ШТА ЈЕ ЦИТОКИНЕЗА И КАКО СЕ ПРОИЗВОДИ? - БИОЛОГИЈА - 2025

Цитокинеза је процес поделе цитоплазми ћелије доводи у две ћерке ћелије током ћелијске деобе. Јавља се и у митози и у мејози и уобичајено је у животињским ћелијама.

У случају неких биљака и гљивица, цитокинеза се не одвија, јер ови организми никада не деле цитоплазму. Циклус ћелијске репродукције кулминира одвајањем цитоплазме кроз процес цитокинезе.

У типичној животињској ћелији, цитокинеза се јавља током процеса митозе, међутим, могу постојати неке врсте ћелија, попут остеокласта које могу проћи кроз процес митозе, а да се не догоди цитокинеза.

Процес цитокинезе започиње током анафазе и завршава се током телофазе, а одвија се потпуно у тренутку када почне следећа интерфејс.

Стадијум митозе телофазе и цитокинезе. Извор: Келвин Сонг ЦЦ БИ 3.0 (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би/3.0) путем Викимедиа Цоммонса,

Прва видљива промена цитокинезе у животињским ћелијама постаје видљива када се на површини ћелије појави бразда за поделу. Овај жлеб брзо постаје израженији и шири се око ћелије док се потпуно не део у средини.

У животињским ћелијама и многим еукариотским ћелијама структура која прати процес цитокинезе позната је као "контрактилни прстен", динамична целина састављена од актинских филамената, филамента миозина ИИ и многих структурних и регулаторних протеина. Смјешта се испод плазма мембране ћелије и стеже је да је подели на два дела.

Цилиати који су подвргнути цитокинези. Извор: Алпха Волф ЦЦ БИ 3.0 (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би/3.0) виа Викимедиа Цоммонс

Највећи проблем са којим се суочава ћелија подвргнута цитокинези је осигурање да се овај процес одвија у право време и на месту. Пошто се цитокинеза не сме појавити рано током фазе митозе или може прекинути правилну поделу хромозома.

Митотичка вретена и подјела ћелија

Поређење процеса цитокинезе у ћелијама биљака и животиња. Извор: Матхилда Бринтон ЦЦ БИ 4.0 (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би/4.0) путем Викимедиа Цоммонса,

Митотичка вретена у ћелијама животиња нису само одговорна за раздвајање резултирајућих хромозома, већ одређују локацију контрактилног прстена и самим тим равнину деобе ћелије.

Контрактилни прстен има непроменљив облик у равнини метафазне плоче. Када је под правим углом, он иде дуж осе митотског вретена, осигуравајући да се подели између два одвојена скупа хромозома.

Део митотичког вретена који одређује равнину дељења може варирати у зависности од врсте ћелије. Научници су детаљно проучавали однос између микротубула вретена и локације контрактилног прстена.

Манипулирали су оплођена јајашца морских краљежњака како би посматрали брзину којом се бразде појављују у ћелијама не прекидајући процес раста.

Кад је цитоплазма јасна, вретено се лакше види, као и тренутак у стварном времену у којем се налази на новом положају у раном анафазном стању.

Асиметрична подела

У већини ћелија цитокинеза се одвија симетрично. На пример, код већине животиња, контрактилни прстен се формира око екватора линије матичне ћелије, тако да две резултирајуће ћелије кћери имају исту величину и слична својства.

Ова симетрија је могућа захваљујући локацији митотичког вретена, које има тенденцију да се фокусира на цитоплазму уз помоћ астралних микротубула и протеина који их повлаче са једног места на друго.

Унутар процеса цитокинезе постоји много променљивих које морају да раде синхроно да би биле успешне. Међутим, када се једна од ових променљивих промени, ћелије се могу поделити асиметрично, стварајући две ћелијске ћелије различите величине и са различитим садржајем цитоплазме.

Обично је две ћелије ћерке суђено да се развијају другачије. Да би то било могуће, матична ћелија мора одвојити неке компоненте које одређују судбину на једну страну ћелије, а затим лоцирати равнину дељења тако да назначена ћелијска ћерка наслеђује ове компоненте у тренутку поделе.

Да би се подјела поставила асиметрично, митотичко вретено мора бити контролисано премештено унутар ћелије која се ускоро дели.

Очигледно, ово кретање вретена је под утицајем промена у регионалним областима ћелијског кортекса и локализованих протеина који помажу да се помогну астралне микротубуле померити један од вретенастих полова.

Контрактилни прстен

Како астрални микротубули постају дужи и мање динамични у свом физичком одговору, контрактилни прстен почиње да се формира испод плазма мембране.

Међутим, велики део препарата за цитокинезу јавља се раније у процесу митозе, чак и пре него што се цитоплазма почне делити.

Током интерфејса, филаменти актина и миозина ИИ се комбинују да формирају кортикалну мрежу, па чак и у неким ћелијама стварају велике цитоплазматске снопове зване стресна влакна.

Како ћелија иницира процес митозе, ти се аранжмани распадају и велики део актина се преуређује и пуштају се филаменти миозина ИИ.

Како се хроматиди одвајају током анафазе, миозин ИИ почиње накупљати брзо да би створио контрактилни прстен. У неким ћелијама је чак потребно користити протеине из породице киназа да би се регулисао састав и митотичког вретена као и контрактилног прстена.

Када је контрактилни прстен потпуно наоружан, садржи много протеина осим актина и миозина ИИ. Прекривене матрице биполарних актинских и миозинских ИИ филамената стварају силу потребну за поделу цитоплазме на два дела, у процесу сличном оном који врше ћелије глатких мишића.

Међутим, начин на који се контрактилни прстен стеже још увек је мистерија. Очигледно, он не делује у име механизма пупчане врпце са актинским и миозин ИИ филаментима који се крећу један изнад другог, као што би то чинили скелетни мишићи.

Пошто, када се прстен стекне, он задржава исту крутост током процеса. То значи да се број филамената смањује како се прстен затвара.

Расподела органеле у ћелијама ћерке

Процес митозе мора осигурати да свака од кћерних ћелија добије исти број хромозома. Међутим, када се еукариотска ћелија подели, свака ћелијска ћелија такође мора наследити низ битних ћелијских компоненти, укључујући органеле затворене у ћелијској мембрани.

Ћелијске органеле попут митохондрија и хлоропласта не могу се спонтано створити из њихових појединачних компоненти, оне могу настати само растом и дељењем постојећих органела.

Слично томе, ћелије не могу да направе нови ендоплазматски ретикулум, осим ако је његов део присутан у ћелијској мембрани.

Неке органеле попут митохондрија и хлоропласта присутне су у многобројним облицима унутар матичне ћелије како би се обезбедило да их две ћелијске ћелије успешно наследе.

Ендоплазматски ретикулум током периода ћелијског интерфејса непрекидно је заједно са ћелијском мембраном и организован је цитоскелетним микротубулима.

Након уласка у фазу митозе, реорганизацијом микротубула ослобађа се ендоплазматски ретикулум који је фрагментиран јер се и овојница језгре такође разбија. Голгијев апарат је вероватно такође фрагментиран, мада се у неким ћелијама чини да се он дистрибуирао кроз ретикулум и касније појавио у телофази.

Митоза без цитокинезе

Иако је диоба ћелија обично праћена дељењем цитоплазме, постоје и неки изузеци. Неке ћелије пролазе кроз различите процесе ћелијске деобе без да се цитоплазма разбије.

На пример, заметак плодне мухе пролази кроз 13 фаза нуклеарне деобе пре него што се догоди цитоплазматска подела, што резултира великом ћелијом са до 6.000 језгара.

Овај распоред је углавном усмерен на убрзавање процеса раног развоја, јер ћелијама не треба дуго да прођу све фазе деобе ћелија које укључују цитокинеза.

Након што се догоди ова брза нуклеарна подела, ћелије се стварају око сваког језгра у једном процесу цитокинезе, познатом као целуризација. Контрактилни прстенови формирају се на површини ћелија, а плазма мембрана се протеже ка унутра и затеже како би оградила свако језгро.

Процес митозе не-цитокинезе такође се јавља код неких врста ћелија сисара, као што су остеокласти, трофобласти и неке хепатоците и ћелије срчаног мишића. Те ћелије, на пример, расту у вишеједрном облику, као што то чине неке гљивице или плодови.

Референце

1. Албертс, Б., Јохнсон, А., Левис, Ј., Рафф, М., Робертс, К., & Валтер, П. (2002). Молекуларна биологија ћелије. 4. издање Нев Иорк: Гарланд Сциенце.
2. Биологи-Онлине.орг. (12. марта 2017). Биологи Онлине. Добијено из цитокинезе: биологи-онлине.орг.
3. Брилл, ЈА, Химе, ГР, Сцхарер-Сцхуксз, М., & Фуллер, &. (2000).
4. Образовање, Н. (2014). Образовање природе. Преузето са цитокинезе: натуре.цом.
5. Гуертин, ДА, Траутманн, С., МцЦоллум, Д. (јун 2002). Преузето са цитокинезе у Еукариота: нцби.нлм.них.гов.
6. Раппапорт, Р. (1996). Цитокинеза у животињским ћелијама. Нев Иорк: Цамбридге Университи Пресс.
7. Зиммерман, А. (2012). Митоза / цитокинеза. Академска штампа.