18.16: Il fragmoplasto

The Phragmoplast
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Molecular Biology
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The Phragmoplast

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01:59 min
April 07, 2021

Overview

Cell division is essential for organismal growth and development. In animal cells, the central spindle and its associated proteins form the midbody, a structure that has an essential role in cytokinesis. In plants, the central spindle, along with the microtubules, actin, and other cell components, matures into the phragmoplast, which is necessary for cytokinesis. Unlike the stationary midbody, the phragmoplast expands centrifugally, eventually leading to the formation of the new cell wall.

The mature phragmoplast is donut-shaped and contains an outer leading region, a middle transition zone, and an inner lagging region. In the leading region, new microtubules are assembled continuously. Microtubule nucleation is initiated by the γ-tubulin ring complex (γ-TuRC), which contains six subunits—GCP1 to GCP6. However, γ-TuRC cannot directly interact with the microtubules; therefore, augmin, a microtubule-interacting protein complex, mediates the recruitment of γ-TuRC to the microtubules. The microtubules present in the phragmoplast act as tracks for transporting the secretory vesicles produced by the nearby Golgi body.

In the middle transition zone, the vesicles initially transition into tubule-like structures and then interconnect to form an intertwined tubular network. The continuous addition of secretory vesicles results in the outward growth of the tubular network until it meets with the parental cell membrane. The vesicle membranes are used to form the plasma membrane of the daughter cells, while the biomolecules present in the vesicles are used to build the cell plate present between the two daughter cells’ membranes.

In the lagging region, the microtubules depolymerize, leaving behind the mature portion of the cell plate. The fully formed cell plate subsequently develops into the cell wall that separates the two daughter cells. The polymerization of microtubules at the leading end and the depolymerization of the microtubules at the lagging region cause the outward expansion of the phragmoplast and the cell plate until the latter joins with the parent cell wall. Failure in phragmoplast functions can result in multinucleated cells and embryonic lethal phenotypes.

Transcript

Le cellule vegetali sono racchiuse da una parete cellulare rigida, che rende difficile la divisione delle cellule contraendosi dall’esterno. Quindi, le cellule vegetali si dividono formando una nuova parete cellulare tra i due nuclei figli in modo “dall’interno verso l’esterno”. Una struttura specializzata nelle piante chiamata phragmoplast guida la formazione della nuova parete cellulare.

Il piano di divisione cellulare, che è il futuro sito di formazione della parete cellulare, è segnato da una banda di preprofase costituita da microtubuli e filamenti di actina che si forma durante la fase G1 del ciclo cellulare. La banda di preprofase si assembla nella corteccia cellulare e scompare all’inizio della fase M.

Durante la mitosi, i cromosomi si separano e iniziano a spostarsi verso i poli opposti. Ai poli, l’involucro nucleare si forma attorno ai cromosomi separati e i fusi iniziano a scomparire. I restanti microtubuli del fuso mitotico formano il fragmoplasto.

I microtubuli dei phragmoplast sono polari, con estremità positive vicino al piano equatoriale e estremità negative vicino ai poli.

I corpi del Golgi secernono piccole vescicole che vengono trasportate dalle proteine motrici lungo i microtubuli fino al centro cellulare. Queste vescicole sono piene di polisaccaridi e glicoproteine, due componenti importanti necessari per la sintesi di nuove pareti cellulari. La fusione delle vescicole forma una struttura simile a un disco chiamata placca cellulare precoce.

I microtubuli del phragmoplast vengono rigenerati con successo ai margini liberi della piastra cellulare, consentendo al phragmoplast di estendere lateralmente la piastra. La nuova piastra cellulare si unisce alle pareti cellulari madri nel sito che è stato contrassegnato dalla banda di preprofase prima della fase M. La membrana plasmatica si fonde con la piastra cellulare e si forma una nuova parete cellulare, separando le due cellule figlie.

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