Kas ir citokinēze un kā tas tiek ražots?

The citokinēzi ir šūnu dalīšanas procesa šūnu citoplazmas dalīšanas process, kas izraisa divas meitenes šūnas.

Tas notiek gan mitozē, gan miozē, un tas ir sastopams dzīvnieku šūnās. Dažu augu un sēņu gadījumā citokinēze nenotiek, jo šie organismi nekad nesadala savu citoplazmu. Šūnu reprodukcijas cikls beidzas ar citoplazmas sadalīšanu citokinēzes procesā..

Tipiskā dzīvnieku šūnā citokinēze notiek mitozes procesa laikā, tomēr var būt dažu veidu šūnas, piemēram, osteoklastus, kas var iziet mitozes procesu bez citokinēzijas (Biology-Online.org, 2017 ).

Citokinēzes process sākas anafāzes laikā un beidzas telofāzes laikā, pilnībā notiek brīdī, kad sākas nākamā saskarne.

Pirmā redzamā citokinozes izmaiņa dzīvnieku šūnās kļūst redzama, kad uz šūnas virsmas parādās dalīšanas rieva. Šī korpuss ātri kļūst izteiktāka un paplašinās ap šūnu, līdz tā daļa pilnībā iziet cauri vidum. 

Dzīvnieku šūnās un daudzās eukariotiskajās šūnās citokinēzes procesu papildinošā struktūra ir pazīstama kā "kontrakta gredzens", dinamisks kopums, kas sastāv no aktīna pavedieniem, miozīna II šķiedrām un daudzām strukturālām un regulējošām olbaltumvielām. Tas ir uzstādīts zem šūnas plazmas membrānas un tiek noslēgts, lai to sadalītu divās daļās.

Lielākā problēma, ar ko jāsaskaras ar šūnu, kas iet cauri citokinēzes procesam, ir pārliecība, ka šis process notiek pareizajā laikā un vietā. Tā kā citokineze nedrīkst parādīties mitozes fāzes sākumā vai tā var pārtraukt pareizu hromosomu sadalījumu.

Mitotiskie muguriņas un šūnu dalīšanās

Mitotiskie vārpsti dzīvnieku šūnās nav tikai atbildīgi par iegūto hromosomu atdalīšanu, tie arī norāda kontrakta gredzena atrašanās vietu un līdz ar to arī šūnu dalīšanas plakni..

Kontraktajam gredzenam metafāzes plāksnes plaknē ir nemainīga forma. Kad tas ir pareizā leņķī, tas stiepjas gar mitotiskā vārpstas asi, nodrošinot, ka sadalīšanās notiek starp divām atsevišķām hromosomu kopām..

Mitotiskā vārpstas daļa, kas nosaka sadalījuma plakni, var atšķirties atkarībā no šūnas veida. Zinātnieki ir plaši pētījuši sakarību starp vārpstas mikro tubulām un kontrakta gredzena atrašanās vietu.

Tie ir manipulējuši ar mīksto jūras mugurkaulnieku olām, lai novērotu ātrumu, kādā barības parādās šūnās, nepārtraucot augšanas procesu (Guertin, Trautmann, & McCollum, 2002).

Kad citoplazma ir skaidra, vārpstu var vieglāk saskatīt, kā arī reālajā laikā, kad tas atrodas jaunā stāvoklī agrīnā anafāzes stāvoklī.

Asimetriskais sadalījums

Vairumā šūnu citokinēze notiek simetriski. Lielākajā daļā dzīvnieku, piemēram, kontrakcijas gredzens tiek veidots ap mātes šūnas ekvatora līniju, tā ka divām radušām meitas šūnām ir vienāda izmēra un līdzīgas īpašības..

Šī simetrija ir iespējama, pateicoties mitotiskā vārpstas atrašanās vietai, kurai ir tendence koncentrēties uz citoplazmu, izmantojot astrālos mikro tubulus un proteīnus, kas tos velk uz priekšu un atpakaļ..

Citokinēzes procesā ir daudzi mainīgie, kuriem jāstrādā sinhronā veidā, lai tas būtu veiksmīgs. Tomēr, ja viens no šiem mainīgajiem lielumiem mainās, šūnas var sadalīt asimetriski, veidojot divas dažādu izmēru meitas šūnas, kurām ir atšķirīgs citoplazmas saturs (Izglītība, 2014).

Parasti abām meitas šūnām ir paredzēts attīstīties atšķirīgi. Lai tas būtu iespējams, mātes šūnai ir jānošķir daži galamērķa noteicošie komponenti vienā šūnas pusē un pēc tam jāatrod sadalīšanas plakne tā, lai norādītā meitas šūna nodod šīs sastāvdaļas..

Lai sadalītu asimetriju, mitotisko vārpstu jāpārvieto kontrolētā veidā šūnā, kas gatavojas sadalīt.

Acīmredzot, šī vārpstas kustība ir atkarīga no izmaiņām šūnu garozas reģionālajās zonās un lokalizētajām olbaltumvielām, kas palīdz izspiest vienu no vārpstas stabiem, izmantojot astrālos mikro tubulus.

Līgumdarba gredzens

Ciktāl astrālie mikro tubulāri kļūst ilgāki un mazāk dinamiski reaģē, kontraktilais gredzens sāk veidoties zem plazmas membrānas..

Tomēr liela daļa preparāta citokinēzei notiek agrāk mitozes procesā, pat pirms citoplazma sāk sadalīties..

Interfeisa laikā aktīna un miozīna II pavedieni apvieno un veido kortikālo tīklu, un pat dažās šūnās tie rada lielas citoplazmas sijas, ko sauc par stresa šķiedrām..

Ciktāl šūna sāk mitozes procesu, šie pasākumi tiek atbruņoti un liela daļa aktīna tiek pārkārtota un miozīna II pavedieni tiek atbrīvoti..

Ciktāl anafāzes laikā hromatīdi ir atdalīti, miozīns II sāk ātri uzkrāties, lai izveidotu kontraktu gredzenu. Pat dažās šūnās ir nepieciešams izmantot proteīnus no kināžu ģimenes, lai regulētu gan mitotiskā vārpstas, gan kontrabandas gredzena sastāvu..

Kad kontilējošais gredzens ir pilnībā bruņots, tas satur daudz dažādu proteīnu ar aktīnu un myosin II. Bipolārā aktīna un miozīna II filamentu virsmas matricas rada spēku, kas nepieciešams, lai citoplazmu sadalītu divās daļās, līdzīgā procesā, ko veic gludās muskuļu šūnas (Rappaport, 1996)..

Tomēr veids, kādā līgumiskā gredzena līgumi joprojām ir noslēpums. Acīmredzot, tas nedarbojas, ja vadu mehānisms ar aktīna un miozīna II pavedieniem pārvietojas viens otram, kā to darītu skeleta muskuļi..

Tā kā, noslēdzot gredzenus, tas visā procesa laikā saglabā to pašu stingrību. Tas nozīmē, ka pavedienu skaits samazinās medā, kurā gredzens aizveras (Alberts et al., 2002).

Organellu izplatīšanās meitas šūnās

Mitozes procesam ir jānodrošina, ka katra no meitas šūnām saņem tādu pašu hromosomu skaitu. Tomēr, kad eukariotisko šūnu dalīšanās, katrai meitas šūnai ir arī jāpārņem virkne būtisku šūnu komponentu, tostarp šūnu membrānā ievietotās organellas..

Šūnu organellus, piemēram, mitohondrijus un hloroplastus, nevar veidot spontāni no to atsevišķajām sastāvdaļām, tie var rasties tikai no jau pastāvošo organelu augšanas un dalīšanas..

Tāpat šūnas nevar izveidot jaunu endoplazmatisku retikulātu, ja vien daļa no tās nav šūnu membrānā..

Mātes šūnā ir daudz šūnu, piemēram, mitohondriju un hloroplastu, lai nodrošinātu, ka abas meitas šūnas veiksmīgi pārmanto tās..

Endoplazmatiskais retikulāts šūnu interfeisa laikā pastāvīgi atrodams kopā ar šūnu membrānu, un to organizē citoskeletālā mikrocelulārā caurule (Brill, Hime, Scharer-Schuksz, & Fuller, 2000)..

Pēc iekļūšanas mitozes fāzē mikro kanāliņu reorganizācija atbrīvo endoplazmatisko retikululu, kas ir sadrumstalots tādā mērā, ka arī pamatnes apvalks saplīst. Iespējams, ka Golgi aparāts ir sadrumstalots, lai gan dažās šūnās tas šķiet izplatīts caur retikulu, lai vēlāk parādītos telofāzē..

Mitoze bez citokinezes

Lai gan šūnu dalīšanos parasti seko citoplazmas dalīšana, ir daži izņēmumi. Dažas šūnas iet cauri vairākiem šūnu dalīšanās procesiem bez citoplazmas dalīšanas.

Piemēram, pirms citoplazmas sadalīšanas notiek augļu lidojuma embrijs, kas iet caur 13 kodolieroču sadalīšanas posmiem, kā rezultātā rodas liela šūna ar līdz pat 6000 kodoliem..

Šīs vienošanās galvenais mērķis ir paātrināt agrīnās attīstības procesu, jo šūnām nav jāiet tik ilgi, lai iet cauri visiem šūnu dalīšanas posmiem, kas iesaistīti citokinēzē..

Pēc šīs ātrās kodolieroču sadalīšanas šūnas tiek veidotas ap katru kodolu vienā citokinēzes procesā, kas pazīstams kā celurizācija. Kontrakcijas gredzeni veidojas uz šūnu virsmas, un plazmas membrāna stiepjas uz iekšu un pielāgojas katram kodam.

Mitozes process bez citokinezes notiek arī dažu veidu zīdītāju šūnās, piemēram, osteoklastos, trofoblastos un dažos hepatocītos un sirds muskuļu šūnās. Piemēram, šīs šūnas, piemēram, dažas sēnes vai augļu lidot, aug daudzveidīgā veidā (Zimmerman, 2012).

Atsauces

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2002). Šūnas molekulārā bioloģija. 4. izdevums. Ņujorka: Garland Zinātne.
2. Bioloģija-Online.org. (2017. gada 12. marts). Bioloģija tiešsaistē. Iegūti no Cytokinesis: biology-online.org.
3. Brill, J. A., Hime, G.R., Scharer-Schuksz, M., & Fuller, &. (2000).
4. Izglītība, N. (2014). Dabas izglītība. Iegūti no citokinesis: nature.com.
5. Guertin, D. A., Trautmann, S., un McCollum, D., (2002. gada jūnijs). Izgūti no citokinozes Eukariotos: ncbi.nlm.nih.gov.
6. Rappaport, R. (1996). Citokinēze dzīvnieku šūnās. Ņujorka: Cambridge University Press.
7. Zimmerman, A. (2012). Mitoze / citokinēze. Academic Press.