35.1: מיטוזה וציטוקינזיס

באיקריוטים, מחזור חלוקת התא מחולק לתהליכים תאיים מובחנים ומתואמים הכוללים גדילת תאים, שכפול DNA/שכפול כרומוזומים, התפלגות כרומוזומים לתאי בת, ולבסוף חלוקת תאים. מחזור התא מווסת היטב על ידי מערכות הבקרה שלו, כמו גם אותות חוץ-תאיים המשפיעים על התפשטות התא.

תהליכי מחזור התא מתרחשים במשך כ-24 שעות (בתאים אנושיים טיפוסיים) ובשני שלבים עיקריים הניתנים להבחנה. השלב הראשון הוא שכפול DNA, במהלך שלב S של שלב האינטרפאזה. השלב השני הוא השלב המיטוטי (M), הכולל הפרדה של הכרומוזומים המשוכפלים לשני גרעינים חדשים (מיטוזה) וחלוקה ציטופלזמית (ציטוקינזיס). שני השלבים מופרדים על ידי מרווחים (G1 ו- G2 רווחים), שבמהלכם התא מתכונן לשכפול וחלוקה.

תהליך המיטוזה

ניתן לחלק את המיטוזה לחמישה שלבים נפרדים – פרופאזה, פרומטאפאזה, מטאפאזה, אנאפאזה, וטלופזה. ציטוקינזיס, אשר מתחיל במהלך anaphase או telophase (בהתאם לתא), הוא חלק משלב M אבל לא חלק מיטוזה.

שלב

כאשר התא נכנס למיטוזה, הכרומוזומים המשוכפלים שלו מתחילים להתעבות ולהיראות כמבנים דמויי חוטים בעזרת חלבונים המכונים קונדנסינים. מנגנון הציר המיטוטי מתחיל להיווצר בין הצנטרוזומים – ששוכפלו במהלך שלב S – ונודדים לקטבים מנוגדים של התא. הציר מורכב ממבנים נימיים הנקראים מיקרוטובולים המורכבים ממונומרים של חלבון טובולין. מיקרוטובולים של ציר מתחילים להתרחב לכיוון הכרומוזומים המעובים. הגרעין, מרכיב בגרעין המייצר ריבוזומים, נעלם, מה שמעיד על התפרקותו הממשמשת ובאה של הגרעין.

פרומטאפאזה

במהלך prometaphase, חוטי microtubule ממנגנון ציר להמשיך לגדול, ואת הכרומוזומים לסיים עיבוי. המעטפת הגרעינית מתפרקת לחלוטין ומשחררת את הכרומוזומים. חלק מהמיקרוטובולים נצמדים לכרומוזומים המשוחררים, ונקשרים למבנה חלבוני הנקרא קינטוחור שנמצא על הצנטרומר של כל זוג כרומטידים אחים. מיקרוטובולים של ציר מהקטבים המנוגדים מתחברים לקינטוכורים ולוכדים את זוגות הכרומטידים האחות המעובה. מיקרוטובולים של צירים שאינם נצמדים לכרומוזומים – מיקרוטובולים קוטביים ואסטרליים – עוזרים לדחוף את הצירים זה מזה ולעגן את מוטות הצירים לקרום התא.

מטאפאזה

המיקרוטובולים של הציר מיישרים כל זוג של כרומטידים אחות דחוסים במלואם לאורך קו המשווה של התא – בלוח המטאפאזה. התא מוכן כעת להתחלקות.

אנאפאזה

המיקרוטובולים ממוטות ציר מנוגדים, המחוברים למבנה הקינטוחור, מקצרים ומפרידים בין הכרומטידים האחיות בצנטרומר. חלבוני הלכידות שמחזיקים את הכרומטידים יחד מתפרקים כעת. המיקרוטובולים הקינטוכורים המתקצרים גורמים לכל כרומטיד של הזוג – הנקרא כיום כרומוזומים – לנדוד לקוטב נגדי.

טלופזה

ברגע שהכרומוזומים מגיעים לקטבים מנוגדים של התא, הם מתעבים ומשתחררים ליצירת כרומטין. חוטי המיקרוטובולים של הציר מתפרקים למונומרים של טובולין, אשר משמשים לאחר מכן כאלמנטים ציטו-שלדיים בתאי בת. מעטפות גרעיניות מתאספות מחדש סביב כל קבוצת כרומוזומים.

ציטוקינזיס

במהלך ציטוקינזיס בתאי בעלי חיים, חוטי אקטין יוצרים טבעת התכווצות בקרום הפלזמה כדי ליצור תלם מחשוף, אשר בסופו של דבר צובט את התא לשניים. בתאי צמחים, שלפוחיות ממנגנון גולג’י הנושאות גלוקוז, אנזימים וחלבונים מבניים מתחברות ליצירת צלחת תא חדשה במיקום של צלחת המטא-פאזות הקודמת. לוח התא הגדל מתמזג עם קרומי הפלזמה בכל צד, ובסופו של דבר יוצר דופן תא חדשה המחלקת את התא לשניים.

המיטוזה הושלמה כעת, ויצרה שני תאי בת זהים לתא האב. ברוב התאים האנושיים, מיטוזה מהווה כשעה ממחזור התא שנמשך כ-24 שעות.