ציר מיטוטי: מבנה, היווצרות, תפקוד והתפתחות - ביולוגיה - 2025

המיטוטי או אכרומטית כישור , המכונה גם המכונות המיטוטי, הוא מבנה הסלולר מורכב מיקרוטובולים בעלות אופי חלבון כי נוצרות במהלך חלוקת התא (מיטוזה מיוזה).

המונח אכרומטי מתייחס לעובדה שהוא אינו מכתים בצבעים אורצין A או B. הציר משתתף בהתפלגות השוויונית של החומר הגנטי בין שני תאי הבת, כתוצאה מחלוקת תאים.

איור 1. איור 1. סיכום תהליך ההפרדה של כרומטידי אחות על ידי הציר האכרומטי או המיטוטי. מקור: מאת Silvia3, מ- Wikimedia Commons

חלוקת תאים היא התהליך שבאמצעותו נוצרים גם הגמטות, שהם תאים מיוטיים, וגם התאים הסומטיים הנחוצים לצמיחה והתפתחות של אורגניזם מהזיגוטה.

המעבר בין שתי חטיבות רצופות מהווה את מחזור התא, שמשך הזמן משתנה מאוד בהתאם לסוג התא ולגירויים אליהם הוא נחשף.

במהלך המיטוזה של תא אאוקריוטי (תא שיש בו גרעין אמיתי ואורגנלים תוחמים ממברנה), מתרחשים מספר שלבים: שלב S, פרובאז, פרמטאפזה, מטאפזה, אנאפזה, טלופאז וממשק.

הכרומוזומים מתמצאים בתחילה ויוצרים שני חוטים זהים הנקראים כרומטידים. כל כרומטיד מכיל אחת משתי מולקולות ה- DNA שנוצרו בעבר, המקושרות זו לזו על ידי אזור המכונה הצנטרומר, אשר ממלא תפקיד מהותי בתהליך הנדידה לעבר הקטבים לפני חלוקת התא.

חלוקה מיטוטית מתרחשת לאורך חיי אורגניזם. ההערכה היא כי במהלך חיי אדם, מתרחשים בגוף כ -10 ¹⁷ חלוקות תאים. חלוקה מיוטית מתרחשת בתאים המייצרים תאים, או בתאי מין.

מבנה ויצירה

מערכת יחסים עם ציטוס השלד

הציר האכרומטי נחשב למערכת אורכית של מיקרו-פיברילים חלבונים או מיקרו-צינוריות תאיות. זה נוצר בזמן חלוקת התאים, בין הצנטרומרים הכרומוזומלים לבין הצנטרוזומים בקטבי התא, וקשור לנדידת כרומוזומים לייצור תאי בת עם אותה כמות של מידע גנטי.

הצנטרוזום הוא האזור שמקורו במיקרו-צינורות הן מהציר האכרומטי והן מהציטוס-שלד. מיקרו-צינוריות ציר אלה מורכבות מדוד טובולין המושאל מהציטוס שלד.

עם תחילת המיטוזה, המערכת המיקרו-צינורית של ציטוס-שלד התא מתפרקת ונוצר הציר האכרומטי. לאחר התרחשות חלוקת תאים, הציר מתפרק ורשת המיקרו-צינורית של ציטוס-שלדון מתארגנת מחדש, ומחזירה את התא למצב מנוחה.

חשוב להבדיל כי ישנם שלושה סוגים של מיקרו-צינורות במנגנון המיטוטי: שני סוגים של מיקרו-צינורות ציר (קינוטוכור ומיקרו-צינורות קוטביים), וסוג אחד של מיקרו-צינור אסטר (מיקרו-צינורות אסטרלים).

הסימטריה הדו-צדדית של הציר האכרומטי נובעת מאינטראקציות המחזיקות את שני חצאיו זה בזה. אינטראקציות אלה הן: לרוחב, בין הקצוות החיוביים חופפים של המיקרו-צינורות הקוטביים; או שהם אינטראקציות סופניות בין המיקרו-צינורות של הקינטוקור לקינטוקור של הכרומטידים האחות.

מחזור תאים וציר אכרומטי: שלב S, פרובאז, פרמטאפז, מטאפזה, אנאפזה, טלופאז וממשק.

שכפול DNA מתרחש בשלב ה- S של מחזור התא, ואז, במהלך פרובאז ', נדידת הצנטרוזומים מתרחשת לעבר קטבים מנוגדים של התא והכרומוזומים מתעבים גם הם.

Prometaphase

בפרמטאפאס מתרחשת היווצרות המנגנון המיטוטי, הודות להרכבת המיקרו-צינורות וחדירתם לגרעין. נוצרים כרומטידות אחיות המקושרות על ידי הצנטרומרים ואלו, בתורם, נקשרים למיקרו-צינורות.

מטאפזה

במהלך המטפזות הכרומוזומים מתיישרים במישור המשווני של התא. הציר מסודר לציר מיטוטי מרכזי וזוג אסטרס.

כל אסטר מורכבת ממיקרו-צינורות המסודרים בצורת כוכב המשתרעת מהצנטרוזומים אל קליפת התא. מיקרו-צינוריות אסטרליות אלה אינן מקיימות אינטראקציה עם כרומוזומים.

לאחר מכן נאמר כי האסטרסטר מקרין מהצנטרוזום לקליפת התא ומשתתף הן במיקום המנגנון המיטוטי כולו והן בקביעת מישור חלוקת התא בזמן הציטוקינזיס.

אנפזה

מאוחר יותר, במהלך אנאפאזה, המיקרו-צינוריות של הציר האכרומטי מעוגנות בקצה חיובי לכרומוזומים דרך הקינטוכוריות שלהם ובקצה שלילי לסנטרוזום.

הפרדה של כרומטידים אחים לכרומוזומים עצמאיים מתרחשת. כל כרומוזום המחובר למיקרו-צינור kinetochore עובר לקוטב תא. במקביל, ההפרדה בין עמודי התא מתרחשת.

טלופאז וציטוקינזיס

לבסוף, במהלך טלופאז וציטוקינזיס, נוצרים קרומים גרעיניים סביב גרעין הבת והכרומוזומים מאבדים את המראה המעובה שלהם.

הציר המיטוטי נעלם כשהמיקרו-צינורות מתחדשים ומתחלק חלוקת תאים נכנסים לממשק.

מנגנון הגירה כרומוזומלית

עם זאת, לא בדיוק ידוע המנגנון המעורב בנדידת הכרומוזומים לכיוון הקטבים והפרדת הקטבים זה מזה; ידוע כי אינטראקציות בין קינטוכור למיקרו-צינורית של הציר המחובר אליו מעורבות בתהליך זה.

כאשר כל כרומוזום נודד לעבר הקוטב המקביל מתרחשת depolymerization של המיקרו-צינור המחובר, או המיקרו-צינור הקינטוקורי. הוא האמין כי depolymerization זה יכול לייצר את התנועה הפסיבית של הכרומוזום מחובר microtubule של הציר.

ההערכה היא כי יתכנו חלבונים מוטוריים אחרים הקשורים לקינטוקור, בהם ישמש האנרגיה מההידרוליזה של ATP.

אנרגיה זו תשמש כדי להניע את נדידת הכרומוזום לאורך המיקרו-צינורית לקצהו הנקרא "פחות" במקום בו נמצא הצנטרוזום.

באופן אחד, עלולה להתרחש depolymerization של קצה המיקרו-צינורית הנקשרת לקינטוקור, או סוף "פלוס", דבר שתורם גם לתנועת הכרומוזום.

פוּנקצִיָה

הציר האכרומטי או המיטוטי הוא מבנה תאי שממלא את תפקיד עיגון הכרומוזומים דרך הקינטוכוריות שלהם, יישורם עם קו המשווה של התא ובסופו של דבר מכוון את נדידת הכרומטים לכיוון הקטבים הנגדים של התא לפני חלוקתם, ומאפשר חלוקה השוואת חומר גנטי בין שני תאי הבת שהתקבלו.

אם מתרחשות טעויות בתהליך זה, נוצר חוסר או עודף של כרומוזומים, מה שמתרגם לדפוסי התפתחות לא תקינים (להתרחש במהלך עובריוגנזה), ולפתולוגיות שונות (להתרחש לאחר לידתו של האדם).

תכונות אחרות שיש לבדוק

מבחינה אבולוציונית הוא נבחר כמנגנון מיותר מאוד, בו כל שלב מתבצע על ידי חלבונים מוטוריים מיקרו-צינוריים.

ההערכה היא כי הרכישה האבולוציונית של מיקרו-צינורות נבעה כתוצאה מתהליך של אנדוסימביוזה, בו תא אוקריוטי ספג מהסביבה תא פרוקריוטי שהציג מבני ציר אכרומטיים אלה. כל זה יכול היה לקרות לפני הופעת המיטוזה.

השערה זו מצביעה על כך שמבני החלבון המיקרו-צינורי יכלו במקור למלא פונקציה של הנעה. ואז, כשהם הופכים לחלק מאורגניזם חדש, המיקרו-צינורות היו מהווים את הציטוס-שלד ובהמשך, את המנגנון המיטוטי.

בהיסטוריה האבולוציונית היו וריאציות בתכנית הבסיסית של חלוקת תאים אוקיאוטיים. חלוקת תאים ייצגה רק שלבים מסוימים של מחזור התא, שהוא תהליך מרכזי.

הפניות

1. Bolsaver, SR, Hyams, JS, Shephard, EA, White, HA ו- Wiedemann, CG (2003). ביולוגיה של התא, קורס קצר. מהדורה שנייה. עמ '535. וויילי-ליס. ISBN: 0471263931, 9780471263937, 9780471461593
2. פרידמן, ט., דונלאפ, ג'יי.קיי וגודווין, ס.פ. (2016). התקדמות בגנטיקה. מהדורה ראשונה. עיתונות אקדמית Elsevier. עמ '258. ISBN: 0128048018, 978-0-12-804801-6
3. הרטוול, ל., גולדברג, מ"ל, פישר, ג'יי והוד, ל. (2017). גנטיקה: מגנים לגנים. המהדורה השישית. מקגרו-היל. עמ '848. ISBN: 1259700909, 9781259700903
4. Mazia, D., and Dan, K. (1952). הבידוד והאפיון הביוכימי של המנגנון המיטוטי לתאי חלוקת. הליכי האקדמיה הלאומית למדעים, 38 (9), 826–838. doi: 10.1073 / pnas.38.9.826
5. Yu, H. (2017). תקשורת גנטיקה: הדמיות וייצוגים. Palgrave Macmillan בריטניה. מהדורה ראשונה. עמ 'ISBN: 978-1-137-58778-7, 978-1-137-58779-4