Sitokinez Nedir ve Nasıl Üretilir?

Sitokinez, hücre bölünmesi sürecinde iki kız hücreye yol açan bir hücrenin sitoplazmasını bölme işlemidir.

Hem mitoz hem de mayozda ortaya çıkar ve hayvan hücrelerinde sık görülür. Bazı bitki ve mantarlarda sitokinez gerçekleşmez, çünkü bu organizmalar asla sitoplazmalarını bölmezler. Hücresel üreme döngüsü, sitokinez süreci boyunca sitoplazmanın bölünmesiyle sonuçlanır.

Tipik bir hayvan hücresinde, sitokinez, mitoz süreci sırasında ortaya çıkar, ancak osteoklastlar gibi, sitokinez olmadan meydana gelen mitoz işlemine maruz kalabilen bazı hücre türleri olabilir (Biology-Online.org, 2017). ).

Sitokinez süreci, anafazda başlar ve bir sonraki ara yüzün başladığı anda tamamen gerçekleşen, trilofaz sırasında sona erer.

Hayvan hücrelerinde görülen ilk sitokinez değişikliği hücre yüzeyinde bölücü bir oyuk ortaya çıktığında belirginleşir. Bu karık hızlı bir şekilde daha belirgin hale gelir ve parça tam ortada olana kadar hücre çevresinde genişler.

Hayvan hücrelerinde ve birçok ökaryotik hücrede, sitokinez sürecine eşlik eden yapı, aktin filamentlerinden, miyosin II filamentlerinden ve birçok yapısal ve düzenleyici proteinden oluşan dinamik bir set olan "kontraktil halka" olarak bilinir. Hücrenin plazma membranının altına kurulur ve onu iki parçaya bölmek üzere kasılır.

Sitokinez sürecinden geçen bir hücrenin karşılaştığı en büyük sorun, bu sürecin doğru zamanda ve yerde gerçekleştiğinin teminatıdır. Zira, sitokinez mitoz evresi sırasında erken oluşmamalı veya kromozomların doğru bölünmesini kesebilir.

Mitotik dikenler ve hücre bölünmesi

Hayvanların hücrelerindeki mitotik iğler, ortaya çıkan kromozomların ayrılmasından tek başına sorumlu değildir, aynı zamanda kasılma halkasının konumunu ve dolayısıyla hücre bölünmesi düzlemini de belirtirler.

Kasılma halkası, metafaz levhasının düzleminde değişmez bir şekle sahiptir. Doğru açıda olduğu zaman, mitotik milin ekseni boyunca uzanır ve bölünmenin iki ayrı kromozom kümesi arasında meydana gelmesini sağlar.

Mitotik milin, bölümün düzlemini belirleyen kısmı, hücre tipine bağlı olarak değişebilir. Mil mikro boruları ve kasılma halkasının yeri arasındaki ilişki bilim adamları tarafından geniş çapta incelenmiştir.

Bunlar, büyüme süreci kesintiye uğramadan olukların hücrelerde ortaya çıkma hızlarını gözlemlemek amacıyla gübrelenmiş deniz omurgalı hayvanlarını manipüle etmişlerdir (Guertin, Trautmann ve McCollum, 2002).

Sitoplazma net olduğunda, iş mili daha kolay görülebilir, ayrıca gerçek zamanlı olarak erken anafaz durumunda yeni bir pozisyonda olduğu anı görülebilir.

Asimetrik bölünme

Çoğu hücrede sitokinez simetrik olarak ortaya çıkar. Çoğu hayvanda, örneğin, kontraktil halka, ana hücrenin ekvator çizgisi etrafında oluşturulur, böylece iki sonuçta elde edilen kızı hücre aynı boyutta ve benzer özelliklere sahip olur.

Bu simetri, astral mikro tübüllerin ve onları bir taraftan diğerine çeken proteinlerin yardımıyla sitoplazmaya odaklanma eğiliminde olan mitotik milin konumu sayesinde mümkündür.

Sitokinez sürecinde, eş zamanlı olarak çalışması gereken başarılı olması için birçok değişken vardır. Bununla birlikte, bu değişkenlerden biri değiştiğinde, hücreler farklı boyutlarda ve farklı bir sitoplazmik içeriğe sahip iki kız hücre üreterek asimetrik olarak bölünebilir (Education, 2014).

Genellikle, iki kızak hücresi farklı gelişim göstermeye mahkumdur. Bunun mümkün olması için ana hücrenin, hedefin bazı belirleyici bileşenlerini hücrenin bir tarafına ayırması ve daha sonra belirtilen düzlem hücresi bu bileşenleri bölme sırasında devralacak şekilde bölme düzlemini konumlandırması gerekir.

Bölmeyi asimetrik olarak konumlandırmak için mitotik mil, bölünmek üzere olan hücre içinde kontrollü bir şekilde hareket ettirilmelidir.

Görünüşe göre, iş milinin bu hareketi, hücresel korteksin bölgesel bölgelerindeki değişikliklerle ve iş mili kutuplarından birinin astral mikrotübüllerin yardımıyla yer değiştirmesine yardımcı olan lokalize proteinler tarafından tahrik edilir.

Sözleşme yüzük

Astral mikro tüpler fiziksel tepkilerinde daha uzun ve daha az dinamik hale geldikçe, kasılma halkası plazma zarının altında oluşmaya başlar.

Bununla birlikte, sitokinez için yapılan preparatların çoğu, sitoplazma bölünmeye başlamadan önce bile, mitoz sürecinde daha erken meydana gelir.

Arayüz sırasında, aktin ve miyosin II filamentleri bir kortikal ağ birleştirir ve oluşturur ve hatta bazı hücrelerde stres lifleri adı verilen büyük sitoplazmik kirişler oluşturur.

Bir hücrenin mitoz işlemini başlattığı ölçüde, bu düzenlemeler etkisiz hale getirilir ve aktinlerin çoğu yeniden düzenlenir ve miyosin II filamentleri serbest bırakılır.

Kromatitlerin anafaz sırasında ayrıldığı ölçüde, miyosin II kasılma halkasını oluşturmak için hızla birikmeye başlar. Bazı hücrelerde bile, hem mitotik milin hem de kasılma halkasının bileşimini düzenlemek için kinaz ailesinden proteinlerin kullanılması gerekir.

Kasılma halkası tamamen silahlandığında, aktin ve miyosin II için birçok farklı protein içerir. Bipolar aktin ve miyosin II filamanlarının üst üste binmiş matrisleri, sitoplazmayı, düz kas hücreleri tarafından gerçekleştirilene benzer bir işlemde iki parçaya bölmek için gerekli kuvveti oluşturur (Rappaport, 1996).

Bununla birlikte, sözleşmeli yüzüğün sözleşme yapma şekli hala bir gizemdir. Görünüşe göre, iskelet kaslarında olduğu gibi, birbiri üzerinde hareket eden aktin ve miyosin II filamentleri olan bir kordon mekanizması nedeniyle çalışmaz.

Zil, halka sözleşme yaptığında, işlem boyunca aynı sertliği korur. Bu, halkanın kapandığı madalyada filament sayısının azaldığı anlamına gelir (Alberts, vd., 2002).

Organellerin kız hücrelerinde dağılımı

Mitoz süreci, her bir kızı hücrenin aynı sayıda kromozom almasını sağlamalıdır. Bununla birlikte, bir ökaryotik hücre bölündüğünde, her bir kızın hücresi, hücre zarı içine alınmış organeller de dahil olmak üzere bir dizi temel hücresel bileşeni miras almalıdır.

Mitokondri ve kloroplastlar gibi hücresel organeller kendi bileşenlerinden kendiliğinden üretilemez, sadece önceden var olan organellerin büyümesinden ve bölünmesinden ortaya çıkabilir.

Benzer şekilde, bir kısmı hücre zarı içinde mevcut değilse, hücreler yeni bir endoplazmik retikulum yapamazlar.

Mitokondri ve kloroplastlar gibi bazı organeller, iki kız hücresinin onları başarıyla miras almasını sağlamak için ana hücre içinde çok sayıda bulunur.

Hücresel arayüz periyodu sırasındaki endoplazmik retikulum, hücre zarı ile birlikte sürekli olarak bulunur ve hücre iskeleti mikro tübülü tarafından düzenlenir (Brill, Hime, Scharer-Schuksz ve Fuller, 2000).

Mitoz fazına girdikten sonra, mikro tübüllerin yeniden düzenlenmesi, endoplazmik retikülü serbest bırakmakta ve bu da, çekirdek zarfın da kırılacağı ölçüde parçalanmaktadır. Golgi aygıtı da muhtemelen parçalanmıştır, ancak bazı hücrelerde retikül yoluyla daha sonra telopfazda ortaya çıkacak şekilde dağılmış gibi görünmektedir.

Sitokinezi olmayan mitoz

Hücre bölünmesini genellikle sitoplazmanın bölünmesi takip etse de, bazı istisnalar vardır. Bazı hücreler, sitoplazma bölünmeden birkaç hücre bölünmesi işleminden geçer.

Örneğin, meyve sineğinin embriyosu, sitoplazmik bölünme gerçekleşmeden önce 13 nükleer bölünme aşamasından geçer ve 6000 çekirdeğe sahip büyük bir hücreye neden olur.

Bu düzenleme çoğunlukla erken gelişim sürecini hızlandırmayı amaçlar, çünkü hücrelerin sitokinezde yer alan hücre bölünmesinin tüm aşamalarından geçmesi çok uzun sürmez.

Bu hızlı nükleer bölünme gerçekleştikten sonra, hücreler, çekirdeklenme olarak bilinen tek bir sitokinez sürecinde her çekirdeğin etrafında oluşturulur. Kasılma halkaları hücrelerin yüzeyinde oluşturulur ve plazma zarı içe doğru uzanır ve her çekirdeği saracak şekilde ayarlanır

Sitokinezi olmayan mitoz süreci, osteoklastlar, trofoblastlar ve bazı hepatositler ve kalp kası hücreleri gibi bazı memeli hücrelerinde de ortaya çıkar. Bu hücreler, örneğin, bazı mantarlar veya meyvelerin uçması gibi, çok çekirdekli bir şekilde büyürler (Zimmerman, 2012).