โครงสร้างแกนหมุนของ Mitotic การก่อตัวการทำงานและวิวัฒนาการ



แกนหมุนทิค หรือไม่มีสีหรือที่เรียกว่าเครื่องจักรไมโทติคเป็นโครงสร้างเซลล์ประกอบด้วย microtubules ของโปรตีนธรรมชาติที่เกิดขึ้นในระหว่างการแบ่งเซลล์ (mitosis และไมโอซิส).

คำว่าไม่มีสีหมายถึงว่ามันจะไม่เปื้อนกับสีย้อม orcein A หรือ B แกนหมุนมีส่วนร่วมในการกระจายอย่างเท่าเทียมกันของสารพันธุกรรมระหว่างเซลล์ลูกสาวทั้งสองซึ่งเป็นผลมาจากการแบ่งเซลล์.

การแบ่งเซลล์เป็นกระบวนการที่ทั้งสอง gametes ซึ่งเป็นเซลล์ meiotic และเซลล์ร่างกายที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตและการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตจากไซโกตถูกสร้างขึ้น.

การเปลี่ยนแปลงระหว่างสองฝ่ายที่ต่อเนื่องกันถือเป็นวัฏจักรของเซลล์ซึ่งระยะเวลาแตกต่างกันไปตามประเภทของเซลล์และสิ่งเร้าที่สัมผัส.

ระหว่างเซลล์ของยูคาริโอต (เซลล์ที่มีนิวเคลียสและออร์แกเนลล์ถูกคั่นด้วยเยื่อหุ้มเซลล์) เกิดขึ้นหลายเฟส: เฟส S, การพยากรณ์, โปรเตมาเฟส, เมตาเฟส, แอฟเฟตเฟสและเฟส.

ในขั้นต้นโครโมโซมจะควบแน่นกลายเป็นเส้นใยที่เหมือนกันสองตัวที่เรียกว่า chromatids chromatid แต่ละอันมีหนึ่งในสองโมเลกุลที่สร้างขึ้นก่อนหน้านี้ซึ่งเชื่อมโยงเข้าด้วยกันโดยบริเวณที่เรียกว่า centromere ซึ่งมีบทบาทพื้นฐานในกระบวนการย้ายถิ่นไปยังขั้วก่อนที่จะมีการแบ่งเซลล์.

การแบ่งทิคติคเกิดขึ้นตลอดทั้งชีวิตของสิ่งมีชีวิต เป็นที่คาดกันว่าในช่วงชีวิตมนุษย์ประมาณ 10 คนเกิดขึ้นในร่างกาย17 การแบ่งเซลล์ แผนก meiotic เกิดขึ้นในเซลล์ที่ผลิตเซลล์สืบพันธุ์หรือเซลล์เพศ.

ดัชนี

  • 1 โครงสร้างและการฝึกอบรม
    • 1.1 ความสัมพันธ์กับโครงร่างโครงกระดูก
    • 1.2 วัฏจักรของเซลล์และแกนหมุนที่ไม่มีสี: เฟส S, พยากรณ์, พรอมต์เฟส, เมตาเฟส, แอนาเฟส, โทพอลเฟสและเฟส.
    • 1.3 กลไกการย้ายถิ่นของโครโมโซม
  • 2 ฟังก์ชั่น
    • 2.1 ฟังก์ชั่นอื่น ๆ ที่จะตรวจสอบ
  • 3 วิวัฒนาการของกลไก
  • 4 อ้างอิง

โครงสร้างและการฝึกอบรม

ความสัมพันธ์กับโครงร่างโครงกระดูก

แกนหมุนที่ไม่มีสีนั้นถือเป็นระบบตามยาวของ microfibrils โปรตีนหรือ microtubules มือถือ มันถูกสร้างขึ้นในช่วงเวลาของการแบ่งเซลล์ระหว่างโครโมโซม centromeres และ centrosomes ที่เสาเซลล์และมีความเกี่ยวข้องกับการโยกย้ายของโครโมโซมเพื่อสร้างเซลล์ลูกสาวที่มีจำนวนข้อมูลทางพันธุกรรมที่เท่ากัน.

Centrosome เป็นบริเวณที่ microtubules เกิดขึ้นจากทั้งแกนหมุนที่ไม่มีสีและโครงกระดูก microtubules แกนหมุนเหล่านี้ประกอบไปด้วย tubulin dimers ที่ยืมมาจากโครงร่างโครงกระดูก.

ที่จุดเริ่มต้นของ mitosis เครือข่าย microtubular ของโครงร่างโครงกระดูกของเซลล์จะถูกแยกส่วนและแกนหมุนที่ไม่มีสีจะเกิดขึ้น หลังจากการแบ่งเซลล์เกิดขึ้นแกนหมุนจะถูกแยกออกจากกันและเครือข่าย microtubule ของโครงกระดูก cytoskeleton จัดโครงสร้างใหม่ส่งคืนเซลล์กลับสู่สภาพการพัก.

สิ่งสำคัญคือต้องแยกความแตกต่างที่มี microtubules สามชนิดในอุปกรณ์ mitotic: microtubules แกนหมุนสองประเภท (kinetochore และ microtubules ขั้วโลก) และ astrot microtubules ประเภทหนึ่ง (astrot microtubules).

ความสมมาตรของทวิภาคีของแกนหมุนที่ไม่มีสีนั้นเกิดจากปฏิกิริยาที่รักษาสองส่วนไว้ด้วยกัน ปฏิกิริยาเหล่านี้คือ: ด้านข้าง, ระหว่างขั้วบวกขั้วลบบวกของขั้วบวกขั้ว; หรือพวกมันเป็นปฏิกิริยาระหว่างขั้วระหว่าง microtubules ของ kinetochores และ kinetochores ของ chromatids น้องสาว.

วัฏจักรของเซลล์และแกนหมุนที่ไม่มีสี: เฟส S, การพยากรณ์, โปรเมตาเฟส, เมตาเฟส, แอนาเฟส, โทพอลเฟสและเฟส.

การจำลองแบบดีเอ็นเอเกิดขึ้นในช่วง S ของวัฏจักรของเซลล์จากนั้นในระหว่างการทำ profase การโยกย้ายของ centrosomes ไปยังขั้วตรงข้ามของเซลล์เกิดขึ้นและโครโมโซมก็ควบแน่น.

prometaphase

ใน prometaphase การก่อตัวของเครื่องจักรทิคส์เกิดขึ้นเนื่องจากการรวมตัวของ microtubules และการแทรกซึมเข้าไปในภายในของนิวเคลียส chromatids น้องสาวที่เข้าร่วมโดย centromeres ถูกสร้างขึ้นและสิ่งเหล่านี้ในทางกลับกันผูกกับ microtubules.

metaphase

ระหว่าง metaphase โครโมโซมจะถูกจัดเรียงในระนาบเส้นศูนย์สูตร แกนหมุนถูกจัดอยู่ในแกนกลาง mitotic และคู่ของแอสเตอร์.

แอสเทอร์แต่ละตัวประกอบด้วย microtubules จัดเรียงในรูปดาวที่ขยายจากเซนโตรโซมไปจนถึงเยื่อหุ้มสมองเซลลูลาร์ กลุ่มดาวขนาดเล็กเหล่านี้ไม่ได้มีปฏิสัมพันธ์กับโครโมโซม.

ได้มีการกล่าวกันแล้วว่าแอสเตอร์เปล่งประกายจากเซนโตรโซมไปจนถึงเยื่อหุ้มเซลล์และมีส่วนร่วมทั้งในที่ตั้งของอุปกรณ์อิติคทั้งในการกำหนดระนาบการแบ่งเซลล์ระหว่างไซโตไคน์.

anaphase

ต่อมาระหว่าง Anaphase นั้น microtubules ของแกนหมุนจะถูกยึดโดยปลายบวกของโครโมโซมผ่าน kinetochores ของพวกมันและจากปลายลบถึง centrosome.

การแยกตัวของโครมาทิดน้องสาวเกิดขึ้นในโครโมโซมอิสระ แต่ละโครโมโซมที่ติดอยู่กับ microtubule kinetochore ย้ายไปที่เสาเซลล์ การแยกตัวของเสาเซลล์เกิดขึ้นพร้อมกัน.

Telophase และ cytokinesis

ในที่สุดในระหว่าง telophase และ cytokinesis เยื่อหุ้มนิวเคลียสจะก่อตัวขึ้นรอบนิวเคลียสของลูกสาวและโครโมโซมจะสูญเสียลักษณะที่ปรากฏอย่างย่อ.

แกนหมุนทิคติกหายไปเนื่องจาก microtubules depolymerize และการแบ่งเซลล์เกิดขึ้นในส่วนต่อประสาน.

กลไกการย้ายโครโมโซม

กลไกที่เกี่ยวข้องในการย้ายถิ่นของโครโมโซมที่มีต่อเสาและการแยกตามลำดับของขั้วจากกันและกันไม่ทราบแน่ชัด เป็นที่ทราบกันว่าปฏิสัมพันธ์ระหว่าง kinetochore และ microtubule ของสปินเดิลที่แนบมานั้นเกี่ยวข้องกับกระบวนการนี้.

ในขณะที่โครโมโซมแต่ละตัวย้ายไปยังขั้วที่สอดคล้องกันจะเกิดการลดขนาดของโพลิเมอไรเซชันของ microtubule หรือ kinetochoric microtubule เป็นที่เชื่อกันว่า depolymerization นี้สามารถสร้างการเคลื่อนไหวเรื่อย ๆ ของโครโมโซมที่ผูกพันกับ microtubule ของแกนหมุน.

เป็นที่เชื่อกันว่าอาจมีโปรตีนยนต์อื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับ kinetochore ซึ่งพลังงานที่มาจากการไฮโดรไลซิสของ ATP จะถูกนำมาใช้.

พลังงานนี้จะทำหน้าที่ในการขับเคลื่อนการเคลื่อนย้ายของโครโมโซมไปตามไมโครทูบไปยังจุดสิ้นสุดเรียกว่า "ลบ" ซึ่งเป็นที่ตั้งของเซนโทรโซ.

ในเวลาเดียวกัน depolymerization ของจุดจบของ microtubule ที่จับกับ kinetochore หรือ "มากกว่า" ปลายอาจเกิดขึ้นซึ่งจะช่วยให้เกิดการเคลื่อนไหวของโครโมโซม.

ฟังก์ชัน

แกนของ achromatic หรือ mitotic เป็นโครงสร้างเซลล์ที่ตอบสนองการทำงานของการยึดโครโมโซมผ่าน kinetochores ของพวกเขาปรับแนวให้เข้ากับเส้นศูนย์สูตรของเซลล์ สารพันธุกรรมที่เท่าเทียมกันระหว่างเซลล์ลูกสาวสองคนที่เกิดขึ้น.

หากความผิดพลาดเกิดขึ้นในกระบวนการนี้จะเกิดการขาดหรือเกินของโครโมโซมซึ่งแปลเป็นรูปแบบที่ผิดปกติของการพัฒนา (เกิดขึ้นในระหว่างการเกิดตัวอ่อน) และพยาธิสภาพต่าง ๆ (เกิดขึ้นหลังจากการเกิดของแต่ละบุคคล).

ฟังก์ชั่นอื่น ๆ ที่จะตรวจสอบ

มีหลักฐานว่า microtubules ของแกนหมุนมีส่วนเกี่ยวข้องในการกำหนดตำแหน่งของโครงสร้างที่รับผิดชอบการแบ่งนิวเคลียส.

หลักฐานหลักคือการแบ่งเซลล์เกิดขึ้นในกึ่งกลางของแกนหมุนเสมอ.

วิวัฒนาการของกลไก

มันได้รับการคัดเลือกอย่างชัดเจนว่าเป็นกลไกที่ซ้ำซ้อนซึ่งในแต่ละขั้นตอนจะได้รับผลกระทบจากโปรตีนจากมอเตอร์ขนาดเล็ก.

เป็นที่เชื่อกันว่าการได้มาซึ่งวิวัฒนาการของ microtubules นั้นเกิดจากกระบวนการของ endosymbiosis ซึ่งเซลล์ยูคาริโอตดูดซับเซลล์โปรคาริโอตที่นำเสนอโครงสร้างของแกนหมุนเหล่านี้ ทั้งหมดนี้อาจเกิดขึ้นก่อนการปรากฏตัวของไมซิส.

สมมติฐานนี้แสดงให้เห็นว่าโครงสร้างโปรตีน microtubular สามารถทำหน้าที่ขับเคลื่อนได้อย่างสมบูรณ์ จากนั้นเมื่อกลายเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิตใหม่ microtubules จะประกอบเป็นโครงร่างโครงร่างของเซลล์และต่อมาเป็นกลไกทิคส์.

ในประวัติศาสตร์วิวัฒนาการการเปลี่ยนแปลงในรูปแบบพื้นฐานของการแบ่งเซลล์ยูคาริโอตเกิดขึ้น การแบ่งเซลล์แสดงขั้นตอนบางอย่างของวัฏจักรเซลล์ซึ่งเป็นกระบวนการที่สำคัญ.

การอ้างอิง

  1. Bolsover, S.R. , Hyams, J.S. , Shephard, E.A. , White, H.A. และ Wiedemann, C.G. (2003) ชีววิทยาของเซลล์ระยะสั้น ฉบับที่สอง pp 535. ไวลีย์ - ลิส ISBN: 0471263931, 9780471263937, 9780471461593
  2. Friedmann, T. , Dunlap, J.C และ Goodwin, S.F. (2016) ความก้าวหน้าทางพันธุศาสตร์ ฉบับพิมพ์ครั้งแรก Elsevier Academic Press pp 258. ISBN: 0128048018, 978-0-12-804801-6
  3. Hartwell, L. , Goldberg, M.L. , Fischer, J. และ Hood, L. (2017) พันธุศาสตร์: จากยีนสู่จีโนม ฉบับที่หก McGraw-Hill pp 848. ISBN: 1259700909, 9781259700903
  4. Mazia, D. , & Dan, K. (1952) การแยกและคุณสมบัติทางชีวเคมีของเครื่องมือไมโทติคของเซลล์แบ่ง กิจการของ National Academy of Sciences, 38 (9), 826-838 ดอย: 10.1073 / pnas.38.9.826
  5. Yu, H. (2017) พันธุศาสตร์การสื่อสาร: การสร้างภาพและการเป็นตัวแทน Palgrave Macmillan สหราชอาณาจักร ฉบับพิมพ์ครั้งแรก pp ISBN: 978-1-137-58778-7, 978-1-137-58779-4