Citocinese é a divisão do citoplasma em duas células filhas. Durante o ciclo celular dos eucariotos, a cariocinese é seguida pela citocinese. Isso significa que a divisão do citoplasma ocorre após a conclusão da divisão do núcleo. Porém, a citocinese ou divisão do citoplasma não ocorre da mesma forma nas células vegetais e animais. Este artigo irá explicar a diferença na citocinese vegetal e animal e a causa para essa diferença.

Este artigo analisa,

1. O que acontece durante a citocinese2. Plant Cell Cytokinesis3. Animal Cell Cytokinesis4. Como a citocinese é diferente em plantas e animais

O que acontece durante a citocinese

Durante a citocinese, o material genético duplicado nos pólos opostos é separado em duas células-filhas junto com a metade do citoplasma da célula, contendo um conjunto de suas organelas. A separação do material genético duplicado é assegurada pelo aparato do fuso. O número de cromossomos, assim como o número de conjuntos de cromossomos de uma célula-filha, deve ser igual ao da célula-mãe para que as células-filhas sejam cópias funcionais das células-mãe. Este processo é chamado de citocinese simétrica. Ao contrário, durante a ovogênese, o óvulo consiste em quase todas as organelas e no citoplasma dos gonócitos precursores das células germinativas. No entanto, células de tecidos como fígado e músculo esquelético omitem a citocinese ao produzir células multinucleadas.

A principal diferença entre a citocinese de células vegetais e células animais é a formação de uma nova parede celular ao redor das células filhas. As células vegetais formam uma placa de células entre as duas células-filhas. Nas células animais, um sulco de clivagem é formado entre as duas células filhas. Na divisão mitótica, após a conclusão da citocinese, as células-filhas entram na interfase. Na divisão meiótica, os gametas produzidos são usados ​​para a conclusão da reprodução sexual após a conclusão da citocinese por fusão com outro tipo de gametas na mesma espécie.

Citocinese de células vegetais

As células vegetais geralmente consistem em uma parede celular. Portanto, eles formam a placa de células no meio da célula-mãe, a fim de separar duas células-filhas. A formação da placa de células é mostrada na figura 1.

Figura 1: Formação de placa celular

Processo de formação da placa celular

A formação da placa celular é um processo de cinco etapas.

Formação de fragmoplasto

Phragmoplast é uma matriz de microtúbulos, apoiando e orientando a formação da placa celular. Os microtúbulos utilizados para a formação do fragmoplasto são os restos do fuso.

Tráfico de Vesículas e Fusão com Microtúbulos

Vesículas contendo proteínas, carboidratos e lipídios são transportadas para a zona intermediária do fragmoplasto pelos microtúbulos, uma vez que são necessárias para a formação da placa celular. A fonte dessas vesículas é o aparelho de Golgi.

Fusão e transformação dos túbulos da membrana nas folhas da membrana Microtúbulos alargados

Os microtúbulos alargados fundem-se lateralmente uns com os outros para formar uma folha plana que é referida como a placa de células. Outros constituintes da parede celular, juntamente com o depósito de celulose na placa celular, levam-na a uma maturação posterior.

Reciclagem dos materiais da membrana celular

Materiais de membrana indesejados são removidos da placa de células por endocitose mediada por clatrina.

Fusão da placa celular com a parede celular existente

As bordas da placa celular são fundidas com a membrana celular parental existente, separando fisicamente as duas células-filhas. Na maioria das vezes, essa fusão ocorre de maneira assimétrica. Mas, filamentos do retículo endoplasmático são encontrados passando pela placa celular recém-formada, que se comporta como precursora dos plasmodesmos, um tipo de junção celular encontrada nas células vegetais.

Diferentes componentes da parede celular, como hemicelulose, pectinas, proteínas arabinogalactanas, que são transportadas pelas vesículas secretárias, são depositados na placa celular recém-formada. O componente mais abundante da parede celular é a celulose. Primeiro, a calosa é polimerizada pela enzima calosa sintase na placa celular. À medida que a placa celular se funde com a membrana celular existente, a calosidade é eventualmente substituída pela celulose. A lamela média é gerada a partir da parede celular. É uma camada semelhante a cola, consistindo de pectina. As duas células adjacentes são unidas pela lamela do meio.

Citocinese de células animais

A divisão do citoplasma das células animais começa após a separação das cromátides irmãs durante a anáfase da divisão nuclear. A citocinese de células animais é mostrada na figura 2.

Figura 2: Citocinese de células animais

Processo de citocinese de células animais

A citocinese de células animais ocorre em quatro etapas.

Reconhecimento do Fuso Anáfase

O fuso é reconhecido pelo declínio da atividade de CDK1 durante a anáfase. Em seguida, os microtúbulos são estabilizados para formar o fuso central ou a zona média do fuso. Os microtúbulos não cinetocóricos formam feixes entre os dois pólos opostos da célula-mãe. Humanos e C. elegans requerem a formação de um fuso central para realizar uma citocinese eficiente. A atividade declinada de CDK1 desfosforila o complexo cromossômico de passageiros (CPC), translocando o CPC para o fuso central. O CPC localiza-se nos centrômeros durante a metáfase.

O CPC regula a fosforilação de proteínas componentes do fuso central, como PRC1 e MKLP1. O PRC1 fosforilado forma um homodímero que se liga na interface entre os microtúbulos antiparalelos. A ligação facilita o arranjo espacial dos microtúbulos no fuso central. A proteína ativadora de GTPase, CYK-4 e MKLP1 fosforilada, formam o complexo centralspindlin. O eixo-árvore central é um cluster de ordem superior que está vinculado ao eixo-árvore central.

Os múltiplos componentes do fuso central são fosforilados para iniciar a automontagem do fuso central. O fuso central controla a posição do sulco de clivagem, mantém a entrega da vesícula da membrana ao sulco de clivagem e controla a formação do corpo médio no final da citocinese.

Especificação do Plano de Divisão

A especificação do plano de divisão pode ocorrer por meio de três hipóteses. Eles são a hipótese de estimulação astral, a hipótese do fuso central e a hipótese de relaxamento astral. Dois sinais redundantes são enviados pelo fuso, posicionando o sulco de clivagem até o córtex celular, um do fuso central e outro do fuso aster.

Montagem e contração do anel de actina-miosina

A clivagem é impulsionada pelo anel contrátil formado pela actina e uma proteína motora, a miosina-II. No anel contrátil, a membrana celular e a parede celular crescem dentro da célula, separando a célula-mãe em duas. A família de proteínas Rho regula a formação do anel contrátil no meio do córtex celular e sua contração. O RhoA promove a formação do anel contrátil. Além da actina e da miosina II, o anel contrátil consiste em proteínas de arcabouço como a anilina, que se liga ao CYK1, RhoA, actina e miosina II, ligando o córtex equatorial e o fuso central.

Abscisão

O sulco de clivagem ingressa para formar a estrutura do meio do corpo. O diâmetro do anel de actina-miosina nesta posição é de cerca de 1-2 μm. O corpo médio é completamente clivado em um processo chamado abscisão. Durante a abscisão, as pontes intercelulares são preenchidas com microtúbulos antiparalelos, o córtex celular é contraído e a membrana plasmática é formada.

As vias de sinalização molecular garantem a separação fiel do genoma entre as duas células-filhas. A citocinese de células animais é alimentada pela Miosina ATPase Tipo II para gerar as forças contráteis. O momento da citocinese animal é altamente regulado.

Como a citocinese é diferente em plantas e animais

A divisão do citoplasma é conhecida como citocinese. A principal diferença entre a citocinese de células vegetais e animais é a formação de uma placa celular nas células vegetais, ao invés da formação do sulco de clivagem nas células animais. A diferença entre a citocinese de células vegetais e animais é mostrada na figura 3.

Figura 3: Diferença entre citocinese animal e vegetal

As células animais não possuem parede celular. Assim, apenas a membrana celular é dividida em duas, formando novas células pelo aprofundamento de uma clivagem por meio de um anel contrátil no meio da célula-mãe. Nas células vegetais, uma placa celular é formada no meio da célula-mãe com o auxílio de microtúbulos e vesículas. As vesículas se fundem com os microtúbulos, formando uma rede tubular-vesicular. A deposição de componentes da parede celular leva à maturação da placa celular. Esta placa celular cresce em direção à membrana celular. Portanto, a divisão citoplasmática de uma célula animal começa nas bordas da célula (centrípeta) e a divisão citoplasmática da célula vegetal começa no meio da célula (centrífuga). Assim, a formação do corpo médio pode ser identificada apenas na citocinese da célula animal. A citocinese das células vegetais começa na telófase da divisão nuclear e a citocinese das células animais começa na anáfase da divisão nuclear. A citocinese de células animais é rigidamente regulada pelas vias de transdução de sinal. Também requer ATP para a contração das proteínas actina e miosina.

Referência: 1. “Citocinese”. En.wikipedia.org. N.p., 2017. Web. 7 de março de 2017.

Cortesia da imagem: 1. “Diagrama de Phragmoplast” por BlueRidgeKitties (CC BY 2.0) via Flickr2. “Mitotic Cytokinesis” de MITOSIS_cells_secuence.svg: LadyofHatsderivative work: Matt () - MITOSIS_cells_secuence.svg (Public Domain) via Commons Wikimedia 3. “Algae cytokinesis diagram” por BlueRidgeKitties (CC BY 2.0) via Flickr