МИТОТСКО ВРЕТЕНО: СТРУКТУРА, ФОРМАЦИЈА, ФУНКЦИЈА И ЕВОЛУЦИЈА - БИОЛОГИЈА - 2025

Митотског или ацхроматиц вретена , такође означен као митозе механизација је ћелијска структура састављена микротубула протеина природе који настају током ћелијске деобе (митозе и мејозе).

Израз акроматски се односи на чињеницу да се не мрља бојама орцеина А или Б. Вретено учествује у праведној расподјели генетског материјала између две кћери, што је последица поделе ћелије.

Слика 1. Сажетак процеса одвајања сестринских хроматида помоћу акроматског или митотичког вретена. Извор: Аутор Силвиа3, из Викимедиа Цоммонс

Подјела ћелија је процес којим се из зиготе генерирају и гамете, које су мејотске ћелије, и соматске ћелије потребне за раст и развој организма.

Прелаз између две узастопне поделе чини ћелијски циклус, чије трајање увелико варира у зависности од врсте ћелије и подражаја којима је изложена.

Током митозе еукариотске ћелије (ћелије која има право језгро и органеле ограничене мембраном) догађа се више фаза: С фаза, профаза, прометафаза, метафаза, анафаза, телофаза и интерфејс.

Хромосоми се у почетку кондензују, формирајући два идентична филамента названа хроматидама. Сваки хроматид садржи један од два раније генерисана молекула ДНК, повезаних заједно са регионом званим центромере, који игра фундаменталну улогу у процесу миграције према половима пре поделе ћелије.

Митотичка подела се одвија током живота организма. Процјењује се да се током људског живота у организму дешава око 10 ¹⁷ ћелијских подела. Мејотска подела се дешава у ћелијама које производе гамете или ћелијама полних ћелија.

Структура и формирање

Однос са цитоскелетом

Акроматско вретено се сматра уздужним системом протеинских микрофибрила или ћелијских микротубула. Формира се у тренутку поделе ћелије, између хромосомских центромера и центросома на ћелијским половима, и повезан је са миграцијом хромозома да би се створиле ћерке ћелије са истом количином генетске информације.

Центросом је регија где микротубуле потичу и из акроматског вретена и из цитоскелета. Ове вретенасте микротубуле сачињене су од тубулинских димера који су позајмљени од цитоскелета.

На почетку митозе микротубуларна мрежа цитоскелета ћелије се дисартикулише и формира се акроматско вретено. Након дељења ћелије, вретено се раздваја и мрежа микротубула цитоскелета реорганизује, враћајући ћелију у стање мировања.

Важно је разликовати да постоје три врсте микротубула у митотском апарату: две врсте вретенастих микротубула (кинетохоре и поларне микротубуле) и једна врста микротубула астера (астрални микротубули).

Двострана симетрија акроматског вретена настаје због интеракција које своје двије половине држе заједно. Ове интеракције су: било бочне, између позитивних крајева поларних микротубула које се преклапају; или су то терминалне интеракције између микротубула кинетохора и кинетохора сестринских хроматида.

Ћелијски циклус и акроматско вретено: С фаза, профаза, прометафаза, метафаза, анафаза, телофаза и интерфејс.

Репликација ДНК догађа се током С фазе ћелијског циклуса, тада се током профазе догађа миграција центросома према супротним половима ћелије, а хромозоми се такође кондензују.

Прометафаза

У прометафази долази до формирања митотичких машина захваљујући састављању микротубула и њиховом продирању у унутрашњост језгра. Настају сестринске хроматиде повезане центромерима и оне се, заузврат, вежу за микротубуле.

Метафаза

Током метафазе хромозоми се поравнавају у екваторијалној равни ћелије. Вретено је организовано у централно митотичко вретено и пар астера.

Свака астер састављена је од микротубула које су распоређене у облику звезде које се протежу од центросома до ћелијског кортекса. Ови астрални микротубули не комуницирају са хромозомима.

Затим се каже да астер зрачи из центросома у ћелијски кортекс и учествује како у локацији целог митотичког апарата, тако и у одређивању равнине деобе ћелије током цитокинезе.

Анафаза

Касније, током анафазе, микротубуле акроматског вретена усидрене су на позитиван крај хромозома путем њихових кинетохора и на негативном крају у центросому.

Долази до одвајања сестринских кроматида у независне хромозоме. Сваки хромозом прикључен на кинетохоре микротубуле креће се до ћелијског пола. Истовремено долази до одвајања ћелијских полова.

Телофаза и цитокинеза

Коначно, током телофазе и цитокинезе нуклеарне мембране се формирају око кћерних језгара и хромозоми губе кондензовани изглед.

Митотичко вретено нестаје како микротубуле деполимеризирају и долази до поделе ћелије који улази у интерфејс.

Механизам хромосомске миграције

Механизам који је укључен у миграцију хромозома према половима и накнадно одвајање полова један од другог није тачно познат; Познато је да у овај процес учествују интеракције између кинетохора и микротубуле везаног вретена.

Како сваки хромозом мигрира према одговарајућем полу, долази до деполимеризације прикљученог микротубула или кинетохорске микротубуле. Верује се да ова деполимеризација може да генерише пасивно кретање хромосома причвршћеног на микротубулу вретена.

Такође се верује да могу постојати и други моторни протеини повезани са кинетохором, у којима би се користила енергија хидролизе АТП-а.

Та енергија би служила за покретање миграције хромозома дуж микротубуле до његовог краја званог „мање“, где се налази центросом.

Једногласно, могло би доћи до деполимеризације краја микротубуле која се веже за кинетохоре или краја "плус", што би такође допринело кретању хромозома.

Функција

Акроматско или митотичко вретено је ћелијска структура која испуњава функцију учвршћивања хромозома путем њихових кинетохора, поравнавајући их према ћелијском екватору и коначно усмеравајући миграцију кроматида према супротним половима ћелије пре њихове поделе, омогућавајући дистрибуцију изједначавање генетског материјала између две резултирајуће ћелије кћери.

Ако се у овом процесу појаве грешке, настаје недостатак или вишак хромозома, што се претвара у ненормалне развојне обрасце (који се дешавају током ембриогенезе) и различите патологије (које настају након рођења појединца).

Остале карактеристике за проверу

Еволуцијски је одабран као високо сувишан механизам, у којем сваки корак изводе моторни протеини микротубуле.

Верује се да је еволуциона аквизиција микротубула настала услед процеса ендосимбиозе, у коме је еукариотска ћелија апсорбовала из окружења прокариотску ћелију која је имала ове акроматске вретенасте структуре. Све се то могло догодити и прије појаве митозе.

Ова хипотеза сугерише да би микротубуларне протеинске структуре могле првобитно да испуне функцију пропулзије. Онда, када су постали део новог организма, микротубуле би чиниле цитоскелет, а касније и митотичке машине.

У историји еволуције постојале су варијације у основној шеми еукариотске поделе ћелија. Подјела ћелија представљала је само неке фазе ћелијског циклуса, што је главни процес.

Референце

1. Болсавер, СР, Хиамс, ЈС, Схепхард, ЕА, Вхите, ХА и Виедеманн, ЦГ (2003). Ћелијска биологија, кратак курс. Друго издање. стр. 535. Вилеи-Лисс. ИСБН: 0471263931, 9780471263937, 9780471461593
2. Фриедманн, Т., Дунлап, ЈЦ и Гоодвин, СФ (2016). Напредак генетике. Прво издање. Елсевиер Ацадемиц Пресс. пп. 258. ИСБН: 0128048018, 978-0-12-804801-6
3. Хартвелл, Л., Голдберг, МЛ, Фисцхер, Ј. и Хоод, Л. (2017). Генетика: од гена до генома. Шесто издање. МцГрав-Хилл. пп. 848. ИСБН: 1259700909, 9781259700903
4. Мазиа, Д., Дан, К. (1952). Изолација и биохемијска карактеристика митотичког апарата за дељење ћелија. Зборник радова Националне академије наука, 38 (9), 826–838. дои: 10.1073 / пнас.38.9.826
5. Иу, Х. (2017). Комуникација генетике: визуализације и репрезентације. Палграве Мацмиллан УК. Прво издање. пп ИСБН: 978-1-137-58778-7, 978-1-137-58779-4