O que é citocinese e como é produzido?

O citocinese é o processo de dividir o citoplasma de uma célula que resulta em duas células filhas durante o processo de divisão celular.

Ocorre na mitose e na meiose e é comum em células animais. No caso de algumas plantas e fungos, a citocinese não ocorre, porque esses organismos nunca dividem seu citoplasma. O ciclo de reprodução celular culmina na partição do citoplasma através do processo de citocinese.

Em uma célula animal típico, citocinese ocorre durante a mitose, no entanto, pode haver alguns tipos de células tais como osteoclastos podem sofrer mitose sem citocinese (Biology-Online.org, 2017 ocorre ).

O processo de citocinese começa durante a anáfase e termina durante a telófase, ocorrendo completamente no momento em que a próxima interface começa.

A primeira alteração visível da citocinese em células animais torna-se evidente quando um sulco em divisão aparece na superfície celular. Esse sulco rapidamente se torna mais pronunciado e se expande ao redor da célula até que a peça esteja completamente no meio.

Em culas animais e muitas células eucarióticas, a estrutura que acompanha o processo de citocinese chamado "anel contráctil", um conjunto dinâmico composto por filamentos de actina, miosina II e muitas proteínas estruturais e reguladoras. Ele é instalado sob a membrana plasmática da célula e se contrai para dividi-lo em duas partes.

O maior problema que uma célula que atravessa o processo de citocinese deve enfrentar é a garantia de que esse processo ocorre no momento e no local certos. Como a citocinese não deve ocorrer precocemente durante a fase da mitose, ou pode interromper a divisão correta dos cromossomos.

Espinhos mitóticos e divisão celular

Os fusos mitóticos nas células dos animais não são os únicos responsáveis ​​pela separação dos cromossomos resultantes, eles também especificam a localização do anel contrátil e, portanto, o plano de divisão celular.

O anel contrátil tem uma forma invariável no plano da placa metafásica. Quando está no ângulo correto, ele se estende ao longo do eixo do fuso mitótico, assegurando que a divisão ocorra entre os dois conjuntos de cromossomos separados.

A parte do fuso mitótico que especifica o plano da divisão pode variar dependendo do tipo de célula. A relação entre os microtúbulos do fuso e a localização do anel contrátil tem sido amplamente estudada pelos cientistas.

Estes ovos fertilizados foram manipulados animais vertebrados marinhos com a finalidade de se observar a velocidade com que as ranhuras aparecer em células sem o processo de crescimento é interrompido (Guertin, Trautmann, & McCollum, 2002).

Quando o citoplasma é claro, o fuso pode ser mais facilmente visto, bem como o momento em tempo real em que ele está localizado em uma nova posição no estado de anáfase precoce.

Divisão assimétrica

Na maioria das células, a citocinese ocorre simetricamente. Na maioria dos animais, por exemplo, o anel contrátil é formado em torno da linha do equador da célula-mãe, de modo que as duas células-filhas resultantes tenham o mesmo tamanho e propriedades semelhantes.

Esta simetria é possível graças à localização do fuso mitótico, que tende a concentrar-se no citoplasma, com a ajuda de microtúbulos astrais e proteínas a ser puxado a partir de um lado para o outro.

Dentro do processo de citocinese, existem muitas variáveis ​​que devem trabalhar em sincronia para que seja bem-sucedida. No entanto, quando uma destas variáveis ​​muda, as células podem dividir assimetricamente para produzir duas células filhas de diferentes tamanhos e com diferentes um conteúdo citoplasmático (Education, 2014).

Normalmente, as duas células-filhas são destinadas a se desenvolver de maneira diferente. Para que isso seja possível, a célula-mãe deve segregar alguns componentes determinantes do destino para um lado da célula e, em seguida, localizar o plano de divisão para que a célula-filha indicada herde esses componentes no momento da divisão.

Para posicionar a divisão assimetricamente, o fuso mitótico deve ser movido de maneira controlada dentro da célula que está prestes a se dividir.

Aparentemente, este movimento do eixo é conduzida por alterações em áreas regionais do córtex de células e proteínas localizadas que ajudam a deslocar um dos pólos do fuso com a ajuda de microtúbulos astrais.

Anel contrátil

Na medida em que os microtúbulos astrais se tornam mais longos e menos dinâmicos em sua resposta física, o anel contrátil começa a se formar sob a membrana plasmática.

No entanto, grande parte da preparação para a citocinese ocorre mais cedo no processo de mitose, mesmo antes de o citoplasma começar a se dividir.

Durante a interface, os filamentos de actina e miosina II se combinam e formam uma rede cortical, e mesmo em algumas células, geram grandes feixes citoplasmáticos denominados fibras de estresse.

Na medida em que uma célula inicia o processo de mitose, esses arranjos são desarmados e muito da actina é rearranjada e os filamentos de miosina II são liberados.

Na medida em que as cromátides se separam durante a anáfase, a miosina II começa a se acumular rapidamente para criar o anel contrátil. Mesmo em algumas células, é necessário usar proteínas da família das quinases para regular a composição do fuso mitótico e do anel contrátil.

Quando o anel contrátil está totalmente armado, contém muitas proteínas diferentes para actina e miosina II. As matrizes sobrepostas dos filamentos bipolares de actina e miosina II geram a força necessária para dividir o citoplasma em duas partes, em um processo semelhante ao realizado pelas células musculares lisas (Rappaport, 1996).

No entanto, a maneira pela qual o anel contrátil se contrai ainda é um mistério. Aparentemente, não opera por conta de um mecanismo de cordão com filamentos de actina e miosina II se movendo em cima um do outro, assim como os músculos esqueléticos.

Desde então, quando o anel se contrai, mantém a mesma rigidez ao longo do processo. Isso significa que o número de filamentos diminui na medalha em que o anel fecha (Alberts, et al., 2002).

Distribuição de organelas em células filhas

O processo de mitose deve assegurar que cada uma das células filhas receba o mesmo número de cromossomos. No entanto, quando uma célula eucariótica se divide, cada célula-filha também deve herdar uma série de componentes celulares essenciais, incluindo os organelos contidos dentro da membrana celular.

Organelas celulares como mitocôndrias e cloroplastos não podem ser geradas espontaneamente a partir de seus componentes individuais, elas só podem surgir do crescimento e divisão de organelas pré-existentes.

Da mesma forma, as células não podem formar um novo retículo endoplasmático, a menos que parte dele esteja presente dentro da membrana celular.

Algumas organelas, como as mitocôndrias e os cloroplastos, estão presentes em grande número dentro da célula-mãe, a fim de garantir que as duas células-filhas as herdem com sucesso.

O retículo endoplasmático durante o período da interface celular é encontrado continuamente junto com a membrana celular e é organizado pelo túbulo microcelular do citoesqueleto (Brill, Hime, Scharer-Schuksz, & Fuller, 2000).

Depois de entrar na fase da mitose, a reorganização dos microtúbulos libera o retículo endoplasmático, que é fragmentado na medida em que o envelope central também se rompe. O aparelho de Golgi também é provavelmente fragmentado, embora em algumas células pareça estar distribuído através do retículo e depois emergir na telófase.

Mitose sem citocinese

Embora a divisão celular seja geralmente seguida pela divisão do citoplasma, existem algumas exceções. Algumas células passam por vários processos de divisão celular sem o citoplasma ser dividido.

Por exemplo, o embrião da mosca da fruta passa por 13 estágios da divisão nuclear antes que a divisão citoplasmática ocorra, resultando em uma grande célula com até 6000 núcleos.

Este arranjo visa principalmente acelerar o processo de desenvolvimento inicial, uma vez que as células não precisam demorar tanto para passar por todos os estágios de divisão celular envolvidos na citocinese.

Após essa rápida divisão nuclear, as células são criadas em torno de cada núcleo em um único processo de citocinese, conhecido como celurização. Os anéis contráteis são formados na superfície das células, e a membrana plasmática se estende para dentro e se ajusta para envolver cada núcleo

O processo de mitose sem citocinese também ocorre em alguns tipos de células de mamíferos, como osteoclastos, trofoblastos e alguns hepatócitos e células do músculo cardíaco. Essas células, por exemplo, crescem de maneira multinuclear, assim como alguns fungos ou a mosca da fruta (Zimmerman, 2012).

Referências

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2002). Biologia Molecular da Célula. 4ª edição. Nova Iorque: Garland Science.
2. Biologia-Online.org. (12 de março de 2017). Biologia Online. Obtido de Citocinese: biologia-online.org.
3. Brill, J. A., Hime, G.R., Scharer-Schuksz, M., & Fuller, &. (2000).
4. Educação, N. (2014). Educação Natural. Obtido da citocinese: nature.com.
5. Guertin, D. A., Trautmann, S. e McCollum, D. (Junho de 2002). Retirado de citocinese em eucariotos: ncbi.nlm.nih.gov.
6. Rappaport, R. (1996). Citocinese em células animais. Nova York: Cambridge University Press.
7. Zimmerman, A. (2012). Mitose / Citocinese. Imprensa Acadêmica.