KAS YRA CITOKINEZĖ IR KAIP JI GAMINAMA? - BIOLOGIJA - 2025

Citokinezė yra padalijama į ląstelę, dėl citoplazmos procesas yra dviejų dukterinių ląstelių ląstelės dalijimosi metu. Jis pasireiškia tiek mitozės, tiek mejozės metu ir yra paplitęs gyvūnų ląstelėse.

Kai kurių augalų ir grybelių atveju citokinezė nevyksta, nes šie organizmai niekada neskaido savo citoplazmos. Ląstelių dauginimosi ciklas baigiasi citoplazmos pasiskirstymu per citokinezės procesą.

Tipiškoje gyvūno ląstelėje citozinezė įvyksta mitozės proceso metu, tačiau gali būti keletas ląstelių tipų, tokių kaip osteoklastai, kurie gali pereiti mitozės procesą neįvykus citokinezei.

Citokinezės procesas prasideda anafazės metu ir baigiasi teofazės metu, visiškai vykstant tuo metu, kai prasideda kita sąsaja.

Mitozės telofazės ir citokinezės stadija. Šaltinis: Kelvin Song CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0) per „Wikimedia Commons“,

Pirmieji matomi gyvūnų ląstelių citokinezės pokyčiai išryškėja, kai ląstelės paviršiuje atsiranda dalijimosi griovelis. Šis griovelis tampa ryškesnis ir išsiplečia aplink ląstelę, kol visiškai pasiskirsto viduryje.

Gyvūnų ląstelėse ir daugelyje eukariotų ląstelių struktūra, lydinti citokinezės procesą, yra žinoma kaip „susitraukiantis žiedas“ - dinamiškas ansamblis, sudarytas iš aktino gijų, miozino II gijų ir daugelio struktūrinių bei reguliuojančių baltymų. Jis nusėda žemiau ląstelės plazminės membranos ir susitraukia į dvi dalis.

Cilitai, kuriems atliekama citokinezė. Šaltinis: „Alpha Wolf CC BY 3.0“ (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0) per „Wikimedia Commons“

Didžiausia problema, su kuria susiduria ląstelė, kuriai atliekama citokinezė, yra užtikrinti, kad šis procesas vyktų tinkamu laiku ir vietoje. Kadangi citozinezė mitozės fazėje neturi įvykti anksti, ji gali nutraukti teisingą chromosomų skaidymąsi.

Mitoziniai verpstės ir ląstelių dalijimasis

Citokinezės proceso augalų ir gyvūnų ląstelėse palyginimas. Šaltinis: Mathilda Brinton CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) per „Wikimedia Commons“,

Gyvūnų ląstelėse esantys mitoziniai verpstės yra atsakingi ne tik už susidariusių chromosomų atskyrimą, bet ir nurodo sutraukiančiojo žiedo vietą, taigi ir ląstelių dalijimosi plokštumą.

Susitraukiantis žiedas metaforos plokštės plokštumoje turi nekintamą formą. Esant teisingam kampui, jis eina išilgai mitozinio verpstės ašies, užtikrindamas, kad padalijimas įvyktų tarp dviejų atskirų chromosomų rinkinių.

Mitozinio veleno dalis, nurodanti padalijimo plokštumą, gali skirtis priklausomai nuo ląstelės tipo. Ryšys tarp veleno mikrotubulų ir sutraukiančiojo žiedo vietos buvo išsamiai ištirtas mokslininkų.

Jie manipuliavo apvaisintais jūrinių stuburinių gyvūnų kiaušiniais, norėdami stebėti, kokiu greičiu ląstelėse atsiranda grioveliai, nenutraukdami augimo proceso.

Kai citoplazma aiški, suklį galima lengviau pamatyti, taip pat momentą realiuoju laiku, kai jis yra naujoje padėtyje ankstyvoje anafazinėje būsenoje.

Asimetrinis padalijimas

Daugelyje ląstelių citokinezė įvyksta simetriškai. Pvz., Daugumoje gyvūnų sutraukiantis žiedas susidaro aplink kamieninės ląstelės pusiaujo liniją, kad dvi gautos dukterinės ląstelės turėtų vienodą dydį ir panašias savybes.

Tokia simetrija yra įmanoma dėl mitozinio verpstės, kuri yra linkusi sutelkti dėmesį į citoplazmą, naudodama astralinius mikrotubules ir baltymus, kurie juos traukia iš vienos vietos į kitą.

Citokinezės procese yra daug kintamųjų, kurie turi veikti sinchroniškai, kad jis būtų sėkmingas. Tačiau kai pasikeičia vienas iš šių kintamųjų, ląstelės gali pasiskirstyti asimetriškai, sudarydamos dvi skirtingo dydžio dukteris, turinčias skirtingą citoplazmos kiekį.

Paprastai dviem dukterinėms ląstelėms lemta skirtingai vystytis. Tam, kad tai būtų įmanoma, kamieninė ląstelė turi išskirti kai kuriuos likimą lemiančius komponentus į vieną langelio pusę ir tada surasti dalijimo plokštumą taip, kad nurodyta dukterinė ląstelė paveldėtų šiuos komponentus dalijimosi metu.

Kad padalijimas būtų asimetriškas, mitozinis velenas turi būti kontroliuojamu būdu perkeltas į dalijamąją ląstelę.

Matyt, šį verpstės judėjimą lemia pakitimai ląstelių žievės regioniniuose regionuose ir lokalizuoti baltymai, kurie padeda perkelti vieną iš suklio polių, pasitelkdami astralinius mikrotubules.

Susitraukiantis žiedas

Astraliniams mikrotubuliams fizinės reakcijos įsibėgėjus ir jų dinamiškumas tampa mažesnis, po plazminės membranos pradeda formuotis sutraukiantis žiedas.

Tačiau didžioji dalis citokinezės paruošimo vyksta mitozės procese anksčiau, net prieš pradedant dalintis citoplazmai.

Sąsajos metu aktino ir miozino II siūlai sujungia žievės tinklą ir net kai kuriose ląstelėse sukuria didelius citoplazminius pluoštus, vadinamus streso skaidulomis.

Ląstelei pradėjus mitozės procesą, šios struktūros nutrūksta ir didžioji dalis aktino pasikeičia, o miozino II gijos išsiskiria.

Anafazėje chromatitai išsiskiria, miozinas II pradeda greitai kauptis, kad susidarytų susitraukiantis žiedas. Kai kuriose ląstelėse netgi būtina naudoti kinazių šeimos baltymus, kad būtų galima reguliuoti tiek mitozinio verpstės, tiek sutraukiamojo žiedo sudėtį.

Kai sutraukiantis žiedas yra visiškai ginkluotas, jame yra daug baltymų, išskyrus aktiną ir mioziną II. Padengtos bipolinio aktino ir miozino II gijų matricos sukuria jėgą, reikalingą citoplazmai padalyti į dvi dalis - procesą, panašų į procesą, kurį atlieka lygiųjų raumenų ląstelės.

Tačiau tai, kaip susitraukiantis žiedas susitraukia, vis dar yra paslaptis. Matyt, jis neveikia virkštelės mechanizmo, kai aktino ir miozino II siūlai juda vienas ant kito, kaip tai darytų skeleto raumenys.

Kadangi žiedas susitraukia, jis palaiko tą patį tvirtumą viso proceso metu. Tai reiškia, kad gijų uždarymo metu gijų skaičius mažėja.

Organelių pasiskirstymas dukterinėse ląstelėse

Mitozės procesas turi užtikrinti, kad kiekviena iš dukterinių ląstelių gautų vienodą chromosomų skaičių. Tačiau kai eukariotinė ląstelė dalijasi, kiekviena dukterinė ląstelė taip pat turi paveldėti keletą esminių ląstelių komponentų, įskaitant organelius, uždaromus ląstelės membranoje.

Ląstelinės organelės, tokios kaip mitochondrijos ir chloroplastai, negali atsirasti spontaniškai iš jų atskirų komponentų, jos gali atsirasti tik dėl augimo ir dalijimosi jau esančiais organeliais.

Ląstelės taip pat negali sudaryti naujo endoplazminio retikulumo, nebent jo dalis yra ląstelės membranoje.

Kai kurios organelės, tokios kaip mitochondrijos ir chloroplastai, kamieninėje ląstelėje yra įvairių formų, siekiant užtikrinti, kad abi dukterinės ląstelės jas sėkmingai paveldėtų.

Endoplazminis retikulumas ląstelės sąsajos laikotarpiu yra nuolat kartu su ląstelės membrana ir yra organizuotas citoskeleto mikrotubuliu.

Įstojus į mitozės fazę, mikrotubulų pertvarkymas išlaisvina endoplazminį retikulą, kuris yra suskaidytas, nes branduolio apvalkalas taip pat yra sulaužytas. Golgi aparatas tikriausiai taip pat yra suskaidytas, nors kai kuriose ląstelėse atrodo, kad jis buvo pasiskirstęs per retikulą ir vėliau atsirado teofazėje.

Mitozė be citokinezės

Nors ląstelių dalijimasis paprastai vyksta po citoplazmos padalijimo, yra keletas išimčių. Kai kurios ląstelės pereina įvairius ląstelių dalijimosi procesus, nenuplėšdamos citoplazmos.

Pavyzdžiui, vaisių muselių embrionas praeina per 13 branduolio dalijimosi stadijų prieš įvykstant citoplazminiam dalijimui, todėl susidaro didelė ląstelė, turinti iki 6000 branduolių.

Šis susitarimas dažniausiai skirtas pagreitinti ankstyvąjį vystymosi procesą, nes ląstelėms nereikia praeiti tiek laiko, kad pereiti visus ląstelių dalijimosi etapus, kuriuos apima citokinezė.

Po to, kai vyksta greitas branduolio dalijimasis, ląstelės sukuriamos aplink kiekvieną branduolį viename citokinezės procese, vadinamame celiravimo būdu. Ląstelių paviršiuje susidaro susitraukiantys žiedai, o plazminė membrana tęsiasi į vidų ir įtempia, kad apgaubtų kiekvieną branduolį.

Necitokinezinis mitozės procesas taip pat vyksta kai kurių rūšių žinduolių ląstelėse, tokiose kaip osteoklastai, trofoblastai, kai kuriose kepenų ląstelėse ir širdies raumens ląstelėse. Pvz., Šios ląstelės, kaip ir kai kurie grybeliai ar vaisiai, auga daugiabranduoliškai.

Nuorodos

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. ir Walter, P. (2002). Ląstelės molekulinė biologija. 4-asis leidimas. Niujorkas: girliandų mokslas.
2. Biologija-Online.org. (2017 m. Kovo 12 d.). Biologija internete. Gauta iš citokinezės: biology-online.org.
3. Brill, JA, Hime, GR, Scharer-Schuksz, M., & Fuller, &. (2000).
4. Švietimas, N. (2014). Gamtos ugdymas. Gauta iš citokinezės: nature.com.
5. Guertin, DA, Trautmann, S., ir McCollum, D. (2002 m. Birželio mėn.). Gauta iš citokinezės Eukariotuose: ncbi.nlm.nih.gov.
6. Rappaport, R. (1996). Gyvūnų ląstelių citokinezė. Niujorkas: „Cambridge University Press“.
7. Zimmermanas, A. (2012). Mitozė / citokinezė. Akademinė spauda.