Kas yra citokinezė ir kaip ji gaminama?

The citokinezė yra ląstelių citoplazmos dalijimo procesas, kuris duoda ląstelių dalijimosi procesą.

Jis pasireiškia tiek mitozėje, tiek miozėje ir yra paplitęs gyvūnų ląstelėse. Kai kurių augalų ir grybų atveju citokinezė nevyksta, nes šie organizmai niekada nepaskirsto savo citoplazmos. Ląstelių reprodukcijos ciklas baigiasi citoplazmos skaidymu per citokinezės procesą..

Tipiškoje gyvūnų ląstelėje mitozės metu atsiranda citokinezė, tačiau gali būti tam tikrų tipų ląstelės, pvz., Osteoklastai, kurie gali atlikti mitozės procesą be citokinezės (Biology-Online.org, 2017 ).

Citokinezės procesas prasideda anafazės metu ir baigiasi telofazės metu, vykstantis visiškai tuo metu, kai prasideda kita sąsaja.

Pirmasis matomas citokinezės pokytis gyvūnų ląstelėse tampa akivaizdus, ​​kai ant ląstelės paviršiaus atsiranda dalijimo griovelis. Ši vaga greitai tampa ryškesnė ir plečiasi aplink ląstelę, kol dalis bus visiškai per vidurį. 

Gyvūnų ląstelėse ir daugelyje eukariotinių ląstelių, citokinizės procesą lydinčios struktūros yra žinomos kaip „kontrakcinis žiedas“, dinamiškas rinkinys, sudarytas iš aktino gijų, miozino II gijų ir daugelio struktūrinių ir reguliavimo baltymų. Jis yra įrengtas po ląstelės plazmos membrana ir sudarytas pagal sutartį, kad ją padalytumėte į dvi dalis.

Didžiausia problema, su kuria susiduria ląstelės, einančios per citokinezės procesą, yra įsitikinimas, kad šis procesas vyksta tinkamu laiku ir vietoje. Kadangi citokinezė neturi pasireikšti ankstyvoje mitozės fazėje arba gali nutraukti tinkamą chromosomų pasiskirstymą.

Mitotiniai stuburai ir ląstelių dalijimasis

Gyvūnų ląstelių mitoziniai sukliai nėra vien tik atsakingi už gautų chromosomų atskyrimą, jie taip pat nurodo kontrakto žiedo vietą, taigi ir ląstelių dalijimosi plokštumą..

Kontrakcinis žiedas metafazės plokštės plokštumoje yra nepastovus. Kai jis yra teisingu kampu, jis tęsiasi išilgai mitozinio veleno ašies, užtikrinant, kad pasiskirstymas vyksta tarp dviejų atskirų chromosomų grupių..

Mitozinio veleno dalis, nurodanti padalijimo plokštumą, gali skirtis priklausomai nuo ląstelės tipo. Mokslininkai plačiai ištyrė ryšį tarp špindelinių mikrobangų ir kontraktinio žiedo vietos.

Jie manipuliavo apvaisintus jūrų stuburinių gyvūnų kiaušinius, siekdami stebėti greitį, kuriuo vagos atsiranda ląstelėse, nepertraukiant augimo proceso (Guertin, Trautmann, ir McCollum, 2002).

Kai citoplazma yra aiški, velenas gali būti lengviau matomas, o taip pat momentas realiu laiku, kai jis yra naujame anafazės būsenoje..

Asimetrinis padalijimas

Daugumoje ląstelių citokinezė vyksta simetriškai. Daugumoje gyvūnų, pavyzdžiui, kontrakcinis žiedas yra suformuotas aplink pagrindinės ląstelės pusiaujo liniją, todėl dvi gautos dukterinės ląstelės turi tokį patį dydį ir panašias savybes..

Ši simetrija yra įmanoma dėl mitozinio veleno padėties, kuri yra linkusi sutelkti dėmesį į citoplazmą, naudojant astralinius mikroelementus ir baltymus, kurie juos traukia pirmyn ir atgal..

Citokinezės procese yra daug kintamųjų, kurie turi veikti sinchroniškai, kad jie būtų sėkmingi. Tačiau, kai vienas iš šių kintamųjų keičiasi, ląstelės gali būti suskirstytos asimetriškai, gaminant dvi skirtingo dydžio dukterines ląsteles, turinčias skirtingą citoplazmos kiekį (Švietimas, 2014).

Paprastai dvi dukterinės ląstelės yra skirtos vystytis skirtingai. Kad tai būtų įmanoma, motinos ląstelė turi atskirti kai kuriuos lemiančius paskirties komponento elementus vienoje ląstelės pusėje, o tada padalijimo plokštumą surasti taip, kad nurodyta dukra ląstelė paveldėtų šiuos komponentus padalijimo metu..

Kad padalijimas būtų asimetriškas, mitozinis velenas turi būti kontroliuojamas per ląstelę, kuri ketina padalinti.

Matyt, šis suklio judėjimas priklauso nuo korinio žievės regioninių zonų ir lokalizuotų baltymų, kurie padeda išstumti vieną iš ašių polių, naudojant astralinius mikro vamzdelius..

Kontraktinis žiedas

Tiek, kiek astraliniai mikro vamzdeliai tampa ilgesni ir mažiau dinamiški dėl fizinio atsako, kontraktilinis žiedas pradeda formuotis po plazmos membrana..

Tačiau daugelis preparatų, skirtų citokinozei, pasireiškia anksčiau mitozės procese, net prieš prasidedant citoplazmai..

Sąsajos metu aktino ir miozino II gijos sujungia ir sudaro žievės tinklą, ir net kai kuriose ląstelėse jie sukuria dideles citoplazmos sijas, vadinamas streso pluoštais..

Tiek, kiek ląstelė inicijuoja mitozės procesą, šie susitarimai yra nuginkluoti ir didžioji dalis aktino yra pertvarkyta, o myozino II gijos išlaisvinamos.

Tiek, kad anafazės metu chromatidai atskirtų, miozinas II greitai susikaupia, kad sukurtų kontrakcinį žiedą. Net kai kuriose ląstelėse būtina naudoti baltymų iš kinazių šeimos, kad reguliuotų tiek mitozinio veleno, tiek ir kontrakto žiedo sudėtį..

Kai kontrakcinis žiedas yra visiškai ginkluotas, jis turi daug skirtingų baltymų su aktinu ir miozinu II. Bipolinio aktino ir miozino II gijų viršutinės matricos sukuria jėgą, reikalingą citoplazmui padalinti į dvi dalis, panašiai kaip ir lygiųjų raumenų ląstelėse (Rappaport, 1996)..

Tačiau būdas, kuriuo kontraktiniai žiedai sudaromi, vis dar yra paslaptis. Matyt, jis neveikia dėl virvės mechanizmo su aktino ir miozino II gijų, judančių vienas ant kito, kaip skeleto raumenys..

Nuo tada, kai žiedas sudarys sutartis, jis išlaiko tą patį standumą per visą procesą. Tai reiškia, kad filamentų skaičius mažėja medoje, kurioje žiedas užsidaro (Alberts ir kt., 2002).

Organelių pasiskirstymas dukterinėse ląstelėse

Mitozės procesas turėtų užtikrinti, kad kiekviena dukra ląstelė gautų tokį patį chromosomų skaičių. Tačiau, kai eukariotinių ląstelių dalijasi, kiekviena dukra ląstelė taip pat turi paveldėti esminių ląstelių komponentų seriją, įskaitant organines ląsteles, esančias ląstelių membranoje..

Ląsteliniai organeliai, tokie kaip mitochondrija ir chloroplastai, negali būti spontaniškai generuojami iš jų atskirų komponentų, jie gali atsirasti tik dėl jau egzistuojančių organelių augimo ir dalijimosi..

Ląstelės taip pat negali sukurti naujo endoplazminio tinklelio, nebent dalis jo yra ląstelių membranoje..

Kai kurie organai, tokie kaip mitochondrija ir chloroplastai, yra daugelyje ląstelių, esančių motinos ląstelėje, siekiant užtikrinti, kad dvi dukros ląstelės paveldėtų jas sėkmingai..

Endoplazminis tinklelis ląstelių sąsajos metu nuolat randamas kartu su ląstelių membrana ir yra organizuojamas cytoskeletiniu mikroceliuliniu vamzdeliu (Brill, Hime, Scharer-Schuksz, & Fuller, 2000).

Įžengus į mitozės fazę, mikro vamzdelių reorganizavimas atpalaiduoja endoplazminį tinklelį, kuris yra suskaidytas tiek, kad taip pat pertrauka šerdies apvalkalas. Golgi aparatas taip pat tikriausiai yra suskaidytas, nors kai kuriose ląstelėse jis atrodo pasiskirstęs per tinklelį, kad vėliau atsirastų į telofazę..

Mitozė be citokinezės

Nors ląstelių dalijimąsi paprastai seka citoplazma, yra keletas išimčių. Kai kurios ląstelės vyksta per kelis ląstelių dalijimosi procesus be citoplazmos skaidymo.

Pavyzdžiui, vaisių skraidymo embrionas eina per 13 branduolinio susiskaldymo stadijų, kol vyksta citoplazminis pasiskirstymas, o tai lemia didelę ląstelę, kurioje yra iki 6000 branduolių..

Šis susitarimas dažniausiai skirtas pagreitinti ankstyvąjį vystymosi procesą, nes ląstelės neturi užtrukti taip ilgai, kad pereitų visus ląstelių dalijimosi etapus, susijusius su citokineze..

Po šio greito branduolinio susiskaldymo ląstelės sukuriamos aplink kiekvieną branduolį viename citokinezės procese, vadinamame celurizacija. Kontrakciniai žiedai yra suformuoti ant ląstelių paviršiaus, o plazmos membrana plečiasi į vidų ir prisitaiko prie kiekvieno branduolio.

Mitozės be citokinezės procesas vyksta ir kai kurių rūšių žinduolių ląstelėse, tokiose kaip osteoklastai, trofoblastai, kai kurie hepatocitai ir širdies raumenų ląstelės. Pavyzdžiui, šios ląstelės auga daugialypiu būdu, kaip ir kai kurie grybai ar vaisių skraidymas (Zimmerman, 2012).

Nuorodos

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., ir Walter, P. (2002). Ląstelės molekulinė biologija. 4-asis leidimas. Niujorkas: Garland Science.
2. Biology-Online.org. (2017 m. Kovo 12 d.). Biologija internete. Gauta iš Cytokinesis: biology-online.org.
3. Brill, J.A., Hime, G. R., Scharer-Schuksz, M., & Fuller, &. (2000).
4. Švietimas, N. (2014). Gamtos mokymas. Gauta iš citokinezės: nature.com.
5. Guertin, D. A., Trautmann, S., ir McCollum, D. (2002 m. Birželio mėn.). Gauta iš citokinozės Eukariotuose: ncbi.nlm.nih.gov.
6. Rappaport, R. (1996). Citokinezė gyvūnų ląstelėse. Niujorkas: „Cambridge University Press“.
7. Zimmerman, A. (2012). Mitozė / citokinezė. „Academic Press“.