Mi a citokinézis és hogyan jön létre?

az citokinezis az a folyamat, amikor a sejtek osztódásának folyamata során két sejtet eredményező sejt citoplazmát osztjuk szét.

Mind a mitózisban, mind a meiózisban fordul elő, és az állati sejtekben gyakori. Egyes növények és gombák esetében a citokinézis nem történik meg, mert ezek a szervezetek nem osztják meg a citoplazmájukat. A celluláris szaporodás ciklusa a citoplazma citokinézis-folyamaton belüli megoszlásában kulminálódik.

Egy tipikus állati sejtben a citokinézis a mitózis folyamata során fordul elő, azonban lehetnek olyan típusú sejtek, mint például az osteoklasztok, amelyek a mitózis folyamata alá kerülnek citokinézis nélkül (Biology-Online.org, 2017 ).

A citokinézis folyamata az anafázis alatt kezdődik, és a telofázis alatt végződik, és teljesen megtörténik abban a pillanatban, amikor a következő interfész elindul.

Az állati sejtekben az első látható citokinézisváltozás nyilvánvalóvá válik, amikor a sejtfelszínen elválasztó horony jelenik meg. Ez a barázda gyorsan fokozottabbá válik, és a sejt körül egészen a középső részig terjed. 

Állati sejtekben és sok eukarióta sejtben a citokinézis folyamatát kísérő szerkezet "kontrakciós gyűrű", egy dinamikus készlet, amely aktin filamentumokból, miozin II filamentumokból és sok szerkezeti és szabályozó fehérjéből áll. Ez a cella plazmamembránja alá van telepítve, és két részre osztható.

A legnagyobb probléma, hogy egy sejt, amely a citokinézis folyamán megy keresztül, biztosítani kell, hogy ez a folyamat a megfelelő időben és helyen történik. Mivel a citokinézis nem előfordulhat a mitózis fázisában, vagy megszakíthatja a kromoszómák helyes megoszlását.

Mitotikus tüskék és sejtosztódás

Az állatok sejtjeiben lévő mitotikus orsók nem kizárólagosan felelősek a létrejövő kromoszómák elválasztásáért, hanem meghatározzák a kontraktilis gyűrű helyét és így a sejtosztódás síkját..

A kontrakciós gyűrű változatlan alakja van a metafázis lemez síkjában. Amikor a megfelelő szögben van, a mitotikus orsó tengelye mentén húzódik, biztosítva, hogy a két különálló kromoszóma között megoszlanak az osztás..

A mitotikus orsó azon része, amely meghatározza az osztás síkját, a cella típusától függően változhat. A tudósok széles körben tanulmányozták az orsó mikro tubulusok és a kontrakciós gyűrű helyének kapcsolatát.

Ezek manipulálták a tengeri gerinces állatok megtermékenyített tojásait annak érdekében, hogy megfigyeljék a sebességet, amellyel a barázdák megjelennek a sejtekben anélkül, hogy a növekedési folyamat megszakadna (Guertin, Trautmann, és McCollum, 2002)..

Ha a citoplazma egyértelmű, az orsó könnyebben látható, valamint a valós idejű pillanat, amikor a korai anafázis állapotában egy új pozícióban helyezkedik el.

Aszimmetrikus felosztás

A legtöbb sejtben a citokinézis szimmetrikus. A legtöbb állat esetében például a kontrakciós gyűrű a szülősejt egyenlítő vonalánál van kialakítva, úgyhogy a két kapott lányú sejt azonos méretű és hasonló tulajdonságokkal rendelkezik..

Ez a szimmetria a mitotikus orsó helyének köszönhetően lehetséges, amely az astrális mikro-tubulusok és az oda-vissza húzódó fehérjék segítségével a citoplazmára összpontosít..

A citokinézis folyamatában sok olyan változó van, amelyeknek szinkron módon kell működniük, hogy sikeres legyen. Azonban, ha az egyik ilyen változó változik, a sejtek aszimmetrikusan oszthatók meg, két különböző méretű, eltérő citoplazmatikus tartalmú lánytestet termelve (Education, 2014).

Általában a két lánya sejtjeit másképp fejlesztik. Ahhoz, hogy ez lehetséges legyen, az anya sejtnek a célpont egyik meghatározó alkotórészét kell elkülönítenie a sejt egyik oldalán, majd meg kell találnia a felosztási síkot úgy, hogy a megjelölt lánysejt a felosztás idején ezeket az összetevőket örökli..

Az osztás aszimmetrikus elhelyezéséhez a mitotikus orsót szabályozott módon kell mozgatni a megosztandó cellában..

Nyilvánvaló, hogy az orsó mozgását a celluláris kéreg regionális zónáiban és a lokalizált fehérjékben hajtják végre, amelyek segítenek az orsó-pólusok egyikének eltávolításában az asztrális mikro tubulusok segítségével..

Szerződéses gyűrű

Amennyiben az asztrális mikro tubulusok hosszabbak és kevésbé dinamikusak a fizikai reakciójukban, a kontrakciós gyűrű a plazmamembrán alatt kezd kialakulni.

A citokinézisre való felkészülés nagy része azonban korábban a mitózis folyamatában előfordul, még mielőtt a citoplazma elkezdődik..

Az interfész alatt az aktin és a miozin II filamentumok kortikális hálózatot alkotnak, és még néhány sejtben is nagy stresszszálaknak nevezett citoplazmatikus gerendákat hoznak létre..

Amennyiben egy sejt kezdeményezi a mitózis folyamatát, ezeket az elrendezéseket hatástalanítják, és az aktin nagy része átrendeződik, és a myosin II szálak felszabadulnak.

Annak a mértékig, hogy a kromatidok elkülönülnek az anafázis során, a miozin II gyorsan felhalmozódik, hogy kialakuljon a kontrakciós gyűrű. Még néhány sejtben is szükség van a kinázcsaládból származó fehérjék használatára, hogy szabályozzák mind a mitotikus orsó, mind a kontrakciós gyűrű összetételét..

Amikor a kontrakciós gyűrű teljesen élesítve van, sok különböző fehérjét tartalmaz az aktin és a myosin II. A bipoláris aktin és a miozin II filamentumok egymásra helyezett mátrixai létrehozzák a citoplazmának két részre történő felosztásához szükséges erőt, hasonlóan a sima izomsejtek által végzett eljáráshoz (Rappaport, 1996)..

Ugyanakkor a szerződéses gyűrű szerződése még mindig rejtély. Nyilvánvaló, hogy nem működik egy kötélmechanizmus miatt, amely az aktin és a miozin II filamentumok egymás tetején mozog, mint a csontváz izmok..

Mivel a gyűrűszerződések megtartják ugyanezt a merevséget a folyamat során. Ez azt jelenti, hogy a szálak száma csökken a mediában, amelyben a gyűrű záródik (Alberts et al., 2002).

A organellák eloszlása ​​a lánysejtekben

A mitózis folyamatának biztosítania kell, hogy a lányok mindegyike azonos számú kromoszómát kapjon. Ha azonban egy eukarióta sejt osztódik, akkor mindegyik leánysejtnek meg kell örökölnie egy sor sejtes komponenst is, beleértve a sejtmembránba beágyazott organellákat is..

A celluláris organellák, mint pl. A mitokondriumok és a kloroplasztok nem keletkezhetnek spontán módon az egyes összetevőikből, csak a már létező organellák növekedéséből és eloszlásából fakadhatnak..

Hasonlóképpen, a sejtek nem hozhatnak létre új endoplazmatikus retikulumot, kivéve, ha annak egy része a sejtmembránban van jelen..

Egyes organellák, például a mitokondriumok és a kloroplasztok nagy számú sejtben vannak jelen az anya sejtben, annak biztosítása érdekében, hogy a két lánysejt sikeresen örökölje őket..

Az endoplazmatikus retikulumot a sejtfelület alatt folyamatosan a sejtmembránnal együtt találjuk, és a citoszkeletális mikrocelluláris tubulus (Brill, Hime, Scharer-Schuksz, & Fuller, 2000) szervezi..

Miután belépett a mitózis fázisába, a mikro tubulusok átszervezése megszünteti az endoplazmatikus retikulumot, amely töredezett, amennyiben a mag burkolata is megszakad. A Golgi készülék valószínűleg szétaprózódott, bár néhány sejtben úgy tűnik, hogy a retikulumon keresztül eloszlik, hogy később a telofázisba kerüljön..

Mitózis citokinézis nélkül

Bár a sejtosztódást általában a citoplazma megosztása követi, vannak kivételek. Egyes sejtek több sejtfolyamat-folyamaton mennek keresztül anélkül, hogy a citoplazma megosztott volna.

Például a gyümölcslevél embriója a nukleáris osztás 13 szakaszán megy végbe, mielőtt a citoplazmatikus szétválás megtörténne, ami nagy sejtet eredményez akár 6000 maggal..

Ez az elrendezés többnyire a korai fejlesztési folyamat felgyorsítására irányul, mivel a sejteknek nem kell olyan sokáig tartaniuk a citokinézisben résztvevő sejtosztódás minden szakaszában..

Miután ez a gyors nukleáris felosztás megtörtént, a sejteket az egyes magok körül egyetlen citokinézis folyamatban hozzuk létre, melyet úgynevezett celurizációnak neveznek. A kontrakciós gyűrűk a sejtek felületén képződnek, és a plazmamembrán befelé nyúlik, és beilleszti az egyes magokat.

A citokinézis nélküli mitózis folyamata az emlőssejtek bizonyos típusaiban is előfordul, például osteoklasztok, trofoblasztok és néhány hepatociták és szívizomsejtek. Ezek a sejtek például multinukleárisan nőnek, ahogyan néhány gomba vagy a gyümölcsfenyő is (Zimmerman, 2012).

referenciák

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., és Walter, P. (2002). A sejt molekuláris biológiája. 4. kiadás. New York: Garland Tudomány.
2. Biology-Online.org. (2017. március 12.). Online Online. A Cytokinesis-től szerezhető: biology-online.org.
3. Brill, J. A., Hime, G. R., Scharer-Schuksz, M., & Fuller, &. (2000).
4. Oktatás, N. (2014). Természetoktatás. Cytokinesis-ből nyert: nature.com.
5. Guertin, D. A., Trautmann, S. és McCollum, D. (2002 június). Az Eukariótákból származó citokinézisből származik: ncbi.nlm.nih.gov.
6. Rappaport, R. (1996). Citokinézis az állati sejtekben. New York: Cambridge University Press.
7. Zimmerman, A. (2012). Mitózis / citokinézis. Academic Press.