VAD ÄR CYTOKINESIS OCH HUR PRODUCERAS DET? - BIOLOGI - 2025

Den cytokines är processen för uppdelning cytoplasman hos en cell resulterande i två dotterceller under celldelning. Det förekommer i både mitos och meios och är vanligt i djurceller.

För vissa växter och svampar sker inte cytokinesis, eftersom dessa organismer aldrig delar upp sin cytoplasma. Cykelproduktionen av celler kulminerar med uppdelningen av cytoplasma genom processen med cytokinesis.

I en typisk djurcell förekommer cytokinesis under mitosprocessen, men det kan finnas vissa typer av celler såsom osteoklaster som kan gå igenom mitosprocessen utan att cytokinesis äger rum.

Cytokinesis-processen börjar under anafas och avslutas under telofas, vilket sker helt vid nästa gränssnitt börjar.

Telofas- och cytokinesisstadiet för mitos. Källa: Kelvin Song CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0) via Wikimedia Commons,

Den första synliga förändringen i cytokinesis i djurceller blir tydlig när ett delningsspår visas på cellytan. Detta spår blir snabbare uttalat och expanderar runt cellen tills det delar helt i mitten.

I djurceller och många eukaryota celler är strukturen som åtföljer cytokineseprocessen känd som "kontraktil ring", en dynamisk ensemble som består av aktinfilament, myosin II-filament och många strukturella och reglerande proteiner. Den sätter sig ned under plasmamembranet i cellen och går ihop för att dela upp den i två delar.

Ciliates som genomgår cytokinesis. Källa: Alpha Wolf CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0) via Wikimedia Commons

Det största problemet med en cell som genomgår cytokinesis är att se till att denna process sker vid rätt tid och plats. Eftersom cytokinesis inte får inträffa tidigt under mitosfasen, eller det kan avbryta den korrekta delningen av kromosomerna.

Mitotiska spindlar och celldelning

Jämförelse av cytokinesisprocessen i växtceller och djurceller. Källa: Mathilda Brinton CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) via Wikimedia Commons,

Mitotiska spindlar i djurceller ansvarar inte bara för att separera de resulterande kromosomerna, de anger också platsen för den kontraktila ringen och därför celldelningsplanet.

Den kontraktila ringen har en oändbar form i planet för metafasplattan. När den är i rätt vinkel löper den längs den mitotiska spindelns axel, vilket säkerställer att uppdelning sker mellan de två separata uppsättningarna kromosomer.

Den del av den mitotiska spindeln som specificerar delningsplanet kan variera beroende på celltyp. Förhållandet mellan mikrotubulerna i spindeln och platsen för den kontraktila ringen har studerats omfattande av forskare.

De har manipulerat befruktade ägg från marina ryggradsdjur för att observera hastigheten med vilka spåren uppträder i cellerna utan att avbryta tillväxtprocessen.

När cytoplasman är klar kan spindeln lättare ses, liksom ögonblicket i realtid där den är belägen i en ny position i det tidiga anafasläget.

Asymmetrisk division

I de flesta celler förekommer cytokinesis symmetriskt. I de flesta djur bildas till exempel den kontraktila ringen runt ekvatorlinjen i stamcellen, så att de två resulterande dottercellerna har samma storlek och liknande egenskaper.

Denna symmetri är möjlig tack vare placeringen av den mitotiska spindeln, som tenderar att fokusera på cytoplasma med hjälp av de astrala mikrotubulorna och proteinerna som drar dem från en plats till en annan.

Inom cytokinesis-processen finns det många variabler som måste arbeta synkront för att den ska bli framgångsrik. Men när en av dessa variabler förändras kan celler delas asymmetriskt, producera två dotterceller av olika storlekar och med olika cytoplasmatiskt innehåll.

Vanligtvis är de två dottercellerna avsedda att utvecklas annorlunda. För att detta ska vara möjligt måste stamcellen utsöndra vissa ödesbestämmande komponenter på ena sidan av cellen och sedan lokalisera delningsplanet så att den indikerade dottercellen ärver dessa komponenter vid delningstillfället.

För att placera uppdelningen asymmetriskt måste den mitotiska spindeln flyttas på ett kontrollerat sätt i cellen som håller på att delas.

Uppenbarligen drivs denna rörelse av spindeln av förändringar i regionala områden i cellbarken och av lokaliserade proteiner som hjälper till att förskjuta en av spindelstängerna med hjälp av de astrala mikrotubulorna.

Kontraktsring

När de astrala mikrotubulorna blir längre och mindre dynamiska i sin fysiska respons börjar den kontraktila ringen att bildas under plasmamembranet.

Mycket av förberedelserna för cytokinesis sker emellertid tidigare i mitosprocessen, redan innan cytoplasman börjar delas.

Under gränssnittet kombinerar och bildar aktin- och myosin II-filamenten ett kortikalt nätverk, och till och med i vissa celler genererar de stora cytoplasmiska buntar som kallas stressfibrer.

När en cell initierar processen med mitos bryts dessa arrangemang ner och mycket av aktinet omorganiseras och myosin II-filamenten frigörs.

När kromatiderna separeras under anafas börjar myosin II snabbt att ackumuleras för att skapa den kontraktila ringen. I vissa celler är det till och med nödvändigt att använda proteiner från kinasfamiljen för att reglera sammansättningen av både den mitotiska spindeln och den kontraktila ringen.

När den kontraktila ringen är helt sammansatt innehåller den många andra proteiner än aktin och myosin II. De överlagrade matriserna av bipolärt aktin och myosin II-filament genererar den kraft som krävs för att dela cytoplasman i två delar, i en process liknande den som utförs av glatta muskelceller.

Emellertid är sättet på vilket kontraktilringen träder samman fortfarande ett mysterium. Uppenbarligen fungerar den inte på uppdrag av en sladdmekanism med aktin och myosin II-filament som rör sig ovanpå varandra, som skelettmusklerna skulle göra.

Eftersom, när ringen går ihop, bibehåller den samma styvhet under hela processen. Detta innebär att antalet filament minskar när ringen stängs.

Organell distribution i dotterceller

Mitosprocessen måste se till att var och en av dottercellerna får samma antal kromosomer. Men när en eukaryot cell delar sig, måste varje dottercell också ärva ett antal viktiga cellkomponenter, inklusive organellerna inneslutna i cellmembranet.

Cellulära organeller som mitokondrier och kloroplaster kan inte genereras spontant från deras enskilda komponenter, de kan endast uppstå genom tillväxt och uppdelning av befintliga organeller.

På liknande sätt kan celler inte skapa en ny endoplasmatisk retikul, såvida inte en del av den finns i cellmembranet.

Vissa organeller som mitokondrier och kloroplaster finns i många former inom stamcellen för att säkerställa att de två dottercellerna ärver dem framgångsrikt.

Det endoplasmatiska retikulumet under perioden med det cellulära gränssnittet är kontinuerligt tillsammans med cellmembranet och organiseras av den cytoskeletala mikrotubulan.

Efter att ha gått in i mitosfasen, frigör omorganiseringen av mikrotubuli den endoplasmiska retikulum, som är fragmenterad när höljet i kärnan också bryts. Golgi-apparaten är troligen också fragmenterad, även om det i vissa celler verkar att den distribuerades genom retikulummet och senare framkom i telofaset.

Mitos utan cytokinesis

Även om celldelning vanligtvis följs av uppdelning av cytoplasma finns det några undantag. Vissa celler genomgår olika processer för celldelning utan att cytoplasman bryts.

Till exempel går fruktflugembryot igenom 13 stadier i kärnindelningen innan cytoplasmatisk uppdelning äger rum, vilket resulterar i en stor cell med upp till 6000 kärnor.

Detta arrangemang syftar främst till att påskynda den tidiga utvecklingsprocessen, eftersom celler inte behöver ta så lång tid att gå igenom alla stadier i celldelningen som cytokinesis innebär.

Efter att denna snabba kärnindelning äger rum skapas celler runt varje kärna i en enda cytokinesisk process, känd som celurization. Kontraktila ringar bildas på ytan av celler, och plasmamembranet sträcker sig inåt och strammar för att omsluta varje kärna.

Processen med mitos utan cytokinesis förekommer också i vissa typer av däggdjursceller, såsom osteoklaster, trofoblaster och vissa hepatocyter och hjärtmuskelceller. Dessa celler växer till exempel på ett multinuclear sätt, liksom för vissa svampar eller fruktflugor.

referenser

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2002). Cellens molekylärbiologi. 4: e upplagan. New York: Garland Science.
2. Biology-Online.org. (12 mars 2017). Biologi online. Erhölls från Cytokinesis: biology-online.org.
3. Brill, JA, Hime, GR, Scharer-Schuksz, M., & Fuller, &. (2000).
4. Education, N. (2014). Naturutbildning. Hämtad från cytokinesis: nature.com.
5. Guertin, DA, Trautmann, S., & McCollum, D. (juni 2002). Hämtad från Cytokinesis i eukaryoter: ncbi.nlm.nih.gov.
6. Rappaport, R. (1996). Cytokinesis i djurceller. New York: Cambridge University Press.
7. Zimmerman, A. (2012). Mitos / cytokinesis. Academic Press.