Cytokinesis คืออะไรและผลิตได้อย่างไร

Cytokinesis เป็นกระบวนการแบ่งไซโตพลาสซึมของเซลล์ที่ส่งผลให้เซลล์ลูกสาวทั้งสองในระหว่างกระบวนการแบ่งเซลล์

มันเกิดขึ้นทั้งในเซลล์และไมโอซิสและเป็นเรื่องธรรมดาในเซลล์สัตว์ ในกรณีของพืชและเชื้อราไซโตไคเนสไม่เกิดขึ้นเพราะสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ไม่เคยแยกไซโตพลาสซึม วัฏจักรของการสืบพันธุ์ของเซลล์มีผลอย่างมากต่อการแบ่งเซลล์ของไซโตพลาสซึมผ่านกระบวนการของไซโตไคเนส

ในเซลล์สัตว์ทั่วไปไซโตไคน์ซิสเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการของไมโทซีสอย่างไรก็ตามอาจมีเซลล์บางประเภทเช่นเซลล์สร้างกระดูกที่สามารถผ่านกระบวนการไมโทซีสได้โดยไม่ต้องมีไซโตไคน์ (ชีววิทยา - ออนไลน์) 2017 )

กระบวนการของไซโตไคน์ซิสเริ่มต้นขึ้นในช่วงแอนาเฟสและสรุปในช่วงทาโพโลเซส

การเปลี่ยนแปลงของ cytokinesis ที่มองเห็นได้ครั้งแรกในเซลล์ของสัตว์จะเห็นได้ชัดเมื่อร่องแบ่งปรากฏขึ้นบนพื้นผิวของเซลล์ ร่องนี้จะเด่นชัดมากขึ้นอย่างรวดเร็วและขยายไปทั่วเซลล์จนกว่าส่วนนั้นจะอยู่ตรงกลาง

ในเซลล์สัตว์และเซลล์ยูคาริโอตจำนวนมากโครงสร้างที่มาพร้อมกับกระบวนการของไซโตไคเนซิสเป็นที่รู้จักกันในชื่อ "แหวนหดตัว" ซึ่งเป็นชุดพลวัตประกอบด้วยเส้นใยแอคตินเส้นใยไมโอซินและโปรตีนโครงสร้างและกฎระเบียบจำนวนมาก มันถูกติดตั้งภายใต้พลาสมาเมมเบรนของเซลล์และสัญญาที่จะแบ่งออกเป็นสองส่วน

ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดที่เซลล์ที่ต้องผ่านกระบวนการของไซโตไคน์ต้องเผชิญคือการรับรองว่ากระบวนการนี้เกิดขึ้นในเวลาและสถานที่ที่เหมาะสม ตั้งแต่ cytokinesis จะต้องไม่เกิดขึ้นก่อนในช่วงระยะ mitosis หรืออาจขัดขวางการแบ่งส่วนที่ถูกต้องของโครโมโซม

เงี่ยงและการแบ่งเซลล์

แกนของทิคติคในเซลล์ของสัตว์ไม่เพียง แต่รับผิดชอบในการแยกโครโมโซมที่เกิดขึ้นพวกมันยังระบุตำแหน่งของวงแหวนที่หดตัวดังนั้นระนาบของการแบ่งเซลล์

แหวนที่หดตัวมีรูปร่างที่คงที่ในระนาบของแผ่นเมทาเฟส เมื่อมันอยู่ในมุมที่ถูกต้องมันจะขยายไปตามแกนของแกนหมุนติโทสเพื่อให้แน่ใจว่าการแบ่งเกิดขึ้นระหว่างโครโมโซมที่แยกจากกันสองชุด

ส่วนของแกนหมุน mitotic ที่ระบุระนาบการแบ่งอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์ นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างหลอดแกนหมุนขนาดเล็กและตำแหน่งของแหวนหดตัว

สิ่งเหล่านี้มีการจัดการไข่ที่ได้รับการปฏิสนธิของสัตว์มีกระดูกสันหลังในทะเลโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อสังเกตความเร็วที่ร่องปรากฏในเซลล์โดยไม่ต้องหยุดกระบวนการเจริญเติบโต (Guertin, Trautmann, & McCollum, 2002)

เมื่อพลาสซึมของนิวเคลียสชัดเจนสามารถมองเห็นแกนหมุนได้ง่ายขึ้นรวมถึงช่วงเวลาตามเวลาจริงซึ่งตั้งอยู่ในตำแหน่งใหม่ในสถานะแอนนาเฟสก่อน

การแบ่งแบบไม่สมมาตร

ในเซลล์ส่วนใหญ่ไซโตไคน์จะเกิดขึ้นแบบสมมาตร ในสัตว์ส่วนใหญ่เช่นแหวนที่หดตัวจะถูกสร้างขึ้นรอบ ๆ เส้นศูนย์สูตรของเซลล์แม่เพื่อให้เซลล์ลูกสาวทั้งสองมีขนาดเท่ากันและมีคุณสมบัติคล้ายกัน

ความสมมาตรนี้เป็นไปได้เนื่องจากตำแหน่งของแกนหมุนติติคซึ่งมีแนวโน้มที่จะมุ่งเน้นไปที่พลาสซึมของไซโตพลาสซึมด้วยความช่วยเหลือของ tubules ขนาดเล็กและโปรตีนที่ดึงพวกมันจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง

ภายในกระบวนการของไซโตไคน์มีหลายตัวแปรที่ต้องทำงานในแบบซิงโครนัสเพื่อที่จะประสบความสำเร็จ อย่างไรก็ตามเมื่อหนึ่งในตัวแปรเหล่านี้เปลี่ยนแปลงเซลล์สามารถแบ่งออกเป็นแบบอสมมาตรสร้างเซลล์ลูกสาวสองขนาดที่แตกต่างกันและมีเนื้อหาไซโตพลาสซึมที่แตกต่างกัน (การศึกษา, 2014)

โดยปกติเซลล์ลูกสาวสองคนจะถูกกำหนดให้พัฒนาแตกต่างกัน เพื่อให้เป็นไปได้เซลล์แม่จะต้องแยกส่วนประกอบดีเทอร์มิแนนต์บางส่วนของปลายทางไปยังอีกด้านหนึ่งของเซลล์และจากนั้นค้นหาระนาบการแบ่งเพื่อให้เซลล์ลูกสาวที่ระบุได้สืบทอดส่วนประกอบเหล่านี้ในเวลาที่แบ่ง

ในการวางตำแหน่งการแบ่งแบบไม่สมมาตรจะต้องย้ายแกนหมุนแบบไมโทซิสในลักษณะควบคุมภายในเซลล์ที่กำลังจะแบ่ง

เห็นได้ชัดว่าการเคลื่อนไหวของแกนหมุนนี้เกิดจากการเปลี่ยนแปลงในเขตภูมิภาคของคอร์เทกซ์นอกและโปรตีนที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นซึ่งช่วยแทนที่แกนหมุนแกนหมุนอันใดอันหนึ่งด้วยความช่วยเหลือของแอสตาร์ microtubules

แหวนหด

เนื่องจาก tubules ขนาดเล็กคล้ายดาวมีความยาวเพิ่มขึ้นและมีพลังในการตอบสนองทางกายภาพน้อยลงแหวนหดตัวจึงเริ่มก่อตัวขึ้นใต้พลาสมาเมมเบรน

อย่างไรก็ตามการเตรียมการส่วนใหญ่สำหรับ cytokinesis เกิดขึ้นก่อนหน้านี้ในกระบวนการของการแบ่งเซลล์แม้ก่อนที่พลาสซึมของไซโตพลาสซึมเริ่มแบ่ง

ในระหว่างอินเทอร์เฟซนั้นเส้นใย Actin และ Myosin II จะรวมกันและก่อตัวเป็นเครือข่ายเยื่อหุ้มสมองและแม้กระทั่งในบางเซลล์พวกมันก็สร้างลำแสงไซโตพลาสซึมขนาดใหญ่ที่เรียกว่าเส้นใยความเครียด

ในกรณีที่เซลล์เริ่มกระบวนการของไมโทซีสการจัดการเหล่านี้จะปลดอาวุธและส่วนใหญ่ของแอคตินจะถูกจัดเรียงใหม่และเส้นใยของ myosin II จะถูกปล่อยออกมา

ในระดับที่ chromatids แยกระหว่าง anaphase, myosin II เริ่มสะสมอย่างรวดเร็วเพื่อสร้างแหวนที่หดตัว แม้แต่ในเซลล์บางเซลล์ก็จำเป็นต้องใช้โปรตีนจากตระกูลไคเนสเพื่อควบคุมองค์ประกอบของแกนหมุนทิคส์และวงแหวนหดตัว

เมื่อวงแหวนที่หดตัวนั้นมีอาวุธครบมือมันจะมีโปรตีนต่าง ๆ มากมายสำหรับแอคตินและ myosin II เมทริกซ์ซ้อนทับของเส้นใย bipolar actin และ myosin II สร้างแรงที่จำเป็นในการแบ่งไซโตพลาสซึมออกเป็นสองส่วนในกระบวนการที่คล้ายกับเซลล์กล้ามเนื้อเรียบ (Rappaport, 1996)

อย่างไรก็ตามวิธีการที่แหวนสัญญาหดตัวยังคงเป็นปริศนา เห็นได้ชัดว่ามันไม่ได้ทำงานเนื่องจากกลไกของสายที่มีเส้นใยของ actin และ myosin II ที่เคลื่อนไหวอยู่ด้านบนของกันและกันเช่นเดียวกับกล้ามเนื้อโครงร่าง

ตั้งแต่เมื่อสัญญาแหวนมันยังคงความแข็งแกร่งเหมือนกันตลอดกระบวนการ ซึ่งหมายความว่าจำนวนเส้นใยลดลงใน meda ที่แหวนปิด (Alberts, et al., 2002)

การแพร่กระจายของ organelles ในเซลล์ลูกสาว

กระบวนการของไมโทซีสควรทำให้แน่ใจว่าแต่ละเซลล์ของลูกสาวได้รับโครโมโซมจำนวนเท่ากัน อย่างไรก็ตามเมื่อเซลล์ยูคาริโอตแบ่งเซลล์ลูกสาวแต่ละคนจะต้องสืบทอดส่วนประกอบของเซลล์ที่จำเป็นอย่างต่อเนื่องรวมถึงอวัยวะที่อยู่ภายในเยื่อหุ้มเซลล์

ออร์กาเนลของเซลล์เช่นไมโทคอนเดรียและคลอโรพลาสต์ไม่สามารถสร้างขึ้นเองได้จากส่วนประกอบแต่ละตัวของพวกมันเองพวกมันสามารถเกิดขึ้นได้จากการเติบโตและการแบ่งออร์แกเนลล์ที่มีอยู่ก่อน

ในทำนองเดียวกันเซลล์ไม่สามารถสร้างเอนโดพลาสซึม reticulum ใหม่ได้เว้นแต่จะมีส่วนหนึ่งอยู่ภายในเยื่อหุ้มเซลล์

organelles บางอย่างเช่นไมโทคอนเดรียและคลอโรพลาสต์มีจำนวนมากภายในเซลล์แม่เพื่อให้แน่ใจว่าเซลล์ลูกสาวทั้งสองได้รับมรดกสำเร็จ

เอนโดพลาสซึม reticulum ในช่วงระยะเวลาของการเชื่อมต่อโทรศัพท์มือถือจะพบอย่างต่อเนื่องพร้อมกับเยื่อหุ้มเซลล์และถูกจัดระเบียบโดยหลอดไมโครเซลล์ cytoskeletal (Brill, Hime, Scharer-Schuksz, & Fuller, 2000)

หลังจากเข้าสู่ขั้นตอน mitosis การปรับโครงสร้างของ tubules ขนาดเล็กจะปล่อยเอ็นโดพลาสมิก reticulum ซึ่งแยกส่วนตามขอบเขตที่ซองจดหมายหลักแตก เครื่องมือ Golgi นั้นก็อาจจะแยกส่วนแม้ว่าในบางเซลล์ดูเหมือนว่าจะกระจายผ่าน reticulum เพื่อต่อมาโผล่ออกมาใน telophase

ไมโตซิสที่ไม่มีไซโตไคน์

แม้ว่าโดยปกติการแบ่งเซลล์ตามด้วยการแบ่งไซโตพลาสซึมมีข้อยกเว้นบางประการ บางเซลล์ต้องผ่านกระบวนการแบ่งเซลล์หลาย ๆ เซลล์โดยไม่แยกนิวเคลียสออกมา

ยกตัวอย่างเช่นตัวอ่อนของแมลงวันผลไม้ผ่านขั้นตอนการแบ่งตัวของนิวเคลียร์ 13 ขั้นก่อนที่จะเกิดการแบ่งตัวของนิวเคลียสทำให้เซลล์ขนาดใหญ่มีนิวเคลียสสูงถึง 6, 000 นิวเคลียส

ข้อตกลงนี้ส่วนใหญ่มีจุดมุ่งหมายเพื่อเร่งกระบวนการพัฒนาในช่วงต้นเนื่องจากเซลล์ไม่จำเป็นต้องใช้เวลานานกว่าจะผ่านขั้นตอนทั้งหมดของการแบ่งเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับไซโตไคน์

หลังจากการแบ่งนิวเคลียร์อย่างรวดเร็วนี้เกิดขึ้นเซลล์จะถูกสร้างขึ้นรอบ ๆ นิวเคลียสแต่ละอันในกระบวนการเดียวของไซโตไคเนสซึ่งเป็นที่รู้จักกันในนามเซลลูไลเซชั่น วงแหวนที่หดตัวจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของเซลล์และพลาสมาเมมเบรนจะขยายตัวเข้าด้านในและปรับให้ล้อมรอบนิวเคลียสแต่ละตัว

กระบวนการของไมโทซีสที่ไม่มีไซโตไคน์เกิดขึ้นในเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบางชนิดเช่น osteoclasts, Trophoblasts, เซลล์ตับและเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจ ยกตัวอย่างเช่นเซลล์เหล่านี้เติบโตในรูปแบบของนิวเคลียร์ (multinuclear) เช่นเดียวกับเห็ดหรือแมลงวันผลไม้ (Zimmerman, 2012)