18.17:

18.17: Distribuzione del contenuto citoplasmatico

Distribution of Cytoplasmic Content

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Distribution of Cytoplasmic Content

18.16: The Phragmoplast

18.18: Anaphase Promoting Complex

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02:33 min

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April 07, 2021

Overview

Cytokinesis segregates a cell’s chromosomes and organelles into its daughter cells. Organelles divide and grow prior to cell division but cannot be synthesized de novo; therefore, cells must receive at least one copy of each organelle to survive. Currently, many of the details of how the organelles are distributed are not yet fully elucidated.

Distribution of cytoplasmic determinants

The cytoplasm contains various organelles, as well as salts, proteins, and water. The distribution of small organelles like peroxisomes and lysosomes can be explained by simple diffusion. Since each cell has multiple copies of each organelle, daughter cells have a high probability of receiving at least one copy of the organelle. However, the distribution of large organelles like the ER or the chloroplast requires more complex evolutionarily conserved mechanisms.

Recent advances in the distribution of Golgi bodies

The Golgi apparatus breaks down as the cells enter mitosis. Two possible models may explain the distribution of the Golgi apparatus into daughter cells. According to the first model, during prophase, the Golgi tubules are cleaved, and small stacks of Golgi are released. These are further fragmented into vesicles and tubules. These mitotic Golgi clusters (MGC) disperse into the cytoplasm and segregate into the dividing cells during anaphase. Spindle microtubules guide the distribution of MGC in an ordered manner. The second model hypothesizes that the Golgi proteins and membranes are reabsorbed in the ER at the onset of mitosis, allowing the Golgi to partition with ER.

Recent advances in the distribution of mitochondria

Mitochondria are critical organelles for cell survival and growth. During mitosis, mitochondria are divided into smaller fragments which can then segregate between the daughter cells. A conserved protein DRP1 constricts the outer mitochondrial membrane and brings about mitochondrial fission. Cyclin B-CDK1 and Aurora-A, two mitotic kinases, regulate the activation of DRP1.

Recent advances in the distribution of endoplasmic reticulum

The interphase endoplasmic reticulum (ER) is a continuous membrane that synthesizes the membranes for Golgi bodies, endolysosomes, vesicles, and the plasma membrane. During mitosis, the ER may undergo fragmentation or may remain as cisternae. In HeLa cells, the ER is maintained as cisternae and is restricted to the cell cortex. The ER is non-uniformly distributed, and the central cisternae are associated with the spindle. The ER may be tethered to the walls of the mitotic cell cortex before being distributed to the daughter cells.

Transcript

Il citoplasma di una cellula contiene molti organelli diversi. Ogni organello differisce per struttura, funzione e numero di copie; Pertanto, una cellula deve utilizzare strategie distinte per separare correttamente ogni tipo di organello nelle sue cellule figlie.

L’involucro nucleare e il reticolo endoplasmatico sono direttamente collegati e quindi la loro distribuzione alle cellule figlie è accoppiata.

Nella profase, l’involucro nucleare e le proteine associate si fondono con il reticolo endoplasmatico. Il reticolo endoplasmatico a forma di foglio si trasforma in una struttura tubolare e si riorganizza vicino alla corteccia cellulare durante la metafase.

Dopo la segregazione cromosomica, il reticolo endoplasmatico circonda i cromatidi fratelli e riforma l’involucro nucleare.

Nella mitosi, i mitocondri subiscono una fissione per produrre mitocondri frammentati che si diffondono in tutta la cellula.

Durante la divisione cellulare, si ritiene che questi mitocondri frammentati vengano distribuiti alle cellule figlie attraverso un processo stocastico o casuale e quindi subiscano la fusione per riacquistare la loro forma e dimensione.

Una singola copia del corpo del Golgi è presente nella cellula e la sua distribuzione uniforme è vitale per la sopravvivenza cellulare. Il corpo del Golgi si disassembla gradualmente prima di segregarsi nelle cellule figlie.

Il nastro del Golgi contenente cisterne impilate si scompone in più mini pile, che vengono poi ulteriormente smontate in vescicole.

In anafase, le vescicole del Golgi subiscono la fusione per formare cisterne, che poi vengono riimpilate. Quindi, i Golgis gemelli di piccole e grandi dimensioni si formano vicino al corpo medio e al centrosoma, rispettivamente, in telofase.

Infine, durante la citochinesi, i corpi gemelli più piccoli del Golgi si fondono con quelli più grandi per formare il singolo corpo del Golgi in ogni cellula figlia.

La divisione simmetrica si verifica nella maggior parte delle cellule in cui una cellula produce due cellule figlie identiche con lo stesso destino.

In alcune cellule, la divisione asimmetrica si verifica dove c’è un’eredità ineguale dei determinanti del destino cellulare, con conseguente produzione di cellule figlie non identiche.

Ad esempio, le cellule staminali possono subire una divisione cellulare asimmetrica per produrre una cellula figlia che si comporta come la cellula staminale madre, mentre l’altra cellula figlia può seguire un lignaggio cellulare diverso.

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