Jakie są etapy cytokinezy?

Z podstawowego punktu widzenia biologii pomyślny koniec każdej jednostki eukariotyczny życie komórki to podział tej komórki na dwie komórki potomne, z których każda zawiera pełną kopię komórki macierzystej DNAlub kwas dezoksyrybonukleinowy (tj. jego materiał genetyczny).

Ten podział komórki nazywa się cytokineza, i jest bezpośrednio poprzedzony przez mitoza, wieloetapowy proces, który dzieli DNA komórki na dwa jądra potomne.

Mitoza i cytokineza razem reprezentują czwarty i ostatni etap eukariotycznego cyklu komórkowego, zwany Faza M. Faza M jest poprzedzona trzema etapami, które razem tworzą interfazę, część cyklu komórkowego, w której nie zachodzą żadne procesy podziału jądrowego lub komórkowego.

Mechanika cytokinezy nie jest jeszcze w pełni poznana, ale wiele wiadomo o krytycznym czasie jej zdarzeń i innych aspektach ostatniego etapu cyklu każdej komórki.

•  Cztery etapy cytokinezy to inicjacja, skurcz, wprowadzenie błony i ukończenie.

Żywe istoty można podzielić na

Rozmnażają się, po prostu dzieląc się na pół po replikacji DNA i ogólnie powiększając, w procesie zwanym binarne rozczepienie. Niewiele konsekwencji ma miejsce przed następnym podziałem. Ponieważ organizmy te mają tylko jedną komórkę, rozszczepienie binarne jest równoważne reprodukcji.

Eukarionty (rośliny, zwierzęta i grzyby) mają jądra i szereg innych organelli, co sprawia, że ​​rozmnażanie komórki jest procesem bardziej złożonym. W momencie powstania jednej z tych komórek wchodzi ona w sol₁ (pierwsza przerwa) etap interfazy. Po nim następuje S(synteza), sol₂ (druga przerwa) i w końcu M (mitoza). Komórka rośnie generalnie w G₁, replikuje swoje chromosomy w S, sprawdza swoją pracę w G₂ i dzieli jego zawartość na równe połowy w M. Interfaza jest znacznie dłuższa niż faza M.

Jeśli kiedykolwiek zostaniesz zapytany „W jakiej fazie znajdują się komórki potomne w wyniku mitozy?” możesz odpowiedzieć „faza M”, ponieważ interfaza nie rozpoczyna się, dopóki cytokineza, która rozpoczyna się w trakcie mitozy i zwykle kończy się wkrótce po zakończeniu mitozy, kompletny.

Mitozę można podzielić na cztery lub pięć etapów, przy czym drugi etap w schemacie pięciostopniowym (prometafaza) jest późniejszym uzupełnieniem schematu. Dla kompletności opisaliśmy tutaj wszystkie pięć etapów.

Profaza: Mitoza zaczyna się, gdy chromosomy, które zostały zduplikowane w fazie S, stają się bardziej skondensowane, co ułatwia zobaczenie ich jako indywidualnych form pod mikroskopem. W tym samym czasie replikowana jest struktura zwana centriolą i dwie córki centriole migrują do przeciwległych biegunów lub końców komórki, gdzie zaczynają generować wrzeciono mitotyczne, głównie z mikrotubule białka.

Prometafaza: Na tym etapie zestawy chromosomów składające się z siostry identycznej chromatydy połączone w strukturę zwaną centromerem, rozpoczynają pielgrzymkę w kierunku linii środkowej komórki. Tymczasem centriole nadal montują wrzeciono mitotyczne, które służy jako zestaw maleńkich lin lub łańcuchów.

Metafaza: Na tym etapie wszystkie chromosomy (46 u ludzi) są ustawione w równej linii na płytce metafazowej, płaszczyźnie przechodzącej przez „równik” komórki i prostopadłej do aparatu wrzeciona. Linia ta przechodzi przez centromery, co oznacza, że ​​jedna chromatyda siostrzana z każdego zestawu leży po jednej stronie płytki, podczas gdy jej bliźniak leży po przeciwnej stronie.

Anafaza: W tej fazie włókna wrzeciona fizycznie rozrywają chromatydy w kierunku przeciwnych biegunów komórki. Cytokineza faktycznie zaczyna się na tym etapie wraz z pojawieniem się bruzda rozszczepienia. Pod koniec anafazy na każdym biegunie znajduje się kompletny zestaw 46 chromatyd (pojedynczych chromosomów).

Telofaza: Gdy materiał genetyczny jest teraz zduplikowany i oddzielony, komórka nadaje każdemu chromosomowi własną otoczkę jądrową. Ponadto chromosomy dekondensować. W istocie telofaza to profaza przebiegająca w odwrotnej kolejności. Wczesna cytokineza zachodzi podczas telofazy.

Pod koniec mitozy cytokineza jest jedynym procesem pozostającym w cyklu komórkowym. Chociaż wiele źródeł wymienia mitozę i cytokinezę jako następujące po sobie zdarzenia, jest to mylące. Chociaż prawdą jest, że cytokineza zwykle kończy się niedługo po zakończeniu mitozy, te dwa procesy pokrywają się znacznie w czasie i do pewnego stopnia w przestrzeni.

Jak wspomniano, bruzda cięcia, która oznacza początek cytokinezy, pojawia się podczas anafazy. Jeśli wyobrazisz sobie, co dzieje się na tym etapie mitozy, możesz zrozumieć, dlaczego tak się dzieje najwcześniejszy moment, w którym komórka jako całość może bezpiecznie rozpocząć własny proces podział.

Jeśli twój mentalny obraz ma dwa zestawy chromatyd poruszających się w lewo i w prawo w jądrze, wyobraź sobie błonę komórkową zaczyna "szczypać się" od góry, wprawiając w ruch dekolt, który ostatecznie ściska środek komórki zarówno od góry, jak i od Dolny.

Jeśli to rozszczepienie komórki miałoby nastąpić przed rozpoczęciem anafazy, mogłoby to spowodować asymetryczny rozkład chromatyd w regionie jądrowym. Wynik byłby prawie na pewno śmiertelny dla komórki, która do prawidłowego funkcjonowania wymaga pełnego uzupełnienia DNA organizmu.

Dominującą funkcjonalną cechą cytokinezy jest pierścień kurczliwy, struktura składająca się z różnych białek, głównie aktyny i miozyny, znajdująca się tuż pod błoną komórkową. Wyobraź sobie ogromną pętlę biegnącą tuż pod równikiem Ziemi (wyobrażoną linię przechodzącą przez środek planety), a uzyskasz ogólne pojęcie o ustawieniu.

• Pierścień kurczliwy jest cechą wyłącznie komórek zwierzęcych i garstki jednokomórkowych eukariontów. W komórkach roślinnych, które mają bardziej sześcienny kształt, płaszczyzna podziału tworzy się bez bruzdy.

Płaszczyzna pierścienia kurczliwego jest określona przez orientację włókien wrzeciona mitotycznego. Kiedy patrzysz na diagram komórki, praktycznie za każdym razem, gdy patrzysz na dwuwymiarową reprezentację. Ale jeśli wyobrazisz sobie komórkę jako kulę zamiast kuli ziemskiej i wyczarujesz obraz chromosomów zwisających na obu „krawędziach”, prawdopodobnie możesz intuicyjnie że idealna płaszczyzna cięcia musiałaby biec prostopadle do ogólnego kierunku włókien wrzeciona, które sięgają między dwiema komórkami bieguny.

Gdy pierścień staje się mniejszy, ciągnąc błonę do wewnątrz wraz z nim, nowy materiał błony komórkowej wyłania się z pęcherzyków po obu stronach płaszczyzny rozszczepienia. Ponieważ komórka jest stopniowo dzielona, ​​nowe fragmenty błony wypełniają luki, które w przeciwnym razie pojawiałyby się po bokach obu komórek potomnych i umożliwiają rozlanie się zawartości cytoplazmatycznej.

Komórki czasami dzielą się w sposób asymetryczny. Nie dzielą swoich chromatyd asymetrycznie, ponieważ, jak zauważono, byłoby to zdecydowanie nieprzyjemne dla komórki. Jednak czasami pojawiają się powody, aby podzielić cytoplazma a jego zawartość na nierówne porcje.

Komórka zwykle wykorzystuje tę strategię cytokinezy, gdy komórki potomne mają różne ostateczne funkcje i miejsca docelowe. Asymetria może objawiać się nierównomiernym rozkładem organelle, nierówna masa cytoplazmy lub kombinacja tych cech.