Kaj je citokineza in kako se proizvaja?



The citokineze je proces delitve citoplazme celice, ki nastane v dveh hčerinskih celicah med procesom celične delitve.

Pojavi se tako v mitozi kot v mejozi in je pogosta v živalskih celicah. Pri nekaterih rastlinah in glivah citokineza ne poteka, ker ti organizmi nikoli ne delijo svoje citoplazme. Cikel celične reprodukcije kulminira v delitvi citoplazme skozi proces citokineze..

V tipični živalski celici se citokineza pojavi med procesom mitoze, vendar pa lahko obstajajo nekatere vrste celic, kot so osteoklasti, ki se lahko podvržejo procesu mitoze brez citokineze (Biology-Online.org, 2017). ).

Proces citokineze se začne med anafazo in konča med telofazo, ki se v celoti odvija v trenutku, ko se začne naslednji vmesnik.

Prva vidna sprememba citokineze v živalskih celicah postane očitna, ko se na površini celice pojavi delilni žleb. Ta brazda hitro postane bolj izrazita in se razširi okrog celice, dokler ni del popolnoma skozi sredino. 

V živalskih celicah in številnih evkariontskih celicah je struktura, ki spremlja proces citokineze, znana kot "kontraktilni obroč", dinamični sklop, sestavljen iz aktinskih filamentov, milozin II filamentov in mnogih strukturnih in regulativnih proteinov. Namesti se pod plazemsko membrano celice in se pogodbeno razdeli na dva dela.

Največji problem, s katerim se mora spopasti celica, ki gre skozi proces citokineze, je zagotovilo, da se ta proces odvija ob pravem času in na pravem mestu. Ker se citokineza ne sme zgoditi zgodaj v fazi mitoze ali pa lahko prekine pravilno delitev kromosomov.

Mitotične bodice in delitev celic

Mitotična vretena v celicah živali niso izključno odgovorna za ločevanje nastalih kromosomov, prav tako določajo lokacijo kontraktilnega obroča in s tem ravnino celične delitve..

Kontrakcijski obroč ima nespremenljivo obliko v ravnini metafazne plošče. Ko je pod pravilnim kotom, se razprostira vzdolž osi mitotičnega vretena, kar zagotavlja, da se razdeli med dvema sklopoma ločenih kromosomov..

Del mitotičnega vretena, ki določa ravnino delitve, se lahko razlikuje glede na tip celice. Razmerje med mikro cevkami vretena in lokacijo kontraktilnega obroča so znanstveniki veliko raziskali.

Ti so manipulirali z oplojenimi jajci morskih vretenčarjev z namenom opazovanja hitrosti, s katero se brazde pojavljajo v celicah, ne da bi bil proces rasti prekinjen (Guertin, Trautmann in McCollum, 2002)..

Ko je citoplazma čista, se vreteno lažje vidi, kot tudi trenutek v realnem času, v katerem se nahaja v novem položaju v zgodnjem stanju anafaze..

Asimetrična delitev

V večini celic se citokineza pojavi simetrično. Pri večini živali, na primer, se kontraktilni obroč tvori okoli linije ekvatorja nadrejene celice, tako da imata obe dobljeni hčerinski celici enako velikost in podobne lastnosti..

Ta simetrija je možna zaradi lokacije mitotičnega vretena, ki se osredotoča na citoplazmo s pomočjo astralnih mikro tubul in beljakovin, ki jih potegnejo naprej in nazaj..

V procesu citokineze obstaja veliko spremenljivk, ki morajo delovati sinhrono, tako da je uspešna. Kadar pa se ena od teh spremenljivk spremeni, je mogoče celice asimetrično razdeliti, pri čemer nastanejo dve hčerinski celici različnih velikosti in z različno vsebnostjo citoplazme (Izobraževanje, 2014)..

Običajno se dve hčerinski celici razvijata drugače. Da bi bilo to možno, mora matična celica ločiti nekatere determinantne komponente cilja na eni strani celice in nato locirati ravnino razdelitve, tako da navedena hčerinska celica podeduje te komponente v času delitve..

Za asimetrično pozicioniranje delitve je treba mitotično vreteno premakniti na nadzorovan način v celici, ki se bo razdelila..

Očitno je to gibanje vretena posledica sprememb v regionalnih območjih celičnega skorje in lokaliziranih beljakovin, ki pomagajo premakniti enega od vretenskih palic s pomočjo astralnih mikro tubul..

Strojni obroč

Če astralne mikro tubule postanejo daljše in manj dinamične v svojem fizičnem odzivu, se kontraktilni obroč začne oblikovati pod plazemsko membrano.

Vendar pa se velik del priprav za citokinezo pojavi prej v procesu mitoze, še preden se začne citoplazma deliti..

Vmesnik aktina in miozina II združujeta in tvorita kortikalno mrežo in celo v nekaterih celicah tvorita velike citoplazmatske žarke, imenovane stresna vlakna..

V kolikor celica sproži proces mitoze, se te ureditve razorožejo in velik del aktina se prerazporedi, filamenti miozina II pa se sproščajo..

Kolikor se kromatide ločijo med anafazo, se miozin II začne hitro kopičiti, da ustvari kontraktilni obroč. Tudi v nekaterih celicah je potrebno uporabiti beljakovine iz družine kinaz za regulacijo sestave tako mitotičnega vretena kot kontraktilnega obroča..

Ko je kontraktilni obroč popolnoma oborožen, vsebuje veliko različnih proteinov za aktin in miozin II. Supernatirane matrice filamentov bipolarnega aktina in miozina II tvorijo silo, potrebno za delitev citoplazme na dva dela, v postopku, podobnem procesu, ki ga izvajajo gladke mišične celice (Rappaport, 1996)..

Vendar pa je način, kako se pogodbeni krog pogodbeno krči, še vedno skrivnost. Očitno ne deluje zaradi mehanizma kabelskih vlaken, ki se premikajo na vrhu drug drugega kot aktin in miozin II, kot bi skeletne mišice..

Ker se obroček obdrži, ohrani isto togost v celotnem procesu. To pomeni, da se število filamentov zmanjša v medi, v kateri se obroč zapira (Alberts, et al., 2002)..

Porazdelitev organelov v hčerinskih celicah

Proces mitoze mora zagotoviti, da vsaka hčerinska celica prejme enako število kromosomov. Vendar, ko se evkariontska celica deli, mora vsaka hčerinska celica tudi podedovati vrsto bistvenih celičnih komponent, vključno z organeli, zaprtimi v celični membrani..

Celične organele, kot so mitohondriji in kloroplasti, ni mogoče spontano ustvariti iz njihovih posameznih komponent, lahko nastanejo samo zaradi rasti in delitve že obstoječih organelov..

Prav tako celice ne morejo izdelati novega endoplazmatskega retikuluma, razen če je del tega prisoten v celični membrani.

Nekateri organeli, kot so mitohondriji in kloroplasti, so prisotni v velikem številu celic v matični celici, da bi zagotovili, da jih dve hčerinski celici uspešno podedujeta..

Endoplazmatski retikulum v obdobju celičnega vmesnika se nenehno nahaja skupaj s celično membrano in ga organizira citoskeletni mikrocelularni tubul (Brill, Hime, Scharer-Schuksz, & Fuller, 2000)..

Po vstopu v fazo mitoze reorganizacija mikro tubulov osvobodi endoplazmatski retikulum, ki je razdrobljen v tolikšni meri, da se prekine jedrni ovoj. Golgijev aparat je verjetno tudi razdrobljen, čeprav se zdi, da se v nekaterih celicah distribuira skozi retikulum, da se kasneje pojavi v telofazi..

Mitoza brez citokineze

Čeprav sledi delitev celic z delitvijo citoplazme, obstaja nekaj izjem. Nekatere celice gredo skozi več procesov celične delitve, ne da bi se citoplazma razdelila.

Na primer, zarodek sadne muhe gre skozi 13 stopenj jedrske delitve, preden pride do delitve citoplazme, kar ima za posledico veliko celico z do 6000 jedri..

Ta dogovor je večinoma namenjen pospeševanju zgodnjega razvojnega procesa, saj celicam ni treba vzeti toliko časa, da bi šle skozi vse faze celične delitve, vključene v citokinezo..

Po tem hitrem razdelitvi jedrnih celic se celice ustvarijo okrog vsakega jedra v enem samem procesu citokineze, imenovanem Celurizacija. Kontraktilni obroči se oblikujejo na površini celic, plazemska membrana pa se razteza navznoter in se prilagodi tako, da obdaja vsako jedro.

Proces mitoze brez citokineze se pojavi tudi pri nekaterih vrstah celic sesalcev, kot so osteoklasti, trofoblasti in nekatere hepatocite in celice srčne mišice. Te celice, na primer, rastejo na večjedrni način, kot tudi nekatere gobe ali sadna muha (Zimmerman, 2012).

Reference

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., in Walter, P. (2002). Molekularna biologija celice. 4. izdaja. New York: Garland Science.
  2. Biology-Online.org. (12. marec 2017). Biologija Online. Pridobljeno iz citokineze: biology-online.org.
  3. Brill, J.A., Hime, G.R., Scharer-Schuksz, M., & Fuller, &. (2000).
  4. Izobraževanje, N. (2014). Naravoslovno izobraževanje. Pridobljeno iz citokineze: nature.com.
  5. Guertin, D.A., Trautmann, S., in McCollum, D. (junij 2002). Pridobljeno iz citokineze pri evkariotih: ncbi.nlm.nih.gov.
  6. Rappaport, R. (1996). Citokineza v živalskih celicah. New York: Cambridge University Press.
  7. Zimmerman, A. (2012). Mitoza / citokineza. Academic Press.