Ποια είναι τα στάδια της κυτοκίνης;

Από βασική άποψη της βιολογίας, το επιτυχημένο τέλος κάθε ατόμου ευκαρυωτικός η ζωή του κελιού είναι η διαίρεση αυτού του κελιού σε δύο θυγατρικά κύτταρα, καθένα από αυτά φέρει ένα πλήρες αντίγραφο των γονικών κυττάρων DNAή δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (δηλ. το γενετικό του υλικό).

Αυτή η διαίρεση του κελιού ονομάζεται κυτοκίνηση, και προηγείται αμέσως από μίτωσις, η διαδικασία πολλαπλών σταδίων που διαχωρίζει το DNA του κυττάρου σε δύο θυγατρικούς πυρήνες.

Η μίωση και η κυτοκίνηση αντιπροσωπεύουν μαζί το τέταρτο και τελευταίο στάδιο του κύκλου των ευκαρυωτικών κυττάρων, που ονομάζεται Μ φάση. Πριν από τη φάση Μ προηγούνται τα τρία στάδια που μαζί συνθέτουν την ενδιάμεση φάση, το μέρος του κυτταρικού κύκλου στο οποίο δεν πραγματοποιούνται διεργασίες πυρηνικής ή κυτταρικής διαίρεσης.

Οι μηχανισμοί της κυτοκίνης δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητοί, αλλά είναι γνωστά πολλά για τον κρίσιμο χρονισμό των γεγονότων της και για άλλες πτυχές του τελικού βήματος στον κύκλο οποιουδήποτε κυττάρου.

•  Τα τέσσερα στάδια της κυτοκίνης είναι έναρξη, συστολή, εισαγωγή μεμβράνης και ολοκλήρωση.

Τα ζωντανά πράγματα μπορούν να χωριστούν σε προκαρυώτες και ευκαρυώτες.Προκαρυώτες είναι μονοκύτταροι οργανισμοί που μεταφέρουν μόνο μια μικρή ποσότητα DNA και δεν έχουν εσωτερικές δομές συνδεδεμένες με μεμβράνη στα κύτταρα τους, συμπεριλαμβανομένων των πυρήνων.

Αναπαράγονται απλώς διαιρώντας στα μισά μετά την αναπαραγωγή του DNA τους και μεγαλώνοντας γενικά, μια διαδικασία που ονομάζεται δυαδική σχάση. Λίγη συνέπεια προκύπτει πριν από την επόμενη διαίρεση. Επειδή αυτοί οι οργανισμοί έχουν μόνο ένα κύτταρο, η δυαδική σχάση είναι ισοδύναμη με την αναπαραγωγή.

Οι ευκαρυώτες (φυτά, ζώα και μύκητες) έχουν πυρήνες και ορισμένα άλλα οργανίδια, καθιστώντας την αναπαραγωγή του κυττάρου μια πιο περίπλοκη διαδικασία. Αυτή τη στιγμή ένα από αυτά τα κύτταρα δημιουργείται, μπαίνει στο σολ₁ (πρώτο κενό) στάδιο ενδιάμεσης φάσης. Αυτό ακολουθείται από μικρό(σύνθεση), σολ₂ (δεύτερο κενό) και τελικά Μ (μίτωσις). Το κύτταρο μεγαλώνει γενικά μεγαλύτερο σε G₁, επαναλαμβάνει τα χρωμοσώματά του στο S, ελέγχει τη δουλειά του στο G₂ και διαιρεί το περιεχόμενό του σε ίσα μισά στο M. Η ενδιάμεση φάση είναι πολύ μεγαλύτερη από τη φάση Μ.

Σε περίπτωση που σας ρωτήθηκε ποτέ "Σε ποια φάση βρίσκονται τα θυγατρικά κύτταρα ως αποτέλεσμα της μίτωσης;" μπορείτε να απαντήσετε στη «φάση Μ», επειδή η ενδιάμεση φάση δεν ξεκινά έως ότου η κυτοκίνηση, η οποία ξεκινά ενώ η μίτωση είναι σε εξέλιξη και συνήθως τελειώνει λίγο μετά την μίτωση, είναι πλήρης.

Η μίωση μπορεί να χωριστεί σε τέσσερα ή πέντε στάδια, με το δεύτερο στάδιο του σχήματος πέντε σταδίων (prometaphase) να είναι μεταγενέστερη προσθήκη στο σχήμα. Για λόγους πληρότητας, περιγράφονται και τα πέντε στάδια εδώ.

Προφητεία: Η μίωση ξεκινά όταν τα χρωμοσώματα, τα οποία αντιγράφηκαν στη φάση S, συμπυκνώθηκαν, καθιστώντας ευκολότερο να τα δούμε ως μεμονωμένες μορφές κάτω από ένα μικροσκόπιο. Ταυτόχρονα, αναπαράγεται μια δομή που ονομάζεται centriole και οι δύο κόρες centrioles μεταναστεύουν σε αντίθετους πόλους ή άκρα του κυττάρου, όπου αρχίζουν να δημιουργούν τον μιτωτικό άξονα, κυρίως από μικροσωληνίσκος πρωτεΐνες.

Prometaphase: Σε αυτό το βήμα, το σύνολο χρωμοσωμάτων αποτελείται από την ίδια αδελφή χρωματοειδή ενώθηκαν σε μια δομή που ονομάζεται κεντρομερές, ξεκινήστε το προσκύνημά τους προς τη μεσαία γραμμή του κελιού. Εν τω μεταξύ, οι centrioles συνεχίζουν να συγκεντρώνουν τον μιτωτικό άξονα, ο οποίος χρησιμεύει ως ένα σύνολο μικροσκοπικών σχοινιών ή αλυσίδων.

Μεταφάση: Σε αυτό το στάδιο, όλα τα χρωμοσώματα (46 σε ανθρώπους) ευθυγραμμίζονται σε μια τακτοποιημένη γραμμή στην πλάκα μεταφάσεων, ένα επίπεδο που διέρχεται από τον "ισημερινό" του κυττάρου και κάθετα προς τη συσκευή του άξονα. Αυτή η γραμμή περνά μέσα από τα κεντρομερή, που σημαίνει ότι μια αδελφή χρωματοειδής από κάθε σετ βρίσκεται στη μία πλευρά της πλάκας ενώ η δίδυμη βρίσκεται στην αντίθετη πλευρά.

Ανάφαση: Σε αυτή τη φάση, οι ίνες ατράκτου τραβούν φυσικά τα χρωματοειδή και προς τους αντίθετους πόλους του κυττάρου. Κυτοκίνηση πραγματικά ξεκινά σε αυτό το στάδιο με την εμφάνιση ενός διάσπαση αυλάκι. Στο τέλος της αναφάσης, ένα πλήρες σύνολο 46 χρωματοειδών (μεμονωμένα χρωμοσώματα) κάθεται σε μια συστάδα σε κάθε πόλο.

Τηλοφάση: Με το γενετικό υλικό να διπλασιάζεται και να διαχωρίζεται, το κύτταρο δίνει σε κάθε χρωμόσωμα το δικό του πυρηνικό περίβλημα. Επιπλέον, το χρωμοσώματα αποσυμπύκνωμα. Στην ουσία, η telophase είναι προφάση που λειτουργεί αντίστροφα. Η πρώιμη κυτοκίνηση προχωρά κατά τη διάρκεια της τηλεφάσης.

Στο τέλος της μίτωσης, η κυτοκίνηση είναι η μόνη διαδικασία που απομένει στον κυτταρικό κύκλο. Αν και πολλές πηγές αναφέρουν ότι η μίτωση και η κυτοκίνηση είναι διαδοχικά συμβάντα, αυτό είναι παραπλανητικό. Παρόλο που είναι αλήθεια ότι η κυτοκίνηση συνήθως τελειώνει λίγο μετά τη μίτωση, οι δύο διεργασίες αλληλεπικαλύπτονται σημαντικά στο χρόνο και, σε κάποιο βαθμό, στο χώρο.

Η αυλάκωση διάσπασης που δηλώνει την έναρξη της κυτοκίνης εμφανίζεται, όπως σημειώνεται, κατά τη διάρκεια της αναφάσης. Εάν φανταστείτε τι συμβαίνει σε αυτό το στάδιο της μίτωσης, μπορείτε να καταλάβετε γιατί συμβαίνει αυτό νωρίτερο σημείο στο οποίο είναι ασφαλές για το κελί ως σύνολο να ξεκινήσει τη δική του διαδικασία διαίρεση.

Εάν η ψυχική εικόνα σας έχει τα δύο σύνολα χρωματοειδών να κινούνται προς τα αριστερά και προς τα δεξιά μέσα σε έναν πυρήνα, φανταστείτε την κυτταρική μεμβράνη ξεκινώντας να "τσίμπησε" από ψηλά, θέτοντας σε κίνηση μια διάσπαση που τελικά συμπιέζει τη μέση του κελιού τόσο από την κορυφή όσο και από την κάτω μέρος.

Εάν αυτή η διάσπαση των κυττάρων επρόκειτο να πραγματοποιηθεί πριν από την έναρξη της αναφάσης, θα μπορούσε να προκαλέσει ασύμμετρη κατανομή χρωματοειδών εντός της πυρηνικής περιοχής. Το αποτέλεσμα θα ήταν σχεδόν σίγουρα θανατηφόρο για το κύτταρο, το οποίο απαιτεί ένα πλήρες συμπλήρωμα του DNA του οργανισμού για να λειτουργήσει σωστά.

Το κυρίαρχο λειτουργικό χαρακτηριστικό της κυτοκίνης είναι το δακτυλιοειδής δακτύλιος, μια δομή που αποτελείται από διάφορες πρωτεΐνες, κυρίως ακτίνη και μυοσίνη, και κάθεται ακριβώς κάτω από την κυτταρική μεμβράνη. Φανταστείτε μια τεράστια στεφάνη που τρέχει ακριβώς κάτω από τον ισημερινό της Γης (η φανταστική γραμμή που περνά γύρω από τη μέση του πλανήτη) και λαμβάνετε μια ιδέα για τη συνολική εγκατάσταση.

• Ο συσταλτικός δακτύλιος είναι ένα χαρακτηριστικό των ζωικών κυττάρων και μιας χούφτας μονοκύτταρων ευκαρυωτικών. Σε φυτικά κύτταρα, τα οποία έχουν περισσότερο κυβικό σχήμα, το επίπεδο διάσπασης σχηματίζεται χωρίς την εμφάνιση αυλακιού.

Το επίπεδο του συσταλτικού δακτυλίου καθορίζεται από τον προσανατολισμό των μιτωτικών ινών ατράκτου. Όταν κοιτάζετε ένα διάγραμμα ενός κελιού, σχεδόν κάθε φορά που κοιτάτε μια παράσταση δύο διαστάσεων. Αλλά αν οραματίζεστε το κελί ως σφαίρα αντί για σφαίρα και δημιουργείτε μια εικόνα χρωμοσωμάτων που κρέμονται και στις δύο "άκρες", πιθανότατα μπορείτε να διασκεδάσετε ότι το ιδανικό επίπεδο διάσπασης θα πρέπει να κινείται κάθετα προς τη γενική κατεύθυνση των ινών του άξονα, που φτάνουν μεταξύ των δύο στοιχείων πόλους.

Καθώς ο δακτύλιος γίνεται μικρότερος, τραβώντας τη μεμβράνη προς τα μέσα μαζί, νέο υλικό κυτταρικής μεμβράνης αναδύεται από κυστίδια και στις δύο πλευρές του επιπέδου διάσπασης. Καθώς το κελί διασπάται σταδιακά, τα νέα κομμάτια μεμβράνης συνδέουν τα κενά που διαφορετικά θα εμφανίζονται στις πλευρές και των δύο θυγατρικών κυττάρων και θα επιτρέψουν στο χύσιμο κυτταροπλασματικών περιεχομένων.

Τα κύτταρα χωρίζονται περιστασιακά με ασύμμετρο τρόπο. Δεν διαιρούν τα χρωματοειδή τους ασύμμετρα, καθώς, όπως σημειώνεται, αυτό θα είχε σαφώς δυσάρεστα αποτελέσματα για το κύτταρο. Ωστόσο, περιστασιακά προκύπτουν λόγοι για τη διαίρεση του κυτόπλασμα και το περιεχόμενό του σε άνισες μερίδες.

Το κελί χρησιμοποιεί συνήθως αυτήν τη στρατηγική κυτοκίνης όταν τα θυγατρικά κύτταρα έχουν διαφορετικές τελικές λειτουργίες και προορισμούς. Η ασυμμετρία μπορεί να εκδηλωθεί σε μια άνιση κατανομή του οργανίδια, μια άνιση μάζα κυτταροπλάσματος ή κάποιος συνδυασμός αυτών των χαρακτηριστικών.