- Mitotic spindles และการแบ่งเซลล์
- การหารไม่สมมาตร
- แหวนหด
- การกระจายของออร์แกเนลล์ในเซลล์ลูกสาว
- ไมโทซิสโดยไม่มีไซโตไคเนซิส
- อ้างอิง
cytokinesisเป็นกระบวนการของการแบ่งเซลล์ของเซลล์ที่เกิดที่ ใน สองเซลล์ลูกสาวในระหว่างการแบ่งเซลล์ เกิดได้ทั้งแบบไมโทซิสและไมโอซิสและพบได้บ่อยในเซลล์สัตว์
ในกรณีของพืชและเชื้อราบางชนิดไซโตไคเนซิสจะไม่เกิดขึ้นเนื่องจากสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ไม่เคยแบ่งไซโทพลาซึม วัฏจักรของการสืบพันธุ์ของเซลล์จะสิ้นสุดลงด้วยการแบ่งไซโทพลาสซึมผ่านกระบวนการไซโตไคเนซิส
ในเซลล์สัตว์ทั่วไปไซโตไคเนซิสเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการไมโทซิสอย่างไรก็ตามอาจมีเซลล์บางประเภทเช่นเซลล์สร้างกระดูกที่สามารถผ่านกระบวนการไมโทซิสได้โดยไม่เกิดไซโตไคน์
กระบวนการไซโตไคเนซิสเริ่มต้นในช่วง anaphase และสิ้นสุดในช่วง telophase เกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์ในช่วงเวลาที่ส่วนต่อประสานเริ่มต้น
ระยะ telophase และ cytokinesis ของ mitosis ที่มา: Kelvin Song CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0) ผ่าน Wikimedia Commons,
การเปลี่ยนแปลงของไซโตไคเนซิสที่มองเห็นได้เป็นครั้งแรกในเซลล์สัตว์จะเห็นได้ชัดเมื่อร่องการแบ่งปรากฏบนผิวเซลล์ ร่องนี้จะเด่นชัดขึ้นอย่างรวดเร็วและขยายออกไปรอบ ๆ เซลล์จนส่วนตรงกลางสมบูรณ์
ในเซลล์สัตว์และเซลล์ยูคาริโอตจำนวนมากโครงสร้างที่มาพร้อมกับกระบวนการไซโตไคเนซิสเรียกว่า "แหวนหด" ซึ่งเป็นส่วนประกอบแบบไดนามิกที่ประกอบด้วยเส้นใยแอกตินเส้นใยไมโอซิน II และโปรตีนโครงสร้างและกฎข้อบังคับจำนวนมาก มันเกาะอยู่ใต้เยื่อหุ้มพลาสมาของเซลล์และหดตัวเพื่อแบ่งออกเป็นสองส่วน
Ciliates ที่อยู่ใน cytokinesis ที่มา: The Alpha Wolf CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0) ผ่าน Wikimedia Commons
ปัญหาใหญ่ที่สุดที่เซลล์ต้องเผชิญกับไซโตไคเนซิสคือการทำให้แน่ใจว่ากระบวนการนี้เกิดขึ้นในเวลาและสถานที่ที่เหมาะสม เนื่องจากไซโตไคเนซิสจะต้องไม่เกิดขึ้นเร็วในช่วงไมโทซิสมิฉะนั้นอาจขัดขวางการแบ่งพาร์ติชันที่ถูกต้องของโครโมโซม
Mitotic spindles และการแบ่งเซลล์
การเปรียบเทียบกระบวนการไซโตไคเนซิสในเซลล์พืชและเซลล์สัตว์ ที่มา: Mathilda Brinton CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) ผ่าน Wikimedia Commons,
ไมโทติกสปินเดิลในเซลล์ของสัตว์ไม่เพียง แต่ทำหน้าที่แยกโครโมโซมที่เกิดขึ้นเท่านั้น แต่ยังระบุตำแหน่งของวงแหวนหดและระนาบของการแบ่งเซลล์ด้วย
แหวนหดตัวมีรูปร่างคงที่ในระนาบของแผ่นเมทาเฟส เมื่ออยู่ในมุมที่ถูกต้องมันจะวิ่งไปตามแกนของ mitotic spindle เพื่อให้แน่ใจว่าการแบ่งเกิดขึ้นระหว่างโครโมโซมสองชุดที่แยกจากกัน
ส่วนของแกนหมุนไมโทติกที่ระบุระนาบการแบ่งอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์ ความสัมพันธ์ระหว่าง microtubules ของแกนหมุนและตำแหน่งของวงแหวนหดตัวได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางโดยนักวิทยาศาสตร์
พวกเขาได้จัดการกับไข่ที่ปฏิสนธิของสัตว์มีกระดูกสันหลังในทะเลเพื่อสังเกตความเร็วที่ร่องปรากฏในเซลล์โดยไม่รบกวนกระบวนการเจริญเติบโต
เมื่อไซโทพลาสซึมชัดเจนแกนหมุนสามารถมองเห็นได้ง่ายขึ้นเช่นเดียวกับช่วงเวลาในเวลาจริงที่ตั้งอยู่ในตำแหน่งใหม่ในสถานะแอนาเฟสตอนต้น
การหารไม่สมมาตร
ในเซลล์ส่วนใหญ่ cytokinesis เกิดขึ้นอย่างสมมาตร ตัวอย่างเช่นในสัตว์ส่วนใหญ่วงแหวนหดตัวจะเกิดขึ้นรอบ ๆ เส้นศูนย์สูตรของเซลล์ต้นกำเนิดเพื่อให้เซลล์ลูกสาวที่ได้ทั้งสองมีขนาดเท่ากันและมีคุณสมบัติใกล้เคียงกัน
ความสมมาตรนี้เป็นไปได้เนื่องจากตำแหน่งของแกนหมุนไมโทติกซึ่งมีแนวโน้มที่จะมุ่งเน้นไปที่ไซโทพลาสซึมด้วยความช่วยเหลือของดาวฤกษ์ microtubules และโปรตีนที่ดึงจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง
ภายในกระบวนการไซโตไคเนซิสมีตัวแปรมากมายที่ต้องทำงานพร้อมกันเพื่อให้ประสบความสำเร็จ อย่างไรก็ตามเมื่อตัวแปรตัวใดตัวหนึ่งเปลี่ยนแปลงไปเซลล์ต่างๆสามารถแบ่งตัวได้อย่างไม่สมมาตรทำให้เกิดเซลล์ลูกสาวสองเซลล์ที่มีขนาดต่างกันและมีเนื้อหาไซโตพลาสซึมที่แตกต่างกัน
โดยปกติแล้วเซลล์ของลูกสาวทั้งสองจะถูกกำหนดให้มีการพัฒนาที่แตกต่างกัน เพื่อให้เป็นไปได้เซลล์ต้นกำเนิดจะต้องหลั่งส่วนประกอบที่กำหนดชะตากรรมบางส่วนไปยังด้านใดด้านหนึ่งของเซลล์จากนั้นจึงหาระนาบการแบ่งตัวเพื่อให้เซลล์ลูกสาวที่ระบุได้รับส่วนประกอบเหล่านี้ในเวลาที่แบ่ง
ในการวางตำแหน่งการแบ่งแบบไม่สมมาตรต้องเคลื่อนย้ายแกนหมุนแบบไมโทติกในลักษณะควบคุมภายในเซลล์ที่กำลังจะแบ่งตัว
เห็นได้ชัดว่าการเคลื่อนไหวของแกนหมุนนี้เกิดจากการเปลี่ยนแปลงในพื้นที่ส่วนภูมิภาคของเยื่อหุ้มเซลล์และโดยโปรตีนที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นซึ่งช่วยในการเปลี่ยนขั้วหนึ่งของแกนหมุนด้วยความช่วยเหลือของ microtubules ของดาว
แหวนหด
เมื่อ microtubules ของดาวฤกษ์ยาวขึ้นและมีพลวัตน้อยลงในการตอบสนองทางกายภาพวงแหวนหดตัวจะเริ่มก่อตัวภายใต้เยื่อหุ้มพลาสมา
อย่างไรก็ตามการเตรียมไซโตไคน์ส่วนใหญ่เกิดขึ้นก่อนหน้านี้ในกระบวนการไมโทซิสก่อนที่ไซโตพลาสซึมจะเริ่มแบ่งตัว
ในระหว่างการเชื่อมต่อเส้นใยแอกตินและไมโอซิน II จะรวมกันและสร้างเครือข่ายเยื่อหุ้มสมองและแม้แต่ในเซลล์บางเซลล์ก็สร้างกลุ่มไซโตพลาสซึมขนาดใหญ่ที่เรียกว่าเส้นใยความเครียด
เมื่อเซลล์เริ่มกระบวนการไมโทซิสการจัดเรียงเหล่านี้จะแตกตัวและแอคตินส่วนใหญ่จะถูกจัดเรียงใหม่และเส้นใยไมโอซิน II จะถูกปล่อยออกมา
เมื่อโครมาทิดแยกออกจากกันในช่วง anaphase myosin II จะเริ่มสะสมอย่างรวดเร็วเพื่อสร้างแหวนหด ในบางเซลล์จำเป็นต้องใช้โปรตีนจากตระกูลไคเนสเพื่อควบคุมองค์ประกอบของแกนหมุนไมโทติกและวงแหวนหดตัว
เมื่อวงแหวนหดตัวมีอาวุธครบถ้วนจะมีโปรตีนหลายชนิดนอกเหนือจากแอกตินและไมโอซิน II เมทริกซ์ที่ซ้อนทับของเส้นใยไบโพลาร์แอกตินและไมโอซิน II สร้างแรงที่จำเป็นในการแบ่งไซโทพลาสซึมออกเป็นสองส่วนในกระบวนการที่คล้ายกับที่ดำเนินการโดยเซลล์กล้ามเนื้อเรียบ
อย่างไรก็ตามวิธีการที่สัญญาแหวนหดตัวยังคงเป็นปริศนา เห็นได้ชัดว่ามันไม่ได้ทำงานในนามของกลไกสายไฟที่มีเส้นใยแอกตินและไมโอซิน II เคลื่อนไหวอยู่ด้านบนของกันและกันเช่นเดียวกับกล้ามเนื้อโครงร่าง
เนื่องจากเมื่อแหวนหดตัวแหวนจะคงความแข็งแกร่งเหมือนเดิมตลอดกระบวนการ นั่นหมายความว่าจำนวนเส้นใยจะลดลงเมื่อวงแหวนปิด
การกระจายของออร์แกเนลล์ในเซลล์ลูกสาว
กระบวนการไมโทซิสต้องให้แน่ใจว่าเซลล์ลูกสาวแต่ละเซลล์ได้รับโครโมโซมจำนวนเท่ากัน อย่างไรก็ตามเมื่อเซลล์ยูคาริโอตแบ่งตัวเซลล์ลูกสาวแต่ละเซลล์จะต้องสืบทอดส่วนประกอบของเซลล์ที่จำเป็นจำนวนมากรวมทั้งออร์แกเนลล์ที่อยู่ภายในเยื่อหุ้มเซลล์ด้วย
ออร์แกเนลล์ของเซลล์เช่นไมโตคอนเดรียและคลอโรพลาสต์ไม่สามารถสร้างขึ้นเองได้จากส่วนประกอบแต่ละส่วนพวกมันสามารถเกิดขึ้นได้จากการเติบโตและการแบ่งตัวของออร์แกเนลล์ที่มีอยู่ก่อนแล้วเท่านั้น
ในทำนองเดียวกันเซลล์ไม่สามารถสร้างเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมใหม่ได้เว้นแต่บางส่วนจะมีอยู่ภายในเยื่อหุ้มเซลล์
ออร์แกเนลล์บางชนิดเช่นไมโตคอนเดรียและคลอโรพลาสต์มีอยู่ในเซลล์ต้นกำเนิดหลายรูปแบบเพื่อให้แน่ใจว่าเซลล์ลูกสาวทั้งสองจะสืบทอดได้สำเร็จ
เอนโดพลาสมิกเรติคูลัมในช่วงที่มีการเชื่อมต่อกับเซลล์นั้นต่อเนื่องกันกับเยื่อหุ้มเซลล์และถูกจัดระเบียบโดยไมโครทูบูลของเซลล์โครงร่าง
หลังจากเข้าสู่ระยะไมโทซิสการจัดโครงสร้างใหม่ของไมโครทูบูลจะปล่อยเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมซึ่งแยกส่วนเมื่อซองของนิวเคลียสแตกออกด้วย อุปกรณ์ Golgi อาจมีการแยกส่วนเช่นกันแม้ว่าในบางเซลล์จะปรากฏว่ามีการกระจายผ่านร่างแหและต่อมาก็ปรากฏในเทโลเฟส
ไมโทซิสโดยไม่มีไซโตไคเนซิส
แม้ว่าการแบ่งเซลล์มักจะตามมาด้วยการแบ่งไซโทพลาสซึม แต่ก็มีข้อยกเว้นบางประการ เซลล์บางชนิดผ่านกระบวนการต่างๆของการแบ่งเซลล์โดยที่ไซโทพลาสซึมไม่แตก
ตัวอย่างเช่นเอ็มบริโอแมลงวันผลไม้ต้องผ่าน 13 ขั้นตอนของการแบ่งนิวเคลียร์ก่อนที่จะมีการแบ่งไซโตพลาสซึมส่งผลให้เซลล์ขนาดใหญ่มีนิวเคลียสมากถึง 6,000 นิวเคลียส
การจัดเรียงนี้ส่วนใหญ่มีจุดมุ่งหมายเพื่อเร่งกระบวนการพัฒนาในช่วงต้นเนื่องจากเซลล์ไม่ต้องใช้เวลานานในการผ่านทุกขั้นตอนของการแบ่งเซลล์ที่ไซโตไคน์เกี่ยวข้อง
หลังจากการแบ่งตัวของนิวเคลียร์อย่างรวดเร็วนี้เกิดขึ้นเซลล์จะถูกสร้างขึ้นรอบ ๆ นิวเคลียสแต่ละเซลล์ในกระบวนการเดียวของไซโตไคเนซิสหรือที่เรียกว่า celurization วงแหวนหดตัวก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวของเซลล์และเมมเบรนของพลาสมาจะยื่นเข้าด้านในและกระชับเพื่อปิดล้อมนิวเคลียส
กระบวนการไมโทซิสที่ไม่ใช่ไซโตไคเนซิสยังเกิดขึ้นในเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบางชนิดเช่นเซลล์สร้างกระดูกเซลล์โทรโฟบลาสต์และเซลล์ตับและเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจบางชนิด ตัวอย่างเช่นเซลล์เหล่านี้เติบโตในลักษณะหลายนิวเคลียร์เช่นเดียวกับเชื้อราบางชนิดหรือผลไม้ที่บินได้
อ้างอิง
- Alberts, B. , Johnson, A. , Lewis, J. , Raff, M. , Roberts, K. , & Walter, P. (2002). อณูชีววิทยาของเซลล์. พิมพ์ครั้งที่ 4. นิวยอร์ก: วิทยาศาสตร์การ์แลนด์.
- Biology-Online.org (12 มีนาคม 2560). ชีววิทยาออนไลน์ สืบค้นจาก Cytokinesis: biology-online.org.
- Brill, JA, Hime, GR, Scharer-Schuksz, M. , & Fuller, &. (2000)
- Education, N. (2014). การศึกษาธรรมชาติ. ดึงมาจาก cytokinesis: nature.com.
- Guertin, DA, Trautmann, S. , & McCollum, D. (มิถุนายน 2545) สืบค้นจาก Cytokinesis ในยูคาริโอต: ncbi.nlm.nih.gov.
- Rappaport, R. (1996). Cytokinesis ในเซลล์สัตว์ นิวยอร์ก: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์
- ซิมเมอร์แมน, A. (2012). ไมโทซิส / ไซโตไคเนซิส. สำนักพิมพ์วิชาการ.