Il fuso mitotico o acromatico, detto anche macchinario mitotico, è una struttura cellulare costituita da microtubuli di natura proteica che si formano durante la divisione cellulare (mitosi e meiosi).
Il termine acromatico si riferisce al fatto che non si macchia con i coloranti orceina A o B. Il fuso partecipa all'equa distribuzione del materiale genetico tra le due cellule figlie, derivante dalla divisione cellulare.
La divisione cellulare è il processo mediante il quale dallo zigote vengono generati sia i gameti, che sono cellule meiotiche, sia le cellule somatiche necessarie per la crescita e lo sviluppo di un organismo..
Il passaggio tra due divisioni consecutive costituisce il ciclo cellulare, la cui durata varia ampiamente a seconda del tipo di cellula e degli stimoli a cui è esposta..
Durante la mitosi di una cellula eucariotica (cellula che ha un vero nucleo e organelli delimitati da membrane), si verificano diverse fasi: fase S, profase, prometafase, metafase, anafase, telofase e interfaccia.
Inizialmente i cromosomi si condensano, formando due filamenti identici chiamati cromatidi. Ogni cromatide contiene una delle due molecole di DNA precedentemente generate, unite insieme da una regione chiamata centromero, che gioca un ruolo fondamentale nel processo di migrazione verso i poli prima della divisione cellulare..
La divisione mitotica ha luogo per tutta la vita di un organismo. Si stima che durante la vita umana, circa 10 si verifichino nel corpo17 divisioni cellulari. La divisione meiotica si verifica nelle cellule che producono gameti o cellule sessuali.
Indice articolo
Il fuso acromatico è considerato un sistema longitudinale di microfibrille proteiche o microtubuli cellulari. Si forma al momento della divisione cellulare, tra i centromeri cromosomici ei centrosomi ai poli cellulari, ed è correlato alla migrazione dei cromosomi per generare cellule figlie con la stessa quantità di informazioni genetiche.
Il centrosoma è la regione in cui i microtubuli hanno origine sia dal fuso acromatico che dal citoscheletro. Questi microtubuli del fuso sono costituiti da dimeri di tubulina presi in prestito dal citoscheletro..
All'inizio della mitosi, la rete di microtubuli del citoscheletro della cellula si disarticola e si forma il fuso acromatico. Dopo che si è verificata la divisione cellulare, il fuso si disarticola e la rete di microtubuli del citoscheletro si riorganizza, riportando la cellula alla sua condizione di riposo.
È importante differenziare che ci sono tre tipi di microtubuli nell'apparato mitotico: due tipi di microtubuli del fuso (cinetocore e microtubuli polari) e un tipo di microtubuli aster (microtubuli astrali).
La simmetria bilaterale del fuso acromatico è dovuta alle interazioni che tengono insieme le sue due metà. Queste interazioni sono: o laterali, tra le estremità positive sovrapposte dei microtubuli polari; oppure sono interazioni terminali tra i microtubuli del cinetocore e il cinetocore dei cromatidi fratelli.
La replicazione del DNA avviene durante la fase S del ciclo cellulare, quindi, durante la profase, avviene la migrazione dei centrosomi ai poli opposti della cellula e anche i cromosomi si condensano.
Nella prometafase avviene la formazione del macchinario mitotico, grazie all'assemblaggio dei microtubuli e alla loro penetrazione all'interno del nucleo. Vengono generati cromatidi fratelli legati dai centromeri e questi, a loro volta, si legano ai microtubuli.
Durante la metafase i cromosomi si allineano sul piano equatoriale della cellula. Il fuso è organizzato in un fuso mitotico centrale e una coppia di astri.
Ogni astro è costituito da microtubuli disposti a forma di stella che si estendono dai centrosomi alla corteccia cellulare. Questi microtubuli astrali non interagiscono con i cromosomi.
Si dice quindi che l'aster si irradia dal centrosoma alla corteccia cellulare e partecipa sia alla localizzazione dell'intero apparato mitotico sia alla determinazione del piano di divisione cellulare durante la citochinesi..
Successivamente, durante l'anafase, i microtubuli del fuso acromatico sono ancorati da un'estremità positiva ai cromosomi attraverso i loro cinetocori e da un'estremità negativa a un centrosoma.
Si verifica la separazione dei cromatidi fratelli in cromosomi indipendenti. Ogni cromosoma attaccato a un microtubulo cinetocore si muove verso un polo cellulare. Contemporaneamente, si verifica la separazione dei poli cellulari.
Infine, durante la telofase e la citochinesi, le membrane nucleari si formano attorno ai nuclei figlie ei cromosomi perdono il loro aspetto condensato..
Il fuso mitotico scompare quando i microtubuli si depolimerizzano e la divisione cellulare avviene entrando nell'interfaccia.
Il meccanismo coinvolto nella migrazione dei cromosomi verso i poli e nella successiva separazione dei poli l'uno dall'altro non è però esattamente noto; È noto che le interazioni tra il cinetocore e il microtubulo del fuso ad esso attaccato sono coinvolte in questo processo..
Quando ogni cromosoma migra verso il polo corrispondente, si verifica la depolimerizzazione del microtubulo attaccato, o microtubulo cinetocorico. Si ritiene che questa depolimerizzazione possa generare il movimento passivo del cromosoma attaccato al microtubulo del fuso..
Si ritiene inoltre che possano esserci altre proteine motorie associate al cinetocore, in cui verrebbe utilizzata l'energia dell'idrolisi dell'ATP..
Questa energia servirebbe a guidare la migrazione del cromosoma lungo il microtubulo fino alla sua estremità chiamata "minore" dove si trova il centrosoma..
All'unisono, potrebbe verificarsi la depolimerizzazione dell'estremità del microtubulo che si unisce al cinetocore, o dell'estremità "più", che contribuirebbe anche al movimento del cromosoma.
Il fuso acromatico o mitotico è una struttura cellulare che svolge la funzione di ancorare i cromosomi attraverso i loro cinetocori, allineandoli con l'equatore cellulare e dirigendo infine la migrazione dei cromatidi verso i poli opposti della cellula prima della loro divisione, permettendo la distribuzione equa materiale genetico tra le due cellule figlie risultanti.
Se si verificano errori in questo processo, viene generata una mancanza o un eccesso di cromosomi, che si traduce in schemi di sviluppo anormali (che si verificano durante l'embriogenesi) e varie patologie (che si verificano dopo la nascita dell'individuo).
Ci sono prove che i microtubuli del fuso acromatico partecipano alla determinazione della posizione delle strutture responsabili della divisione citoplasmatica..
La prova principale è che la partizione cellulare si verifica sempre nella linea mediana del fuso, dove le fibre polari si sovrappongono..
Evolutivamente è stato selezionato come un meccanismo molto ridondante, in cui ogni fase è svolta da proteine motorie dei microtubuli.
Si ritiene che l'acquisizione evolutiva dei microtubuli sia dovuta a un processo di endosimbiosi, in cui una cellula eucariotica ha assorbito una cellula procariotica che mostrava queste strutture acromatiche del fuso dall'ambiente. Tutto ciò potrebbe essere accaduto prima dell'inizio della mitosi.
Questa ipotesi suggerisce che le strutture proteiche dei microtubuli avrebbero potuto svolgere originariamente una funzione di propulsione. Quindi, entrando a far parte di un nuovo organismo, i microtubuli costituirebbero il citoscheletro e successivamente, il macchinario mitotico.
Nella storia evolutiva ci sono state variazioni nello schema di base della divisione cellulare eucariotica. La divisione cellulare rappresentava solo alcune fasi del ciclo cellulare, che è un processo importante.
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