Sytokineesi Määritelmä
Sytokineesi on eukaryoottisten solujen jakautumisen viimeinen prosessi, joka jakaa sytoplasman, organellit ja solukalvon. Sytokinesis tapahtuu tyypillisesti mitoosin lopussa, telofaasin jälkeen, mutta nämä kaksi prosessia ovat toisistaan riippumattomia. Useimmilla eläimillä sytokinesis alkaa joskus myöhäisessä anafaasissa tai varhaisessa telopaasissa, jotta varmistetaan, että kromosomit ovat täysin jakautuneet. Solussa näkyvät sytokinesiksen liikkeet johtuvat samasta karaverkosta, joka oli vastuussa kromosomien erottumisesta. Kromosomien liikuttamisesta vastaavan karan osat hajoavat myöhäisessä solunjakautumisessa, jotta niitä voidaan käyttää kahden uuden solun uudelleenjärjestelyyn.
Solut voivat jakautua tasaisesti, jolloin puhutaan symmetrisestä sytokinesiksestä, tai toinen soluista voi säilyttää enemmistön sytoplasmasta. Esimerkiksi miehen meioosin aikana ihmisellä kaikilla neljällä solulla on meioosin lopussa sama koko ja suhteellinen määrä organelleja. Tämä spermatogeneesin prosessi tuottaa miljoonia pieniä, mutta enimmäkseen samanarvoisia siittiöitä. Ihmisen oogeneesi sen sijaan jakautuu epäsymmetrisen sytokinesiksen kautta. Tällöin syntyy yksi hyvin suuri solu ja kolme napaelintä. Pienemmistä polaarikappaleista ei tule munasoluja. Näin syntyy vähemmän munasoluja, mutta ne ovat paljon suurempia soluja. Jotkut solut ihmisillä ja muilla lajeilla eivät käy läpi sytokinesistä mitoosin jälkeen, vaan muodostavat suuria monisoluisia soluja.
Sytokinesis eläinsoluissa
Olikpa solunjakautuminen mitoosia tai meioosia, sytokinesis tapahtuu pitkälti samalla tavalla. Solusignaalit kertovat solulle, missä solu jakautuu, mikä luo jakautumistason. Tämän tason ympärille muodostuu sytokineettinen uurre, joka lopulta puristuu ja erottaa kaksi solua toisistaan. Sytokineesin viimeinen prosessi eläinsoluissa on abskissio. Abskission aikana sytokineettisen uurteen synnyttävä aktiini-myosiinisupistusrengas supistuu kokonaan, ja plasmamembraanit fissoituvat erottaen lopulta kaksi solua toisistaan.
Tutkijat eivät ole vieläkään varmoja siitä, mikä aiheuttaa jakautumistason määrittelyn eri soluissa. Kyseessä on monimutkainen prosessi, johon liittyy monia mikrotubuluksia ja solusignaaleja. Kun tämä asento on määritetty, on muodostettava aktiini-myosiinisupistusrengas. Aktiini ja myosiini ovat samoja motorisia proteiineja, jotka aiheuttavat lihassolujen supistumisen. Lihassolut ovat täynnä aktiinifilamentteja, joita myosiiniproteiini voi vetää yhteen, jos sille annetaan ATP-energiaa. Tätä samaa järjestelmää käytetään myös jakautuvissa eläinsoluissa. Aktiinifilamentit muodostavat renkaan jakautumistason kohdalle. Myosiiniproteiinit alkavat sitten vetää aktiinifilamentteja yhteen muodostaen pienemmän renkaan.
Lopulta kaikki sytoplasma ja organellit on suljettu pois renkaasta. Jäljelle jäävät vain aktiini-myosiinirengas ja renkaan supistamat mikrotubulukset. Tätä kutsutaan keskivartalorakenteeksi, ja myös sen täytyy jakautua, jotta solut voivat erota toisistaan. Tämä tapahtuu abskissioprosessin aikana. Proteiinit leikkautuvat ja plasmakalvot sulautuvat kiinni. Soluja yhdessä pitävä solunulkoinen aines liukenee, ja solut voivat erottua toisistaan. Joissakin monisoluisissa eläimissä solut pysyvät tiiviisti yhteydessä toisiinsa, ja ne voivat jopa muodostaa ja ylläpitää sytoplasmojensa välisiä yhteyksiä, joita kutsutaan rakoliitoksiksi. Nämä pienet sillat voivat muodostua endoplasmisen retikulumin jäänteinä, jotka jäävät kiinni keskirunkorakenteeseen, tai ne voivat muodostua myöhemmin.
Sytokinesis kasvisoluissa
Kasveissa käydään läpi samankaltainen sytokinesisprosessi, jonka erona on niiden solujen jäykkyys. Kasveja ympäröi toissijainen kerros, soluseinämä. Tämä solunulkoinen rakenne auttaa antamaan kasveille niiden muodon, ja sen on muodostuttava solun jakautuessa. Tätä varten kasvit käyttävät mikrotubulusten muodostamia kehräsrakenteita, jotka tunnetaan nimellä fragmoplastit. Fragmoplastit kuljettavat soluseinämateriaalin vesikkeleitä uuteen solulevyyn. Nämä materiaalit, kuten selluloosa, muodostavat yhdessä monimutkaisen ja vahvan matriisin. Kun solulevy jakaa solun, plasmakalvo sulkeutuu, ja kaksi solua erotetaan toisistaan.
Fragmoplastit, kuten eläinsolujen sentrosomit, järjestävät mikrotubuluksia ja ohjaavat niiden kasvua ja pienenemistä. Uuden solulevyn komponentit luodaan ja pakataan endoplasmisessa retikulumissa ja Golgin laitteistossa. Sitten ne lähetetään fragmoplastiin, joka rakentaa solulevyn keskeltä ulospäin. Tämä näkyy yllä olevassa kuvassa. Solulevy alkaa keskeltä, ja kun se valmistuu, fragmoplastin mikrotubulukset liikkuvat ulospäin, kunnes ne saavuttavat nykyisen plasmakalvon. Tämä kalvo katkeaa, ja soluseinämä on täysin yhteydessä kaikkien ympäröivien solujen välillä. Kahden solun väliin loukkuun jäänyt endoplamic reticulum luo plasmodesmat, jotka ovat kuin rakoliitoksia ja mahdollistavat molekyylien siirtymisen solusta toiseen. Teorian mukaan kasvit saattavat käyttää näitä plasmodesmoja soluviestinnän muotona.
- Cleavage Furrow – Solukalvon poimu, joka syntyy proteiinifilamenttien supistuessa.
- Karyokinesis – Kromosomien erottuminen toisistaan, erillään solun jakautumisesta.
- Plasmodesmat – Kasvisolujen osat, jotka pysyvät yhteydessä toisiin soluihin, muodostuvat joskus sytokineesin aikana.
- Gap Junction – Eläinsolujen solukalvojen osat, jotka jäävät läheiseen yhteyteen ympäröiviin soluihin, esim. hermosolujen synapsit.
Quiz
1. Useat proteiinit ovat vastuussa sytokinesiksen ajoituksesta. Näiden proteiinien valmistamiseen ja säätelyyn solun on käytettävä huomattavan paljon energiaa. Mitä hyötyä hyvin ajoitetusta sytokinesiksestä on?
A. Nopeampi solunjakautuminen
B. Vähemmän kromosomivirheitä ja tuhoutumista
C. Mahdollistaa useamman jakautumisen
2. Meioosin aikana diploidinen organismi, jossa on yhteensä 8 kromosomia, käy läpi kaksi peräkkäistä sytokinesiskierrosta. Kuinka monta kromosomia kussakin solussa on sytokinesis II:n jälkeen?
A. 4
B. 8
C. 2
3. Miksi maankaltaisten kasvien on rakennettava soluseinämä aina, kun ne haluavat jakautua? Miksi sitä ei tehdä sytokinesiksen jälkeen?
A. Liian vaikeaa, kun solut ovat jo muodostuneet.
B. Koko kasvi voisi heikentyä rakenteellisesti.
C. Soluseinämä luo plasmakalvon.