Цитокинез – это процесс деления эукариотической клетки. Цитокинез был одним из первых событий клеточного цикла, наблюдаемых с помощью простых клеточных биологических методов, однако молекулярная характеристика цитокинеза замедлилась благодаря особой устойчивости к биохимическим подходам in vitro. В то время как результат цитокинеза одинаков во всех делящихся клетках, механизм деления варьируется в разных крупных эукариотических царствах. Например, дрожжи и животные используют сократительное кольцо, которое проникает в середину клетки, чтобы разделить ее, в то время как клетки строят новую клеточную стенку наружу, к коре. Как и следовало ожидать, существуют некоторые сходства в молекулах, участвующих в цитокинезе одноклеточных и клетках животных, но на первый взгляд цитокинез в растительной и животной клетке кажется совершенно разным. Однако в последние годы стало ясно, что базовые процессы совершенно одинаковы у клеток растений, простейших и животных.
Один из видов цитокинеза – это митоз, который подразделяется на несколько стадий: профаза, метафаза, анафаза и телофаза. Ниже приведены особенности каждой фазы цитокинеза.
Профаза
Профаза знаменуется бурными биохимическими изменениями, по результатам которых клетка приходит в состояние, после которого начинается непосредственно деление. Во время профазы хромосомы собираются в центре клетки, а затем удваиваются, предоставляя генетический материал для обеих новообразованных дочерних клеток. Обычно их не видно в микроскоп, однако в тот момент они становятся хорошо различимыми в оптический микроскоп. Также в это время пропадает ядрышко. К середине профазы полностью останавливается транскрипционная активность. Особенности строения клеток таковы, что на ранних стадиях цитокинеза у клеток с крупными хромосомами он замедляется и может растягиваться на несколько часов, в то время как в клетках существ с мелкими хромосомами (например, млекопитающих) она длится около 15 минут. По прошествии этого времени начинается деление тела эукариотической клетки.
Метафаза
Метафаза цитокинеза – это стадия деления клетки, в которой хромосомы выходят в экваториальную плоскость клетки. Микротрубочки на этой фазе обновляются особенно активно. Хромосомы в клетке располагаются так, чтобы ранее упомянутым микротрубочкам было удобно к ним прикрепиться. Сестринские хроматиды разделяются, но не расходятся, останавливаемые центромерами. Из-за особенностей строения клетки метафаза может завершиться только после того, как клетке пошлет сигнал комплекс стимуляции анафазы. Таким образом, если разрушить веретено деления, хромосомы не смогут перейти к анафазе до тех пор, пока вредоносное воздействие не будет полностью устранено. Такой метод исследования часто употребляется генетиками для того, чтобы создать клетки, часами находящиеся в метафазе, которые потом используют для исследований. Молекулярные механизмы этого действия пока остаются загадкой, но на данный момент над раскрытием их тайн успешно работают ученые.
Анафаза
За метафазой следует анафаза. Для цитокинеза это одновременно самая ключевая и самая короткая стадия, во время которой сестринские хроматиды расходятся к краям клетки, образуя дочерние хромосомы. Несмотря на то, что анафаза является самой короткой стадией, она подразделяется на множество фаз. Эти стадии контролирует упомянутый ранее комплекс стимуляции анафазы. Во время анафазы хромосомы расходятся в две новые клетки. Хроматиды каждой хромосомы разгоняются на противоположные стороны клеток, образуя две новые дочерние клетки. Каждая сторона клетки начинает обладать полным набором хромосом. Анафаза важна, потому что именно она помогает ДНК разделить на две части, идя в обе стороны клетки. Она гарантирует, что следующий ген сможет выполнить свою функцию. Если этого не произойдет, тогда не будет двух разных ДНК для следующего процесса
Телофаза
Телофаза – завершающая часть деления клетки. Ее название происходит от латинского слова telos, что означает конец. На этом этапе сестринские хроматиды достигают противоположных полюсов. Маленькие ядерные везикулы в клетке начинают перестраиваться вокруг группы хромосом на каждом конце. По мере того, как ядерная оболочка реформируется путем связывания с хромосомами, в одной клетке создаются два ядра. Телофаза также отмечается растворением микротрубочек кинетохора и продолжением удлинения полярных микротрубочек. По мере преобразования ядерных оболочек хромосомы начинают разлагаться и становиться более рассеянными. После того, как все процессы завершены, две новые клетки начинают функционировать, как ни в чем не бывало.
Как мы увидели, цитокинез является сложным, но в то же время понятным и завораживающим процессом. Ученые до сих пор изучают особенности строения клетки.
