Дял:
Какво е цитокинеза и как се произвежда?
на цитокинеза е процес на разделяне на цитоплазмата на клетка, която води до две дъщерни клетки по време на процеса на клетъчно делене.
Това се случва както в митоза, така и в мейоза и е често срещано при животинските клетки. При някои растения и гъби цитокинеза не се осъществява, тъй като тези организми никога не разделят цитоплазмата. Цикълът на клетъчната репродукция завършва с разделянето на цитоплазмата чрез цитокинезата \ t.
В типична животинска клетка, цитокинезата се появява по време на процеса на митоза, но може да има някои видове клетки, като остеокласти, които могат да преминат през процеса на митоза без цитокинеза (Biology-Online.org, 2017 ).
Процесът на цитокинеза започва по време на анафазата и завършва по време на телофазата, като се осъществява напълно в момента, в който започва следващият интерфейс..
Първата видима промяна на цитокинезата в животинските клетки става очевидна, когато на клетъчната повърхност се появи разделителен жлеб. Тази бразда бързо става по-изразена и се разширява около клетката до пълната част на средата.
В животински клетки и много еукариотни клетки структурата, която съпътства процеса на цитокинеза, е известна като "контрактилен пръстен", динамичен комплект, съставен от актинови филаменти, миозинови II нишки и много структурни и регулаторни протеини. Инсталира се под плазмената мембрана на клетката и се сключва за разделяне на две части.
Най-големият проблем, с който трябва да се сблъска клетката, която минава през процеса на цитокинеза, е увереността, че този процес се случва в точното време и на точното място. Тъй като цитокинезата не трябва да се появява рано по време на фазата на митоза или може да прекъсне правилното разделяне на хромозомите..
Митотични бодли и клетъчно делене
Митотичните вретена в клетките на животните не са единствено отговорни за отделянето на получените хромозоми, те също така определят местоположението на контрактилния пръстен и следователно равнината на клетъчното делене..
Свиващият пръстен има неизменна форма в равнината на метафазната плоча. Когато е под правилния ъгъл, тя се простира по оста на митотичното вретено, като гарантира, че разделянето се случва между двете групи отделни хромозоми..
Частта от митотичното вретено, която определя равнината на деление, може да варира в зависимост от вида на клетката. Връзката между микротубулите на вретеното и местоположението на контрактилния пръстен е широко проучена от учените.
Те са манипулирали оплодени яйца от морски гръбначни животни с цел да наблюдават скоростта, с която браздите се появяват в клетките без прекъсване на процеса на растеж (Guertin, Trautmann, & McCollum, 2002)..
Когато цитоплазмата е чиста, вретеното може да се види по-лесно, както и моментът в реално време, в който се намира в ново положение в ранното състояние на анафазата..
Асиметрично разделение
В повечето клетки цитокинезата се появява симетрично. При повечето животни, например, контрактилният пръстен се образува около екваторната линия на родителската клетка, така че двете получени дъщерни клетки имат еднакъв размер и подобни свойства.
Тази симетрия е възможна благодарение на местоположението на митотичното вретено, което се фокусира върху цитоплазмата с помощта на астралните микро-тубули и протеините, които ги издърпват напред-назад..
В процеса на цитокинезата има много променливи, които трябва да работят синхронно, така че да са успешни. Обаче, когато една от тези променливи се промени, клетките могат да бъдат разделени асиметрично, произвеждайки две дъщерни клетки с различен размер и с различно цитоплазмено съдържание (Образование, 2014).
Обикновено, двете дъщерни клетки са предназначени да се развиват по различен начин. За да бъде възможно това, майчината клетка трябва да отделя някои детерминанти на дестинацията от едната страна на клетката и след това да локализира равнината на разделяне, така че посочената дъщерна клетка да наследи тези компоненти по време на разделяне..
За асиметрично позициониране на разделението, митотичното вретено трябва да бъде преместено по контролиран начин в клетката, която предстои да се дели..
Очевидно това движение на вретеното се задвижва от промени в регионалните зони на клетъчния кортекс и от локализирани протеини, които помагат за изместване на един от шпинделните стълбове с помощта на астралните микротубули..
Свиващият пръстен
Доколкото астралните микро-тубули стават по-дълги и по-малко динамични във физическия отговор, контрактилният пръстен започва да се образува под плазмената мембрана..
Въпреки това, голяма част от подготовката за цитокинеза се случва по-рано в процеса на митоза, дори преди цитоплазмата да започне да се дели..
По време на интерфейса влакната актин и миозин II се комбинират и образуват кортикална мрежа и дори в някои клетки те генерират големи цитоплазмени лъчи, наречени стрес-влакна..
Дотолкова, доколкото клетката инициира процеса на митоза, тези механизми се обезвреждат и голяма част от актина се пренарежда и нишките от миозин II се освобождават..
Доколкото хроматидите се отделят по време на анафаза, миозин II започва да се акумулира бързо, за да създаде контрактилния пръстен. Дори в някои клетки е необходимо да се използват протеини от семейството кинази, за да се регулира съставът както на митотичното вретено, така и на контрактилния пръстен..
Когато контрактилният пръстен е напълно въоръжен, той съдържа много различни протеини за актин и миозин II. Наслоените матрици на биполярните актини и миозинови II нишки генерират силата, необходима за разделянето на цитоплазмата на две части, в процес, подобен на този, извършван от гладкомускулни клетки (Rappaport, 1996)..
Въпреки това начинът, по който се свива контрактилният пръстен, все още е загадка. Очевидно е, че тя не действа поради механизъм на корда, при който актиновите и миозиновите II нишки се движат един върху друг, както биха направили скелетните мускули..
Тъй като, когато пръстенът се свива, той запазва същата твърдост по време на целия процес. Това означава, че броят на нишките намалява в меда, при който пръстенът се затваря (Alberts, et al., 2002)..
Разпределение на органели в дъщерни клетки
Процесът на митоза трябва да гарантира, че всяка от дъщерните клетки получава същия брой хромозоми. Обаче, когато еукариотната клетка се дели, всяка дъщерна клетка трябва също да наследи серия от съществени клетъчни компоненти, включително органелите, затворени в клетъчната мембрана..
Клетъчните органели като митохондриите и хлоропластите не могат да се генерират спонтанно от техните индивидуални компоненти, те могат да възникнат само от растежа и разделянето на вече съществуващи органели..
По същия начин, клетките не могат да направят нов ендоплазмен ретикулум, освен ако част от него не присъства в клетъчната мембрана.
Някои органели, като митохондриите и хлоропластите, присъстват в голям брой клетки в клетката майка, за да се гарантира, че двете дъщерни клетки ги наследяват успешно..
Ендоплазменият ретикулум по време на клетъчния интерфейс се открива непрекъснато заедно с клетъчната мембрана и се организира от микроклетъчния тубул (Brill, Hime, Scharer-Schuksz, & Fuller, 2000)..
След въвеждане на митозната фаза, реорганизацията на микро-тубулите освобождава ендоплазмения ретикулум, който е фрагментиран до степен, че обвивката на сърцевината също се разрушава. Апаратът на Голджи също вероятно е фрагментиран, въпреки че в някои клетки изглежда, че се разпространява през ретикулума, за да се появи по-късно в телофазата..
Митоза без цитокинеза
Въпреки че клетъчното деление обикновено е последвано от разделяне на цитоплазмата, има някои изключения. Някои клетки преминават през няколко процеса на клетъчно делене, без цитоплазмата да бъде разделена.
Например, ембрионът на плодовата муха преминава през 13 етапа на ядрено разделяне преди цитоплазменото разделяне, което води до голяма клетка с до 6000 ядра..
Тази подредба е насочена предимно към ускоряване на ранния процес на развитие, тъй като клетките не трябва да отнемат толкова време, за да преминат през всички етапи на клетъчното делене, включени в цитокинезата..
След това бързо разделяне на ядрата, клетките се създават около всяко ядро в един единствен процес на цитокинеза, известен като целуризация. Свиващите се пръстени се образуват на повърхността на клетките и плазмената мембрана се простира навътре и се настройва, за да затвори всяко ядро
Процесът на митоза без цитокинеза се среща и при някои видове клетки на бозайници, като остеокласти, трофобласти и някои хепатоцити и клетки от сърдечен мускул. Тези клетки, например, растат по многоядрен начин, както и някои гъби или плодова муха (Zimmerman, 2012).
препратки
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2002). Молекулярна биология на клетката. 4-то издание. Ню Йорк: Garland Science.
- Biology-Online.org. (12 март 2017 г.). Биология онлайн. Получава се от цитокинеза: biology-online.org.
- Brill, J.A., Hime, G.R., Scharer-Schuksz, M., & Fuller, &. (2000).
- Образование, Н. (2014). Образование за природата. Получава се от цитокинеза: nature.com.
- Guertin, D.A., Trautmann, S., & McCollum, D. (юни 2002). Извлечено от цитокинеза при еукариоти: ncbi.nlm.nih.gov.
- Rappaport, R. (1996). Цитокинеза в животински клетки. Ню Йорк: Press Cambridge University Press.
- Цимерман, А. (2012). Митоза / Цитокинеза. Академик Прес.