Reproducerea celulara si diviziunea celulara- procese moleculare ale materiei vii

Reproducerea celulara si diviziunea celulara- procese moleculare ale materiei vii.

Considerente generale:

Unul dintre caracteristicile fundamentale ale materiei vii este reproducerea, proces intilnit la nivel celular al individului si a unei populatii genetice.

La baza acestor procese se gaseste reproducere celulara, prin care la nivelul celular, dintr-o celula rezulta doua celule identice care mostenesc patrimoniul ereditar pornind de la celula mama.

Acest proces are loc prin diviziunea celulara adica, procesele prin care in celula cromatina se transforma in cromozomi in urma unor fenomene de reproducere biochimica sau moleculare realizate prin:

• aport la nivelul celulei de materiale nutritive
• prezenta unor fenomene energetice, de producere a energiei pentru aceste procese
• informatia genetica existenta prin acizi nucleici la nivelul fiecarei celule.

In cursul acestor procese de producere si diviziune celulara are loc o reproducere biochimica rezultind dublarea masei celulare si duplicarea componentelor celulare.

Reproducerea biochimica presupune existenta a 4 faze:

1. faza de acumulare a unor substante anorganice care vor fi utilizate ca materiale nutritive in procesul de reproducere
2. sinteza unor substante organice din materialele anorganice in special al unor aminoacizi si monozaharide
3. biosinteza proteinelor
4. sinteza de ADN
1. pt sinteza ADN-ului si realizarea diviziunii celulare, trebuie realizata o replicare a ADN-ului proces specific ciclului celular realizat prin condensarea cromozomilor pri transformarea suferita de cromatina
2. diferentierea cromozomilor prin formarea fusului de diviziune, asezarea cromozomilor
3. dispunerea cromozomilor pe filele fusului de diviziune
4. separarea cromozomilor surori
5. formarea celor 2 celule fiice

Ciclul celular.

Def: perioada de timp scursa de la terminarea diviziunii ce a dat nastere unei celule si pina in momentul in care se incheie diviziunea acelei celule- se numeste ciclul celular.

Acest ciclul are 2 mari faze:

• diviziunea celulei propriu zisa sau MITOZA- care se realizeaza prin procese biochimice
• diviziunea dintre2 mari faze denumita interfaza sau intercineza

NB- interfaza nu este o faza de repaus sau de odihna pt ciclul celular, ci o faza de acumulare, pt a putea declansa mitoza.

Sinteza ADN-ului principala caracteristica a ciclului celular se produce numai intr-o anumita perioada denumita perioada sintetica care se noteaza cu S, perioada care cuprinde o faza de presinteza G1, sau de acumulare a unor substante anorganice iar faza dupa sinteza, cuprinde o postsinteza G2, care este o pregatire pentru declansarea propriu zisa a mitozei.

Ciclul celular trebuie constituit din 4 perioade:

G1- perioada de timp dintre sfirsitul mitozei si inceputul sintezei ADN

perioada de sinteza a ADN-ului

perioada de postsinteza G2

inceputul mitozei si desfasurarea mitozei

Evolutia ADN-ului este in raport de faze pe care o strabate fiind variabila de la o celula la alta, in raport de functiile pe care la indeplineste in organismul uman.

In G1 ADN-ul este intr-o cantitate variabila, in faza S el se dubleaza, in G2 ramine constant, iar in mitoza are loc o reducere a lui la jumatate, proces denumit replicarea ADN-ului.

Durata ciclului celular este variabila in functie de specie, tipul de celula, tesut, sau de la o celula la alta.

De obicei durata ciclului celular este intre 10 si 25 ore din care diviziunea propriu zisa este o ora. La sfirsitul perioadei G1.

La sfirsitul perioadei G1 inainte de perioada de sinteza exista un punct R (de restrictie) perioada de sinteza si care trebuie depasit pentru ca celula sa intre in perioada de sinteza.

Cercetatorii au demonstrat ca puncul de restrictie R este o acumulare de substante proteice ce ajung la o anumita concentratie denumita prag. Cind o proteina denumita proteina U (unstable) acumulata in punctul de restrictie sub forma de prag trebuie depasita pentru a trece in faza de sinteza.

Penru trecerea pragului sau punctului de R, proces de concentrare al proteinei U trebuie realizat intr-un timp cit mai scurt, pentru a nu intirzia ciclul. In caz contrar se prelungeste perioda G1 si se deregleaza ciclul celular.

Perioada de restrictie si formarea pragului trebuie considerata ca o rezerva a celulei deoarece daca celula se afla in conditii "vitrege" si sintetizeaza proteine cu viteza mica nu    poate asigura procesul de "intinerire" a ciclului celular fara parcurgera etapei urmatoare pina in momentul in care conditiile sunt favorabile pentru declansarea ciclului celular.

Acest lucru are importanta deoarece celua are capacitatea de restrictie R sa fie un punc de odihna.

In momentul acumularii substantelor nutritive se declanseaza procesul de diviziune celulara.

Un punc de restrictie se afla si la sfirsitul perioadei G2 inainte de declansarea mitozei asupra caruia actioneaza o proteina kinaza care este activata si actioneaza pentru declansarea mitozei.

Dupa modul in care parcurge ciclul celular , celule din corpul uman se pot clasifica in 3 categorii:

I. celulele care si-au pierdut capacitatea de diviziune dupa nastere si vor ramine in faza G1 al ciclului celular- cum sunt neuronii si celulele musculare

II. celule care se divid rapid- celulel din maduva osoasa hematogena, din epiderm, din epiteliul mucoasei intestinale si din linia gametolino-spermatogena.

III. celule cu o capacitate scazuta de a se divide, care insa in conditii speciale se pot divide rapid cum sunt hepatocitele sau unele celule ale glandelor endocrine.

Celulele din catergoria II contin 2 compartimente celulare:

compartimentul ploriferativ reprezentate de celulele care au capacitatea de a se divide (de a plorifera) si

compartimentul neploriferativ reprezentate de celule care nu se divid.

Celulele din compartimentul neploriferativ se numesc si celule STEM sau celule sursa, sau celule de rezerva care din punct de vedere celular se afla intr-o faza G1 dar care sub actiunea unor substante mitogene pot declansa procesul de diviziune celulara - pot fi utilizate intr-o perspectiva medicala apropiata pentru combaterea si profilaxia unor boli.

Substantele mitogene sunt eritropoetina, factorul de crestere al unor celule proteine aminice (poliamine) cum sunt: ----- ----- ---- unor hormoni precum si factorul tisular care inhiba diviziunea celulara , cum sunt substantele proteice denumite ----- ----- ----.

Diviziunea celulara.

Este etapa ciclului celular in care se produc ------------ materialului genetic la cele 2 celule fiice care iau nastere din celula mama. Se descriu 2 tipuri de diviziune celulara:

• diviziunea directa- amitoza
• diviziunea indirecta : mitoza si meioza.

Diviziunea directa sau amitoza: se caracterizeaza prin lipsa aparatului mitotic fiin o forma inferioara de reproducere celulara.

Diviziunea indirecta.

Mitoza- constituita din mai multe faze:

• profaza
• metafaza
• anafaza
• telofaza

Dupa gradul de asemanare a celulei fiice cu celula mama mitoza poate fii:

• mitoza ----- ----- ----- sau----- ----- ------- sau mitoza egala cind cele 2 fiice sunt asemanatoare intre ele si cu celula mama.
• Mitoza heteroplastica sau heterotipica cind cele 2 celule care iau nastere sunt similare dar mai ----- ----- ---- si mai diferiti decit celula mama
• Mitoza ----- ----- ---- sau asimetrica una din celulele fiice seamana cu celula mama iar cealalta este diferita
• Mitoza de diferentiere- de intinerire- cind celula provenita din celula mama au caractere specifice celulei tinere.

Mitoza este influentata de 3 categorii de factori:

a) Factori generali: temperatura, lumina, hormonii

b) Factori intracelulari- determinata de modificarile raportului ----- ----- ---- citoplasmatic si ------------- . sunt factori care exista la nivelul ---------- dintre celula si tesuturi.

Evenimente moleculare in cursul mitozei (lucrari de laborator).

Meioza.

Se intilneste numai in pocesul prin care se formeaza gametii (spermatogeneza si ovogeneza).

• Spermatogeneza porneste de la formarea ----- ----- ---- in urma procesului de geneza se formeaza spermatocitele. Spermatocitele secundare pin procesul de meioza I, iar prin procesul de meioza II iau nastere spermatozoizii
• Formarea ovulelor prin ovogeneza se porneste de la o celula oogonicu si parcurge -------------