Come è la citocinesi diversa nelle piante e negli animali
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Citocinesi è la divisione del citoplasma in due cellule figlie. Durante il ciclo cellulare degli eucarioti, la cariocinesi è seguita dalla citochinesi. Ciò significa che la divisione del citoplasma avviene dopo il completamento della divisione del nucleo. Tuttavia, la citochinesi o la divisione del citoplasma non avviene nello stesso modo nelle cellule vegetali e animali. Questo articolo spiegherà la differenza nella citochinesi vegetale e animale e la causa è per questa differenza.
Questo articolo guarda,
1. Cosa succede durante la citocinesi
2. Citochinesi delle cellule vegetali
3. Citocinesi a cellule animali
4. Come è la citocinesi diversa nelle piante e negli animali
Cosa succede durante la citocinesi
Durante la citochinesi, il materiale genetico duplicato ai poli opposti viene separato in due cellule figlie insieme alla metà del citoplasma della cellula, contenente un gruppo dei suoi organelli. La separazione del materiale genetico duplicato è assicurata dall'apparato del fuso. Il numero di cromosomi, così come il numero di set cromosomici di una cellula figlia, dovrebbe essere uguale a quello della cellula madre in modo che le cellule figlie siano le copie funzionali delle cellule genitrici. Questo processo è chiamato il citochinesi simmetrica. Al contrario, durante l'ovogenesi, l'ovulo consiste di quasi tutti gli organelli e il citoplasma dei gonociti dei precursori delle cellule germinali. Tuttavia, le cellule dei tessuti come il fegato e il muscolo scheletrico omettono la citochinesi producendo cellule multi-nucleate.
La principale differenza tra citochinesi di cellule vegetali e cellule animali è la formazione di nuove pareti cellulari che circondano le cellule figlie. Le cellule vegetali formano una piastra cellulare tra le due cellule figlie. Nelle cellule animali si forma un solco di scissione tra le due cellule figlie. Nella divisione mitotica, dopo il completamento della citochinesi, le cellule figlie entrano nell'interfase. Nella divisione meiotica, i gameti prodotti vengono utilizzati per il completamento della riproduzione sessuale dopo il completamento della citochinesi fondendosi con l'altro tipo di gameti nella stessa specie.
Citochinesi delle cellule vegetali
Le cellule vegetali di solito consistono in una parete cellulare. Pertanto, formano la piastra cellulare al centro della cellula madre, al fine di separare due celle figlie. La formazione della piastra cellulare è mostrata in Figura 1.
Figura 1: formazione della piastra cellulare
Processo di formazione della piastra cellulare
La formazione della piastra cellulare è un processo in cinque fasi.
Formazione di Phragmoplast
Phragmoplast è una matrice di microtubuli che supporta e guida la formazione della piastra cellulare. I microtubuli che sono utilizzati per la formazione del phragmoplast sono i resti del fuso.
Traffico di vesicoli e fusione con microtubuli
Vescicole contenenti proteine, carboidrati e lipidi sono trafficate nella zona mediana del phragmoplast dai microtubuli poiché sono necessarie per la formazione della piastra cellulare. La fonte di queste vescicole è l'apparato di Golgi.
Fusione e trasformazione dei tubuli di membrana negli strati della membrana Microtubuli allargati
Microtubuli allargati si fondono lateralmente l'uno con l'altro al fine di formare un foglio planare che viene indicato come la piastra cellulare. Altri costituenti della parete cellulare insieme al deposito di cellulosa sulla piastra cellulare lo portano a un'ulteriore maturazione.
Riciclaggio dei materiali della membrana cellulare
I materiali della membrana indesiderati vengono rimossi dalla piastra cellulare mediante endocitosi clatrina-mediata.
Fusione della piastra cellulare con la parete cellulare esistente
I bordi della piastra cellulare sono fusi con la membrana della cellula parentale esistente, separando fisicamente le due cellule figlie. La maggior parte delle volte questa fusione avviene in modo asimmetrico. Ma i filamenti del reticolo endoplasmatico si trovano passando attraverso la piastra cellulare appena formata, che si comporta come i precursori dei plasmodesmata, un tipo di giunzioni cellulari trovate nelle cellule vegetali.
Diversi componenti della parete cellulare come emicellulosa, pectine, proteine arabinogalattane, che sono trasportati dalle vescicole secretarie, sono depositati sulla piastra cellulare appena formata. Il componente più abbondante della parete cellulare è la cellulosa. Innanzitutto, il calloso è polimerizzato dall'enzima calloso sintasi sulla piastra cellulare. Quando la piastra cellulare si fonde con la membrana cellulare esistente, il calloso viene infine sostituito dalla cellulosa. La lamella centrale è generata dalla parete cellulare. È uno strato di colla, costituito da pectina. Le due celle adiacenti sono legate tra loro dalla lamella centrale.
Citocinesi a cellule animali
La divisione del citoplasma delle cellule animali inizia dopo la separazione dei cromatidi fratelli durante l'anafase della divisione nucleare. Citocinesi di cellule animali è mostrata in figura 2.
Figura 2: Citochinesi a cellule animali
Processo di citochinesi di cellule animali
La citochinesi delle cellule animali avviene attraverso quattro passaggi.
Riconoscimento mandrino anafase
Il mandrino è riconosciuto dal declino dell'attività CDK1 durante l'anafase. Quindi, i microtubuli sono stabilizzati per formare il fuso centrale o la zona centrale del mandrino. I microtubuli non cinetocore formano fasci tra i due poli opposti della cellula madre. Umani e C. elegans richiedono la formazione di un fuso centrale per effettuare una citochinesi efficiente. L'attività declinata di CDK1, defosforila il complesso passeggeri cromosomico (CPC), trasferendo il CPC al fuso centrale. Il CPC individua nei centromeri durante la metafase.
Il CPC regola la fosforilazione delle proteine del componente centrale del mandrino come PRC1 e MKLP1. La PRC1 fosforilata forma un omodimero che si lega all'interfaccia tra i microtubuli antiparalleli. Il legame facilita la disposizione spaziale dei microtubuli sul fuso centrale. La proteina attivante GTPase, CYK-4 e MKLP1 fosforilata formano il complesso centralspindlin. Il centralspindlin è un cluster di ordine superiore che è legato al mandrino centrale.
I componenti multipli del mandrino centrale sono fosforilati per avviare l'autoassemblaggio del mandrino centrale. Il mandrino centrale controlla la posizione del solco di taglio, mantiene la consegna della vescicola di membrana al solco di taglio e controlla la formazione del midbody alla fine della citochinesi.
Specifica del piano di divisione
La specifica del piano di divisione può avvenire attraverso tre ipotesi. Sono un'ipotesi di stimolazione astrale, un'ipotesi del fuso centrale e un'ipotesi di rilassamento astrale. Due mandate ridondanti vengono inviate dal mandrino, posizionando il solco di scissione sulla corteccia cellulare, uno dal fuso centrale e l'altro dall'aster mandrino.
Assemblaggio e contrazione dell'anello actina-miosina
La scissione è guidata dall'anello contrattile formato da actina e una proteina motoria, la miosina II. Nell'anello contrattile, sia la membrana cellulare che la parete cellulare crescono nella cellula, pizzicando la cellula madre in due. La famiglia delle proteine Rho regola la formazione dell'anello contrattile nel mezzo della corteccia cellulare e la sua contrazione. Il RhoA promuove la formazione dell'anello contrattile. Oltre all'actina e alla miosina II, l'anello contrattile è costituito da proteine di scaffold come l'anilina, che si lega con CYK1, RhoA, actina e miosina II, che collega la corteccia equatoriale e il fuso centrale.
escissione
Il solco della scollatura si ingrossa per formare la struttura della metà del corpo. Il diametro dell'anello actina-miosina in questa posizione è di circa 1-2 μm. Il midbody è completamente diviso in un processo chiamato abscission. Durante l'abscissione, i ponti intercellulari sono riempiti con microtubuli antiparalleli, la corteccia cellulare è ristretta e la membrana plasmatica è modellata.
I percorsi molecolari di segnalazione assicurano la fedele separazione del genoma tra le due cellule figlie. La citochinesi delle cellule animali è alimentata da Myosin ATPasi di tipo II al fine di generare le forze contrattili. I tempi della citochinesi animale sono altamente regolati.
Come è la citocinesi diversa nelle piante e negli animali
La divisione del citoplasma è indicata come citochinesi. La principale differenza tra citochinesi di cellule vegetali e animali è la formazione di una piastra cellulare in cellule vegetali, piuttosto che la formazione del solco di clivaggio in cellule animali. La differenza tra citochinesi di cellule vegetali e animali è mostrata in figura 3.
Figura 3: Differenza tra citochinesi animale e vegetale
Le cellule animali non possiedono una parete cellulare. Quindi, solo la membrana cellulare è divisa in due, formando nuove cellule approfondendo una scissione attraverso un anello contrattile nel mezzo della cellula madre. Nelle cellule vegetali, una piastra cellulare si forma nel mezzo della cellula madre con l'aiuto di microtubuli e vescicole. I vesicoli sono fusi con i microtubuli, formando una rete tubulare-vescicolare. La deposizione di componenti della parete cellulare porta alla maturazione della piastra cellulare. Questa piastra cellulare cresce verso la membrana cellulare. Pertanto, la divisione citoplasmatica di una cellula animale inizia nei bordi della cellula (centripeta) e la divisione citoplasmatica delle cellule vegetali inizia al centro della cellula (centrifuga). Pertanto, la formazione del midbody può essere identificata solo nella citochinesi delle cellule animali. La citochinesi delle cellule vegetali inizia alla telofase della divisione nucleare e la citochinesi delle cellule animali inizia nell'anafase della divisione nucleare. La citochinesi delle cellule animali è strettamente regolata dalle vie di trasduzione del segnale. Richiede anche ATP per la contrazione delle proteine di actina e miosina.
Riferimento:
1. "Citocinesi". En.wikipedia.org. N.p, 2017. Web. 7 marzo 2017.
Cortesia dell'immagine:
1. "Diagramma di Phragmoplast" di BlueRidgeKitties (CC BY 2.0) via Flickr
2. "Citochinesi mitotica" di MITOSIS_cells_secuence.svg: LadyofHatsderivative work: Matt (talk) - MITOSIS_cells_secuence.svg (dominio pubblico) via Commons Wikimedia 3. "Diagramma delle citochine delle alghe" di BlueRidgeKitties (CC BY 2.0) via Flickr
