Cytokinesis Definitie
Cytokinesis is het laatste proces in de eukaryote celdeling, waarbij het cytoplasma, de organellen, en het celmembraan worden verdeeld. Cytokinese treedt gewoonlijk op aan het eind van de mitose, na de telofase, maar de twee zijn onafhankelijke processen. Bij de meeste dieren begint de cytokinese ergens in de late anafase of vroege telofase, om er zeker van te zijn dat de chromosomen volledig gesegregeerd zijn. De bewegingen van cytokinese die in de cel te zien zijn, worden veroorzaakt door hetzelfde spindelnetwerk dat verantwoordelijk was voor de scheiding van de chromosomen. Delen van de spil die verantwoordelijk zijn voor het verplaatsen van chromosomen breken af in de late celdeling, om te worden gebruikt bij het herstructureren van de twee nieuwe cellen.
Cellen kunnen zich gelijkmatig delen, bekend als symmetrische cytokinesis, of een van de cellen kan een meerderheid van het cytoplasma behouden. Tijdens de mannelijke meiose bij de mens bijvoorbeeld hebben alle vier de cellen aan het eind van de meiose dezelfde grootte en hetzelfde relatieve aantal organellen. Dit proces van spermatogenese produceert miljoenen kleine, maar meestal gelijke zaadcellen. De menselijke oogenese daarentegen deelt zich via asymmetrische cytokinese. Dit levert één zeer grote cel op, en 3 polaire lichamen. De kleinere polaire lichamen worden geen eicellen. Op deze manier worden minder eicellen geproduceerd, maar het zijn veel grotere cellen. Sommige cellen, in mensen en andere soorten, ondergaan geen cytokinese na mitose, en vormen grote meernucleaire cellen.
Cytokinese in dierlijke cellen
Of de celdeling nu mitose of meiose is, cytokinese gebeurt op vrijwel dezelfde manier. Cellulaire signalen vertellen de cel waar hij zich moet delen, waardoor het delingsvlak ontstaat. Rond dit vlak vormt zich de cytokinetische groef, die zich uiteindelijk afknijpt om de twee cellen van elkaar te scheiden. Het laatste proces van cytokinese in dierlijke cellen is abscissie. Tijdens de abscissie wordt de actine-myosine contractiele ring die de cytokinetische groef creëert, helemaal samengetrokken, en de plasmamembranen ondergaan splijting om uiteindelijk de twee cellen te scheiden.
Wetenschappers zijn er nog steeds niet zeker van wat de oorzaak is van de specificatie van het delingsvlak in verschillende cellen. Het is een complex proces waarbij vele microtubuli en celsignalen betrokken zijn. Zodra deze positie is bepaald, moet de actine-myosine contractiele ring tot stand worden gebracht. Actine en myosine zijn dezelfde motoreiwitten die de samentrekking van spiercellen veroorzaken. Spiercellen zitten vol met actine filamenten, die het eiwit myosine kan samentrekken, als het ATP-energie krijgt. Ditzelfde systeem wordt toegepast in delende dierlijke cellen. Actinefilamenten vormen een ring op het delingsvlak. Myosine-eiwitten beginnen dan de actinefilamenten samen te trekken, waardoor een kleinere ring ontstaat.
Op den duur zijn al het cytoplasma en alle organellen uit de ring verdwenen. Het enige wat overblijft zijn de actine-myosine ring en de microtubuli die door de ring worden ingesnoerd. Dit wordt de middellichaampjesstructuur genoemd en ook deze moet worden gesplitst om de cellen te kunnen scheiden. Dit gebeurt tijdens het proces van abscissie. De eiwitten worden doorgesneden en de plasmamembranen worden dichtgesmolten. Het extracellulaire materiaal dat de cellen bij elkaar houdt, wordt opgelost en de cellen kunnen van elkaar gescheiden worden. Bij sommige meercellige dieren blijven de cellen nauw met elkaar verbonden en kunnen zelfs verbindingen tussen hun cytoplasma’s vormen en in stand houden, de zogenaamde “gap junctions”. Deze bruggetjes kunnen worden gevormd als overblijfselen van het endoplasmatisch reticulum dat vast komt te zitten in de structuur van het middenlichaam, of ze kunnen later worden gevormd.
Cytokinese in plantencellen
Planten ondergaan een vergelijkbaar proces van cytokinese, met als verschil de stijfheid van hun cellen. Planten zijn omgeven door een secundaire laag, de celwand. Deze extracellulaire structuur is verantwoordelijk voor de vorm van de planten en moet tot stand komen wanneer een cel zich deelt. Daartoe gebruiken planten spindelstructuren van microtubuli, de zogenaamde phragmoplasten. De phragmoplasten dragen blaasjes met celwandmateriaal naar de nieuwe celplaat. Deze materialen, zoals cellulose, vormen samen een complexe en sterke matrix. Nadat de plaat de cel heeft gedeeld, sluit het plasmamembraan zich af en worden de twee cellen gescheiden.
De fragmoplast organiseert, net als de centrosomen van dierlijke cellen, de microtubuli en stuurt hun groei en verkleining. De bestanddelen voor de nieuwe celplaat worden gemaakt en verpakt door het endoplasmatisch reticulum en het Golgi-apparaat. Vervolgens worden ze naar het fragmoplast gestuurd, dat de celplaat van het midden naar buiten opbouwt. Dit is te zien in de afbeelding hierboven. De celplaat begint in het midden, en als hij klaar is, bewegen de microtubuli van de fragmoplast zich naar buiten, tot zij het membraan van het stroomplasma bereiken. Dit membraan zal worden doorgesneden, en de celwand zal volledig verbonden zijn tussen alle omringende cellen. Tussen de twee cellen zal het opgesloten endoplamisch reticulum plasmodesmata creëren, die lijken op spleetverbindingen en die moleculen van cel naar cel laten passeren. Er wordt verondersteld dat planten deze plasmodesmata kunnen gebruiken als een vorm van cellulaire communicatie.
- Splijtnaad – De vouw in het celmembraan, ontstaan door het samentrekken van eiwitfilamenten.
- Karyokinese – De scheiding van chromosomen, los van de deling van de cel.
- Plasmodesmata – Gedeelten van plantencellen die verbonden blijven met andere cellen, soms gevormd tijdens cytokinese.
- Gap Junction – Gedeelten van dierlijke celmembranen die nauw verbonden blijven met omliggende cellen, zoals neuronsynapsen.
Quiz
1. Een aantal eiwitten is verantwoordelijk voor de timing van de cytokinese. Om deze eiwitten te maken en te reguleren, moet de cel een aanzienlijke hoeveelheid energie verbruiken. Wat zijn de voordelen van een goed getimede cytokinese?
A. Snellere celdeling
B. Minder chromosoomfouten en -vernietiging
C. Maakt meer delingen mogelijk
2. Tijdens de meiose ondergaat een diploïd organisme met in totaal 8 chromosomen twee opeenvolgende rondes van cytokinese. Na cytokinese II, hoeveel chromosomen zijn er in elke cel?
A. 4
B. 8
C. 2
3. Waarom moeten aardse plannen een celwand bouwen telkens als ze zich willen delen? Waarom doen ze dat niet na de cytokinese?
A. Te moeilijk als de cellen eenmaal zijn aangelegd.
B. De hele plant zou structureel verzwakt kunnen worden.
C. De celwand creëert plasmamembraan.