MITOZINIS VERPSTĖ: STRUKTŪRA, FORMAVIMAS, FUNKCIJOS IR EVOLIUCIJA - BIOLOGIJA - 2025

Mitozinis arba achromatinio suklys , taip pat vadinamas mitozinio mechanizmai, yra ląstelių struktūra sudaryta iš mikrovamzdelius kurių sudėtyje baltymai pobūdžio, kad yra suformuota ląstelės dalijimosi metu (mitozę ir Mejozė).

Terminas achromatinis reiškia tai, kad jis nedažo dažais su orceino A ar B. Verpstė dalyvauja teisingoje genetinės medžiagos pasiskirstyme tarp dviejų dukterinių ląstelių, atsirandančioje dėl ląstelių dalijimosi.

1 paveikslas. Sesuo chromatidžių atskyrimo proceso achromatiniu arba mitoziniu verpstės apibendrinimas. Šaltinis: „Silvia3“, iš „Wikimedia Commons“

Ląstelių dalijimasis yra procesas, kurio metu iš zigotos susidaro lytinės ląstelės, kurios yra mejozinės ląstelės, ir somatinės ląstelės, reikalingos organizmo augimui ir vystymuisi.

Perėjimas tarp dviejų iš eilės dalijimų sudaro ląstelių ciklą, kurio trukmė labai skiriasi, atsižvelgiant į ląstelės tipą ir dirgiklius, kuriems ji veikiama.

Eukariotinės ląstelės (ląstelės, turinčios tikrąjį branduolį ir membraną ribojančios organelės) mitozės metu vyksta kelios fazės: S fazė, profazė, prometafazė, metafazė, anafazė, teofazė ir sąsaja.

Iš pradžių chromosomos kondensuojasi, sudarydamos du vienodus siūlus, vadinamus chromatidais. Kiekviename chromatide yra viena iš dviejų anksčiau sugeneruotų DNR molekulių, sujungtų regionu, vadinamu centrometru, kuris vaidina pagrindinį vaidmenį migracijos link polių procese prieš ląstelių dalijimąsi.

Mitozinis dalijimasis vyksta per visą organizmo gyvenimą. Manoma, kad žmogaus gyvenime kūne įvyksta apie 10 ¹⁷ ląstelių dalijimosi. Meiotinis dalijimasis vyksta lytines ląsteles gaminančiose ląstelėse.

Struktūra ir formavimas

Ryšys su citoskeletu

Achromatinis verpstė yra laikoma išilgine baltymų mikrofibrilių ar ląstelių mikrotubulų sistema. Jis susidaro ląstelių dalijimosi metu tarp chromosomų centromerų ir centrosomų ląstelių poliuose ir yra susijęs su chromosomų migracija, kad būtų galima sukurti dukterines ląsteles su tokiu pačiu genetinės informacijos kiekiu.

Centrosoma yra sritis, kurioje mikrotubulėliai atsiranda tiek iš achromatinio verpstės, tiek iš citoskeleto. Šie verpstės mikrotubulėliai yra sudaryti iš tubulino dimerų, pasiskolintų iš citoskeleto.

Mitozės pradžioje ląstelės citoskeleto mikrotubulinis tinklas disartikulizuojasi ir susidaro achromatinis verpstė. Po ląstelių dalijimosi, verpstė disartikulizuojasi ir citoskeleto mikrotubulų tinklas persitvarko, grąžindamas ląstelę į ramybės būseną.

Svarbu atskirti, kad mitoziniame aparate yra trijų tipų mikrotubuliai: dviejų rūšių verpstės mikrotubuliai (kinetochoriniai ir poliniai mikrotubulėliai) ir vieno tipo asteriniai mikrotubulėliai (astraliniai mikrotubulėliai).

Dvipusė achromatinio veleno simetrija atsiranda dėl sąveikos, palaikančios abi jos puses. Šios sąveikos yra: arba šoninės, tarp poliarinių mikrotubulų persidengiančių teigiamų galų; arba tai yra galinė sąveika tarp kinetochoros mikrotubulų ir seserinės chromatidės kinetochoros.

Ląstelių ciklas ir achromatinis verpstė: S fazė, profazė, prometafazė, metafazė, anafazė, telofazė ir sąsaja.

DNR replikacija vyksta ląstelės ciklo S fazėje, tada, atliekant fazę, centrosomų migracija vyksta priešingų ląstelės polių link, o chromosomos taip pat kondensuojasi.

Prometafazė

Prometafazėje vyksta mitozinės mašinos formavimasis dėl mikrotubulų surinkimo ir jų įsiskverbimo į branduolį. Susidaro seserinės chromatidės, susietos centromerų pagalba, kurios savo ruožtu jungiasi prie mikrotubulių.

Metafazė

Metafazės metu chromosomos išsidėsto pusiaujo ląstelės plokštumoje. Verpstė yra organizuota į centrinę mitozinę verpstę ir asters porą.

Kiekvienas asteris yra sudarytas iš mikrotubulų, išdėstytų žvaigždės pavidalu, kurie tęsiasi nuo centrosomų iki ląstelės žievės. Šie astraliniai mikrotubulai nesąveikauja su chromosomomis.

Tuomet sakoma, kad asteris spinduliuoja iš centrosomos į ląstelės žievę ir dalyvauja viso mitozinio aparato vietoje ir nustatant ląstelės dalijimosi plokštumą citokinezės metu.

Anafazė

Vėliau, anafazės metu, achromatinio veleno mikrotubulai tvirtinami teigiamame chromosomų gale per jų kinetochorus, o neigiamame gale - centrosomoje.

Vyksta seserų chromatidžių atskyrimas į nepriklausomas chromosomas. Kiekviena chromosoma, pritvirtinta prie kinetochorinės mikrotubulės, juda į ląstelės polių. Tuo pat metu vyksta ląstelių polių atsiskyrimas.

Telofazė ir citokinezė

Galiausiai, telofazės ir citokinezės metu, aplink dukterinius branduolius susidaro branduolinės membranos ir chromosomos praranda sutrauktą išvaizdą.

Mitozinis verpstė išnyksta, kai mikrotubuliai depolimerizuojasi ir ląstelės dalijasi įeidamos į sąsają.

Chromosomų migracijos mechanizmas

Chromosomų migracijos link polių mechanizmas ir tolesnis polių atskyrimas vienas nuo kito nėra tiksliai žinomas; Yra žinoma, kad šiame procese dalyvauja sąveika tarp kinetochoros ir prie jo pritvirtinto veleno mikrotubulų.

Kai kiekviena chromosoma migruoja link atitinkamo poliaus, įvyksta pritvirtintų mikrotubulų arba kinetochorinių mikrotubulų depolimerizacija. Manoma, kad ši depolimerizacija gali sukelti pasyvų chromosomos, pritvirtintos prie verpstės mikrotubuliaus, judėjimą.

Taip pat manoma, kad gali būti ir kitų motorinių baltymų, susijusių su kinetochoru, kuriuose būtų naudojama ATP hidrolizės energija.

Ši energija paskatintų chromosomos migraciją palei mikrotubulą iki jos galo, vadinamo „mažiau“ ten, kur yra centrosoma.

Sujungus, gali įvykti mikrotubulų, kurie jungiasi prie kinetochoros, galas, arba „pliusinis“ galas, kuris taip pat prisideda prie chromosomos judėjimo.

Funkcija

Achromatinis arba mitozinis verpstė yra ląstelės struktūra, atliekanti chromosomų inkaravimo per jų kinetochorijas funkciją, sulygindama juos su ląstelės pusiauju ir galiausiai nukreipdama chromatidžių migraciją į priešingus ląstelės polius prieš jų dalijimąsi, leidžianti pasiskirstyti genetinės medžiagos išlyginimas tarp dviejų gautų dukterinių ląstelių.

Jei šiame procese pasitaiko klaidų, susidaro chromosomų trūkumas arba perteklius, o tai virsta nenormaliais vystymosi modeliais (atsirandančiais embriogenezės metu) ir įvairiomis patologijomis (atsirandančiomis po asmens gimimo).

Kitos funkcijos, kurias reikia patikrinti

Evoliuciškai jis buvo pasirinktas kaip labai nereikalingas mechanizmas, kuriame kiekvieną žingsnį vykdo mikrotubulų motoriniai baltymai.

Manoma, kad evoliucinis mikrotubulų įgijimas įvyko dėl endosimbiozės proceso, kurio metu eukariotinė ląstelė iš aplinkos absorbavo prokariotinę ląstelę, kurioje buvo šios achromatinės verpstės struktūros. Visa tai galėjo nutikti dar prieš mitozės pradžią.

Ši hipotezė rodo, kad mikrotubulų baltymų struktūros iš pradžių galėjo atlikti varymo funkciją. Tuomet, kai jie taps naujo organizmo dalimi, mikrotubulai sudarys citoskeleto, o vėliau - mitozės mechanizmą.

Evoliucijos istorijoje buvo pagrindinės eukariotų ląstelių dalijimosi schemos variacijos. Ląstelių dalijimasis atspindėjo tik kai kurias ląstelės ciklo fazes, o tai yra pagrindinis procesas.

Nuorodos

1. Bolsaver, SR, Hyams, JS, Shephard, EA, White, HA ir Wiedemann, CG (2003). Ląstelių biologija, trumpas kursas. Antrasis leidimas. pp 535. Wiley-Liss. ISBN: 0471263931, 9780471263937, 9780471461593
2. Friedmann, T., Dunlap, JC ir Goodwin, SF (2016). Pažanga genetikoje. Pirmas leidimas. „Elsevier“ akademinė spauda. p. 258. ISBN: 0128048018, 978-0-12-804801-6
3. Hartwell, L., Goldberg, L. L., Fischer, J. ir Hood, L. (2017). Genetika: nuo genų iki genomų. Šeštas leidimas. McGraw-Hill. p. 848. ISBN: 1259700909, 9781259700903
4. Mazia, D., ir Dan, K. (1952). Ląstelių dalijimosi mitozinio aparato išskyrimas ir biocheminis apibūdinimas. Nacionalinės mokslų akademijos leidiniai, 38 (9), 826–838. doi: 10.1073 / pnas.38.9.826
5. J., H. (2017). Bendravimo genetika: vizualizacijos ir reprezentacijos. Palgrave Macmillan JK. Pirmas leidimas. pp ISBN: 978-1-137-58778-7, 978-1-137-58779-4