισμού, οι μικροσωληνίσκοι θα αποτελούσαν τον κυτταροσκελετό και αργότερα, ο μιτωτικός μηχανισμός.

Στο εξελικτικό ιστορικό, έγιναν διακυμάνσεις στο βασικό σχήμα της ευκαρυωτικής διαίρεσης κυττάρων. Η κυτταρική διαίρεση αντιπροσωπεύει μόνο μερικές φάσεις του κυτταρικού κύκλου, η οποία είναι μια μείζων διαδικασία.

Αναφορές

1. Bolsover, S.R., Hyams, J.S., Shephard, Ε.Α., White, Η.Α. και Wiedemann, C.G. (2003). Βιολογία κυττάρων, μια σύντομη πορεία. Δεύτερη έκδοση. σ. 535. Wiley-Liss. ISBN: 0471263931, 9780471263937, 9780471461593
2. Friedmann, Τ., Dunlap, J.C. και Goodwin, S.F. (2016). Προκαταβολές στη Γενετική. Πρώτη έκδοση. Elsevier Academic Press. σελ. 258. ISBN: 0128048018, 978-0-12-804801-6
3. Hartwell, L., Goldberg, Μ.Ι., Fischer, J. and Hood, L. (2017). Γενετική: Από τα γονίδια μέχρι τα γονιδιώματα. Έκτη έκδοση. McGraw-Hill. σελ. 848. ISBN: 1259700909, 9781259700903
4. Mazia, D., & Dan, Κ. (1952). Η απομόνωση και ο βιοχημικός χαρακτηρισμός της μιτωτικής συσκευής των διαχωριστικών κυττάρων. Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, 38 (9), 826-838. doi: 10.1073 / pnas.38.9.826
5. Yu, Η. (2017). Επικοινωνιακή Γενετική: Οπτικοποιήσεις και Αναπαράσταση. Palgrave Macmillan UK. Πρώτη έκδοση. pp ISBN: 978-1-137-58778-7, 978-1-137-58779-4