Što je citokineza i kako se proizvodi?



Citokineza je proces dijeljenja citoplazme stanice koja rezultira u dvije stanice kćeri tijekom procesa stanične diobe.

To se događa kako u mitozi, tako iu mejozi i uobičajeno je u životinjskim stanicama. Kod nekih biljaka i gljiva ne dolazi do citokineze, jer ti organizmi nikada ne dijele svoju citoplazmu. Ciklus stanične reprodukcije kulminira podjelom citoplazme kroz proces citokineze.

U tipičnoj životinjskoj stanici, citokineza se javlja tijekom procesa mitoze, međutim, mogu postojati neke vrste stanica kao što su osteoklasti koje se mogu podvrgnuti procesu mitoze bez održavanja citokineze (Biology-Online.org, 2017). ).

Proces citokineze počinje tijekom anafaze i završava se tijekom telofaze, a odvija se u potpunosti u trenutku u kojem počinje sljedeće sučelje.

Prva vidljiva promjena citokineze u životinjskim stanicama postaje vidljiva kada se na površini stanice pojavi kanal za dijeljenje. Ova brazda brzo postaje sve izraženija i širi se oko ćelije sve dok dio u potpunosti ne prođe kroz sredinu. 

U životinjskim stanicama i mnogim eukariotskim stanicama, struktura koja prati proces citokineze je poznata kao "kontraktilni prsten", dinamički skup sastavljen od aktinskih filamenata, filamenta miozina II i mnogih strukturnih i regulatornih proteina. Instalira se ispod plazmatske membrane ćelije i ugovara da se podijeli na dva dijela.

Najveći problem s kojim se mora suočiti stanica koja prolazi kroz proces citokineze je osiguranje da se taj proces odvija u pravo vrijeme i na pravom mjestu. Budući da se citokineza ne smije pojaviti rano tijekom faze mitoze ili može prekinuti ispravnu podjelu kromosoma.

Mitotične bodlje i stanična dioba

Mitotička vretena u stanicama životinja nisu isključivo odgovorna za odvajanje nastalih kromosoma, nego također određuju i mjesto kontraktilnog prstena i stoga ravninu stanične diobe..

Kontrakcijski prsten ima nepromjenjiv oblik u ravnini metafazne ploče. Kada je pod pravim kutom, proteže se duž osi mitotskog vretena, osiguravajući da se podjela odvija između dva seta odvojenih kromosoma..

Dio mitotičkog vretena koji određuje ravninu dijeljenja može varirati ovisno o tipu ćelije. Odnos između mikro vretena vretena i položaja kontraktilnog prstena široko su proučavali znanstvenici.

One su manipulirale oplođenim jajima morskih kralješnjaka s ciljem promatranja brzine s kojom se brazde pojavljuju u stanicama bez prekida procesa rasta (Guertin, Trautmann i McCollum, 2002)..

Kada je citoplazma bistra, vreteno se može lakše uočiti, kao i trenutak u realnom vremenu u kojem se nalazi u novom položaju u ranom anafaznom stanju..

Asimetrična podjela

U većini stanica, citokineza se javlja simetrično. Kod većine životinja, na primjer, kontraktilni prsten se formira oko linije ekvatora matične stanice, tako da dvije rezultirajuće ćelije kćeri imaju istu veličinu i slična svojstva.

Ova simetrija je moguća zahvaljujući lokaciji mitotskog vretena, koje se usredotočuje na citoplazmu uz pomoć astralnih mikro-tubula i proteina koji ih vuku naprijed-natrag..

Unutar procesa citokineze postoje mnoge varijable koje moraju raditi sinkrono, tako da je uspješna. Međutim, kada se jedna od tih varijabli promijeni, stanice se mogu podijeliti asimetrično, proizvodeći dvije stanice kćeri različitih veličina i različitog citoplazmatskog sadržaja (Obrazovanje, 2014.).

Obično se dvije stanice kćeri razvijaju drugačije. Da bi to bilo moguće, matična stanica mora odvojiti neke determinantne komponente odredišta na jednoj strani ćelije i zatim locirati ravninu razdvajanja tako da navedena ćelija kćeri naslijedi te komponente u vrijeme dijeljenja..

Za asimetrično pozicioniranje podjele, mitotičko vreteno mora se pomicati na kontrolirani način unutar ćelije koja će se podijeliti.

Očigledno, ovo kretanje vretena potaknuto je promjenama u regionalnim zonama staničnog korteksa i lokaliziranim proteinima koji pomažu da se pomakne jedan od polova vretena uz pomoć astralnih mikro tubula..

Kontraktilni prsten

Ako astralne mikro-cijevi postanu duže i manje dinamične u svom fizičkom odgovoru, kontraktilni prsten počinje se formirati ispod plazma membrane.

Međutim, većina priprema za citokinezu javlja se ranije u procesu mitoze, čak i prije nego što se citoplazma počne dijeliti..

Tijekom sučelja, vlakna aktina i miozina II kombiniraju i oblikuju kortikalnu mrežu, pa čak iu nekim stanicama stvaraju velike citoplazmatske zrake koji se nazivaju vlakna stresa..

U onoj mjeri u kojoj stanica inicira proces mitoze, ti aranžmani su razoružani i veći dio aktina je preuređen i filamenti miozina II se oslobađaju..

U onoj mjeri u kojoj se kromatide razdvajaju tijekom anafaze, miozin II počinje se naglo nakupljati kako bi se stvorio kontraktilni prsten. Čak iu nekim stanicama, potrebno je koristiti proteine ​​iz obitelji kinaza da bi se regulirao sastav i mitotičkog vretena i kontraktilnog prstena..

Kada je kontraktilni prsten u potpunosti naoružan, sadrži mnogo različitih proteina za aktin i miozin II. Supernade matrice bipolarnog aktina i miozina II stvaraju silu potrebnu za podjelu citoplazme na dva dijela, procesom sličnim onom koji se izvodi u stanicama glatkih mišića (Rappaport, 1996)..

Međutim, način na koji se ugovara kontraktilni prsten i dalje ostaje zagonetka. Očigledno, ne djeluje zbog mehanizma kabela s aktinom i miozinom II koji se kreću jedan na drugi, kao što bi to činili skeletni mišići..

Budući da se prsten sklapa, on zadržava istu krutost tijekom cijelog procesa. To znači da se broj filamenata smanjuje u medi u kojoj se prsten zatvara (Alberts, et al., 2002)..

Distribucija organela u stanicama kćeri

Proces mitoze treba osigurati da svaka od stanica kćeri dobije isti broj kromosoma. Međutim, kada se eukariotska stanica podijeli, svaka stanica-kćer mora također naslijediti niz esencijalnih staničnih komponenti, uključujući organele u okviru stanične membrane..

Stanične organele kao što su mitohondriji i kloroplasti ne mogu se spontano generirati iz njihovih pojedinačnih komponenti, mogu nastati samo iz rasta i podjele već postojećih organela.

Isto tako, stanice ne mogu napraviti novi endoplazmatski retikulum, osim ako je dio prisutan unutar stanične membrane.

Neke organele kao što su mitohondrije i kloroplasti prisutne su u velikom broju stanica unutar matične stanice, kako bi se osiguralo da ih dvije stanice kćeri nasljeđuju uspješno..

Endoplazmatski retikulum tijekom perioda staničnog sučelja nalazi se kontinuirano zajedno s staničnom membranom i organiziran je od strane citoskeletnog mikrocelularnog tubula (Brill, Hime, Scharer-Schuksz i Fuller, 2000)..

Nakon ulaska u fazu mitoze, reorganizacija mikro-tubula oslobađa endoplazmatski retikulum, koji je fragmentiran do te mjere da se omotač jezgre također lomi. Golgijev aparat je također vjerojatno fragmentiran, iako se u nekim stanicama čini da se distribuira kroz retikulum, da bi se kasnije pojavio u telofazi..

Mitoza bez citokineze

Premda staničnu diobu obično prati podjela citoplazme, postoje neke iznimke. Neke stanice prolaze kroz nekoliko procesa stanične diobe bez da se citoplazma razdvoji.

Primjerice, zametak voćne mušice prolazi kroz 13 stupnjeva nuklearne diobe prije nego se odvija citoplazmatska dioba, što rezultira velikom stanicom s do 6000 jezgri..

Taj je dogovor uglavnom usmjeren na ubrzavanje ranog razvojnog procesa, budući da stanice ne moraju toliko dugo prolaziti kroz sve faze stanične diobe uključene u citokinezu..

Nakon ovog brzog razdvajanja nuklearnih stanica, stanice se stvaraju oko svake jezgre u jednom procesu citokineze, poznatoj kao celurizacija. Kontraktilni prstenovi nastaju na površini stanica, a plazmatska se membrana proteže prema unutra i prilagođava da zatvori svaku jezgru

Proces mitoze bez citokineze također se javlja u nekim tipovima stanica sisavaca, kao što su osteoklasti, trofoblasti i neke hepatocite i stanice srčanog mišića. Te stanice, na primjer, rastu na multinuklearni način, kao i neke gljive ili voćna muha (Zimmerman, 2012).

reference

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2002). Molekularna biologija stanice. 4. izdanje. New York: znanost o Garlandu.
  2. Biology-Online.org. (12. ožujka 2017.). Biologija Online. Dobiven iz citokineze: biology-online.org.
  3. Brill, J.A., Hime, G.R., Scharer-Schuksz, M., & Fuller, &. (2000).
  4. Obrazovanje, N. (2014). Obrazovanje za prirodu. Dobiven iz citokineze: nature.com.
  5. Guertin, D.A., Trautmann, S., i McCollum, D. (lipanj 2002). Preuzeto iz citokineze kod eukariota: ncbi.nlm.nih.gov.
  6. Rappaport, R. (1996). Citokineza u životinjskim stanicama. New York: Cambridge University Press.
  7. Zimmerman, A. (2012). Mitoza / citokineza. Academic Press.