O que é citocinese e como é produzida? - Ciência - 2023

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o citocinese é o processo de partição do citoplasma de uma célula que resulta em duas células-filhas durante o processo de divisão celular. Ocorre tanto na mitose quanto na meiose e é comum em células animais.

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

Em uma célula animal típica, a citocinese ocorre durante o processo de mitose, no entanto, pode haver alguns tipos de células, como os osteoclastos, que podem passar pelo processo de mitose sem que a citocinese ocorra.

O processo de citocinese começa na anáfase e termina na telófase, ocorrendo totalmente no momento em que a próxima interface é iniciada.

A primeira mudança visível na citocinese em 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 ao redor da célula até se separar completamente no meio.

Em células animais e em muitas células eucarióticas, a estrutura que acompanha o processo de citocinese é conhecida como "anel contrátil", um conjunto dinâmico formado por filamentos de actina, filamentos de miosina II e muitas proteínas estruturais e regulatórias. Ele se instala abaixo da membrana plasmática da célula e se contrai para dividi-la em duas partes.

O maior problema enfrentado por uma célula em citocinese é garantir que esse processo ocorra na hora e no local certos. Assim, a citocinese não deve ocorrer no início da fase de mitose 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 de divisão celular.

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

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 amplamente estudada por cientistas.

Eles manipularam ovos fertilizados de animais vertebrados marinhos para observar a velocidade com que os sulcos aparecem nas células sem que o processo de crescimento seja interrompido.

Quando o citoplasma está claro, o fuso pode ser visto mais facilmente, bem como o momento em tempo real em que ele está localizado em uma nova posição no estado de anáfase 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 têm o mesmo tamanho e propriedades semelhantes.

Essa simetria é possível graças à localização do fuso mitótico, que tende a se concentrar no citoplasma com o auxílio 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 sincronizada para que ele seja bem-sucedido. No entanto, quando uma dessas variáveis muda, as células podem se dividir de forma assimétrica, produzindo duas células-filhas de tamanhos diferentes e com conteúdo citoplasmático diferente.

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

Para posicionar a divisão de forma assimétrica, 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 mudanças em 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

À medida 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 no início do processo de mitose, mesmo antes de o citoplasma começar a se dividir.

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

Quando a célula inicia o processo de mitose, esses arranjos se separam e grande parte da actina é reorganizada e os filamentos de miosina II são liberados.

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

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

No entanto, a forma como o anel contrátil se contrai ainda é um mistério. Aparentemente, ele não funciona por conta de um mecanismo de cordão com filamentos de actina e miosina II movendo-se um sobre o outro, como os músculos esqueléticos.

Pois, ao se contrair, o anel mantém sua mesma rigidez ao longo de todo o processo. Isso significa que o número de filamentos diminui à medida que o anel fecha.

Distribuição de organelas em células-filhas

O processo de mitose deve garantir 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 as organelas encerradas na membrana celular.

Organelas celulares, como mitocôndrias e cloroplastos, não podem ser geradas espontaneamente a partir de seus componentes individuais; elas podem surgir apenas 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 mitocôndrias e cloroplastos, estão presentes em várias formas dentro da célula-mãe, a fim de garantir que as duas células-filhas as herdem com sucesso.

O retículo endoplasmático durante o período de interface celular está continuamente junto com a membrana celular e é organizado pelo microtúbulo citoesquelético.

Após entrar na fase de mitose, a reorganização dos microtúbulos libera o retículo endoplasmático, que se fragmenta à medida que o envelope do núcleo também é rompido. O aparelho de Golgi provavelmente também se fragmenta, embora em algumas células pareça que se distribuiu através do retículo e posteriormente emergiu na telófase.

Mitose sem citocinese

Embora a divisão celular geralmente seja seguida pela divisão do citoplasma, há 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 de divisão nuclear antes que ocorra a divisão citoplasmática, resultando em uma grande célula com até 6.000 núcleos.

Esse arranjo visa principalmente acelerar o processo de desenvolvimento inicial, já que as células não precisam demorar tanto para passar por todos os estágios de divisão celular que a citocinese envolve.

Após essa rápida divisão nuclear, as células são criadas ao redor de cada núcleo em um único processo de citocinese, conhecido como celurização. 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 do músculo cardíaco. Essas células, por exemplo, crescem de forma multinuclear, como acontece com alguns fungos ou com a mosca da fruta.

Referências

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