Citokinézis definíció
A citokinézis az eukarióta sejtosztódás utolsó folyamata, amely a citoplazmát, az organellákat és a sejtmembránt osztja szét. A citokinézis jellemzően a mitózis végén, a telofázis után következik be, de a két folyamat egymástól független. A legtöbb állatban a citokinézis valamikor a késői anafázisban vagy a korai telopházisban kezdődik, hogy a kromoszómák teljesen szétváljanak. A sejtben látható citokinézis mozgásait ugyanaz az orsóhálózat okozza, amely a kromoszómák szétválásáért is felelős volt. A kromoszómák mozgatásáért felelős orsó részei a késői sejtosztódás során lebomlanak, hogy a két új sejt átstrukturálásához használják fel őket.
A sejtek oszolhatnak egyenletesen, amit szimmetrikus citokinézisnek nevezünk, vagy az egyik sejt megtarthatja a citoplazma többségét. Az emberi férfi meiózis során például mind a 4 sejt a meiózis végén azonos méretű, és a szervsejtek relatív számával rendelkezik. A spermatogenezis ezen folyamata során több millió apró, de többnyire egyforma méretű spermium keletkezik. Az emberi oogenezis ezzel szemben aszimmetrikus citokinézisen keresztül osztódik. Ennek során egy nagyon nagy sejt és 3 poláris test keletkezik. A kisebb poláris testekből nem lesz petesejt. Így kevesebb petesejt keletkezik, de ezek sokkal nagyobb sejtek. Az emberek és más fajok egyes sejtjei a mitózis után nem mennek át citokinézisen, és nagy, többmagvú sejteket alkotnak.
Citokinézis állati sejtekben
Függetlenül attól, hogy a sejtosztódás mitózis vagy meiózis, a citokinézis nagyjából ugyanúgy történik. Sejtszintű jelek mondják meg a sejtnek, hogy hol kell osztódnia, ami létrehozza az osztódási síkot. E sík körül kialakul a citokinézis barázda, amely végül lecsípődik, hogy elválassza a két sejtet. A citokinézis utolsó folyamata az állati sejtekben az abszisszió. Az abszcisszió során a citokinetikus barázdát létrehozó aktin-myozin összehúzódó gyűrű teljesen összehúzódik, és a plazmamembránok hasadáson mennek keresztül, hogy végül szétválasszák a két sejtet.
A tudósok még mindig nem tudják biztosan, hogy mi okozza az osztódási sík specifikálódását a különböző sejtekben. A folyamat összetett folyamat, amelyben számos mikrotubulus és sejtszignál vesz részt. Miután ez a pozíció meghatározásra került, létre kell hozni az aktin-myozin összehúzódási gyűrűt. Az aktin és a miozin ugyanazok a motorfehérjék, amelyek az izomsejtek összehúzódását okozzák. Az izomsejtek tele vannak aktin filamentumokkal, amelyeket a miozin fehérje képes összehúzni, ha ATP energiát kap. Ugyanezt a rendszert alkalmazzák az osztódó állati sejtekben is. Az aktin filamentumok az osztódási síkban gyűrűt alkotnak. A miozinfehérjék ezután elkezdik összehúzni az aktinfilamentumokat, létrehozva egy kisebb gyűrűt.
Egy idő után az összes citoplazma és organellum kikerült a gyűrűből. Csak az aktin-miozin gyűrű és a gyűrű által összeszorított mikrotubulusok maradnak. Ezt nevezzük középtest struktúrának, és ennek is szét kell válnia ahhoz, hogy a sejtek szétváljanak. Ez az abszisszió folyamata során történik. A fehérjék elvágódnak és a plazmamembránok összeolvadnak. A sejteket összetartó sejten kívüli anyag feloldódik, és a sejtek szétválhatnak. Egyes többsejtű állatokban a sejtek szorosan egymás mellett maradnak, sőt képesek a citoplazmáik közötti kapcsolatokat, úgynevezett réskapcsolatokat kialakítani és fenntartani. Ezek a kis hidak kialakulhatnak az endoplazmatikus retikulum maradványaként, amely beszorul a középtest szerkezetébe, vagy később is kialakulhatnak.
Citokinézis a növényi sejtekben
A növényekben hasonló citokinézisfolyamat zajlik le, a különbség a sejtek merevségében van. A növényeket egy másodlagos réteg, a sejtfal veszi körül. Ez az extracelluláris szerkezet felelős azért, hogy a növényeknek formát adjon, és a sejtosztódáskor kell kialakulnia. Ehhez a növények mikrotubulusos orsószerkezeteket, úgynevezett fragmoplasztiszokat használnak. A fragmoplasztok a sejtfal anyagának vezikuláit szállítják az új sejtlemezre. Ezek az anyagok, mint például a cellulóz, kölcsönhatásba lépve összetett és erős mátrixot alkotnak. A sejtlemez osztódása után a plazmamembrán lezárul, és a két sejt elválik egymástól.
A fragmoplasztok az állati sejtek centroszómáihoz hasonlóan szervezik a mikrotubulusokat, és irányítják növekedésüket és csökkenésüket. Az új sejtlemez alkotóelemeit az endoplazmatikus retikulum és a Golgi-apparátus hozza létre és csomagolja. Ezután a fragmoplasztba kerülnek, amely a sejtlemezt a közepétől kifelé haladva építi fel. Ez látható a fenti ábrán. A sejtlemez középen kezdődik, és ahogy elkészül, a fragmoplaszt mikrotubulusok kifelé mozognak, amíg el nem érik az aktuális plazmamembránt. Ez a membrán átvágódik, és a sejtfal teljesen összekapcsolódik az összes környező sejt között. A két sejt között a csapdába esett endoplamikus retikulum plazmodesmákat hoz létre, amelyek olyanok, mint a réskapcsolatok, és lehetővé teszik a molekulák átjutását sejtről sejtre. Az elméletek szerint a növények ezeket a plazmodesmákat a sejtkommunikáció egyik formájaként használhatják.
- Hasadási barázda – A sejtmembránban a fehérjefilamentumok összehúzódása által létrehozott redő.
- Karyokinézis – A kromoszómák szétválása, a sejt osztódásától elkülönülve.
- Plazmodesmák – A növényi sejtek más sejtekkel kapcsolatban maradó szakaszai, amelyek néha a citokinézis során keletkeznek.
- Gap Junction – Az állati sejtmembránok olyan részei, amelyek a környező sejtekkel szoros kapcsolatban maradnak, ilyenek a neuronok szinapszisa.
Kvíz
1. A citokinézis időzítéséért számos fehérje felelős. E fehérjék előállításához és szabályozásához a sejtnek jelentős mennyiségű energiát kell fordítania. Milyen előnyei vannak a jól időzített citokinézisnek?
A. Gyorsabb sejtosztódás
B. Kevesebb kromoszóma hiba és pusztulás
C. Több osztódást tesz lehetővé
2. A meiózis során egy diploid szervezet 8 összes kromoszómával két egymást követő citokinézisfordulón megy keresztül. A II. citokinézis után hány kromoszóma van az egyes sejtekben?
A. 4
B. 8
C. 2
3. Miért kell a földi planktonoknak minden alkalommal sejtfalat építeniük, amikor osztódni akarnak? Miért nem a citokinézis után?
A. Túl nehéz, ha már kialakultak a sejtek.
B. Az egész növény szerkezetileg meggyengülhet.
C. A sejtfal plazmamembránt hoz létre.