DIVIZIUNEA CELULARA

DIVIZIUNEA CELULARA

A.        Mitoza este tipul de diviziune prin care celula cu 46 cromozomi produce 2 celule fiice, fiecare dintre ele deasemenea cu 46 de cromozomi

Se realizeaza in celula somatica si produce urmasi identici din punct de vedere genetic

Celulele germinale se divid si ele prin mitoza, pentru cresterea numarului lor in interiorul gonadei, inaintea debutului meiozei

Este cea mai scurta etapa a ciclului celular care in mod arbitrar poate fi impartita in patru faze:

a.           dupa ce mitoza este completa, celula intra intr-o noua etapa numita G₁ pe parcursul careia tot ADN-ul este in stadiu nereplicat si se sintetizeza precursorii, mononucleotidfosfatii; G₁ se sfarseste cand incepe sinteza ADN-ului

b.          sinteza ADN-ului se face in etapa S a ciclului celular: ADN-ul se replica in unitati numite repliconi; pe fiecare catena a ADN-ului dublu catenar se realizeaza o singura copie a propriei matrite

c.           la finalul etapei S fiecare cromozom s-a dublat si este bicromatidic; faza care incepe dupa S si sfarseste la debutul mitozei se numeste G₂

d.          intregul ciclu celular este o succesiune G_1, S, G_2, mitoza care se repeta pentru replicarea fiecarei celule somatice

Partea ciclului celular dintre mitoze (intreaga perioada G₁ - G₂) se numeste interfaza

Unele celule diferentiate, cum ar fi neuronii, nu se divid. Ele se opresc intr-o faza prelungita G₁ care in acest caz, este numita G₀.

Cu toate ca mitoza este un proces dinamic, continuu, cu scop discriptiv si didactic, acest segment al ciclului celular este impartit in 4 etape:

Fig. 5. Mitoza

a). la sfarsitul interfazei, incepe profaza mitotica cu condensarea cromozomilor in filamente vizibile la microscopul optic.

fiecare cromozom este format din doua brate paralele - cromotide surori - care sunt unite in regiunea centromerului

membrana nucleara dispare la sfarsitul profazei

b). in metafaza cromozomul este bine condensat si plicaturat si se deplaseaza spre centrul celulei; fibrele fusului de diviziune se intind de la kinetocor ( continut in centromerul fiecarui cromozom) la centriolii localizati la polii opusi ai celulei

c). in anafaza centromerul fiecarui cromozom se divide si cromatidele surori se separa; rezulta 2 cromozomi unicromatidici care migreaza spre polii celulei

d). in telofaza cromozomii rezultati ating polii celulei si incep sa se decondenseze in fibrele cromatinice caracteristice interfazei

Citoplasma celulei se divide si se formeaza din nou membrana celulara. Procesul se continua cu inceputul interfazei in celulele fiice. Aceste celule vor avea acelasi continut genetic si cromozomial cu celulele originare.

B.         Meioza este diviziunea celulara prin care precursorii diploizi ai gametilor produc gameti haploizi (cu 23 de cromozomi)

Meioza este precedata de faza sintetica a AND-ului si consta in doua diviziuni celulare specifice.

a.           Prima diviziune meiotica = meioza I primara = se numeste reductionala pentru ca reduce numarul cromozomilor de la 46 la 23.

La inceputul profazei meiozei primare (profaza I) fiecare cromozom este complet replicat si fiecare brat consta in 2 cromotide surori legate la nivelul centromerului. In scopuri didactice profaza I este subdivizata in:

(a)        leptoten: cromozomul este vizibil la microscopul optic ca un filament subtire fara distingerea perechii de cromatide

(b)       zygoten: cromozomii omologi (unul de origine materna, altul de origine paterna) formeaza o pereche alaturandu-se pe intreaga lor lungime; procesul de alaturare intre diferitele secvente ale ADN-ului de pe cromozomi omologi este numit sinapsa; aceste sinapse sunt mediate de "complexul sinaptonemic" o structura specializata vizibila doar la microscopul electronic.

Fig. 6. Meioza

(c)        pachyten: cromozomii se condenseaza si apar ca bivalenti, biocromatidici deoarece cromozomii omologi isi dispun bratele omoloage intr-un paralelism perfect; recombinarea se produce prin crossing-orer

(d)       diploten: perechea de cromozomi omologi isi incruciseaza bratele omoloage la nivelul chiasmatei

diakisesis: cromozomii sufera o condensare maxima

In metafaza dispare membrana nucleara si cromozomii bicromatidici se alineaza in acelasi plan in centrul celulei. Un fus conecteaza centromerii la centriolii din polul opus al celulei:

In anafaza I cromozomii omologi, fiecare bicromatidic, se separa unul de celalalt si migreaza spre polii celulei

cromatidele surori ale fiecarui cromozom raman atasate de centromer, care nu se divide in meioza I

dupa separarea din pereche cromoxomii migreaza spre polii fusului de diviziune la intamplare, nu exista o ordine prestabilita pentru migrarea intr-o anumita directie a cromozomului patern respectiv matern

in timpul telofazei I cele 2 seturi haploide de cromozomi ajung la polii celulei si citoplasma se divide

b.          Meioza II (secundara) este precedata de o scurta interfaza in care nu are loc sinteza de ADN

meioza II este similara mitozei si in aceasta diviziune cromozomii bicromatidici se alineaza pe placa ecuatoriala din centrul celulei, centromerul se divide longitudinal si cei 2 cromozomi fii se deplaseaza spre polii opusi ai celulei

diferenta esentiala este aceea ca in meioza II exista doar 23 cromozomi in celula mama si la fel in celula fiica, pe cand in mitoza exista 46 de cromozomi in celula

Meioza difera de mitoza prin mai multe aspecte:

Meioza se realizeaza numai in celulele sexuale; mitoza are loc in toate celulele somatice dar si in celulele germinale inainte sa intre in stadiul final de dezvoltare

Meioza consta in doua diviziuni celulare succesive; mitoza se realizeaza printr-o singura diviziune

Imperecherea cromozomilor omologi are loc in meioza, dar nu si in mitoza

Recombinarea intre cromozomi omologi este o caracteristica a meiozei si nu se intalneste in mitoza

Rezultatul meiozei este o reducere a numarului de cromozomi de la 46 la 23. Mitoza produce doua celule fiice cu 46 cromozomi, deci cu acelasi numar de cromozomi cu celula originara

Consecintele genetice ale meiozei sunt:

Reducerea numarului de cromozomi (din diploid in haploid)

Separarea alelelor astfel incat un singur exemplar din perechea originala de gene este inclus in fiecare gamet

Asortarea independenta a cromozomilor omologi, astfel incat un gamet va putea contine unii cromozomi mosteniti de la mama, iar altii transmisi de la tata

CO-ul (crossing-over) intre cromozomii omologi face ca in structura aceluiasi cromozom sa existe atat gene materne cat si paterne.

Gametogeneza este formarea ovulului si spermato-zoidului. La barbat fenomenul se numeste spermatogeneza, la femeie se numeste ovogeneza.

1. Spermatogeneza incepe sa se realizeze in tubii seminiferi ai testiculelor in perioada pubertatii si continua intreaga viata:

celulele germinale precursoare mitotice sunt spermatogoniile care produc spermatocitul primar. Acesta in timpul meiozei I se transforma in spermatocit secundar; spermatocitul secundar urmeaza meioza II dupa care se formeaza 2 spermatide care se matureaza fara sa mai sufere vreo diviziune formand spermatozoizii

maturarea spermatozoidului pornind de la spermatogonie dureaza aproximativ 75 zile.

Ovogeneza difera in cateva puncte importante de spermatogeneza:

in mare parte ovogeneza se realizeaza in timpul vietii fetale; diviziunea mitotica a celulelor precursoare sexuale la femeie este realizata in primele luni dupa conceptie

ovogonia produce ovocite primare, care vor suferi meioza I in primele 3 luni de gestatie; nici un ovocit primar nu se va mai forma dupa nastere

ovocitele primare se opresc din diviziune in profaza I, in dictyotene inainte de nastere si raman in acest stadiu pana la varsta maturizarii sexuale (pubertate)

dupa menarha, foliculii ovarieni maturi elibereaza ovocitele primare in momentul ovulatiei

meioza I la femeie se face printr-o diviziune inegala a citoplasmei, cea mai mare parte din aceasta mergand in ovocitul secundar si relativ o mica cantitate in primul globul polar

ovulul functioneaza ca un gamete dar globulul polar in mod normal nu are aceasta functie. De aceea, fiecare meioza la femeie produce numai un gamete functional, in timp ce la barbat in fiecare meioza rezulta patru gameti functionali

oprirea meiozei in profaza I la femeie in timpul vietii intrauterine pana la momentul pubertatii, poate sa fie responsabila de cresterea riscului nondisjunctiilor la mamele care au varste inaintate in momentul conceptiei.