Čo je cytokinéza a ako sa vyrába?

cytokinesis je proces delenia cytoplazmy bunky, ktorá má za následok dve dcérske bunky počas procesu bunkového delenia.

Vyskytuje sa ako v mitóze, tak v meióze a je bežná v živočíšnych bunkách. V prípade niektorých rastlín a húb sa cytokinéza neuskutočňuje, pretože tieto organizmy nikdy nerozdeľujú svoju cytoplazmu. Cyklus bunkovej reprodukcie kulminuje rozdelením cytoplazmy prostredníctvom procesu cytokinézy.

V typickom zvieracie bunky, cytokineze dochádza počas mitózy, však môžu byť niektoré typy buniek, ako sú osteoklastov môže podstúpi mitosis bez cytokineze (Biology-Online.org, 2017 prebieha ).

Proces cytokinézy začína v priebehu anafázy a končí v priebehu telopházy, ktorá prebieha úplne v okamihu, keď začína ďalšie rozhranie..

Prvá viditeľná zmena cytokinézy v živočíšnych bunkách je zrejmá, keď sa na povrchu bunky objaví deliaca drážka. Táto brázda sa rýchlo stáva výraznejšou a rozprestiera sa okolo bunky, až kým časť úplne nie je v strede. 

Vo zvieracích bunkách a mnoho eukaryotických buniek, štruktúry, ktorá sprevádza proces cytokineze názvom "kontraktilné kruh", dynamický súbor tvorený aktinových vlákien, myozínu II a mnoho štrukturálnych a regulačných proteínov. Inštaluje sa pod plazmatickou membránou bunky a zrúti sa delí na dve časti.

Najväčší problém, ktorému musí čeliť bunka, ktorá prechádza procesom cytokinézy, je uistenie, že tento proces prebieha v správnom čase a na danom mieste. Pretože cytokinéza sa nesmie vyskytnúť včas počas fázy mitózy alebo môže prerušiť správne rozdelenie chromozómov.

Mitotické chrbtice a bunkové delenie

Mitotické vretienka v bunkách zvierat nie sú výlučne zodpovedné za separáciu výsledných chromozómov, ale tiež určujú umiestnenie kontraktilného kruhu, a teda rovinu bunkového delenia..

Kontraktívny prstenec má v rovine dosky metafázy nemenný tvar. Keď je v správnom uhle, rozprestiera sa pozdĺž osi mitotického vretena, čím sa zabezpečí, že dôjde k rozdeleniu medzi dvoma súbormi samostatných chromozómov..

Časť mitotického vretena, ktorá určuje rovinu delenia, sa môže líšiť v závislosti od typu bunky. Vzťah medzi mikro-tubulami vretienka a umiestnením kontraktilného kruhu bol široko študovaný vedcami.

Tieto oplodnené vajcia manipulovať morské stavovce na účely pozorovania rýchlosť, s ktorou sa objavujú drážky v bunkách, bez toho aby sa proces rastu je prerušený (Guertin, Trautmann, a McCollum, 2002).

Keď je cytoplazma jasná, vreteno môže byť ľahšie viditeľné, ako aj moment v reálnom čase, v ktorom sa nachádza v novej polohe v skorom anafázovom stave.

Asymetrické rozdelenie

Vo väčšine buniek dochádza k cytokinéze symetricky. U väčšiny zvierat je napríklad kontraktilný kruh tvorený okolo rovníkovej línie rodičovskej bunky, takže dve výsledné dcérske bunky majú rovnakú veľkosť a podobné vlastnosti..

Táto symetria je možné vďaka umiestnenie mitotického vretienka, čo má tendenciu sústrediť sa na cytoplazmy pomocou astrálne mikrotubuly a proteíny, ktoré Halán z jednej strany na druhú.

V procese cytokinézy existuje mnoho premenných, ktoré musia fungovať synchrónnym spôsobom tak, aby boli úspešné. Keď sa však jedna z týchto premenných zmení, bunky sa môžu rozdeliť asymetricky, pričom sa produkujú dve dcérske bunky rôznych veľkostí as odlišným cytoplazmatickým obsahom (Education, 2014).

Zvyčajne sú tieto dve dcérske bunky určené na vývoj inak. Aby to bolo možné, materská bunka musí oddeliť niektoré determinujúce zložky cieľa na jednej strane bunky a potom umiestniť deliacu rovinu tak, aby indikovaná dcérska bunka zdedila tieto komponenty v čase delenia..

Ak chcete umiestniť delenie asymetricky, mitotické vreteno sa musí pohybovať kontrolovaným spôsobom v bunke, ktorá sa má rozdeliť..

Zdá sa, že tento pohyb vretena je poháňaný zmenami v regionálnych zónach bunkovej kôry a lokalizovanými proteínmi, ktoré pomáhajú vytesniť jeden z vretenových pólov pomocou astrálnych mikro tubúl.

Zmluvný kruh

Pokiaľ sa astrálne mikro tubuly vo svojej fyzickej odpovedi stanú dlhšími a menej dynamickými, kontraktilný kruh sa začne tvoriť pod plazmatickou membránou.

Veľká časť prípravku na cytokinézu sa však vyskytuje skôr v procese mitózy, ešte predtým, ako sa cytoplazma začne deliť..

Počas rozhrania sa aktín a vlákna myozínu II kombinujú a tvoria kortikálnu sieť a dokonca v niektorých bunkách vytvárajú veľké cytoplazmatické lúče nazývané stresové vlákna..

V prípade, že bunka iniciuje proces mitózy, tieto usporiadania sú odzbrojené a väčšina aktínu je preskupená a vlákna myozínu II sú uvoľnené..

Ak sa v priebehu anafázy oddelia chromatidy, myozín II sa začne rýchlo hromadiť, aby sa vytvoril kontraktilný kruh. Aj v niektorých bunkách je potrebné použiť proteíny z rodiny kináz na reguláciu zloženia mitotického vretienka a kontraktilného kruhu..

Keď je kontraktilné prstenec úplne zostavený, obsahuje mnoho rôznych proteínov aktínu a myosin II. Superponovaný polia vlákien aktínu a myosin II bipolárnej generovať silu potrebnú na rozdelenie do cytoplazmy na dve časti, v procese podobného tomu, ktorý by sa vykonávať buniek hladkého svalstva (Rappaport, 1996).

Avšak spôsob, akým sú kontraktilné zmluvy uzavreté, je stále záhadou. Zdá sa, že nefunguje z dôvodu mechanizmu šnúry s vláknami aktínu a myozínu II pohybujúcimi sa na sebe, pretože by to znamenalo kostrové svaly..

Pretože keď sa kruh uzatvára, zachováva si rovnakú tuhosť počas celého procesu. To znamená, že počet vlákien klesá v medách, v ktorých sa kruh uzatvára (Alberts a kol., 2002).

Distribúcia organel v dcérskych bunkách

Proces mitózy by mal zabezpečiť, aby každá z dcérskych buniek dostala rovnaký počet chromozómov. Keď sa však eukaryotická bunka delí, každá dcérska bunka musí tiež dediť sériu základných bunkových zložiek, vrátane organel uzavretých v bunkovej membráne..

Bunkové organely, ako sú mitochondrie a chloroplasty, nemôžu byť generované spontánne z ich jednotlivých zložiek, môžu vzniknúť len z rastu a delenia už existujúcich organel..

Podobne, bunky nemôžu vytvoriť nové endoplazmatické retikulum, pokiaľ časť z nich nie je prítomná v bunkovej membráne.

Niektoré organely, ako sú mitochondrie a chloroplasty, sú prítomné vo veľkom počte buniek v materskej bunke, aby sa zabezpečilo, že tieto dve dcérske bunky ich úspešne zdedia..

Endoplasmatického retikula v rozhraní buniek trvalo spolu s bunkovou membránou a je organizovaný cytoskeletu mikro kanálika (Brill, Hime, Scharer-Schuksz, a Fuller, 2000).

Po vstupe do mitózovej fázy reorganizácia mikro tubulov uvoľňuje endoplazmatické retikulum, ktoré je fragmentované do tej miery, že sa rozlomí aj obal jadra. Golgiho aparát je pravdepodobne tiež fragmentovaný, hoci v niektorých bunkách sa zdá, že je distribuovaný cez retikulum, aby sa neskôr dostal do telopházy..

Mitóza bez cytokinézy

Aj keď po bunkovom delení zvyčajne nasleduje delenie cytoplazmy, existujú určité výnimky. Niektoré bunky prechádzajú niekoľkými procesmi bunkového delenia bez toho, aby bola cytoplazma rozdelená.

Napríklad embryo ovocnej mušky prechádza cez 13 stupňov rozdelenia jadra pred uskutočnením cytoplazmatického delenia, čo vedie k veľkej bunke s až 6000 jadrami..

Toto usporiadanie je väčšinou zamerané na urýchlenie procesu včasného vývoja, pretože bunky nemusia trvať tak dlho, aby prešli všetkými štádiami bunkového delenia, ktoré sa podieľajú na cytokinéze..

Po tomto rýchlom rozdelení jadra sa bunky vytvoria okolo každého jadra v jednom procese cytokinézy, známej ako celurizácia. Kontraktilné prstence sú vytvorené na povrchu buniek a plazmatická membrána siaha smerom dovnútra a prispôsobuje sa na uzavretie každého jadra

Proces mitózy bez cytokinézy sa tiež vyskytuje v niektorých typoch cicavčích buniek, ako sú osteoklasty, trofoblasty a niektoré hepatocyty a bunky srdcového svalu. Tieto bunky napríklad rastú viacjadrovým spôsobom, ako niektoré huby alebo ovocné mušky (Zimmerman, 2012).

referencie

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2002). Molekulárna biológia bunky. 4. vydanie. New York: Garland Science.
2. Biology-Online.org. (12. marec 2017). Biológia Online. Získané z Cytokinesis: biology-online.org.
3. Brill, J.A., Hime, G.R., Scharer-Schuksz, M., & Fuller, &. (2000).
4. Vzdelávanie, N. (2014). Prírodné vzdelávanie. Získané z cytokinesis: nature.com.
5. Guertin, D. A., Trautmann, S., & McCollum, D. (jún 2002). Získané z Cytokinesis v Eukaryotes: ncbi.nlm.nih.gov.
6. Rappaport, R. (1996). Cytokinéza v živočíšnych bunkách. New York: Cambridge University Press.
7. Zimmerman, A. (2012). Mitóza / cytokinéza. Akademická tlač.