MI A CITOKINEZIS ÉS HOGYAN TERMELŐDIK? - BIOLÓGIA - 2026

A citokinezis a sejt citoplazmájának megosztásának folyamata, amelynek eredményeként két leánysejt keletkezik a sejtosztódás során. A mitózisban és a meiosisban egyaránt fordul elő, és az állati sejtekben gyakori.

Egyes növények és gombák esetében a citokinezis nem zajlik le, mivel ezek az organizmusok soha nem osztják meg citoplazmájukat. A sejtek szaporodási ciklusa a citoplazma megoszlásakor a citokinezis folyamata során csúcsosodik ki.

Egy tipikus állati sejtben a citokinezis a mitózis során fordul elő, azonban lehetnek bizonyos típusú sejtek, például oszteoklasztok, amelyek a mitózis folyamatán átmennek anélkül, hogy citokinezis történne.

A citokinezis folyamata az anafázis alatt kezdődik, és a teofázis fázisában fejeződik be, teljesen a következő interfész indulásának pillanatában zajlik.

A mitózis telophase és citokinezis stádiuma. Forrás: Kelvin Song CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0) a Wikimedia Commonson keresztül, Az állati sejtekben a citokinezis első látható változása akkor válik nyilvánvalóvá, amikor megoszlási horony jelenik meg a sejt felületén. Ez a horony gyorsan kifejezőbbé válik és a cella körül tágul, amíg teljesen a középpontba nem esik.

Az állati sejtekben és sok eukarióta sejtben a citokinezis folyamatát kísérő struktúrát "összehúzódó gyűrűnek" nevezzük, amely egy dinamikus egység, amely aktinszálakból, miozin II filamentumokból és sok szerkezeti és szabályozó fehérjéből áll. Ez a sejt plazmamembránja alatt helyezkedik el, és két részre osztódik.

A citokinezisben átesett filiilek. Forrás: Az Alpha Wolf CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0) a Wikimedia Commonson keresztül

A legnagyobb probléma, amellyel a citokinezis alatt álló sejtek szembesülnek, annak biztosítása, hogy ez a folyamat megfelelő időben és helyen történjen. Mivel a citokinezis nem fordulhat elő korán a mitózis szakaszában, vagy megszakíthatja a kromoszómák megfelelő megoszlását.

Mitotikus orsók és sejtosztódás

A citokinezis folyamat összehasonlítása növényi és állati sejtekben. Forrás: Mathilda Brinton CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) a Wikimedia Commonson keresztül, Az állati sejtek mitotikus orsói nemcsak a keletkező kromoszómák szétválasztásáért felelősek, hanem meghatározzák a zsugorodó gyűrű helyét és ezáltal a sejtosztódás síkját.

A zsugorodó gyűrű változatlan alakú a metafázislemez síkjában. Megfelelő szögben haladva a mitotikus orsó tengelye mentén biztosítja, hogy az osztódás a két különálló kromoszómakészlet között megtörténjen.

A mitotikus orsó azon része, amely meghatározza az osztódási síkot, a sejt típusától függően változhat. A főorsó mikrotubulusai és a összehúzó gyűrű elhelyezkedése közötti kapcsolatot a tudósok alaposan megvizsgálták.

A tengeri gerinces állatok megtermékenyített petesejtjeivel manipulálták annak érdekében, hogy megfigyeljék a barázdák sebességét a sejtekben anélkül, hogy megszakítanák a növekedési folyamatot.

Amikor a citoplazma tiszta, az orsó könnyebben látható, valamint azon a pillanatban is, amikor új helyzetben van a korai anafázisú állapotban.

Aszimmetrikus megosztás

A legtöbb sejtben a citokinezis szimmetrikusan fordul elő. Például a legtöbb állatban a zsugorodó gyűrű az őssejt egyenlítői vonalán van kialakítva, így a két kapott lánysejt azonos méretű és hasonló tulajdonságokkal rendelkezik.

Ez a szimmetria a mitotikus orsó elhelyezkedésének köszönhetően lehetséges, amely az asztrális mikrotubulusok és az egyik oldalról a másikra húzó fehérjék segítségével a citoplazmára összpontosít.

A citokinézis folyamaton belül számos olyan változónak működnie kell, amelyeknek szinkronban kell működniük ahhoz, hogy sikeres legyen. Ha azonban ezen változók valamelyike ​​megváltozik, a sejtek aszimmetrikusan osztódhatnak, két különböző méretű, eltérő citoplazmatikus tartalmú lánysejtet előállítva.

Általában a két lánysejt eltérő fejlődésre irányul. Ahhoz, hogy ez lehetséges legyen, az őssejtnek a sors egyik oldalára el kell választania néhány sorsmeghatározó komponenst, majd meg kell határoznia az osztódási síkot úgy, hogy a megjelölt leánysejt örökli ezeket az összetevőket az osztódás időpontjában.

Az osztás aszimmetrikus elhelyezéséhez a mitotikus orsót ellenőrzött módon kell mozgatni a hamarosan megoszló cellán.

Az orsó ezen mozgását nyilvánvalóan a sejtkéreg regionális területein bekövetkező változások és a lokalizált fehérjék hajtják végre, amelyek az asztrális mikrotubulusok segítségével az egyik orsó pólusát elmozdítják.

Összehúzódó gyűrű

Ahogy az asztrális mikrotubulusok fizikai válaszukban hosszabbá válnak és kevésbé dinamikusak, a kontraktilis gyűrű a plazmamembrán alatt kezd kialakulni.

A citokinezisre való felkészülés nagy része azonban a mitózis folyamatában már korábban megtörténik, még mielőtt a citoplazma megosztódni kezd.

Az interfész során az aktin- és a miozin II-szálak kortikális hálózatot alkotnak, és egyes sejtekben még nagy citoplazmatikus kötegeket képeznek, stresszrostoknak.

Amint a sejt elindítja a mitózis folyamatát, ezek az elrendezések lebontódnak, és az aktin nagy része átrendeződik, és a miozin II filamentumok felszabadulnak.

Mivel a kromatidok elválasztódnak az anafázis során, a miozin II gyorsan felhalmozódik, és így összehúzódó gyűrű alakul ki. Egyes sejtekben a kináz családból származó fehérjéket is alkalmazni kell a mitotikus orsó és az összehúzó gyűrű összetételének szabályozására.

Amikor a zsugorodó gyűrű teljesen felfegyverkedett, sok fehérjét tartalmaz, kivéve az aktint és a miozin II-t. A bipoláris aktin és a miozin II filamentumok egymást átfedő mátrixai generálják azt az erőt, amely a citoplazma két részre történő felosztásához szükséges, a simaizomsejtek által végrehajtott eljáráshoz hasonló eljárás során.

Ugyanakkor a rejtett gyűrű összehúzódásának módja továbbra is rejtély. Úgy tűnik, hogy nem működik a zsinórmechanizmus nevében, ha aktin- és miozin II-szálak egymás felett mozognak, ahogy a vázizmok is tennék.

Mivel amikor a gyűrű összehúzódik, megtartja ugyanazt a merevséget a folyamat során. Ez azt jelenti, hogy a szálak száma csökken, amikor a gyűrű bezáródik.

Organell eloszlás a lánysejtekben

A mitózis folyamatának biztosítania kell, hogy minden lánysejt azonos számú kromoszómát kapjon. Amikor azonban az eukarióta sejt megosztódik, az egyes lánysejteknek számos alapvető sejtkomponenst is örökölniük kell, ideértve a sejtmembránban körülzárt organellákat is.

A sejtes organellák, például a mitokondriumok és a kloroplasztok nem képezhetők spontán módon az egyes alkotóelemeikből, csak a már létező organellák növekedéséből és megosztásából származhatnak.

Hasonlóképpen, a sejtek nem hozhatnak létre új endoplazmatikus retikulumot, hacsak annak egy része nincs jelen a sejtmembránon.

Néhány organellák, például a mitokondriumok és a kloroplasztok számos formában vannak jelen az őssejtben annak biztosítása érdekében, hogy a két lánysejt sikeresen örökölje őket.

Az endoplazmatikus retikulum a sejtfelület időszakában folyamatosan együtt van a sejtmembránnal, és a citoszkeletális mikrotubulus szervezi meg.

A mitózis fázisba lépés után a mikrotubulusok átszervezése felszabadítja az endoplazmatikus retikulumot, amely szétaprózódott, mivel a mag burkolata is törött. A Golgi-készülék valószínűleg szintén széttöredezett, bár egyes sejtekben úgy tűnik, hogy a retikulumon keresztül terjedt és később a teofázisban alakult ki.

Mitosis citokinezis nélkül

Bár a sejtosztódást általában a citoplazma megosztása követi, vannak kivételek. Néhány sejt a sejtosztódás különböző folyamatain megy keresztül, anélkül, hogy a citoplazma megsérülne.

Például a gyümölcslegyembrió a nukleáris megosztás 13 szakaszán megy keresztül, mielőtt a citoplazmatikus megosztás megtörténik, ami egy nagy sejtből áll, amely akár 6000 magot is tartalmazhat.

Ez az elrendezés elsősorban a korai fejlődési folyamat felgyorsítására irányul, mivel a sejteknek nem kell annyi időt igénybe venni, hogy a sejtosztódás minden szakaszát átjárják, amelyet a citokinezis magában foglal.

Miután ez a gyors nukleáris megosztás megtörtént, az egyes sejtmagok körül sejtek jönnek létre egyetlen citokinezis folyamatban, amelyet celurizációnak nevezünk. A sejtek felületén összehúzódó gyűrűk alakulnak ki, és a plazmamembrán befelé húzódik, és meghúzódik, hogy körülvegye az egyes magokat.

A mitózis nem citokinézis folyamata bizonyos típusú emlőssejtekben, például oszteoklasztokban, trofoblasztokban, valamint néhány májsejtekben és szívizomsejtekben is előfordul. Ezek a sejtek például többmagos módon növekednek, akárcsak egyes gombák vagy a gyümölcs legyek.

Irodalom

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. és Walter, P. (2002). A sejt molekuláris biológiája. 4. kiadás. New York: Garland Science.
2. Biology-Online.org. (2017. március 12.). Biológia Online. A citokinezisből nyert: biology-online.org.
3. Brill, JA, Hime, GR, Scharer-Schuksz, M., & Fuller, &. (2000).
4. Education, N. (2014). Természetnevelés. Beolvasva a citokinezisből: nature.com.
5. Guertin, DA, Trautmann, S., és McCollum, D. (2002. június). Visszahozva a citokinezisből az Eukaryotes-ben: ncbi.nlm.nih.gov.
6. Rappaport, R. (1996). Citokinezis az állati sejtekben. New York: Cambridge University Press.
7. Zimmerman, A. (2012). Mitózis / citokinezis. Academic Press.