Μερίδιο:
Τι είναι η Κυτταροκίνηση και πώς παράγεται;
Το κυτοκίνες είναι η διαδικασία διαίρεσης του κυτταροπλάσματος ενός κυττάρου που έχει ως αποτέλεσμα δύο θυγατρικά κύτταρα κατά τη διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης.
Εμφανίζεται τόσο στη μίτωση όσο και στη μείοσιη και είναι συνηθισμένη σε ζωικά κύτταρα. Στην περίπτωση μερικών φυτών και μυκήτων, η κυτταροκίνηση δεν λαμβάνει χώρα, επειδή αυτοί οι οργανισμοί δεν διαιρούν ποτέ το κυτταρόπλασμα τους. Ο κύκλος της κυτταρικής αναπαραγωγής κορυφώνεται στο διαχωρισμό του κυτταροπλάσματος μέσω της διαδικασίας της κυτοκίνης.
Σε ένα τυπικό ζωικό κύτταρο, κυτοκίνηση συμβαίνει κατά τη διάρκεια της μίτωσης, ωστόσο, μπορεί να υπάρχουν μερικοί τύποι κυττάρων όπως οι οστεοκλάστες μπορούν να υποστούν μίτωση χωρίς κυτταροκίνηση (Biology-Online.org, 2017 λαμβάνει χώρα ).
Η διαδικασία της κυτοκίνης αρχίζει κατά την αναφάση και καταλήγει κατά τη διάρκεια της τελοφώσεως και λαμβάνει χώρα εντελώς τη στιγμή που ξεκινά η επόμενη διεπαφή.
Η πρώτη ορατή μεταβολή της κυτοκίνης σε ζωικά κύτταρα γίνεται εμφανής όταν εμφανίζεται μια διαχωριστική αυλάκωση στην κυτταρική επιφάνεια. Αυτή η αυλάκωση γίνεται πιο έντονη και επεκτείνεται γύρω από το κελί έως ότου το μέρος ολοκληρωθεί στη μέση.
Σε ζωικά κύτταρα και πολλά ευκαρυωτικά κύτταρα, τη δομή που συνοδεύει την διαδικασία της κυτταροκίνηση ονομάζεται «συσταλτικές δαχτυλίδι», ένα δυναμικό σύνολο που απαρτίζεται από νημάτια ακτίνης, μυοσίνης II και πολλές δομικές και ρυθμιστικές πρωτεΐνες. Είναι εγκατεστημένο κάτω από τη μεμβράνη πλάσματος του κυττάρου και καταρρέει προς χωρίζεται σε δύο μέρη.
Το μεγαλύτερο πρόβλημα που πρέπει να αντιμετωπίσει ένα κύτταρο που διέρχεται από τη διαδικασία της κυτοκίνης είναι η διαβεβαίωση ότι αυτή η διαδικασία συμβαίνει στον κατάλληλο χρόνο και τόπο. Δεδομένου ότι η κυτοκίνη δεν πρέπει να εμφανίζεται νωρίς κατά τη διάρκεια της φάσης μίτωσης ή μπορεί να διακόψει τη σωστή διαίρεση των χρωμοσωμάτων.
Μιτωτικές σπονδυλικές στήλες και κυτταρική διαίρεση
Οι μιτωτικές ατράκτους στα κύτταρα των ζώων δεν είναι αποκλειστικά υπεύθυνες για τον διαχωρισμό των χρωμοσωμάτων που προκύπτουν, προσδιορίζουν επίσης τη θέση του συστολικού δακτυλίου και συνεπώς το επίπεδο κυτταρικής διαίρεσης.
Ο συστολικός δακτύλιος έχει αμετάβλητο σχήμα στο επίπεδο της πλάκας μετάφασης. Όταν βρίσκεται στη σωστή γωνία, εκτείνεται κατά μήκος του άξονα της μιτωτικής ατράκτου, διασφαλίζοντας ότι η διαίρεση λαμβάνει χώρα μεταξύ των δύο σειρών χωριστών χρωμοσωμάτων..
Το τμήμα της μιτωτικής ατράκτου που καθορίζει το επίπεδο της διαίρεσης μπορεί να διαφέρει ανάλογα με τον τύπο του κυττάρου. Η σχέση μεταξύ των μικροσωληναρίων της ατράκτου και της θέσης του συστολικού δακτυλίου έχει μελετηθεί ευρέως από επιστήμονες.
Αυτά τα γονιμοποιημένα αυγά έχουν χειριστεί θαλάσσια σπονδυλωτά ζώα για τους σκοπούς της παρατηρώντας την ταχύτητα με την οποία εμφανίζονται οι αύλακες σε κύτταρα χωρίς η διαδικασία ανάπτυξης διακοπεί (Guertin, Trautmann, & McCollum, 2002).
Όταν το κυτταρόπλασμα είναι καθαρό, ο άξονας μπορεί να δει πιο εύκολα, καθώς και η στιγμή σε πραγματικό χρόνο, στην οποία βρίσκεται σε μια νέα θέση στην πρώιμη κατάσταση αναφάσεως.
Ασύμμετρη διαίρεση
Στα περισσότερα κύτταρα, η κυτοκίνη συμβαίνει συμμετρικά. Στα περισσότερα ζώα, για παράδειγμα, ο συστολικό δακτύλιος σχηματίζεται γύρω από τη γραμμή του ισημερινού του γονικού κυττάρου, έτσι ώστε τα δύο προκύπτον θυγατρικά κύτταρα να έχουν το ίδιο μέγεθος και παρόμοιες ιδιότητες.
Αυτή η συμμετρία είναι δυνατή χάρη στην θέση της μιτωτικής ατράκτου, η οποία τείνει να επικεντρωθεί στην κυτταρόπλασμα με τη βοήθεια των αστρικών μικροσωληνίσκων και πρωτεϊνών που τέμενος Χαλάν από τη μία πλευρά στην άλλη.
Μέσα στη διαδικασία της κυτοκίνης υπάρχουν πολλές μεταβλητές που πρέπει να λειτουργούν με σύγχρονο τρόπο ώστε να είναι επιτυχής. Ωστόσο, όταν μία από αυτές τις μεταβλητές αλλαγές, τα κύτταρα μπορούν να διαιρούνται ασύμμετρα για να παράγει δύο θυγατρικά κύτταρα διαφορετικού μεγέθους και με ανόμοια κυτταροπλασματική περιεχομένου (εκπαίδευση, 2014).
Συνήθως, τα δύο θυγατρικά κύτταρα προορίζονται να αναπτυχθούν διαφορετικά. Για να καταστεί αυτό δυνατό, η βλαστικών κυττάρων θα πρέπει να εκκρίνει ορισμένες βασικές συνιστώσες της μοίρας στην άκρη το κελί και, στη συνέχεια, εντοπίστε το διαχωριστικό επίπεδο έτσι ώστε το κύτταρο κόρη κληρονομεί αυτά τα στοιχεία που αναφέρονται κατά τη στιγμή της διαίρεσης.
Για να τοποθετήσουμε την διαίρεση ασυμμετρικά, ο μιτωτικός άξονας πρέπει να μετακινηθεί με ελεγχόμενο τρόπο μέσα στην κυψέλη που πρόκειται να χωρίσει.
Προφανώς, αυτή η κίνηση της ατράκτου οδηγείται από τις αλλαγές στις περιφερειακές περιοχές του κυττάρου φλοιό και εντοπισμένη πρωτεΐνες που βοηθούν εκτοπίσει έναν από τους πόλους της ατράκτου με τη βοήθεια των αστρικών μικροσωληνίσκων.
Συρραπτικό δαχτυλίδι
Στο βαθμό που οι αστρικοί μικροσωληνίσκοι γίνονται μακρύτεροι και λιγότερο δυναμικοί στη φυσική τους απόκριση, ο συστολικό δακτύλιος αρχίζει να σχηματίζεται κάτω από τη μεμβράνη πλάσματος.
Ωστόσο, μεγάλο μέρος της προετοιμασίας για κυτταροκίνηση εμφανίζεται νωρίτερα στη διαδικασία της μίτωσης, ακόμη και πριν ξεκινήσει η διάσπαση του κυτταροπλάσματος..
Κατά τη διάρκεια της διεπαφής, νημάτια ακτίνης και μυοσίνης II συνδυάζονται για να σχηματίσουν ένα δίκτυο φλοιού, και ακόμη και σε μερικά κύτταρα, παράγουν μεγάλες κυτταροπλασματική δεσμίδες ονομάζεται ίνες στρες.
Στο βαθμό που ένα κύτταρο ξεκινά τη διαδικασία της μίτωσης, αυτές οι ρυθμίσεις είναι αφοπλισμένες και μεγάλο μέρος της ακτίνης αναδιατάσσεται και απελευθερώνονται τα νημάτια μυοσίνης II.
Στο βαθμό που τα χρωματοειδή διαχωρίζονται κατά την αναφάση, η μυοσίνη II αρχίζει να συσσωρεύεται ταχέως για να δημιουργήσει το συσταλτικό δακτύλιο. Ακόμη και σε μερικά κύτταρα, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν πρωτεΐνες από την οικογένεια κινασών για τη ρύθμιση της σύνθεσης τόσο της μιτωτικής ατράκτου όσο και του συστολικού δακτυλίου..
Όταν ο συστολικός δακτύλιος είναι πλήρως οπλισμένος, περιέχει πολλές διαφορετικές πρωτεΐνες στην ακτίνη και τη μυοσίνη II. Τα επάλληλα συστοιχίες των νηματίων της ακτίνης και μυοσίνης II διπολική παράγουν την απαραίτητη για να διαιρέσει το κυτταρόπλασμα σε δύο μέρη ισχύ, σε μία διαδικασία παρόμοια με εκείνη που θα εκτελέσει κύτταρα λείου μυός (Rappaport, 1996).
Ωστόσο, ο τρόπος με τον οποίο τα συμβόλαια σύσφιξης δαχτυλιδιών είναι ακόμα ένα μυστήριο. Προφανώς, δεν λειτουργεί λόγω ενός μηχανισμού καλωδίου με νήματα ακτίνης και μυοσίνης II που κινούνται το ένα πάνω στο άλλο, όπως θα είχαν οι σκελετικοί μύες..
Δεδομένου ότι, όταν ο δακτύλιος συστέλλεται, διατηρεί την ίδια ακαμψία του σε όλη τη διαδικασία. Αυτό σημαίνει ότι ο αριθμός των νηματίων μειώνεται στην meda στην οποία κλείνει ο δακτύλιος (Alberts, et al., 2002).
Κατανομή οργανιδίων σε θυγατρικά κύτταρα
Η διαδικασία της μίτωσης θα πρέπει να διασφαλίζει ότι κάθε θυγατρικό κύτταρο λαμβάνει τον ίδιο αριθμό χρωμοσωμάτων. Ωστόσο, όταν ένα ευκαρυωτικό κύτταρο χωρίζεται, κάθε κόρη κυττάρων πρέπει επίσης να κληρονομήσει μια σειρά από βασικά κυτταρικά συστατικά, συμπεριλαμβανομένων των οργανίδων που περικλείονται μέσα στην κυτταρική μεμβράνη..
Τα κυτταρικά οργανίδια όπως τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες δεν μπορούν να δημιουργηθούν αυθόρμητα από τα μεμονωμένα συστατικά τους, μπορούν να προκύψουν μόνο από την ανάπτυξη και την κατανομή των προϋπαρχόντων οργανιδίων.
Παρομοίως, τα κύτταρα δεν μπορούν να δημιουργήσουν ένα νέο ενδοπλασματικό δίκτυο, εκτός εάν υπάρχει τμήμα της εντός της κυτταρικής μεμβράνης.
Ορισμένα οργανίδια όπως τα μιτοχόνδρια και χλωροπλάστες είναι παρόντες numerously εντός του βλαστικού κυττάρου, προκειμένου να εξασφαλιστεί ότι οι δύο θυγατρικά κύτταρα κληρονομούν ικανοποιητικά.
Το ενδοπλασματικό δίκτυο κατά τη διάρκεια της διεπαφής κύτταρο είναι συνεχώς μαζί με την κυτταρική μεμβράνη και οργανώνεται από την κυτταροσκελετική μικρο σωληνάριο (Brill, Hime, Scharer-Schuksz, & Fuller, 2000).
Μετά την είσοδο φάση μίτωσης, η αναδιοργάνωση των μικροσωληνίσκων ελευθερώνει το ενδοπλασματικό δίκτυο, η οποία είναι κατακερματισμένη, στο βαθμό που ο πυρήνας περιτυλίξεως επίσης σπασμένα. Η συσκευή Golgi είναι επίσης κατά πάσα πιθανότητα κατακερματισμένη, αν και σε ορισμένα κύτταρα φαίνεται να διανέμεται μέσω του δικτυώματος για να εμφανιστεί αργότερα στην τελοφώση..
Μητόση χωρίς κυτταροκίνηση
Αν και η κυτταρική διαίρεση συνήθως ακολουθείται από διαίρεση του κυτταροπλάσματος, υπάρχουν κάποιες εξαιρέσεις. Μερικά κύτταρα περνούν από διάφορες διεργασίες κυτταρικής διαίρεσης χωρίς να διασπάται το κυτταρόπλασμα.
Για παράδειγμα, το έμβρυο της μύγας των φρούτων περνάει μέσα από 13 στάδια της πυρηνικής διαίρεσης πριν λάβει χώρα η κυτταροπλασματική διαίρεση, με αποτέλεσμα ένας μεγάλος κυτταρικών πυρήνων με έως και 6000.
Αυτή η ρύθμιση στοχεύει κυρίως στην επιτάχυνση της πρώιμης διαδικασίας ανάπτυξης, καθώς τα κύτταρα δεν χρειάζεται να διαρκέσουν τόσο πολύ για να περάσουν από όλα τα στάδια της κυτταρικής διαίρεσης που εμπλέκονται στην κυτταροκίνηση..
Μετά την πραγματοποίηση αυτής της ταχείας πυρηνικής διαίρεσης, τα κύτταρα δημιουργούνται γύρω από κάθε πυρήνα σε μία μόνο διαδικασία κυτοκίνης, γνωστή ως θύμηση. Οι συσταλτικοί δακτύλιοι σχηματίζονται στην επιφάνεια των κυττάρων και η μεμβράνη πλάσματος εκτείνεται προς τα μέσα και προσαρμόζεται για να περικλείει κάθε πυρήνα
Μίτωση χωρίς κυτοκίνηση παρουσιάζεται επίσης σε ορισμένους τύπους κυττάρων θηλαστικών, όπως οι οστεοκλάστες, τροφοβλάστες, και μερικές ηπατοκύτταρα και κύτταρα του καρδιακού μυός. Αυτά τα κύτταρα, για παράδειγμα, αναπτύσσονται με πολυπυρηνικό τρόπο, όπως και κάποια μανιτάρια ή μύγα καρπών (Zimmerman, 2012).
Αναφορές
- Alberts, Β., Johnson, Α., Lewis, J., Raff, Μ., Roberts, Κ., & Walter, Ρ. (2002). Μοριακή Βιολογία του Κυττάρου. 4η έκδοση. Νέα Υόρκη: Garland Science.
- Biology-Online.org. (12 Μαρτίου 2017). Biology Online. Λήφθηκε από την Cytokinesis: biology-online.org.
- Brill, J.A., Hime, G.R., Scharer-Schuksz, Μ., & Fuller, &. (2000).
- Εκπαίδευση, Ν. (2014). Φύση Εκπαίδευση. Αποκτήθηκε από την κυτοκίνη: nature.com.
- Guertin, D. Α., Trautmann, S., & McCollum, D. (Ιούνιος 2002). Ανακτήθηκε από την Cytokinesis in Eukaryotes: ncbi.nlm.nih.gov.
- Rappaport, R. (1996). Κυτοκίνες σε ζωικά κύτταρα. Νέα Υόρκη: Πανεπιστημιακός Τύπος του Cambridge.
- Zimmerman, Α. (2012). Μίτωση / Κυτοκίνη. Academic Press.