Mitotische spindelstructuur, vorming, functie en evolutie

de mitotische spil of achromatisch, ook wel mitotische machine genoemd, is een cellulaire structuur die bestaat uit microtubuli van een eiwitaard die tijdens celdeling worden gevormd (mitose en meiose).

De term achromatisch verwijst naar het feit dat het niet vlekt met de kleurstoffen orceïne A of B. De spil neemt deel aan de rechtvaardige verdeling van het genetische materiaal tussen de twee dochtercellen, resulterend uit celdeling.

Celdeling is het proces waarbij zowel de gameten, die meiotische cellen zijn, als de somatische cellen die nodig zijn voor de groei en ontwikkeling van een organisme uit de zygoot worden gegenereerd..

De overgang tussen twee opeenvolgende delen vormt de celcyclus, waarvan de duur sterk varieert afhankelijk van het type cel en de stimuli waaraan het wordt blootgesteld..

Tijdens mitose van een eukaryotische cel (cel hebben.Later kern gebonden organellen en membraan), verscheidene stappen uitgevoerd: S fase profase, prometafase, metafase, anafase, telofase en grensvlak.

Aanvankelijk condenseren de chromosomen en vormen twee identieke filamenten, chromatiden genaamd. Elk chromatide bevat een van de twee eerder gegenereerde DNA-moleculen, aan elkaar gekoppeld door een regio genaamd centromeer, die een fundamentele rol speelt in het migratieproces naar de polen voorafgaand aan de celdeling..

De mitotische deling vindt plaats gedurende de hele levensduur van een organisme. Er wordt geschat dat gedurende het menselijk leven er ongeveer 10 in het lichaam voorkomen¹⁷ celdelingen. De meiotische verdeling vindt plaats in de cellen die gameten of geslachtscellen produceren.

index

• 1 Structuur en training
  • 1.1 Relatie met het cytoskelet
  • 1.2 Celcyclus en achromatische spindel: S-fase, profase, prometafase, metafase, anafase, telofase en interfase.
  • 1.3 Mechanisme van chromosomale migratie
• 2 functie
  • 2.1 Andere functies die moeten worden geverifieerd
• 3 Evolutie van het mechanisme
• 4 Referenties

Structuur en training

Relatie met het cytoskelet

De spil wordt beschouwd als een stelsel longitudinale microfibrillen eiwit of cellulaire microtubuli. Deze is gevormd bij de celdeling, waaronder chromosomale centromeren en centrosomes in de cel polen, en is gerelateerd aan de migratie van chromosomen dochtercellen met gelijke hoeveelheid genetische informatie genereren.

De centrosome is het gebied waar zowel de microtubule spil inrichting cytoskelet ontstaan. Deze spindel microtubuli bestaan ​​uit tubuline dimeren die zijn ontleend cytoskelet.

Aan het begin van de mitose wordt het microtubulaire netwerk van het cytoskelet van de cel uit elkaar gehaald en de achromatische spil gevormd. Nadat celdeling heeft plaatsgevonden, wordt de spil gediskwartuleerd en wordt het microtubuli-netwerk van het cytoskelet gereorganiseerd, waardoor de cel terugkeert naar de rusttoestand.

Het is belangrijk onderscheid te maken dat er drie soorten van microtubuli in de mitotische inrichting twee soorten spindle microtubules (kinetochore microtubuli en polaire) en een soort microtubule aster (stervormig microtubuli).

De bilaterale symmetrie van de achromatische spil is te wijten aan interacties die de twee helften bij elkaar houden. Deze interacties zijn: ofwel lateraal, tussen de positieve gesuperponeerde uiteinden van de polaire microtubuli; of het zijn terminale interacties tussen de microtubules van de kinetochoren en de kinetochoren van de zusterchromatiden.

Celcyclus en achromatische spil: S-fase, profase, prometafase, metafase, anafase, telofase en interfase.

DNA-replicatie vindt plaats tijdens de S-fase van de celcyclus, daarna vindt tijdens de profase de migratie van centrosomen naar tegenovergestelde polen van de cel plaats en de chromosomen condenseren ook.

prometaphase

In de prometafase vindt de vorming van het mitotische mechanisme plaats, dankzij de assemblage van de microtubuli en hun penetratie in het binnenste van de kern. De zuster-chromatiden verbonden door de centromeren worden gegenereerd en deze binden op hun beurt aan de microtubuli.

metafase

Tijdens de metafase worden de chromosomen uitgelijnd in het equatoriale cellulaire vlak. De spil is georganiseerd in een centrale mitotische spil en een paar asters.

Elke aster bestaat uit microtubuli die zijn gerangschikt in een stervorm en die zich uitstrekken van de centrosomen tot de cellulaire cortex. Deze astrale microtubuli hebben geen interactie met de chromosomen.

Er wordt dan gezegd dat de aster straalt vanuit het centrosoom naar de cellulaire cortex en deelneemt aan zowel de locatie van het gehele mitotische apparaat als aan de bepaling van het vlak van celdeling tijdens cytokinese.

anafase

Later, tijdens de anafase, worden de microtubules van de spil verankerd door een positief einde van de chromosomen via hun kinetochoren en door een negatief einde van een centrosoom..

Scheiding van zusterchromatiden vindt plaats in onafhankelijke chromosomen. Elk chromosoom bevestigd aan een kinetochore-microtubule verplaatst zich naar een celpool. Tegelijkertijd vindt de scheiding van de celpolen plaats.

Telofase en cytokinese

Tenslotte worden tijdens telofase en cytokinese de kernmembranen rond de dochterkernen gevormd en verliezen de chromosomen hun gecondenseerde uiterlijk.

De mitotische spindel verdwijnt naarmate de microtubuli depolymeriseren en celdeling optreedt in de interface.

Chromosoom migratiemechanisme

Het mechanisme dat betrokken is bij de migratie van de chromosomen naar de polen en de daaropvolgende scheiding van de polen van elkaar is echter niet exact bekend; Het is bekend dat interacties tussen de kinetochoor en de microtubule van de spindel die eraan zijn verbonden, bij dit proces zijn betrokken..

Terwijl elk chromosoom migreert naar de corresponderende pool, vindt de depolymerisatie van de gebonden microtubule of kinetochorische microtubule plaats. Er wordt aangenomen dat deze depolymerisatie de passieve beweging van het chromosoom gebonden aan de microtubule van de spindel kan genereren..

Er wordt ook aangenomen dat er andere motoreiwitten in verband kunnen worden gebracht met de kinetochoor, waarin de energie afkomstig van de hydrolyse van ATP zou worden gebruikt..

Deze energie zou dienen om de migratie van het chromosoom langs de microtubule naar het einde te brengen, "minus" genoemd, waar het centrosoom zich bevindt.

Gelijktijdig kan de depolymerisatie van het einde van de microtubule die zich bindt aan de kinetochoor, of "meer" -einde, optreden, wat ook zou bijdragen aan de beweging van het chromosoom..

functie

De achromatische of mitotische spoel een cellulaire structuur die dient om de chromosomen te verankeren door hun kinetochoren uitlijnen cel Ecuador en ten slotte richt de migratie van chromatiden aan tegengestelde polen van de cel voor de deling, zodat de verdeling genetisch genetisch materiaal tussen de twee dochtercellen resulteert.

Fouten in deze werkwijze wordt de deficiëntie of overmaat chromosomen gegenereerd, wat resulteert in abnormale ontwikkelingspatronen (optreedt tijdens de embryogenese) en diverse pathologieën (ontstaan ​​na de geboorte van het individu).

Andere functies die moeten worden geverifieerd

Er zijn aanwijzingen dat de achromatische spindle microtubules betrokken bij het bepalen van de locatie van de structuren die cytoplasmatische verdeling.

Het belangrijkste bewijs is dat celdeling altijd voorkomt in de middellijn van de spil, waar polaire vezels elkaar overlappen.

Evolutie van het mechanisme

Evolutief is het geselecteerd als een zeer overbodig mechanisme, waarbij elke stap wordt bewerkstelligd door microtubule motor-eiwitten..

Gemeend wordt dat evolutionaire verkrijging van microtubules werd veroorzaakt door een proces van endosymbiose, waarbij een eukaryote celmedium opgenomen een prokaryote cel waarin ieder structuren spoelapparaat. Dit alles heeft kunnen plaatsvinden vóór het begin van de mitose.

Deze hypothese suggereert dat de microtubulaire eiwitstructuren oorspronkelijk een voortstuwingsfunctie zouden hebben vervuld. Wanneer ze deel gaan uitmaken van een nieuw organisme, vormen de microtubuli het cytoskelet en later het mitotische mechanisme.

In de evolutionaire geschiedenis vonden variaties in het basisschema van de eukaryote celdeling plaats. Celdeling vertegenwoordigt slechts enkele fasen van de celcyclus, wat een belangrijk proces is.

referenties

1. Bolsover, S.R., Hyams, J.S., Shephard, E.A., White, H.A. en Wiedemann, C.G. (2003). Celbiologie, een korte cursus. Tweede editie. pp 535. Wiley-Liss. ISBN: 0471263931, 9780471263937, 9780471461593
2. Friedmann, T., Dunlap, J.C. en Goodwin, S.F. (2016). Vooruitgang in de genetica. Eerste editie. Elsevier Academic Press. pp 258. ISBN: 0128048018, 978-0-12-804801-6
3. Hartwell, L., Goldberg, M.L., Fischer, J. and Hood, L. (2017). Genetica: van genen tot genoom. Zesde editie. McGraw-Hill. pp 848. ISBN: 1259700909, 9781259700903
4. Mazia, D., & Dan, K. (1952). De isolatie en biochemische karakterisering van het mitotische apparaat van delende cellen. Proceedings van de National Academy of Sciences, 38 (9), 826-838. doi: 10.1073 / pnas.38.9.826
5. Yu, H. (2017). Communiceren Genetica: Visualisaties en Representaties. Palgrave Macmillan UK. Eerste editie. pp ISBN: 978-1-137-58778-7, 978-1-137-58779-4