Cum este diferită citokineza în plante și animale

Citokineza este împărțirea citoplasmei în două celule fiice. În timpul ciclului celular al eucariotelor, karyokineza este urmată de citokineză. Aceasta înseamnă că diviziunea citoplasmei are loc după terminarea divizării nucleului. Cu toate acestea, citokineza sau diviziunea citoplasmei nu se întâmplă în același mod în celulele vegetale și animale. Acest articol va explica diferența în citokineza plantelor și a animalelor și cauza este pentru această diferență. 

Acest articol se uită la,

1. Ce se întâmplă în timpul citokinezei
2. Citokineza celulelor vegetale
3. Citokineza celulară animală
4. Cum este diferită citokineza în plante și animale

Ce se întâmplă în timpul citokinezei

În timpul citokinezei, materialul genetic duplicat la polii opuși este separat în două celule fiice împreună cu jumătatea citoplasmei celulare, conținând un set de organele sale. Separarea materialului genetic duplicat este asigurată de aparatul cu arbore. Numărul de cromozomi, precum și numărul de seturi de cromozomi ale unei celule fiice, ar trebui să fie egale cu cele ale celulei mamă, pentru ca celulele fiice să fie copii funcționale ale celulelor părinte. Acest proces este numit cytokineza simetrică. Dimpotrivă, în timpul oogenezei, ovulul constă din aproape toate organele și citoplasma gonocitelor celulelor germinale precursoare. Cu toate acestea, celulele țesuturilor, cum ar fi ficatul și mușchiul scheletic, omit cytokineza prin producerea de celule multi-nucleate.

Principala diferență dintre citokineza celulară a celulelor de plantă și cea animală este formarea unui perete celular nou care înconjoară celulele fiice. Celulele din plante formează o placă celulară între cele două celule fiice. În celulele animale, se formează o brazdă de clivare între cele două celule fiice. În diviziunea mitotică, după terminarea citokinezei, celulele fiice intră în interfază. În diviziunea meiotică, jocurile produse sunt utilizate pentru completarea reproducerii sexuale după terminarea citokinezei prin fuziunea cu celălalt tip de gameți din aceeași specie.

Citokineza celulelor vegetale

Celulele de plante constau, de obicei, dintr-un perete celular. Prin urmare, ele formează placa celulară la mijlocul celulei părinte, pentru a separa două celule fiice. Formarea plăcii celulare este prezentată în figura 1.

Figura 1: Formarea plăcii celulare

Procesul de formare a plăcii celulare

Formarea plăcii celulare este un proces în cinci etape.

Formarea Phragmoplast

Phragmoplast este o matrice de microtubule, care susține și ghidă formarea plăcii celulare. Microtubulii care sunt utilizați pentru formarea phragmoplastului sunt resturile arborelui.

Traficul de vezicule și fuziunea cu microtubuli

Veziculele care conțin proteine, carbohidrați și lipide sunt traficate în zona mediană a phragmoplastei de microtubuli, deoarece sunt necesare pentru formarea plăcii celulare. Sursa acestor vezicule este aparatul Golgi.

Fuziunea și transformarea tubulelor membranare în foile de membrană Microtubuli expandați

Microtubulii lărgiți fuzionează lateral unul cu celălalt pentru a forma o foaie plană numită placă celulară. Alți componenți ai peretelui celular împreună cu depunerea de celuloză pe placa celulară o conduc la o maturare suplimentară.

Reciclarea materialelor cu membrană celulară

Materialele de membrană nedorite sunt îndepărtate din placa celulară prin endocitoză mediată de clathrin.

Fuziunea plăcii celulare cu peretele celular existent

Marginile plăcii celulare sunt fuzionate cu membrana de celule parentale existente, separând fizic cele două celule fiice. De cele mai multe ori, această fuziune are loc într-o manieră asimetrică. Dar, firurile reticulului endoplasmatic se găsesc trecând prin placa celulară nou formată, care se comportă ca precursori ai plasmodemului, un tip de joncțiuni celulare care se găsesc în celulele plantei.

Diferitele componente ale peretelui celular, cum ar fi hemiceluloza, pectinele, proteinele arabinogalactan, care sunt purtate de veziculele secretoare, sunt depozitate pe placa celulară nou formată. Componenta cea mai abundentă a peretelui celular este celuloza. În primul rând, chaloza este polimerizată de enzima sintezei de cază pe placa de celule. Pe măsură ce placa celulară se conectează cu membrana celulară existentă, în cele din urmă se înlocuiește cu ajutorul celulozei. Lamela mediană este generată din peretele celular. Este un strat asemănător lipiciului, constând din pectină. Cele două celule adiacente sunt legate între ele de lamelele mediane.

Citokineza celulară animală

Diviziunea citoplasmelor celulelor animale începe după separarea cromatidelor sora în timpul anafazei diviziunii nucleare. Citokineza celulară animală este prezentată în figura 2.

Figura 2: Citokineza celulelor animale

Procesul de citokineză a celulelor animale

Citokineza celulelor celulare are loc în patru etape.

Anaphase Recunoașterea arborelui

Arborele este recunoscut de declinul activității CDK1 în timpul anafazei. Apoi, microtubulii sunt stabilizați pentru a forma axul central sau zona intermediară a arborelui. Microtubulii non-kinetochori formează legături între cei doi poli opuși ai celulei părinte. Oamenii și C. elegans necesită formarea axului central pentru a realiza o citokineză eficientă. Activitatea declinată a CDK1, defosforilează complexul de pasageri cromozomi (CPC), translocând CPC la axul central. CPC localizează la centromere în timpul metafazei. 

CPC reglementează fosforilarea proteinelor centrale ale componentelor axului, cum ar fi PRC1 și MKLP1. PRC1 fosforilat formează un homodimer care se leagă în interfața dintre microtubuli antiparaleli. Legarea facilitează aranjarea spațială a microtubulilor pe axul central. Proteina de activare a GTPazei, CYK-4 și MKLP1 fosforilat formează complexul centralpindlinic. Centralepindlinul este un cluster de ordin superior care este legat de axul central. 

Componentele multiple ale axului central sunt fosforilate pentru a iniția montarea automată a axului central. Axul central controlează poziția brazdei de clivaj, menține distribuția veziculei membranei în braza de clivaj și controlează formarea corpului central la sfârșitul citokinezei.

Diviziunea Planul de Specificații

Specificarea planului de divizare poate avea loc prin trei ipoteze. Acestea sunt ipoteza stimulării astrale, ipoteza centrală a axului și ipoteza relaxării astrale. Două semnale redundante sunt trimise de ax, poziționarea brazdei de clivaj la cortexul celular, una de la axul central și cealaltă de la asterul arborelui. 

Actin-miosin Ring Assembly și contracție

Scindarea este condusă de inelul contractil format de actină și o proteină motorie, miozina-II. În inelul contractil, atât membrana celulară, cât și peretele celular cresc în celulă, prinzând celulele părinte în două. Familia de proteine ​​Rho reglează formarea inelului contractil în mijlocul cortexului celular și contracția acestuia. RhoA promovează formarea inelului contractil. În plus față de actin și myosin II, inelul contractil constă din proteine ​​scheletice cum ar fi anilina, care se leagă cu CYK1, RhoA, actin și myosin II, care leagă cortexul ecuatorial și axul central.

Extirpare

Braza de clivare intră în formă pentru a forma structura de mijloc a corpului. Diametrul inelului actin-miozin la această poziție este de aproximativ 1-2 μm. Corpul de mijloc este complet despicat într-un proces numit "abscisie". În timpul absciselor, punțile intercelulare sunt umplute cu microtubuli antiparallel, cortexul celular este strâns și membrana plasmatică este formată.  

Căile de semnalizare moleculară asigură separarea fidelă a genomului între cele două celule fiice. Citokineza celulei animale este alimentată de ATPază de tip II Myosin pentru a genera forțele contractile. Momentul citokinezei animalelor este foarte reglementat.

Cum este diferită citokineza în plante și animale

Divizarea citoplasmei este denumită citokineză. Principala diferență între citokineza celulelor vegetale și animale este formarea unei plăci celulare în celulele plantei, mai degrabă decât formarea brazdei de clivaj în celulele animale. Diferența dintre citokineza celulelor vegetale și animale este prezentată în figura 3. 

Figura 3: Diferența între citokineza animalelor și plantelor

Celulele de animale nu posedă un perete celular. Astfel, numai membrana celulară este împărțită în două, formând celule noi prin aprofundarea unei clivajări printr-un inel contractil în mijlocul celulei părinte. În celulele de plante, se formează o placă celulară în mijlocul celulei părinte cu ajutorul microtubulilor și veziculelor. Veziculele sunt fuzionate cu microtubuli, formând o rețea tubular-veziculară. Depunerea componentelor peretelui celular duce la maturarea plăcii celulare. Această placă celulară crește spre membrana celulară. Prin urmare, diviziunea citoplasmatică a celulei animale începe pe marginea celulei (centripetală), iar diviziunea citoplasmatică a celulei plante începe la mijlocul celulei (centrifugă). Astfel, formarea corpului central poate fi identificată numai în citokineza celulelor animale. Citokineza celulelor vegetale începe la telofaza diviziunii nucleare, iar citokineza celulelor animale începe la anafaza diviziunii nucleare. Citokineza celulară a celulelor este reglată riguros prin căile de transducție a semnalului. De asemenea, necesită ATP pentru contracția proteinei actin și myosin.

Referinţă:
1. "Citokineza". En.wikipedia.org. N.p., 2017. Web. 7 martie 2017.

Datorită fotografiei:
1. "Diagrama Phragmoplast" de BlueRidgeKitties (CC BY 2.0) prin Flickr
2. "Cytokineza mitotică" de către MITOSIS_cells_secuence.svg: LadyofHatsderivativă: Matt (talk) - MITOSIS_cells_secuence.svg (Domeniul public) prin Wikimedia Wikimedia 3. "Diagrama citokinezei algelor" de BlueRidgeKitties (CC BY 2.0)