Cytokinesis Definition
Cytokinesis är den sista processen i eukaryotisk celldelning, som delar cytoplasma, organeller och cellmembran. Cytokinesis inträffar vanligtvis i slutet av mitosen, efter telofasen, men de två är oberoende processer. Hos de flesta djur börjar cytokinesis någon gång i slutet av anafasen eller början av telofasen, för att säkerställa att kromosomerna har segregerats fullständigt. Cytokinesens rörelser som syns i cellen orsakas av samma spindelnätverk som var ansvarigt för separationen av kromosomerna. Delar av spindeln som ansvarar för kromosomernas rörelse bryts ner i sen celldelning, för att användas vid omstruktureringen av de två nya cellerna.
Cellerna kan dela sig jämnt, så kallad symmetrisk cytokinesis, eller så kan en av cellerna behålla majoriteten av cytoplasman. Under manlig meios hos människor, till exempel, har alla fyra cellerna i slutet av meiosen samma storlek och relativa antal organeller. Denna spermatogenesiprocess ger upphov till miljontals små, men för det mesta lika stora spermier. Vid mänsklig oogenes däremot delas cellerna genom asymmetrisk cytokinesis. Detta ger upphov till en mycket stor cell och tre polära kroppar. De mindre polkropparna blir inte till ägg. På detta sätt produceras färre ägg, men de är mycket större celler. Vissa celler, hos människor och andra arter, genomgår inte cytokinesis efter mitos och bildar stora flerkärniga celler.
Cytokinesis i djurceller
Oavsett om celldelningen är mitos eller meios sker cytokinesis på ungefär samma sätt. Cellulära signaler talar om för cellen var den ska dela sig, vilket skapar delningsplanet. Runt detta plan bildas den cytokinetiska rännan, som så småningom klämmer av för att skilja de två cellerna åt. Den sista processen för cytokinesis i djurceller är abscission. Under abscission dras aktin-myosin-kontraktionsringen som skapar den cytokinetiska rännan ihop hela vägen, och plasmamembranen genomgår en fission för att slutligen separera de två cellerna.
Vetenskapsmännen är fortfarande inte säkra på vad som orsakar specifikationen av delningsplanet i olika celler. Processen är en komplex process som involverar många mikrotubuli och cellsignaler. När denna position har bestämts måste den kontraktila ringen av aktin-myosin etableras. Aktin och myosin är samma motorproteiner som orsakar muskelcellernas sammandragning. Muskelcellerna är packade med aktinfilament, som proteinet myosin kan dra ihop om det får ATP-energi. Samma system används vid delning av djurceller. Aktinfilamenten bildar en ring vid delningsplanet. Myosinproteinerna börjar sedan dra ihop aktinfilamenten och skapar en mindre ring.
Tidigare har all cytoplasma och alla organeller uteslutits från ringen. Det enda som återstår är aktin-myosin-ringen och de mikrotubuli som begränsas av ringen. Detta kallas mellankroppsstrukturen och den måste också delas för att cellerna ska kunna separeras. Detta sker under abscissionsprocessen. Proteinerna skärs av och plasmamembranen smälter ihop. Den extracellulära materia som håller ihop cellerna löses upp och cellerna kan separeras. I vissa flercelliga djur förblir cellerna nära förbundna med varandra och kan till och med bilda och bibehålla förbindelser mellan sina cytoplasmer, så kallade gap junctions. Dessa små broar kan bildas som rester av det endoplasmatiska retikulumet som fastnar i mellankroppsstrukturen, eller så kan de bildas senare.
Cytokinesis i växtceller
Växter genomgår en liknande process av cytokinesis, med skillnaden att deras celler är styva. Växter omges av ett sekundärt lager, cellväggen. Denna extracellulära struktur är ansvarig för att hjälpa till att ge växterna deras form, och måste etableras när en cell delar sig. För att göra detta använder växterna mikrotubulära spindelstrukturer som kallas phragmoplaster. Phragmoplasterna bär vesiklar med cellväggsmaterial till den nya cellplattan. Dessa material, som cellulosa, samverkar för att bilda en komplex och stark matris. När plattan delar cellen kommer plasmamembranet att försegla och de två cellerna separeras.
Fragmoplasten, liksom centrosomerna i djurceller, organiserar mikrotubulerna och styr deras tillväxt och minskning. Komponenterna för den nya cellplattan skapas och paketeras av det endoplasmatiska retikulumet och Golgiapparaten. De skickas sedan till phragmoplasten, som bygger cellplattan från mitten och utåt. Detta kan ses i figuren ovan. Cellplattan börjar i mitten, och när den är färdigställd rör sig phragmoplastens mikrotubuli utåt, tills de når det aktuella plasmamembranet. Detta membran kommer att skäras av, och cellväggen kommer att vara helt ansluten mellan alla omgivande celler. Mellan de två cellerna kommer fångade endoplamiska retikulum att skapa plasmodesmata, som är som gap junctions och tillåter molekyler att passera från cell till cell. Det finns teorier om att växter kan använda dessa plasmodesmata som en form av cellulär kommunikation.
- Klyvningsfåra – Falsen i cellmembranet som skapas genom att proteinfilamenten drar ihop sig.
- Karyokinesis – Separationen av kromosomerna, som är skild från celldelningen.
- Plasmodesmata – Delar av växtceller som förblir kopplade till andra celler, bildas ibland under cytokinesis.
- Gap Junction – Delar av djurcellmembran som förblir nära kopplade till omgivande celler, t.ex. neuronernas synapser.
Quiz
1. Ett antal proteiner är ansvariga för tidpunkten för cytokinesen. För att tillverka och reglera dessa proteiner måste cellen förbruka en avsevärd mängd energi. Vilka är fördelarna med att ha en vältajmad cytokinesis?
A. Snabbare celldelning
B. Färre kromosomfel och mindre förstörelse
C. Gör fler delningar möjliga
2. Under meiosen genomgår en diploid organism med totalt 8 kromosomer två på varandra följande omgångar av cytokinesis. Efter cytokinesis II, hur många kromosomer finns det i varje cell?
A. 4
B. 8
C. 2
3. Varför måste jordiska planer bygga en cellvägg varje gång de vill dela sig? Varför inte göra det efter cytokinesis?
A. För svårt när cellerna väl är etablerade.
B. Hela växten skulle kunna försvagas strukturellt.
C. Cellväggen skapar plasmamembran.