- צירים מיטוטיים וחלוקת תאים
- חלוקה א-סימטרית
- טבעת התכווצות
- חלוקת האורגנלים בתאי בת
- מיטוזיס ללא ציטוקינזיס
- הפניות
Cytokinesis הוא תהליך של חלוקת הציטופלסמה של תא וכתוצאה ב שני תאי הבת בזמן חלוקת התא. זה מופיע במיטוזה וגם במיוזה ושכיח בתאי בעלי חיים.
במקרה של צמחים ופטריות מסוימות, ציטוקינזיס אינו מתרחש, מכיוון שאורגניזמים אלו לעולם אינם מחלקים את הציטופלסמה שלהם. מחזור רביית התא מסתיים עם חלוקת הציטופלסמה בתהליך הציטוקינזיס.
בתא בעלי חיים טיפוסי, ציטוקינזיס מתרחשת בתהליך המיטוזה, עם זאת יתכנו סוגים מסוימים של תאים כמו אוסטאוקלסטים שיכולים לעבור את תהליך המיטוזה מבלי שיתרחש ציטוקינזיס.
תהליך הציטוקינזיס מתחיל במהלך אנאפאזה ומסתיים במהלך הטלופאז, מתרחש לחלוטין ברגע בו מתחיל הממשק הבא.
שלב הטלופאז והציטוקינזיס של המיטוזה. מקור: Kelvin Song CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0) באמצעות Wikimedia Commons,
השינוי הגלוי הראשון בציטוקינזיס בתאי בעלי חיים מתגלה כאשר מופיע חריץ חלוקה על פני התא. החריץ הזה הופך במהירות בולט יותר ומתרחב סביב התא עד שהוא נפרד לגמרי באמצע.
בתאים מן החי ותאים אוקריוטיים רבים, המבנה המלווה את תהליך הציטוקינזיס מכונה "הטבעת התכווצתית", מכלול דינאמי המורכב מחוטי אקטין, חוטים מיוזין II וחלבונים מבניים ורגולטוריים רבים. הוא מתיישב מתחת לקרום הפלזמה של התא ומתכווץ לחלק אותו לשני חלקים.
ציאלטים העוברים ציטוקינזיס. מקור: Alpha Wolf CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0) באמצעות ויקימדיה Commons
הבעיה הגדולה ביותר שעומדת בפני תא שעובר ציטוקינזיס היא להבטיח כי תהליך זה מתרחש בזמן ובמקום הנכונים. מכיוון שאסור לציטוקינזיס להופיע בשלב מוקדם של המיטוזה, או שהוא עלול להפריע למחיצה הנכונה של הכרומוזומים.
צירים מיטוטיים וחלוקת תאים
השוואה בין תהליך הציטוקינזיס בתאי צמחים ובעלי חיים. מקור: מתילדה ברינטון CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) באמצעות Wikimedia Commons,
הצירים המיטוטיים בתאי בעלי החיים אינם אחראיים רק על הפרדת הכרומוזומים המתקבלים, הם מציינים גם את מיקום הטבעת התכווצתית ולכן את מישור חלוקת התא.
לטבעת הניתוח יש צורה בלתי משתנה במישור לוחית המטאפזה. כאשר בזווית הנכונה הוא פועל לאורך ציר הציר המיטוטי, ומבטיח כי החלוקה מתרחשת בין שתי קבוצות הכרומוזומים הנפרדות.
החלק של הציר המיטוטי שמציין את מישור החלוקה יכול להשתנות בהתאם לסוג התא. הקשר בין המיקרו-צינוריות של הציר לבין מיקום הטבעת התכווצת נחקר רבות על ידי מדענים.
הם ביצעו מניפולציות על ביציות מופרות של בעלי חיים בעלי חוליות חוליות ימיות בכדי לצפות במהירות שבה מופיעים החריצים בתאים מבלי להפריע לתהליך הגידול.
כאשר הציטופלזמה צלולה ניתן לראות את הציר ביתר קלות, כמו גם את הרגע בזמן אמת בו הוא ממוקם במצב חדש במצב האנאפאס המוקדם.
חלוקה א-סימטרית
ברוב התאים ציטוקינזיס מתרחשת באופן סימטרי. ברוב בעלי החיים, למשל, הטבעת התכווצתית נוצרת סביב קו קו המשווה של תא הגזע, כך שלשני תאי הבת הנוצרים יש גודל זהה ותכונות דומות.
סימטריה זו אפשרית הודות למיקום הציר המיטוטי, הנוטה להתמקד בציטופלזמה בעזרת המיקרו-צינורות האסטרלים והחלבונים המושכים אותם מצד אחד לצד השני.
בתהליך הציטוקינזיס ישנם משתנים רבים שצריכים לעבוד באופן סינכרוני בכדי שהוא יצליח. עם זאת, כאשר אחד מהמשתנים הללו משתנה, התאים יכולים להתחלק בצורה לא סימטרית, לייצר שני תאי בת בגדלים שונים ובתוכן ציטופלזמה שונה.
לרוב, שני תאי הבת נועדו להתפתח אחרת. כדי שזה יתאפשר, על תא הגזע להפריש כמה רכיבים קובעי גורל לצד אחד של התא ואז לאתר את מישור החלוקה כך שתא הבת המצוין יורש רכיבים אלה בזמן החלוקה.
כדי למקם את החלוקה באופן סימטרי, יש להזיז את הציר המיטוטי בצורה מבוקרת בתוך התא העומד להתחלק.
ככל הנראה, תנועה זו של הציר מונעת על ידי שינויים באזורים אזוריים בקליפת המוח ועל ידי חלבונים מקומיים המסייעים בהעברת אחד מקטבי הציר בעזרת מיקרו-צינורות אסטרליים.
טבעת התכווצות
ככל שהמיקרו-צינוריות האסטרליות נעשות ארוכות ופחות דינמיות בתגובה הגופנית שלהן, הטבעת המתכווצת מתחילה להיווצר מתחת לקרום הפלזמה.
עם זאת, חלק גדול מההכנה לציטוקינזיס מתרחשת מוקדם יותר בתהליך המיטוזה, עוד לפני שהציטופלסמה מתחילה להתחלק.
במהלך הממשק, חוטי האקטין והמיוזין II משלבים ויוצרים רשת קליפת המוח, ואפילו בחלק מהתאים הם מייצרים צרורות ציטופלסמה גדולים המכונים סיבי לחץ.
ככל שתא מתחיל את תהליך המיטוזה, הסדרים הללו מתקלקלים וחלק ניכר מהאקטין מסודרים מחדש וחוטי המיוזין II משוחררים.
כאשר הכרומטידים נפרדים במהלך אנאפאזה, מיוזין II מתחיל להצטבר במהירות ליצירת הטבעת התכווצת. בחלק מהתאים יש אפילו צורך להשתמש בחלבונים ממשפחת הקינאז כדי להסדיר את הרכב הציר המיטוטי וגם את הטבעת התכווצתית.
כאשר הטבעת התכווצתית חמושה במלואה, היא מכילה חלבונים רבים שאינם אקטין ומיוזין II. המטריצות החופפות של חוטי אקטין דו-קוטבי ומיוזין II מייצרות את הכוח הדרוש כדי לחלק את הציטופלזמה לשני חלקים, בתהליך דומה לזה שמתבצע על ידי תאי שריר חלק.
עם זאת, הדרך שבה טבעת ההתכווצות מתכווצת היא עדיין בגדר תעלומה. ככל הנראה, הוא אינו פועל בגלל מנגנון כבל עם חוטי אקטין ומיוזין II הנעים זה על גבי זה, כפי שעשו שרירי השלד.
מכיוון שכאשר הטבעת מתכווצת היא שומרת על אותה נוקשות לאורך כל התהליך. המשמעות היא שמספר החוטים פוחת ככל שהטבעת נסגרת.
חלוקת האורגנלים בתאי בת
על תהליך המיטוזה להבטיח שכל אחד מתאי הבת יקבל את אותו מספר כרומוזומים. עם זאת, כאשר תא אוקריוטי מתחלק, כל תא בת צריכה גם לרשת מספר מרכיבים תאיים חיוניים, כולל האברונים הסוגרים בתוך קרום התא.
איברונים תאיים כמו מיטוכונדריה וכלורופלסטים לא יכולים להיווצר באופן ספונטני ממרכיביהם האישיים, הם יכולים לנבוע רק מהגידול והחלוקה של האברונים הקיימים.
באופן דומה, תאים אינם יכולים ליצור תכנית רענון אנדופלמטית חדשה, אלא אם כן חלק ממנה נמצא בתוך קרום התא.
כמה אברונים כמו מיטוכונדריה וכלורופלסטים קיימים בצורות רבות בתא הגזע, על מנת להבטיח ששני תאי הבת יורשים אותם בהצלחה.
הרקמה האנדופלסמטית במהלך תקופת הממשק הסלולרי נמצאת ברציפות יחד עם קרום התא ומאורגן על ידי המיקרו-צינור הציטוס-שלדי.
לאחר הכניסה לשלב המיטוזה, ארגון מחדש של המיקרו-צינורות משחרר את הרקמה האנדופלסמטית, המקוטעת ככל שמעטפת הגרעין נשברת. ככל הנראה, גם מכשיר הגולגי מקוטע, אם כי בחלק מהתאים נראה כי הוא הופץ דרך תכנית הרשת ואחר כך הופיע בטלופאז.
מיטוזיס ללא ציטוקינזיס
למרות שבחלוקת תאים בדרך כלל אחריה חלוקת הציטופלזמה, ישנם כמה חריגים. ישנם תאים העוברים תהליכים שונים של חלוקת תאים בלי שהציטופלזמה תישבר.
לדוגמה, עובר זבוב הפירות עובר 13 שלבים של חלוקה גרעינית לפני שמתרחשת חלוקה ציטופלסמית, והתוצאה היא תא גדול עם עד 6,000 גרעינים.
הסדר זה נועד לרוב להאיץ את תהליך הפיתוח המוקדם, מכיוון שתאים אינם צריכים לקחת זמן רב לעבור על כל שלבי חלוקת התאים הכרוכים בציטוקינזיס.
לאחר שהחלוקה הגרעינית המהירה הזו מתרחשת, נוצרים תאים סביב כל גרעין בתהליך יחיד של ציטוקינזיס, המכונה סילוריזציה. טבעות התכווצות נוצרות על פני תאים, וקרום הפלזמה נמתח פנימה ומתהדק כדי לתחום כל גרעין.
תהליך המיטוזיס שאינו ציטוקינזיס מתרחש גם בסוגים מסוימים של תאי יונקים, כגון אוסטאוקלסטים, טרופובלסטים, ובכמה הפטוציטים ותאי שריר לב. תאים אלה, למשל, צומחים באופן רב-ברור, כמו גם אלה של פטריות או זבובי הפירות.
הפניות
- אלברטס, ב., ג'ונסון, א., לואיס, ג'יי, רף, מ., רוברטס, ק., וולטר, פ. (2002). ביולוגיה מולקולרית של התא. מהדורה רביעית. ניו יורק: גרלנד מדע.
- Biology-Online.org. (12 במרץ, 2017). ביולוגיה מקוונת. הושג מציטוקינזיס: biology-online.org.
- Brill, JA, Hime, GR, Scharer-Schksks, M., & Fuller, &. (2000).
- חינוך, נ '(2014). חינוך לטבע. נלקח מציטוקינזיס: nature.com.
- גורטין, ד.ה., טרוטמן, ש., ומקולום, ד. (יוני 2002). נלקח מציטוקינזיס באוקריוטות: ncbi.nlm.nih.gov.
- רפפורט, ר '(1996). ציטוקינזיס בתאי בעלי חיים. ניו יורק: הוצאת אוניברסיטת קיימברידג '.
- צימרמן, א '(2012). מיטוזיס / ציטוקינזיס. עיתונות אקדמית.