میتوز و سیتوکینز در سلول گیاهی و سلول جانوری؛ دوک تقسیم و سانتریول

میتوز و سیتوکینز

دو کروماتید هر کروموزوم مضاعف هنگام میتوز از یکدیگر جدا می‌شوند و به کمک دوک تقسیم به سوی دو قطب سلول حرکت می‌کنند. دوک، ساختاری است متشکل از گروهی از میکروتوبول ها (ریزلوله‌ها) که در حرکت دادن کروموزوم‌ها نقش دارند.

تشکیل دوک

سلول‌های جانوری به طور معمول، یک جفت سانتریول دارند که در نزدیکی هسته قرار دارد. هر سانتریول، یک جسم کوچک استوانه‌ای شکل است. دو سانتریول هر سلول با زاویه ۹۰ درجه نسبت به یکدیگر قرار می‌گیرند (شکل ۱). طی مرحله G2 چرخه سلول، سانتریول ها که یک جفت هستند، همانندسازی می‌کنند. بنابراین، سلول به هنگام ورود به مرحله میتوز، دو جفت سانتریول خواهد داشت. وقتی سلول به مرحله میتوز وارد می‌شود، جفت سانتریول ها شروع به جدا شدن از یکدیگر می‌کنند و هر جفت سانتریول، به سوی یکی از دو قطب سلول حرکت می‌کند و به این ترتیب از جفت سانتریول دیگر دور می‌شود. همچنان که جفت سانتریول ها از یکدیگر دور می‌شوند، بین آن‌ها رشته‌هایی پروتئینی شکل می‌گیرد که ساختار دوک را پدید می‌آورند.

شکل ۱- دوک تقسیم و سانتریول ها

سانتریول ها و رشته‌های دوک هر دو از لوله‌هایی تو خالی، از جنس پروتئین، ساخته شده‌اند. این لوله‌های ریز پروتئینی میکروتوبول نام دارند. هر یک از رشته‌های دوک از یک میکروتوبول ساخته شده است، اما هر سانتریول از ۹ دسته سه تایی از میکروتوبول ساخته شده است. این ۹ دسته به صورتی آرایش یافته‌اند که در مجموع جسمی استوانه‌ای شکل را می‌سازند. سلول‌های بسیاری از گیاهان اگر چه سانتریول ندارند اما دوک را می‌سازند. بعضی پروتئین‌های سیتوپلاسمی با همکاری پروتئین‌های غشایی این کار را انجام می‌دهند.

مراحل میتوز

گرچه میتوز فرایندی پیوسته است اما زیست شناسان برای آسانی مطالعه، آن را به چهار مرحله تقسیم کرده‌اند (شکل ۲):

شکل ۲- مراحل میتوز و سیتوکینز در یک سلول جانوری

پروفاز: طی پروفاز، رشته‌های دراز و در هم تنیده کروماتینی، به تدریج کوتاه و ضخیم می‌شوند و کروموزوم‌ها که همانند سازی کرده‌اند (کروموزوم‌های مضاعف شده)، قابل دیدن می‌شوند. هستک و پوشش هسته ناپدید می‌شود و با دور شدن سانتریول ها از یکدیگر، دوک شکل می‌گیرد.

متافاز: طی متافاز، کروموزوم‌های مضاعف شده به سمت وسط سلول حرکت می‌کنند و در سطح استوایی سلول ردیف می‌شوند. در این مرحله، گروهی از رشته‌های دوک از یک سو به قطب و از سوی دیگر به سانترومر کروموزوم‌ها متصل شده‌اند. در متافاز، دو کروماتید هر کروموزوم حداکثر فشردگی را پیدا می‌کنند.

آنافاز: دو کروماتید خواهری هر کروموزوم مضاعف شده از محل سانترومر از یکدیگر جدا می‌شوند. کروماتیدها که هم اکنون کروموزوم (کروموزوم تک کروماتیدی) نام دارند، بر اثر کوتاه شدن رشته‌های دوک به سوی قطب‌ها کشیده می‌شوند.

تلوفاز: در هر یک از دو قطب، پوشش هسته در اطراف کروموزوم‌ها تشکیل می‌شود. کروموزوم‌ها با باز شدن پیچیدگی‌ها و تابیدگی‌های آنها دوباره شروع به باریک و دراز شدن می‌کنند تا به تدریج به صورت رشته‌های کروماتینی در آیند و هستک نیز پدیدار می‌شود. تلوفاز مرحله پایانی میتوز است، در این مرحله دوک از بین می‌رود.

سیتوکینز

در بسیاری موارد در انتهای میتوز، سیتوکینز آغاز می‌شود. طی سیتوکینز، سیتوپلاسم سلول به دو بخش تقسیم می‌شود (شکل ۳).

شکل ۳- سیتوکینز در یک سلول جانوری

در سلول‌های جانوری و دیگر سلول‌هایی که دیواره ندارند، طی سیتوکینز، کمربندی از رشته‌های پروتئینی در میانه سلول ایجاد می‌شود که با تنگ شدن آن، سلول به دو نیم تقسیم می‌شود.

در سلول‌های گیاهی و دیگر سلول‌هایی که دیواره سخت دارند، سیتوپلاسم به روش دیگری تقسیم می‌شود. در سلول‌های گیاهی وزیکول‌هایی که توسط دستگاه گلژی ساخته شده‌اند در میانه سلول به یکدیگر می‌پیوندند و صفحه‌ای را پدید می‌آورند. این صفحه در واقع یک دیواره سلولی است که توسط غشا احاطه شده است. (شکل ۳).

هم در سلول‌های جانوری و هم در سلول‌های گیاهی، سلول‌های دختر معمولاً از نظر اندازه یکسان‌اند و کروموزوم‌هایشان درست مثل سلول مادر است. علاوه بر این، هر یک از سلول‌های دختر حدود نیمی از سیتوپلاسم (و اندامک‌های سیتوپلاسمی) مادر را دریافت می‌کند.

شکل ۴- میتوز و سیتوکینز در یک سلول گیاهی

خودآزمایی

۱- کار میکروتوبول ها را طی میتوز توصیف کنید. 

۲- وقایعی را که در هر مرحله از میتوز رخ می‌دهد توصیف کنید. 

۳- سیتوکینز را در سلول‌های گیاهی و جانوری مقایسه کنید. 

۴- اگر سیتوکینز از چرخه سلول حذف شود، چه پیامدی خواهد داشت؟