Kas yra citokinezė ir kaip ji gaminama?

Citokinezė yra ląstelės citoplazmos, kuri sukelia dvi dukterines ląsteles, dalijimosi ląstelių dalijimosi metu procesas.

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

Tipiškoje gyvūnų ląstelėje citokinezė vyksta mitozės proceso metu, 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 užbaigiamas telofazės metu, visiškai vyksta 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 ląstelėje, kol dalis yra visiškai viduryje.

Gyvūnų ląstelėse ir daugelyje eukariotinių ląstelių citokinezės procesą lydinčioji struktūra yra žinoma kaip „kontrakcinis žiedas“, dinamiškas rinkinys, sudarytas iš aktino gijų, miozino II gijų ir daugelio struktūrinių ir reguliavimo baltymų. Ji yra įrengta po ląstelės plazmos membrana ir sudaro sutartis, padalijančias ją į dvi dalis.

Didžiausia problema, su kuria susiduria ląstelė, einanti 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 velenai nėra vieninteliai atsakingi už gautų chromosomų atskyrimą, taip pat nurodo kontrakcinio 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 atskirtų chromosomų grupių.

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

Jie manipuliavo apvaisintus jūrų stuburinių gyvūnų kiaušinius, siekdami stebėti spartų, su kuriais susiduria grioveliai, greitį be augimo proceso nutraukimo (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 iš vienos pusės į kitą.

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 lemiamus paskirties vietos komponentus į vieną langelio pusę, o tada padalinti plokštumą taip, kad nurodoma dukra ląstelė paveldėtų šiuos komponentus padalijimo metu.

Kad padalijimas būtų asimetriškas, mitozinis velenas turi būti kontroliuojamas per ląstelę, kuri bus padalinta.

Matyt, šis veleno judėjimas priklauso nuo korinio žievės regioninių zonų ir lokalizuotų baltymų, padedančių išstumti vieną iš veleno polių, naudojant astralinius mikrotubulus.

Kontraktinis žiedas

Kadangi astraliniai mikro vamzdeliai fizikiniu atsaku tampa ilgesni ir mažiau dinamiški, kontraktilinis žiedas pradeda formuotis po plazmos membrana.

Tačiau daugelis preparatų, skirtų citokinozei, pasireiškia anksčiau mitozės procese, net prieš pradedant citoplazmą.

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

Tiek, kiek ląstelė inicijuoja mitozės procesą, šie susitarimai yra nuginkluoti ir didžioji dalis aktino yra pertvarkyta ir 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 generuoja jėgą, reikalingą citoplazmai 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, turinčio aktino ir miozino II gijų, judančių vienas ant kito, kaip ir skeleto raumenys.

Nuo tada, kai žiedo sutartys išlaiko tą patį standumą per visą procesą. Tai reiškia, kad filamentų skaičius sumažėja medoje, kurioje žiedas užsidaro (Alberts ir kt., 2002).

Organelių pasiskirstymas dukterinėse ląstelėse

Mitozės procesas turėtų užtikrinti, kad kiekviena iš dukterinių ląstelių 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 padalijimo.

Panašiai ląstelės negali sukurti naujo endoplazminio tinklelio, nebent dalis jo yra ląstelių membranoje.

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

Ląstelių sąsajos laikotarpiu endoplazminis tinklelis nuolat randamas kartu su ląstelių membrana ir yra organizuojamas cytoskeletiniu mikroelementu (Brill, Hime, Scharer-Schuksz, & Fuller, 2000).

Įžengus į mitozės fazę, mikro vamzdelių reorganizavimas atpalaiduoja endoplazminį tinklelį, kuris yra suskaidytas tiek, kad šerdies apvalkalas taip pat nutrūksta. 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 praeina per 13 branduolinio susiskaldymo stadijų, kol vyksta citoplazminis pasiskirstymas, o tai reiškia didelę ląstelę, kurioje yra iki 6000 branduolių.

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

Po to, kai įvyksta šis greitas branduolinis pasiskirstymas, 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).