CYTOKINESIS LÀ GÌ VÀ NÓ ĐƯỢC SẢN XUẤT NHƯ THẾ NÀO? - SINH HỌC - 2026

Các cytokinesis là quá trình phân vùng tế bào chất của tế bào dẫn đến trong hai tế bào con trong phân chia tế bào. Nó xảy ra trong cả nguyên phân và meiosis và phổ biến ở tế bào động vật.

Trong trường hợp của một số loài thực vật và nấm, quá trình tạo tế bào không diễn ra, vì những sinh vật này không bao giờ phân chia tế bào chất của chúng. Chu kỳ sinh sản tế bào lên đến đỉnh điểm với sự phân chia của tế bào chất thông qua quá trình phân bào.

Trong tế bào động vật điển hình, quá trình nguyên phân xảy ra trong quá trình nguyên phân, tuy nhiên, có thể có một số loại tế bào như tế bào hủy xương có thể trải qua quá trình nguyên phân mà không xảy ra quá trình phân bào.

Quá trình cytokinesis bắt đầu trong quá trình anaphase và kết thúc trong quá trình telophase, diễn ra hoàn toàn tại thời điểm giao diện tiếp theo bắt đầu.

Giai đoạn telophase và cytokinesis của quá trình nguyên phân. Nguồn: Kelvin Song CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0) qua Wikimedia Commons,

Sự thay đổi đầu tiên có thể nhìn thấy được trong tế bào động vật trở nên rõ ràng khi một rãnh phân chia xuất hiện trên bề mặt tế bào. Rãnh này nhanh chóng trở nên rõ nét hơn và mở rộng xung quanh tế bào cho đến khi nó tách hẳn ra ở giữa.

Trong tế bào động vật và nhiều tế bào nhân thực, cấu trúc đi kèm với quá trình tạo tế bào được gọi là "vòng co", một quần thể động được tạo thành từ các sợi actin, sợi myosin II, và nhiều protein cấu trúc và điều hòa. Nó lắng xuống bên dưới màng sinh chất của tế bào và co lại để chia thành hai phần.

Các tế bào liên kết đang trải qua quá trình tạo tế bào. Nguồn: Alpha Wolf CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0) qua Wikimedia Commons

Vấn đề lớn nhất mà một tế bào đang trải qua quá trình cytokinesis phải đối mặt là đảm bảo rằng quá trình này xảy ra vào đúng thời điểm và địa điểm. Vì, quá trình phân bào không được xảy ra sớm trong giai đoạn nguyên phân hoặc nó có thể làm gián đoạn sự phân chia chính xác của nhiễm sắc thể.

Thoi phân bào và phân bào

So sánh quá trình cytokinesis trong tế bào thực vật và động vật. Nguồn: Mathilda Brinton CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) qua Wikimedia Commons,

Các thoi phân bào trong tế bào động vật không chỉ làm nhiệm vụ phân li các nhiễm sắc thể tạo thành mà chúng còn quy định vị trí của vòng co và do đó là mặt phẳng phân bào.

Vòng co có hình dạng bất biến trong mặt phẳng của tấm siêu âm. Khi ở một góc chính xác, nó chạy dọc theo trục của thoi phân bào, đảm bảo sự phân chia xảy ra giữa hai bộ nhiễm sắc thể riêng biệt.

Phần của thoi phân bào quy định mặt phẳng phân chia có thể thay đổi tùy theo loại tế bào. Mối quan hệ giữa các vi ống của trục chính và vị trí của vòng co đã được các nhà khoa học nghiên cứu sâu rộng.

Họ đã điều khiển những quả trứng đã thụ tinh của động vật có xương sống ở biển để quan sát tốc độ xuất hiện các rãnh trong tế bào mà không làm gián đoạn quá trình tăng trưởng.

Khi tế bào chất rõ ràng, có thể dễ dàng nhìn thấy trục quay cũng như thời điểm trong thời gian thực mà nó nằm ở vị trí mới ở trạng thái anaphase ban đầu.

Phân chia không đối xứng

Trong hầu hết các tế bào, cytokinesis xảy ra đối xứng. Ví dụ, ở hầu hết các loài động vật, vòng co được hình thành xung quanh đường xích đạo của tế bào gốc, do đó hai tế bào con tạo thành có cùng kích thước và các đặc tính giống nhau.

Sự đối xứng này có được nhờ vị trí của thoi phân bào, có xu hướng tập trung vào tế bào chất với sự trợ giúp của các vi ống trung gian và các protein kéo chúng từ bên này sang bên kia.

Trong quá trình cytokinesis có nhiều biến số phải hoạt động đồng bộ để nó thành công. Tuy nhiên, khi một trong những biến số này thay đổi, các tế bào có thể phân chia không đối xứng, tạo ra hai tế bào con có kích thước khác nhau và có hàm lượng tế bào chất không giống nhau.

Thông thường, hai tế bào con có số phận phát triển khác nhau. Để có thể thực hiện được điều này, tế bào gốc phải tiết ra một số thành phần quyết định số phận ở một bên của tế bào và sau đó định vị mặt phẳng phân chia để tế bào con được chỉ định kế thừa các thành phần này tại thời điểm phân chia.

Để đặt vị trí phân chia không đối xứng, trục phân bào phải được di chuyển một cách có kiểm soát trong tế bào sắp phân chia.

Rõ ràng, sự chuyển động này của trục chính được thúc đẩy bởi những thay đổi trong các khu vực của vỏ tế bào và bởi các protein cục bộ giúp dịch chuyển một trong các cực của trục chính với sự trợ giúp của các vi ống trung gian.

Vòng co rút

Khi các vi ống trung gian trở nên dài hơn và kém năng động hơn trong phản ứng vật lý của chúng, vòng co thắt bắt đầu hình thành dưới màng sinh chất.

Tuy nhiên, phần lớn sự chuẩn bị cho quá trình tạo tế bào xảy ra sớm hơn trong quá trình nguyên phân, thậm chí trước khi tế bào chất bắt đầu phân chia.

Trong quá trình tiếp xúc, các sợi actin và myosin II kết hợp và tạo thành một mạng lưới vỏ não, và thậm chí ở một số tế bào, chúng tạo ra các bó tế bào chất lớn được gọi là các sợi căng thẳng.

Khi một tế bào bắt đầu quá trình nguyên phân, những sắp xếp này bị phá vỡ và phần lớn actin được sắp xếp lại và các sợi myosin II được giải phóng.

Khi các chromatid tách ra trong quá trình anaphase, myosin II bắt đầu tích tụ nhanh chóng để tạo ra vòng co. Ở một số tế bào, người ta thậm chí cần sử dụng protein từ họ kinase để điều chỉnh thành phần của cả thoi phân bào và vòng co.

Khi vòng co được trang bị đầy đủ, nó chứa nhiều protein khác ngoài actin và myosin II. Các ma trận chồng lên nhau của các sợi actin và myosin II lưỡng cực tạo ra lực cần thiết để chia tế bào chất thành hai phần, trong một quá trình tương tự như quá trình được thực hiện bởi các tế bào cơ trơn.

Tuy nhiên, cách thức mà vòng co lại vẫn còn là một bí ẩn. Rõ ràng, nó không hoạt động dựa trên cơ chế dây với các sợi actin và myosin II di chuyển chồng lên nhau, như các cơ xương.

Kể từ khi chiếc nhẫn co lại, nó sẽ duy trì độ cứng như cũ trong suốt quá trình. Điều này có nghĩa là số lượng sợi giảm khi vòng đóng lại.

Sự phân bố organelle trong các tế bào con

Quá trình nguyên phân phải đảm bảo cho mỗi tế bào con nhận được số lượng nhiễm sắc thể như nhau. Tuy nhiên, khi tế bào nhân thực phân chia, mỗi tế bào con cũng phải thừa hưởng một số thành phần thiết yếu của tế bào, bao gồm cả các bào quan nằm trong màng tế bào.

Các bào quan tế bào như ti thể và lục lạp không thể được tạo ra một cách tự phát từ các thành phần riêng lẻ của chúng, chúng chỉ có thể phát sinh từ sự lớn lên và phân chia của các bào quan đã có từ trước.

Tương tự như vậy, các tế bào không thể tạo ra một mạng lưới nội chất mới, trừ khi một phần của nó hiện diện trong màng tế bào.

Một số bào quan như ti thể và lục lạp có ở nhiều dạng bên trong tế bào gốc, để đảm bảo rằng hai tế bào con kế thừa chúng thành công.

Lưới nội chất trong thời kỳ phân bào liên tục với màng tế bào và được tổ chức bởi vi ống tế bào.

Sau khi bước vào giai đoạn nguyên phân, sự tổ chức lại của các vi ống giải phóng lưới nội chất, lưới này bị phân mảnh do lớp vỏ của nhân cũng bị phá vỡ. Bộ máy Golgi có lẽ cũng bị phân mảnh, mặc dù ở một số tế bào, dường như nó được phân phối qua lưới và sau đó xuất hiện trong telophase.

Nguyên phân không qua tế bào

Mặc dù sự phân chia tế bào thường được theo sau bởi sự phân chia của tế bào chất, nhưng vẫn có một số ngoại lệ. Một số tế bào trải qua nhiều quá trình phân chia tế bào khác nhau mà tế bào chất không bị phá vỡ.

Ví dụ, phôi ruồi giấm trải qua 13 giai đoạn phân chia nhân trước khi phân chia tế bào chất diễn ra, kết quả là một tế bào lớn có tới 6.000 nhân.

Sự sắp xếp này chủ yếu nhằm mục đích đẩy nhanh quá trình phát triển ban đầu, vì các tế bào không phải mất nhiều thời gian để trải qua tất cả các giai đoạn phân chia tế bào liên quan đến cytokinesis.

Sau khi quá trình phân chia nhân nhanh chóng này diễn ra, các tế bào được tạo ra xung quanh mỗi nhân trong một quá trình phân bào đơn lẻ, được gọi là quá trình tế bào. Các vòng co thắt hình thành trên bề mặt tế bào, và màng sinh chất kéo dài vào trong và thắt lại để bao bọc từng nhân.

Quá trình nguyên phân không tạo tế bào cũng xảy ra ở một số loại tế bào động vật có vú, chẳng hạn như tế bào hủy xương, nguyên bào nuôi và một số tế bào gan và tế bào cơ tim. Ví dụ, những tế bào này phát triển theo cách đa nhân, cũng như tế bào của một số loài nấm hoặc ruồi giấm.

Người giới thiệu

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2002). Sinh học phân tử của tế bào. Phiên bản thứ 4. New York: Khoa học Garland.
2. Sinh học-Online.org. (Ngày 12 tháng 3 năm 2017). Sinh học trực tuyến. Lấy từ Cytokinesis: Biology-online.org.
3. Brill, JA, Hime, GR, Scharer-Schuksz, M., & Fuller, &. (2000).
4. Giáo dục, N. (2014). Giáo dục Tự nhiên. Lấy từ cytokinesis: nature.com.
5. Guertin, DA, Trautmann, S., & McCollum, D. (tháng 6 năm 2002). Lấy từ Cytokinesis ở Sinh vật nhân chuẩn: ncbi.nlm.nih.gov.
6. Rappaport, R. (1996). Cytokinesis trong tế bào động vật. New York: Nhà xuất bản Đại học Cambridge.
7. Zimmerman, A. (2012). Nguyên phân / Cytokinesis. Báo chí Học thuật.