Hur är Cytokinesis olika i växter och djur

Cytokinesis är uppdelningen av cytoplasman i två dotterceller. Under cellcykeln av eukaryoter följs karyokinesen av cytokinesen. Detta innebär att uppdelningen av cytoplasman sker efter fullbordandet av kärnans uppdelning. Emellertid sker inte cytokinesen eller uppdelningen av cytoplasmen på samma sätt i växt- och djurceller. Denna artikel kommer att förklara skillnaden i växt och djur cytokines och orsaken är för denna skillnad. 

Den här artikeln tittar på,

1. Vad händer under Cytokinesis
2. Växtcellcytokinesis
3. Animal Cell Cytokinesis
4. Hur är Cytokinesis olika i växter och djur

Vad händer under Cytokinesis

Under cytokinesis separeras duplicerat genetiskt material vid de motsatta polerna i två dotterceller tillsammans med hälften av cellens cytoplasma, innehållande en uppsättning organeller. Separationen av det duplicerade genetiska materialet säkerställs av spindelapparaten. Antalet kromosomer, såväl som antalet kromosomsatser av en dottercell, bör vara lika med modercellens för att dottercellerna ska vara de funktionella kopiorna av modercellerna. Denna process kallas symmetrisk cytokinesis. Tvärtom, under oogenesen består äggstocken av nästan alla organeller och cytoplasman hos prekursor-germcellsgonocyterna. Celler från vävnaderna som lever och skelettmuskler eliminerar emellertid cytokinesen genom att producera multikärnade celler.

Huvudskillnaden mellan växtcell och cytokines för djurcell är bildandet av ny cellvägg som omger dottercellerna. Växtceller bildar en cellplatta mellan de två dottercellerna. I djurceller bildas en klyvningsfur mellan de två dottercellerna. Vid mitotisk delning, efter slutförandet av cytokinesen, går dotterceller in i interfasen. Vid meiotisk delning används producerade gameter för fullbordandet av den sexuella reproduktionen efter fullbordandet av cytokines genom fusion med den andra typen av gameter i samma art.

Växtcellcytokinesis

Växtceller består vanligtvis av en cellvägg. Därför bildar de cellplattan i mitten av modercellen för att skilja två dotterceller. Bildandet av cellplattan visas i Figur 1.

Figur 1: Cellplattformation

Process av cellplattformation

Cellplattformationen är ett femstegsförfarande.

Phragmoplastformation

Phragmoplast är mikrotubule-array, som stöder och styr cellplattformationen. Mikrotubuli som används för bildandet av fragmoplast är rester av spindeln.

Handel med blåsor och fusion med mikrotubuli

Vesiklar innehållande proteiner, kolhydrater och lipider smittas i mikrotubulernas mittzon av fragmoplast eftersom de är nödvändiga för bildandet av cellplattan. Källan till dessa vesiklar är Golgi-apparaten.

Fusion och transformation av membranröret i membranarken Förhöjda mikrotubuli

Förhöjda mikrotubuli smälter i sidled med varandra för att bilda ett plant ark som kallas cellplattan. Andra cellväggkomponenter tillsammans med cellulosaförsättningen på cellplattan driver det till ytterligare mognad.

Återvinning av cellmembranmaterial

Oönskade membranmaterial avlägsnas från cellplattan med clathrin-medierad endocytos.

Fusion av cellplattan med befintlig cellvägg

Cellplattans kanter fusioneras med det befintliga föräldracellsmembranet, fysiskt separerar de två dottercellerna. För det mesta sker denna fusion på ett asymmetriskt sätt. Men strängar i endoplasmatisk retikulum finns att passera genom den nybildade cellplattan, som uppträder som prekursorerna för plasmodesmata, en typ av cellförbindelser som finns i växtceller.

Olika cellväggskomponenter, såsom hemicellulosa, pektiner, arabinogalaktanproteiner, vilka bäres av sekretärblåsorna deponeras på den nybildade cellplattan. Den mest omfattande delen av cellväggen är cellulosa. Först polymeriseras callos av callosyntasenzymet på cellplattan. När cellplattan smälter med det befintliga cellmembranet, ersätts callos så småningom av cellulosa. Middle lamella genereras från cellväggen. Det är ett limliknande skikt som består av pektin. De två intilliggande cellerna är bundna ihop av mittramen.

Animal Cell Cytokinesis

Cytoplasmavdelningen av djurcellerna börjar efter separation av systerkromatiderna under kärnafdelningens anafas. Djurcellcytokinis visas i figur 2.

Figur 2: Animal Cell Cytokinesis

Animal Cell Cytokinesis Process

Djurcellscytokinis sker genom fyra steg.

Anafas Spindel Recognition

Spindeln känns igen av CDK1-aktiviteten minskar under anafasen. Därefter stabiliseras mikrotubuli för att bilda den centrala spindeln eller spindelmidsonen. Icke-kinetochore mikrotubuli bildar buntar mellan de två motsatta polerna i modercellen. Människor och C. elegans kräver bildande av centralspindel för att utföra en effektiv cytokinesis. Den avtagna aktiviteten hos CDK1 defosforylerar det kromosomala passagerarkomplexet (CPC), vilket translokerar CPC till den centrala spindeln. CPC lokaliseras vid centromerer under metafasen. 

CPC reglerar fosforyleringen av centrala spindelkomponentproteiner som PRC1 och MKLP1. Den fosforylerade PRC1 bildar en homodimer som binder i gränssnittet mellan de antiparallella mikrotubuli. Bindningen underlättar den rumsliga arrangemanget för mikrotubuli på den centrala spindeln. Det GTPas-aktiverande proteinet, CYK-4 och fosforylerat MKLPl bildar centralspindlin-komplexet. Centralspindlin är ett högre orderkluster som är bunden till centralspindeln. 

De multipla centrala spindelkomponenterna fosforyleras för att initiera självmonteringen av den centrala spindeln. Den centrala spindeln styr positionen för klyvningsfuren, upprätthåller membranvesikelavgivningen till klyvningsröret och reglera midkelförskjutningen vid slutet av cytokinesen.

Division Plane Specification

Specifikationen av delningsplanet kan ske genom tre hypoteser. De är astral stimulans hypotes, central spindel hypotes och astral avslappning hypotes. Två redundanta signaler sänds av spindeln, placerar klyvningsfoten till cellcortexen, en från den centrala spindeln och den andra från spindeln aster. 

Actin-Myosin Ring Assembly and Contraction

Klyvningen drivs av kontraktilringen bildad av aktin och ett motorprotein, myosin-II. I kontraktilringen växer både cellmembran och cellvägg in i cellen och klämmer av föräldercellen i två. Rho-proteinfamiljen reglerar dannandet av kontraktilringen i mitten av cellcortexen och dess sammandragning. RhoAen främjar bildandet av kontraktilringen. Förutom aktin och myosin II består kontraktilringen av ställningsproteiner som anillin, som binder med CYK1, RhoA, aktin och myosin II, som förbinder ekvatorial cortex och centralspindeln.

AMPUTATION

Klyvbenen ingriper för att bilda midbodystrukturen. Diaminet av aktin-myosinringen vid denna position är omkring 1-2 pm. Mittkroppen är helt klyvad i en process som kallas abscission. Under abscission fylls intercellulära broar med antiparallella mikrotubuli, cellcortexen är trång och plasmamembran är formad.  

Molekylära signalvägar säkerställer den trogen separationen av genomet mellan de två dottercellerna. Djurcellcytokinesen drivs av typ II Myosin ATPas för att generera kontraktile krafter. Tidpunkten för djurcytokinesen är högt reglerad.

Hur är Cytokinesis olika i växter och djur

Delningen av cytoplasmen kallas cytokines. Huvudskillnaden mellan växt- och djurcellcytokinis är bildandet av en cellplatta i växtceller, snarare än bildandet av klyvfästen i djurceller. Skillnaden mellan växt- och djurcellcytokinis visas i figur 3. 

Figur 3: Skillnad mellan djur och växtcytokineser

Djurceller har inte en cellvägg. Således delas endast cellmembranet i två, som bildar nya celler genom att fördjupa en klyvning genom en kontraktilring i mitten av modercellen. I växtceller bildas en cellplatta i mitten av modercellen med hjälp av mikrotubuli och vesiklar. Vesiklar smälter med mikrotubuli och bildar ett rörformigt vesikulärt nätverk. Deponeringen av cellväggskomponenter leder till mognad av cellplattan. Denna cellplatta växer mot cellmembranet. Därför börjar en cellcells cytoplasmiska uppdelning i cellens kanter (centripetal) och växtcellens cytoplasmiska uppdelning börjar i mitten av cellen (centrifugal). Sålunda kan mid-kroppsbildning endast identifieras i djurcellscytokinetiken. Cytokinesen av växtceller börjar vid telofasen av kärnvårdsavdelningen och cytokines från djurcell börjar vid anafas av kärnvårdsavdelningen. Djurcellcytokineser regleras tätt av signaltransduktionsvägar. Det kräver också ATP för sammandragning av aktin och myosinproteiner.

Referens:
1. "Cytokinesis". En.wikipedia.org. NP., 2017. Web. 7 mars 2017.

Image Courtesy:
1. "Phragmoplast diagram" av BlueRidgeKitties (CC BY 2.0) via Flickr
2. "Mitotisk Cytokinesis" Av MITOSIS_cells_secuence.svg: LadyofHatsderivative arbete: Matt (talk) - MITOSIS_cells_secuence.svg (Public Domain) via Commons Wikimedia 3. "Alger cytokinesis diagram" från BlueRidgeKitties (CC BY 2.0) via Flickr