Co je cytokineze a jak se vyrábí?

cytokineze je proces dělení cytoplazmy buňky, která má za následek vznik dvou dceřiných buněk během procesu buněčného dělení.

Vyskytuje se jak v mitóze, tak v meiose a je běžný u živočišných buněk. V případě některých rostlin a hub se cytokineze neuskuteční, protože tyto organismy nikdy nerozdělují svou cytoplazmu. Cyklus buněčné reprodukce kulminuje v rozdělení cytoplazmy procesem cytokinézy.

V typické živočišné buňce dochází během procesu mitózy k cytokinéze, nicméně mohou existovat některé typy buněk, jako jsou osteoklasty, které mohou podstoupit proces mitózy bez probíhající cytokinózy (Biology-Online.org, 2017). ).

Proces cytokinézy začíná v průběhu anafáze a končí v průběhu telophasy, probíhající zcela v okamžiku, kdy začíná další rozhraní..

První viditelná změna cytokinézy v živočišných buňkách je zřejmá, když se na povrchu buňky objeví dělící drážka. Tato brázda se rychle stává výraznější a roztahuje se po celé buňce, dokud část zcela neprochází středem. 

Ve zvířecích buňkách a v mnoha eukaryotických buňkách je struktura, která doprovází proces cytokinézy, známa jako "kontraktilní kruh", dynamický soubor složený z aktinových vláken, vláken myosinu II a mnoha strukturálních a regulačních proteinů. Je instalován pod plazmatickou membránou buňky a je rozdělen na dvě části.

Největším problémem, který musí buňka, která prochází procesem cytokinézy, čelit, je ujištění, že tento proces probíhá ve správný čas a místo. Vzhledem k tomu, že cytokineze se nesmí vyskytnout brzy během fáze mitózy nebo může přerušit správné rozdělení chromozomů.

Mitotické páteře a buněčné dělení

Mitotické vřetena v buňkách zvířat nejsou zodpovědná pouze za separaci výsledných chromozomů, ale také určují umístění kontraktilního prstence a tedy roviny buněčného dělení..

Smršťovací prstenec má v rovině desky metafáze neměnný tvar. Když to je u správného úhlu, to se prodlužuje podél osy mitotic vřetena, zajišťovat, že rozdělení nastane mezi dvěma soubory oddělených chromosomes..

Část mitotického vřetena, která určuje rovinu dělení, se může lišit v závislosti na typu buňky. Vztah mezi mikrobuly vřetena a umístěním kontraktilního prstence byl široce studován vědci.

Tito manipulovali s oplodněnými vejci mořských obratlovců za účelem pozorování rychlosti, s jakou se brázdy objevují v buňkách bez přerušení růstu (Guertin, Trautmann, & McCollum, 2002).

Když je cytoplazma jasná, vřeteno může být snadněji viditelné, stejně jako okamžik v reálném čase, ve kterém je umístěn v nové poloze v raném anafázovém stavu.

Asymetrické dělení

Ve většině buněk dochází k cytokinéze symetricky. U většiny zvířat je například kontraktilní kruh vytvořen kolem rovníkové linie rodičovské buňky, takže dvě výsledné dceřiné buňky mají stejnou velikost a podobné vlastnosti..

Tato symetrie je možná díky umístění mitotického vřetena, které má tendenci se zaměřovat na cytoplazmu pomocí astrálních mikro tubulů a proteinů, které je táhnou tam a zpět..

V procesu cytokinézy existuje mnoho proměnných, které musí fungovat synchronním způsobem, aby bylo úspěšné. Když se však jedna z těchto proměnných změní, buňky mohou být rozděleny asymetricky, produkujíc dvě dceřinné buňky různých velikostí as odlišným cytoplazmatickým obsahem (Vzdělávání, 2014).

Obvykle jsou dvě dceřiné buňky předurčeny vyvíjet se jinak. Aby to bylo možné, musí mateřská buňka oddělit některé determinantní složky cíle na jedné straně buňky a poté umístit dělicí rovinu tak, aby uvedená dceřiná buňka zdědila tyto složky v okamžiku rozdělení..

Chcete-li umístit dělení asymetricky, musí být mitotické vřeteno pohybováno řízeným způsobem v buňce, která se má dělit..

Zdá se, že tento pohyb vřetena je řízen změnami v regionálních zónách buněčné kůry a lokalizovanými proteiny, které pomáhají přemístit jeden z vřetenových pólů pomocí astrálních mikro tubulů.

Smluvní okruh

Vzhledem k tomu, že astrální mikrobuňky se stávají delšími a méně dynamickými ve své fyzické odezvě, kontraktilní kruh začíná tvořit pod plazmatickou membránou..

Nicméně, hodně z přípravy na cytokinesis nastane dříve v procesu mitosis, dokonce předtím cytoplazma začne se dělit..

Během rozhraní se aktin a vlákna myosinu II spojují a tvoří kortikální síť a dokonce v některých buňkách vytvářejí velké cytoplazmatické paprsky zvané stresová vlákna..

Vzhledem k tomu, že buňka iniciuje proces mitózy, jsou tato uspořádání odzbrojena a většina aktinu je přeskupena a vlákna myosinu II jsou uvolněna..

Do té míry, že se chromatidy oddělují během anafázy, se myosin II rychle akumuluje a vytváří kontraktilní kruh. I v některých buňkách je nutné použít proteiny z rodiny kináz k regulaci složení mitotického vřetena a kontraktilního kruhu..

Když je kontraktilní kruh plně vyzbrojen, obsahuje mnoho různých proteinů pro aktin a myosin II. Navrstvené matrice bipolárních aktinů a filamentů myosinu II vytvářejí sílu nezbytnou k rozdělení cytoplazmy na dvě části, v procesu podobném tomu, který provádějí buňky hladkého svalstva (Rappaport, 1996)..

Nicméně způsob, jakým kontraktilní kontrakt prstenců je stále záhadou. Zdá se, že nepracuje na základě mechanismu šňůry s vlákny aktinu a myosinu II pohybujícími se na sobě, protože kosterní svaly by..

Protože když se kruh uzavře, zachovává si stejnou tuhost v průběhu celého procesu. To znamená, že počet vláken klesá v meda, ve kterém se kruh uzavře (Alberts, et al., 2002).

Distribuce organel v dceřiných buňkách

Proces mitózy by měl zajistit, aby každá z dceřiných buněk dostala stejný počet chromozomů. Když se však dělí eukaryotická buňka, každá dceřiná buňka musí také zdědit řadu základních buněčných složek, včetně organel uzavřených v buněčné membráně..

Buněčné organely, jako jsou mitochondrie a chloroplasty, nemohou být spontánně generovány ze svých jednotlivých složek, mohou vznikat pouze z růstu a dělení již existujících organel..

Stejně tak buňky nemohou vytvořit nové endoplazmatické retikulum, pokud není jeho část přítomna v buněčné membráně.

Některé organely, jako jsou mitochondrie a chloroplasty, jsou přítomny ve velkém počtu buněk v mateřské buňce, aby se zajistilo, že tyto dvě dceřiné buňky úspěšně zdědí..

Endoplazmatické retikulum v období buněčného rozhraní se nachází kontinuálně s buněčnou membránou a je organizováno cytoskeletálním mikrobuněčným tubulem (Brill, Hime, Scharer-Schuksz, & Fuller, 2000).

Po vstupu do mitózové fáze reorganizace mikro tubulů uvolní endoplazmatické retikulum, které je fragmentováno do té míry, že se rozlomí i jádro obalu. Golgiho aparát je také pravděpodobně fragmentovaný, i když v některých buňkách se zdá, že je distribuován přes retikulum, aby se později dostal do telophasy..

Mitóza bez cytokinézy

Ačkoli po dělení buněk obvykle následuje rozdělení cytoplazmy, existují určité výjimky. Některé buňky procházejí několika procesy buněčného dělení bez rozdělení cytoplazmy.

Například embryo mouchy plodu prochází 13 fázemi jaderného dělení předtím, než dojde k cytoplazmatickému dělení, což vede k velké buňce s až 6000 jádry..

Toto uspořádání je většinou zaměřeno na urychlení procesu raného vývoje, protože buňky nemusí trvat tak dlouho, aby procházely všemi fázemi buněčného dělení, které se podílí na cytokineze..

Po této rychlé jaderné divizi dochází, buňky jsou vytvořeny kolem každého jádra v jediném procesu cytokinesis, známý jako celurization. Smršťovací prstence jsou vytvořeny na povrchu buněk a plazmatická membrána se rozprostírá dovnitř a upraví tak, aby uzavřela každé jádro

Proces mitózy bez cytokinů se také vyskytuje v některých typech savčích buněk, jako jsou osteoklasty, trofoblasty a některé hepatocyty a buňky srdečního svalu. Tyto buňky například rostou vícejadrovým způsobem, stejně jako některé houby nebo ovocná muška (Zimmerman, 2012).

Odkazy

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2002). Molekulární biologie buňky. 4. vydání. New York: Garland věda.
2. Biology-Online.org. (12. března 2017). Biologie Online. Získané z Cytokinesis: biology-online.org.
3. Brill, J.A., Hime, G. R., Scharer-Schuksz, M., & Fuller, &. (2000).
4. Vzdělávání, N. (2014). Vzdělání přírody. Získané z cytokinesis: nature.com.
5. Guertin, D. A., Trautmann, S., & McCollum, D. (červen 2002). Citováno z Cytokinesis v Eukaryotes: ncbi.nlm.nih.gov.
6. Rappaport, R. (1996). Cytokineze u živočišných buněk. New York: Cambridge University Press.
7. Zimmerman, A. (2012). Mitóza / Cytokineze. Akademická tisková zpráva.