Шта је цитокинеза и како се производи?

Тхе цитокинеза је процес дељења цитоплазме ћелије која резултира у две ћерке ћелије током процеса ћелијске деобе.

Појављује се иу митози иу мејози и честа је у животињским ћелијама. У случају неких биљака и гљива, не долази до цитокинезе, јер ти организми никада не деле своју цитоплазму. Циклус станичне репродукције кулминира поделом цитоплазме кроз процес цитокинезе.

У типичној животињској ћелији, цитокинеза се јавља током процеса митозе, међутим, могу постојати неке врсте ћелија као што су остеокласти које могу проћи кроз процес митозе без одржавања цитокинезе (Биологи-Онлине.орг, 2017). ).

Процес цитокинезе почиње током анафазе и завршава се током телофазе, која се одвија потпуно у тренутку када почиње следећи интерфејс.

Прва видљива промена цитокинезе у ћелијама животиња постаје очигледна када се на површини ћелије појави жлеб. Ова бразда брзо постаје све израженија и шири се око ћелије док се део потпуно не прође кроз средину. 

У животињским ћелијама и многим еукариотским ћелијама, структура која прати процес цитокинезе је позната као "контрактилни прстен", динамички скуп састављен од актин филамента, миозин ИИ филамената и многих структурних и регулаторних протеина. Инсталира се испод плазма мембране ћелије и уговара се да се подели на два дела.

Највећи проблем који ћелија која пролази кроз процес цитокинезе мора бити суочена са сигурношћу да се тај процес одвија у право вријеме и на правом мјесту. Будући да се цитокинеза не сме појавити рано током фазе митозе или може прекинути правилну поделу хромозома.

Митотичне кичме и ћелијска подела

Митотичка вретена у ћелијама животиња нису искључиво одговорна за одвајање насталих хромозома, већ и за локацију контрактилног прстена и самим тим за раван ћелијске деобе..

Контрактилни прстен има непроменљив облик у равнини метафазне плоче. Када је под правим углом, протеже се дуж осе митотског вретена, осигуравајући да се подела одвија између два сета одвојених хромозома..

Део митотичког вретена који одређује равни дељења може да варира у зависности од типа ћелије. Везу између микро вретена вретена и локације контрактилног прстена научници су широко проучавали.

Они су манипулисали оплођеним јајима морских краљешњака са циљем да посматрају брзину са којом се бразде појављују у ћелијама без да се процес раста одвија (Гуертин, Траутманн, & МцЦоллум, 2002)..

Када је цитоплазма чиста, вретено се може лакше уочити, као и тренутак у реалном времену у којем се налази у новом положају у раном анафазном стању..

Асиметрична подела

У већини ћелија, цитокинеза се јавља симетрично. Код већине животиња, на пример, контрактилни прстен се формира око линије еквивалента матичне ћелије, тако да две ћелије ћерке имају исту величину и сличне особине..

Ова симетрија је могућа захваљујући локацији митотског вретена, који се фокусира на цитоплазму уз помоћ астралних микро-тубула и протеина који их вуку напријед-назад..

У процесу цитокинезе постоји много варијабли које морају да раде синхроно, тако да буде успешна. Међутим, када се једна од ових променљивих промени, ћелије се могу поделити асиметрично, производећи две ћерке ћелије различитих величина и различитог цитоплазматског садржаја (Образовање, 2014).

Обично се две ћерке ћелије развијају другачије. Да би то било могуће, матична ћелија мора одвојити неке детерминантне компоненте одредишта на једној страни ћелије и затим лоцирати равнину раздвајања тако да назначена ћелија ћерке наследи ове компоненте у тренутку поделе..

Да би се позиција поделе асиметрично, митотичко вретено мора бити померано на контролисан начин унутар ћелије која ће се поделити.

Очигледно, ово кретање вретена се покреће променама у регионалним зонама ћелијског кортекса и локализованим протеинима који помажу да се помери један од осовина вретена уз помоћ астралних микро тубула..

Контрактилни прстен

Уколико астралне микро тубуле постану дуже и мање динамичне у свом физичком одговору, контрактилни прстен почиње да се формира испод плазма мембране.

Међутим, велики део припреме за цитокинезу јавља се раније у процесу митозе, чак и пре него што се цитоплазма почне делити..

Током сучеља, влакна актина и миозина ИИ се комбинују и формирају кортикалну мрежу, па чак иу неким ћелијама стварају велике цитоплазматске греде које се називају влакна стреса..

У мери у којој ћелија иницира процес митозе, ови аранжмани су разоружани и већи део актина је преуређен и филаменти миозина ИИ су ослобођени.

У мери у којој се хроматиди раздвајају током анафазе, миозин ИИ почиње брзо да се акумулира да би се створио контрактилни прстен. Чак иу неким ћелијама, неопходно је користити протеине из фамилије киназа да би се регулисао састав и митотског вретена и контрактилног прстена..

Када је контрактилни прстен потпуно наоружан, садржи много различитих протеина за актин и миозин ИИ. Супернаде матрице биполарног актина и филамента миозина ИИ генеришу силу неопходну за поделу цитоплазме на два дела, процесом сличним оном који се изводи у ћелијама глатких мишића (Раппапорт, 1996)..

Међутим, начин на који се уговори о контрактилном прстену и даље јављају као мистерија. Очигледно, он не функционише због механизма кабла са актин и миозин ИИ филаментима који се крећу један изнад другог, као што би то чинили скелетни мишићи..

Пошто се прстен склапа, он задржава исту ригидност током целог процеса. То значи да се број филамената смањује у меди у којој се прстен затвара (Албертс, ет ал., 2002)..

Дистрибуција органела у ћелијама кћери

Процес митозе треба да обезбеди да свака ћелија ћерке добије исти број хромозома. Међутим, када се еукариотска ћелија подели, свака ћерка ћелија такође мора наследити низ есенцијалних ћелијских компоненти, укључујући органеле у оквиру ћелијске мембране..

Ћелијске органеле као што су митохондрије и хлоропласти не могу се спонтано генерисати из њихових појединачних компоненти, могу настати само из раста и поделе већ постојећих органела..

Исто тако, ћелије не могу да направе нови ендоплазматски ретикулум, осим ако је његов део присутан унутар ћелијске мембране.

Неке органеле као што су митохондрије и хлоропласти присутне су у великом броју ћелија унутар матичне ћелије, како би се осигурало да их две ћерке ћелије наслеђују успешно..

Ендоплазматски ретикулум током периода ћелијског интерфејса константно се налази заједно са ћелијском мембраном и организован је од стране цитоскелетног микроцелуларног тубула (Брилл, Химе, Сцхарер-Сцхуксз и Фуллер, 2000)..

Након уласка у фазу митозе, реорганизација микро-тубула ослобађа ендоплазматски ретикулум, који је фрагментиран до те мере да се омотач језгра такође прекида. Голгијев апарат је такође вероватно фрагментиран, мада се у неким ћелијама чини да се дистрибуира кроз ретикулум да би се касније појавио у телофази..

Митоза без цитокинезе

Иако је дељење ћелија обично праћено поделом цитоплазме, постоје изузеци. Неке ћелије пролазе кроз неколико процеса дељења ћелија, а да се цитоплазма не раздвоји.

На пример, ембрион воћне мушице пролази кроз 13 фаза нуклеарног раздвајања пре него што дође до поделе цитоплазме, што резултира великом ћелијом са до 6000 језгара..

Овај аранжман је углавном усмерен на убрзавање раног развојног процеса, јер ћелије не морају толико дуго да пролазе кроз све фазе ћелијске деобе укључене у цитокинезу..

Након овог брзог раздвајања нуклеарних ћелија, ћелије се стварају око сваког језгра у једном процесу цитокинезе, познатом као целуризација. Контрактилни прстенови се формирају на површини ћелија, а плазма мембрана се шири према унутра и прилагођава да затвори свако језгро

Процес митозе без цитокинезе такође се јавља код неких типова ћелија сисара, као што су остеокласти, трофобласти и неке хепатоците и ћелије срчаног мишића. Ове ћелије, на пример, расту на мултинуклеарни начин, као и неке гљиве или воћна муха (Зиммерман, 2012).

Референце

1. Албертс, Б., Јохнсон, А., Левис, Ј., Рафф, М., Робертс, К., & Валтер, П. (2002). Молекуларна биологија ћелије. 4тх едитион. Нев Иорк: Гарланд Сциенце.
2. Биологи-Онлине.орг. (12. март 2017.). Биологи Онлине. Добијен из цитокинезе: биологи-онлине.орг.
3. Брилл, Ј.А., Химе, Г.Р., Сцхарер-Сцхуксз, М., & Фуллер, &. (2000).
4. Образовање, Н. (2014). Натуре Едуцатион. Добија се из цитокинезе: натуре.цом.
5. Гуертин, Д.А., Траутманн, С., & МцЦоллум, Д. (јуни 2002). Преузето из цитокинезе код еукариота: нцби.нлм.них.гов.
6. Раппапорт, Р. (1996). Цитокинеза у животињским ћелијама. Нев Иорк: Цамбридге Университи Пресс.
7. Зиммерман, А. (2012). Митоза / цитокинеза. Ацадемиц Пресс.