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植物と動物で細胞質分裂はどのように異なるのですか

細胞質分裂は、細胞質が 2 つの娘細胞に分裂することです。真核生物の細胞周期では、核運動の後に細胞質分裂が続きます。これは、細胞質の分裂が核の分裂の完了後に起こることを意味します。しかし、細胞質分裂または細胞質の分裂は、植物細胞と動物細胞では同じようには起こりません。この記事では、植物と動物の細胞質分裂の違いについて説明し、その原因はこの違いにあります.

この記事では、

1.細胞質分裂中に何が起こるか
2.植物細胞の細胞質分裂
3.動物細胞の細胞質分裂
4.植物と動物で細胞質分裂はどのように異なるのか

細胞質分裂中に何が起こるか

細胞質分裂の間、対極にある複製された遺伝物質は、細胞小器官の 1 セットを含む細胞の細胞質の半分とともに 2 つの娘細胞に分離されます。複製された遺伝物質の分離は、スピンドル装置によって保証されます。娘細胞が親細胞の機能的なコピーとなるためには、娘細胞の染色体数と染色体セットの数は母細胞の染色体数と等しくなければなりません。このプロセスは対称性細胞質分裂と呼ばれます .それどころか、卵形成の間、卵子はほとんどすべてのオルガネラと前駆体生殖細胞ゴノサイトの細胞質で構成されています。ただし、肝臓や骨格筋などの組織の細胞は、多核細胞を生成することによって細胞質分裂を省略します。

植物細胞と動物細胞の細胞質分裂の主な違いは、娘細胞を囲む新しい細胞壁の形成です。植物細胞は、2 つの娘細胞の間で細胞板を形成します。動物細胞では、2つの娘細胞の間に分裂溝が形成されます。有糸分裂では、細胞質分裂の完了後、娘細胞が間期に入ります。減数分裂では、産生された配偶子は、同じ種の他のタイプの配偶子と融合することにより、細胞質分裂の完了後に有性生殖の完了に使用されます.

植物細胞の細胞質分裂

植物細胞は通常、細胞壁から構成されています。したがって、それらは、2 つの娘細胞を分離するために、親細胞の中央に細胞プレートを形成します。細胞プレートの形成は 図 1 に示されています .

図 1:細胞プレートの形成

細胞プレート形成のプロセス

細胞プレートの形成は 5 段階のプロセスです。

フラグモプラスト形成

フラグモプラストは微小管アレイであり、細胞プレートの形成を支持および誘導します。フラグモプラストの形成に利用される微小管は紡錘体の残骸です。

小胞の輸送と微小管との融合

タンパク質、炭水化物、脂質を含む小胞は、細胞板の形成に必要であるため、微小管によってフラグモプラストの中間ゾーンに輸送されます。これらの小胞の源はゴルジ体です。

膜細管の膜シートへの融合と変換 幅広の微小管

広がった微小管は横方向に互いに融合して、細胞板と呼ばれる平面シートを形成します。細胞壁の他の構成成分とセルロースが細胞板に沈着することで、細胞板はさらに成熟します。

細胞膜材料のリサイクル

クラスリンを介したエンドサイトーシスによって、不要な膜物質が細胞プレートから除去されます。

細胞板と既存の細胞壁との融合

細胞プレートの端は既存の親細胞膜と融合し、2 つの娘細胞を物理的に分離します。ほとんどの場合、この融合は非対称に発生します。しかし、小胞体のストランドは、新しく形成された細胞板を通過することがわかります。これは、植物細胞に見られる細胞結合の一種である原形質連絡の前駆体として機能します。

分泌小胞によって運ばれるヘミセルロース、ペクチン、アラビノガラクタンタンパク質などのさまざまな細胞壁成分が、新しく形成された細胞プレートに沈着します。細胞壁の最も豊富な成分はセルロースです。まず、細胞プレート上でカロース合成酵素によってカロースが重合されます。細胞板が既存の細胞膜と融合するにつれて、カロースは最終的にセルロースに置き換えられます。中層は細胞壁から生成されます。ペクチンからなる糊のような層です。隣接する 2 つのセルは、中央のラメラによって結合されています。

動物細胞の細胞質分裂

動物細胞の細胞質分裂は、核分裂の後期に姉妹染色分体が分離した後に始まります。動物細胞の細胞質分裂は 図 2 に示されています .

図 2:動物細胞の細胞質分裂

動物細胞の細胞質分裂プロセス

動物細胞の細胞質分裂は、4 つのステップで行われます。

後期スピンドル認識

紡錘体は、後期の CDK1 活性の低下によって認識されます。次に、中央紡錘体または紡錘体中間帯を形成するために、微小管が安定化されます。非動原体微小管は、親細胞の 2 つの反対極の間に束を形成します。人間と C.エレガンス 効率的な細胞質分裂を行うためには、中心紡錘体の形成が必要です。 CDK1 の活性が低下すると、染色体パッセンジャー複合体 (CPC) が脱リン酸化され、CPC が中心紡錘体に移動します。 CPC は中期にセントロメアに位置します。

CPC は、PRC1 や MKLP1 などの中心紡錘体構成タンパク質のリン酸化を調節します。リン酸化されたPRC1は、逆平行微小管間の界面に結合するホモ二量体を形成します。結合は、中央紡錘体上の微小管の空間配置を容易にします。 GTPase 活性化タンパク質である CYK-4 とリン酸化 MKLP1 は、セントラルスピンドリン複合体を形成します。セントラルスピンドリンは、中央紡錘体に結合している高次クラスターです。

中央紡錘体の自己組織化を開始するために、複数の中央紡錘体コンポーネントがリン酸化されます。中央紡錘体は、切断溝の位置を制御し、切断溝への膜小胞の送達を維持し、細胞質分裂の終わりに中間体形成を制御します。

分割面の仕様

分割面の指定は、3 つの仮説によって行うことができます。それらは、アストラル刺激仮説、中心紡錘体仮説、およびアストラル緩和仮説です。 2 つの冗長な信号が紡錘体によって送信され、1 つは中心紡錘体から、もう 1 つは紡錘体アスターから細胞皮質に切断溝を配置します。

アクチン-ミオシン環の組み立てと収縮

切断は、アクチンとモータータンパク質であるミオシン II によって形成される収縮リングによって駆動されます。収縮リングでは、細胞膜と細胞壁の両方が細胞内に成長し、親細胞を 2 つに挟みます。 Rho タンパク質ファミリーは、細胞皮質の中央にある収縮環の形成とその収縮を調節します。 RhoA は収縮リングの形成を促進します。アクチンとミオシン II に加えて、収縮環は、CYK1、RhoA、アクチン、ミオシン II と結合し、赤道皮質と中心紡錘体を連結するアニリンなどの足場タンパク質で構成されます。

離職

胸の谷間が入り込んで胴体中央部の構造を形成しています。この位置でのアクチン-ミオシンリングの直径は約1~2μmです。中体は、離断と呼ばれるプロセスで完全に切断されます。脱離の間、細胞間架橋は逆平行微小管で満たされ、細胞皮質は収縮し、原形質膜が形作られます。

分子シグナル伝達経路により、2 つの娘細胞間のゲノムの忠実な分離が保証されます。動物細胞の細胞質分裂は、収縮力を生成するためにタイプ II ミオシン ATPase によって強化されます。動物の細胞質分裂のタイミングは高度に調整されています。

植物と動物の細胞質分裂の違い

細胞質の分裂は、細胞質分裂と呼ばれます。植物細胞と動物細胞の細胞質分裂の主な違いは、動物細胞の切断溝の形成ではなく、植物細胞の細胞板の形成です。植物細胞と動物細胞の細胞質分裂の違いを 図 3 に示します。 .

図 3:動物細胞質分裂と植物細胞質分裂の違い

動物細胞には細胞壁がありません。このように、細胞膜だけが2つに分かれ、親細胞の真ん中にある収縮リングを介して開裂が深まり、新しい細胞が形成されます。植物細胞では、微小管と小胞の助けを借りて、親細胞の中央に細胞板が形成されます。小胞は微小管と融合し、管状小胞ネットワークを形成します。細胞壁成分の沈着は、細胞板の成熟につながります。この細胞板は細胞膜に向かって成長します。したがって、動物細胞の細胞質分裂は細胞の端から始まり(求心性)、植物細胞の細胞質分裂は細胞の中央から始まります(遠心)。したがって、中央体の形成は、動物細胞の細胞質分裂でのみ確認できます。植物細胞の細胞質分裂は核分裂の終期に始まり、動物細胞の細胞質分裂は核分裂の後期に始まります。動物細胞の細胞質分裂は、シグナル伝達経路によって厳密に調節されています。また、アクチンおよびミオシンタンパク質の収縮にも ATP が必要です。


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