TRỤC PHÂN BÀO: CẤU TRÚC, SỰ HÌNH THÀNH, CHỨC NĂNG VÀ SỰ TIẾN HÓA - SINH HỌC - 2025

Các phân bào hoặc achromatic trục chính , còn gọi là bộ máy phân bào, là một cấu trúc tế bào tạo thành các vi ống có tính chất protein được hình thành trong quá trình phân bào (nguyên phân và giảm phân).

Thuật ngữ achromatic đề cập đến thực tế là nó không nhuộm bằng thuốc nhuộm orcein A hoặc B. Trục quay tham gia vào sự phân bố công bằng vật chất di truyền giữa hai tế bào con, do sự phân chia tế bào.

Hình 1. Tóm tắt quá trình phân li của các cromatid chị em bằng thoi phân bào hoặc đơn bội. Nguồn: Bởi Silvia3, từ Wikimedia Commons

Phân chia tế bào là quá trình mà cả giao tử, là tế bào sinh học và tế bào xôma cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của một sinh vật được tạo ra từ hợp tử.

Sự chuyển đổi giữa hai lần phân chia liên tiếp tạo nên chu kỳ tế bào, thời gian của chu kỳ này rất khác nhau tùy thuộc vào loại tế bào và các kích thích mà nó tiếp xúc.

Trong quá trình nguyên phân của tế bào nhân thực (tế bào có nhân thật và các bào quan được phân cách bằng màng), một số pha xảy ra: Pha S, prophase, prometaphase, metaphase, anaphase, telophase và interface.

Các nhiễm sắc thể ban đầu ngưng tụ, tạo thành hai sợi giống nhau gọi là nhiễm sắc thể. Mỗi chromatid chứa một trong hai phân tử DNA được tạo ra trước đó, được liên kết với nhau bởi một vùng gọi là tâm động, đóng vai trò cơ bản trong quá trình di chuyển về các cực trước khi phân chia tế bào.

Sự phân chia nguyên phân diễn ra trong suốt vòng đời của sinh vật. Người ta ước tính rằng trong suốt cuộc đời con người, có khoảng 10 ^{17 lần} phân chia tế bào xảy ra trong cơ thể . Sự phân chia meiotic xảy ra trong các tế bào sinh giao tử hay còn gọi là tế bào sinh dục.

Cấu trúc và sự hình thành

Mối quan hệ với bộ xương tế bào

Trục sợi thơm được coi là một hệ thống dọc gồm các vi sợi protein hoặc vi ống tế bào. Nó được hình thành tại thời điểm phân chia tế bào, giữa tâm động của nhiễm sắc thể và tâm động ở các cực của tế bào, và liên quan đến sự di chuyển của các nhiễm sắc thể để tạo ra các tế bào con với cùng một lượng thông tin di truyền.

Centrosome là vùng mà các vi ống bắt nguồn từ cả trục quay và bộ xương tế bào. Các vi ống hình thoi này được tạo thành từ các dimer tubulin được mượn từ bộ xương tế bào.

Khi bắt đầu quá trình nguyên phân, mạng lưới vi ống của bộ xương tế bào của tế bào sẽ phân tán và trục quay không sắc được hình thành. Sau khi phân chia tế bào xảy ra, trục quay phân bố và mạng lưới vi ống của bộ xương tế bào tổ chức lại, đưa tế bào trở lại trạng thái nghỉ ngơi.

Điều quan trọng cần phân biệt là có ba loại vi ống trong bộ máy phân bào: hai loại vi ống hình thoi (kinetochore và vi ống cực) và một loại vi ống aster (vi ống trung gian).

Sự đối xứng song phương của trục xoay không sắc là do tương tác giữ hai nửa của nó lại với nhau. Các tương tác này là: hoặc bên, giữa các đầu dương chồng lên nhau của các vi ống cực; hoặc chúng là tương tác đầu cuối giữa các vi ống của kinetochore và kinetochore của các chromatid chị em.

Chu kỳ tế bào và trục quay không sắc: Pha S, prophase, prometaphase, metaphase, anaphase, telophase và giao diện.

Sự sao chép DNA xảy ra trong pha S của chu kỳ tế bào, sau đó, trong quá trình prophase, sự di chuyển của các trung thể xảy ra về các cực đối diện của tế bào và các nhiễm sắc thể cũng ngưng tụ lại.

Prometaphase

Trong prometaphase, sự hình thành cơ chế phân bào xảy ra, nhờ sự lắp ráp của các vi ống và sự xâm nhập của chúng vào bên trong nhân. Các cromatid chị em được liên kết bởi các tâm động được tạo ra và đến lượt chúng, chúng liên kết với các vi ống.

Phép ẩn dụ

Trong quá trình hoán vị, các nhiễm sắc thể sắp xếp theo mặt phẳng xích đạo của tế bào. Trục quay được tổ chức thành một thoi phân bào trung tâm và một đôi thoi.

Mỗi aster được tạo thành từ các vi ống sắp xếp theo hình sao kéo dài từ các trung thể vào trong vỏ tế bào. Các vi ống trung gian này không tương tác với nhiễm sắc thể.

Sau đó, người ta nói rằng aster bức xạ từ tâm thể đến vỏ tế bào và tham gia vào cả vị trí của toàn bộ bộ máy phân bào và xác định mặt phẳng phân chia tế bào trong quá trình tế bào.

Anaphase

Sau đó, trong quá trình anaphase, các vi ống của trục quay đơn sắc được neo ở đầu dương với nhiễm sắc thể thông qua các kinetochores của chúng và ở đầu âm với centrosome.

Xảy ra sự phân li của các crômatit chị em thành các nhiễm sắc thể độc lập. Mỗi nhiễm sắc thể gắn với một vi ống kinetochore di chuyển đến một cực của tế bào. Đồng thời, sự phân tách của các cực tế bào xảy ra.

Telophase và cytokinesis

Cuối cùng, trong quá trình telophase và màng nhân cytokinesis được hình thành xung quanh các nhân con và các nhiễm sắc thể mất đi hình dạng cô đặc của chúng.

Các thoi phân bào biến mất khi các vi ống khử trùng và quá trình phân chia tế bào xảy ra xâm nhập vào bề mặt phân bào.

Cơ chế di chuyển nhiễm sắc thể

Tuy nhiên, cơ chế liên quan đến sự di chuyển của các nhiễm sắc thể về các cực và sự phân ly sau đó của các cực khỏi nhau vẫn chưa được biết chính xác; Người ta đã biết rằng các tương tác giữa kinetochore và vi ống của trục chính gắn vào nó đều tham gia vào quá trình này.

Khi mỗi nhiễm sắc thể di chuyển về phía cực tương ứng, xảy ra quá trình khử trùng hợp của vi ống gắn, hoặc vi ống kinetochoric. Người ta tin rằng sự khử phân tử này có thể tạo ra chuyển động thụ động của nhiễm sắc thể gắn vào vi ống của thoi.

Người ta cũng tin rằng có thể có các protein vận động khác liên kết với kinetochore, trong đó năng lượng từ quá trình thủy phân ATP sẽ được sử dụng.

Năng lượng này sẽ thúc đẩy sự di chuyển của nhiễm sắc thể dọc theo vi ống đến điểm cuối của nó được gọi là "ít hơn" nơi tọa lạc của tâm thể.

Đồng thời, sự khử trùng của phần cuối của vi ống liên kết với kinetochore, hay còn gọi là đầu “cộng”, có thể xảy ra, điều này cũng góp phần vào sự di chuyển của nhiễm sắc thể.

Chức năng

Trục phân bào hay thoi phân bào là một cấu trúc tế bào thực hiện chức năng cố định các nhiễm sắc thể qua các kinetochores của chúng, sắp xếp chúng với xích đạo tế bào và cuối cùng hướng sự di chuyển của các chromatid về phía các cực đối diện của tế bào trước khi phân chia, cho phép phân sự cân bằng vật chất di truyền giữa hai tế bào con.

Nếu sai sót xảy ra trong quá trình này, sự thiếu hụt hoặc thừa nhiễm sắc thể sẽ được tạo ra, dẫn đến các dạng phát triển bất thường (xảy ra trong quá trình hình thành phôi) và các bệnh lý khác nhau (xảy ra sau khi cá thể được sinh ra).

Các tính năng khác cần kiểm tra

Về mặt tiến hóa, nó đã được lựa chọn như một cơ chế rất dư thừa, trong đó mỗi bước được thực hiện bởi các protein vận động vi ống.

Người ta tin rằng sự tiếp thu tiến hóa của các vi ống là do quá trình nội cộng sinh, trong đó tế bào nhân thực hấp thụ từ môi trường một tế bào nhân sơ biểu hiện các cấu trúc trục xoay không thơm này. Tất cả những điều này có thể đã xảy ra trước khi bắt đầu nguyên phân.

Giả thuyết này cho thấy rằng các cấu trúc protein vi ống ban đầu có thể đã hoàn thành chức năng đẩy. Sau đó, khi chúng trở thành một phần của một sinh vật mới, các vi ống sẽ tạo thành bộ xương tế bào và sau đó là bộ máy phân bào.

Trong lịch sử tiến hóa, đã có những biến đổi trong sơ đồ cơ bản của quá trình phân chia tế bào nhân thực. Sự phân chia tế bào chỉ đại diện cho một số giai đoạn của chu kỳ tế bào, đây là một quá trình chính.

Người giới thiệu

1. Bolsaver, SR, Hyams, JS, Shephard, EA, White, HA và Wiedemann, CG (2003). Sinh học tế bào, một khóa học ngắn hạn. Phiên bản thứ hai. trang 535. Wiley-Liss. ISBN: 0471263931, 9780471263937, 9780471461593
2. Friedmann, T., Dunlap, JC và Goodwin, SF (2016). Những tiến bộ trong Di truyền học. Ấn bản đầu tiên. Nhà xuất bản Elsevier. trang 258. ISBN: 0128048018, 978-0-12-804801-6
3. Hartwell, L., Goldberg, ML, Fischer, J. và Hood, L. (2017). Di truyền: Từ gen đến bộ gen. Phiên bản thứ sáu. McGraw-Hill. trang 848. ISBN: 1259700909, 9781259700903
4. Mazia, D., & Dan, K. (1952). Sự phân lập và đặc điểm sinh hóa của bộ máy phân bào của tế bào phân chia. Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, 38 (9), 826–838. doi: 10.1073 / pnas.38.9.826
5. Yu, H. (2017). Giao tiếp Di truyền: Hình dung và Đại diện. Palgrave Macmillan Vương quốc Anh. Ấn bản đầu tiên. pp ISBN: 978-1-137-58778-7, 978-1-137-58779-4