O que é citocinese e como ocorre?

A citocinese é o processo de divisão de citoplasma de uma célula, resultando em duas células filhas durante a divisão celular.Ocorre na mitose e na meiose e é comum nas células animais.

No caso de algumas plantas e fungos, a citocinese não tem lugar, pois esses organismos nunca dividem seu citoplasma. O ciclo de reprodução celular culmina com a partição citoplasmática através do processo de citocinese.

O que é citocinese e como ocorre? 1

Em uma célula animal típica, a citocinese ocorre durante o processo de mitose, no entanto, pode haver alguns tipos de células, como osteoclastos, que podem passar pelo processo de mitose sem que ocorra citocinesia (Biology-Online.org, 2017 )

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

A primeira alteração visível da citocinese nas células animais torna-se evidente quando um sulco de divisão aparece na superfície da célula. Esse sulco rapidamente se torna mais pronunciado e se expande pela célula até que a parte esteja completamente no meio.

Nas células animais e em muitas células eucarióticas, a estrutura que acompanha o processo de citocinese é conhecida como “anel contrátil”, um conjunto dinâmico composto por filamentos de actina, filamentos de miosina II e muitas proteínas estruturais e reguladoras. É instalado sob a membrana plasmática da célula e se contrai para dividi-la em duas partes.

O maior problema que uma célula que passa pelo processo de citocinese deve enfrentar é a garantia de que esse processo ocorre no momento e local certos. Como a citocinese não deve ocorrer precocemente durante a fase mitótica ou pode interromper a partição correta dos cromossomos.

Fusos mitóticos e divisão celular

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

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

A parte do fuso mitótico que especifica o plano de divisão pode variar dependendo do tipo de célula. A relação entre os microtúbulos do fuso e a localização do anel contrátil foi extensivamente estudada por cientistas.

Estes têm manipulado óvulos fertilizados de animais vertebrados marinhos com o objetivo de observar a velocidade com que os sulcos aparecem nas células sem que o processo de crescimento seja interrompido (Guertin, Trautmann, & McCollum, 2002).

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Quando o citoplasma é nítido, o fuso pode ser visto com mais facilidade, bem como o momento em tempo real em que está localizado em uma nova posição no estado anafásico inicial.

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-tronco, de modo que as duas células-filhas resultantes tenham o mesmo tamanho e propriedades semelhantes.

Essa simetria é possível graças à localização do fuso mitótico, que tende a se concentrar no citoplasma com a ajuda dos microtúbulos astrais e das proteínas que os puxam de um lado para o outro.

Dentro do processo de citocinese, existem muitas variáveis ​​que devem funcionar de forma síncrona para que seja bem-sucedido. No entanto, quando uma dessas variáveis ​​muda, as células podem ser divididas assimetricamente, produzindo duas células filhas de tamanhos diferentes e com um conteúdo citoplasmático diferente (Education, 2014).

Geralmente, as duas células filhas estão destinadas a se desenvolver de maneira diferente. Para que isso seja possível, a célula-tronco deve segregar alguns componentes determinantes do destino em 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, esse movimento do fuso é impulsionado por alterações nas áreas regionais do córtex celular e por proteínas localizadas que ajudam a deslocar um dos pólos do fuso com a ajuda dos 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 ser criado sob a membrana plasmática.

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

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

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

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

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

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

Uma vez que, quando o anel se contrai, ele mantém a mesma rigidez durante todo o processo. Isso significa que o número de filamentos diminui na medida em que o anel se fecha (Alberts, et al., 2002).

Distribuição de organelas nas células filhas

O processo de mitose deve garantir que cada uma das células filhas receba a mesma quantidade de cromossomos. No entanto, quando uma célula eucariótica se divide, cada célula filha também deve herdar uma série de componentes celulares essenciais, incluindo organelas fechadas na 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 produzir um novo retículo endoplasmático, a menos que parte dele esteja presente na membrana celular.

Algumas organelas, como mitocôndrias e cloroplastos, estão presentes numerosamente na célula-tronco, a fim de garantir que as duas células filhas as herdem satisfatoriamente.

O retículo endoplasmático durante o período da interface celular está continuamente em conjunto com a membrana celular e é organizado pelo microtúbulo citoesquelético (Brill, Hime, Scharer-Schuksz e Fuller, 2000).

Após entrar na fase mitose, a reorganização dos microtúbulos libera o retículo endoplasmático, que fragmenta na medida em que o envelope do núcleo também quebra. O aparelho de Golgi provavelmente também se fragmenta, embora em algumas células pareça estar distribuído através do retículo para emergir posteriormente na telófase.

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Mitose sem citocinese

Embora a divisão celular seja geralmente seguida pela divisão citoplasmática, existem algumas exceções. Algumas células passam por vários processos de divisão celular sem que o citoplasma seja quebrado.

Por exemplo, o embrião da mosca da fruta passa por 13 estágios da divisão nuclear antes da divisão citoplasmática, resultando em uma célula grande com até 6.000 núcleos.

Esse arranjo visa principalmente acelerar o processo de desenvolvimento inicial, uma vez que as células não precisam de muito tempo para passar por todas as etapas da divisão celular que a citocinese implica.

Após essa rápida divisão nuclear, as células são criadas em torno de cada núcleo em um único processo de citocinese, conhecido como celulização. Anéis contráteis se formam 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 musculares cardíacas. Essas células, por exemplo, crescem de maneira multinuclear, assim como as de alguns fungos ou da mosca da fruta (Zimmerman, 2012).

Referências

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. e Walter, P. (2002). Biologia Molecular da Célula. 4ª edição Nova York: Garland Science.
  2. Biology-Online.org. (12 de março de 2017). Biologia online . Obtido de Cytokinesis: biology-online.org.
  3. Brill, JA, Hime, GR, Scharer-Schuksz, M., & Fuller, &. (2000)
  4. Educação, N. (2014). Instrução da natureza . Obtido de citocinese: nature.com.
  5. Guertin, DA, Trautmann, S., & McCollum, D. (junho de 2002). Obtido da 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
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