Z osnovnega vidika biologije je uspešen konec vsakega posameznika evkariontski življenje celice je delitev te celice na dve hčerinski celici, od katerih ima vsaka popolno kopijo matične celice DNKali deoksiribonukleinska kislina (tj. njen genski material).
Ta delitev celice se imenuje citokineza, pred njim pa je mitoza, večstopenjski postopek, ki ločuje celično DNA v dve hčerinski jedri.
Mitoza in citokineza skupaj predstavljata četrto in zadnjo fazo evkariontskega celičnega cikla, imenovano M faza. Pred fazo M nastopajo tri faze, ki skupaj tvorijo medfazo, del celičnega cikla, v katerem ne potekajo procesi jedrske ali celične delitve.
Mehanika citokineze še ni popolnoma razumljena, vendar je veliko znanega o kritičnem času njenih dogodkov in drugih vidikih zadnjega koraka v ciklu ene celice.
- Štiri stopnje citokineze so začetek, krčenje, vstavitev membrane in dokončanje.
Eukariontski celični cikel
Na živa bitja lahko delimo prokarionti in evkarionti.Prokarionti so enocelični organizmi, ki nosijo le majhno količino DNA in v svojih celicah nimajo notranjih membransko vezanih struktur, vključno z jedri.
Razmnožujejo se tako, da se po razmnoževanju svoje DNK preprosto razdelijo na polovico in na splošno povečajo, kar imenujemo postopek binarna fisija. Pred naslednjo delitvijo se malo zgodi. Ker imajo ti organizmi samo eno celico, je binarna cepitev enakovredna razmnoževanju.
Eukarioti (rastline, živali in glive) imajo jedra in številne druge organele, zaradi česar je razmnoževanje celice bolj zapleten proces. V trenutku, ko ena od teh celic nastane, vstopi v G1 (prva vrzel) stopnja medfaze. Temu sledi S(sinteza), G2 (druga vrzel) in končno M (mitoza). Celica v G na splošno naraste1, replicira svoje kromosome v S, preveri svoje delo v G2 in njegovo vsebino razdeli na enake polovice v M. Interfaza je veliko daljša od faze M.
V primeru, da vas kdaj vprašajo "V kateri fazi so hčerinske celice kot posledica mitoze?" lahko odgovorite na "fazo M", ker interfaza se ne začne, dokler citokineza, ki se začne med mitozo in se običajno konča kmalu po mitozi, ni popolna.
Faze mitoze
Mitozo lahko razdelimo na štiri oz pet faz, pri čemer je druga stopnja v petstopenjski shemi (prometaphase) poznejši dodatek shemi. Zaradi popolnosti je tukaj opisanih vseh pet stopenj.
Profaza: Mitoza se začne, ko se kromosomi, ki so se podvojili v fazi S, bolj zgostijo, zato jih je lažje videti kot posamezne oblike pod mikroskopom. Hkrati se ponovi struktura, imenovana centriole, in dve hčerki centrioli migrirajo na nasprotne polove ali konce celice, kjer začnejo ustvarjati mitotično vreteno, večinoma iz mikrotubule beljakovin.
Prometafaza: V tem koraku so nabori kromosomov, sestavljeni iz enake sestre kromatide združeni v strukturi, imenovani centromera, začenjajo romanje proti srednji črti celice. Medtem centriole še naprej sestavljajo mitotično vreteno, ki služi kot niz drobnih vrvi ali verig.
Metafaza: Na tej stopnji so vsi kromosomi (46 pri ljudeh) postavljeni v gladko črto na metafazni plošči, ravnino, ki poteka skozi "ekvator" celice in pravokotno na vretenski aparat. Ta črta poteka skozi centromere, kar pomeni, da ena sestrska kromatida iz vsakega sklopa leži na eni strani plošče, medtem ko njen dvojček leži na nasprotni strani.
Anafaza: V tej fazi vretenasta vlakna fizično potegnejo kromatide narazen in proti nasprotnim polovom celice. Citokineza se dejansko začne na tej stopnji s pojavom a brazde cepitve. Na koncu anafaze se na grudi na vsakem polu nahaja celoten sklop 46 kromatid (posameznih kromosomov).
Telofaza: Z genskim materialom, ki je zdaj podvojen in ločen, celica daje vsakemu kromosomu svoj jedrski ovoj. Poleg tega kromosomi razkondenzirati. V bistvu je telofaza profaza, ki poteka v obratni smeri. Zgodnja citokineza poteka med telofazo.
Citokineza: pregled
Na koncu mitoze je citokineza edini postopek, ki ostane v celičnem ciklu. Čeprav mnogi viri navajajo mitozo in citokinezo kot zaporedna dogodka, je to zavajajoče. Res je, da se citokineza običajno konča kmalu po mitozi, vendar se postopka precej prekrivata v času in do neke mere tudi v prostoru.
Kot je že omenjeno, se v anafazi pojavi brazda, ki pomeni začetek citokineze. Če si predstavljate, kaj se dogaja v tej fazi mitoze, lahko razumete, zakaj je to najzgodnejša točka, ko je za celico kot celoto varno, da sama začne postopek delitev.
Če ima vaša miselna podoba dva sklopa kromatid, ki se v jedru premikata levo in desno, si predstavljajte celično membrano začeli "vtikati" od zgoraj, sprožili dekolte, ki na koncu stisne sredino celice tako z vrha kot iz spodaj.
Če bi prišlo do tega cepitve celice, preden je bila anafaza v teku, bi lahko povzročila asimetrično porazdelitev kromatid znotraj jedrske regije. Rezultat bi bil skoraj zagotovo smrtonosen za celico, kar zahteva popolno dopolnilo DNK organizma za pravilno delovanje.
Krčljivi obroč
Prevladujoča funkcionalna značilnost citokineze je kontraktilni obroč, struktura, ki je sestavljena iz različnih beljakovin, predvsem aktina in miozina, in leži tik pod celično membrano. Zamislite si ogromen obroč, ki teče tik pod ekvatorjem Zemlje (namišljena črta, ki poteka okoli sredine planeta), in dobili boste idejo o celotni postavitvi.
- Krčljivi obroč je značilnost samo živalskih celic in peščice enoceličnih evkariontov. V rastlinskih celicah, ki so bolj kubične oblike, se cepitvena ravnina oblikuje brez videza brazde.
Ravnina kontraktilnega obroča je določena z usmerjenostjo mitotičnih vretenskih vlaken. Ko pogledate diagram celice, skoraj vsakič, ko pogledate dvodimenzionalno predstavitev. Če pa si celico predstavljate kot kroglo namesto globusa in si pričarate podobo kromosomov, obešenih na obeh "robovih", lahko verjetno intuitivno da bi morala idealna ravnina cepitve potekati pravokotno na splošno smer vretenčnih vlaken, ki segajo med dvema celicama palice.
Ko obroč postane manjši in z njim membrano povleče navznoter, iz veziklov na obeh straneh cepitvene ravnine izhaja nov material celične membrane. Ko se celica postopoma cepi, novi koščki membrane zapolnijo vrzeli, ki bi se sicer pojavile na straneh obeh hčerinskih celic, in omogočijo izlitje citoplazmatske vsebine.
Asimetrična delitev
Celice se občasno delijo asimetrično. Kromatid ne delijo asimetrično, saj bi to, kot smo že omenili, za celico nedvomno neprijetne. Vendar se občasno pojavijo razlogi za delitev citoplazmi in njegovo vsebino na neenakomerne dele.
Celica običajno uporablja to strategijo citokineze, kadar imajo hčerinske celice različne končne funkcije in cilje. Asimetrija se lahko kaže v neenakomerni porazdelitvi organele, neenakomerna masa citoplazme ali neka kombinacija teh lastnosti.
