Митоз и цитокинез

Митоз — это деление дуплицированного ядра на два генетически идентичных дочерних ядра, а цитокинез — это физическое разделение цитоплазмы, завершающее деление на две клетки. Вместе они составляют М-фазу клеточного цикла и обеспечивают наследование каждой дочерней клеткой полной и равной копии генома.

Definition

Митоз — это процесс, при котором реплицированные хромосомы эукариотической клетки конденсируются, выстраиваются на биполярном веретене и равномерно распределяются между двумя дочерними ядрами; цитокинез — это последующее деление цитоплазмы, в результате которого образуются две отдельные дочерние клетки.

Scope

Статья описывает упорядоченные стадии митоза (профаза, прометафаза, метафаза, анафаза, телофаза), сборку и функцию митотического веретена, разделение цитоплазмы сократительным кольцом в животных клетках, а также то, как эти события запускаются активностью митотического CDK. Она рассматривает митотическое деление как тему клеточной биологии, а не как клиническое руководство.

Key concepts

• Профаза, прометафаза, метафаза, анафаза, телофаза
• Конденсация хромосом
• Митотическое веретено и центросомы
• Кинетохоры и прикрепление микротрубочек
• Разделение сестринских хроматид (анафаза)
• Сократительное кольцо и борозда деления
• Равномерное распределение генома

Mechanisms

Вступление в митоз запускается активацией митотического комплекса циклин-CDK1 (универсальной митотической киназы, охарактеризованной Нерсом), который стимулирует конденсацию хромосом, разрушение ядерной оболочки и сборку биполярного веретена. Микротрубочки от двух полюсов веретена захватывают сестринские хроматиды за их кинетохоры и выстраивают их на метафазной пластинке; в анафазе связи, удерживающие сестринские хроматиды вместе, разрываются, и хроматиды оттягиваются к противоположным полюсам. Затем цитокинез разделяет цитоплазму: в животных клетках актомиозиновое сократительное кольцо собирается на экваторе клетки, позиционируемое сигналами от средней зоны веретена, и сокращается, образуя борозду деления. Обзор Глотцера описывает молекулярные требования, которые связывают положение веретена с образованием борозды, так что разрез проходит между двумя разделенными геномами.

Clinical relevance

Митоз лежит в основе роста и обновления тканей, а митотический индекс и аномальные митотические фигуры являются описательными характеристиками, используемыми в анализе тканей. Несколько противораковых агентов концептуализированы как нарушающие динамику веретена в делящихся клетках. Данная статья описывает деление на референтном уровне и не является основой для диагностических или лечебных решений.

History

Митоз был впервые описан и назван в девятнадцатом веке Вальтером Флеммингом, который наблюдал движения хромосом в окрашенных делящихся клетках. Молекулярные триггеры были выяснены столетие спустя благодаря работам по митотическому CDK (Нерс) и по циклинам, разрушение которых позволяет выйти из митоза, в то время как механика цитокинеза постепенно определялась в ходе исследований сократительного кольца и сигнализации средней зоны веретена, обобщенных Глотцером.

Key figures

• Walther Flemming
• Paul Nurse
• Michael Glotzer
• David Morgan

Seminal works

• glotzer-2005
• nurse-1990
• morgan-1997

Frequently asked questions

В чем разница между митозом и цитокинезом?

Митоз — это деление ядра, которое разделяет дуплицированные хромосомы на два равных набора, тогда как цитокинез — это отдельный процесс, который делит цитоплазму, так что образуются две отдельные дочерние клетки; они обычно происходят в тесной последовательности, но механически различны.

Как клетка обеспечивает получение каждой дочерней клеткой полного генома?

Сестринские хроматиды прикрепляются через свои кинетохоры к микротрубочкам от противоположных полюсов веретена и выстраиваются на метафазной пластинке до того, как связи разрываются, поэтому анафаза оттягивает один полный набор хроматид к каждому полюсу; цитокинез позиционируется между двумя наборами для завершения равного распределения.