Diviziunea celulară

Diviziunea celulară constă în formarea dintr-o celulă a două celule fiice, este etapa ciclului celular în care se realizează o distribuire a materialului genetic la cele două celule fiice.

Aceasta se poate realiza în două feluri: prin diviziune directă (amitoza) şi prin diviziune indirectă – mitoza şi meioza.

Diviziunea directă – este caracteristică organismelor unicelulare, fiind considerată o formă inferioară de reproducere celulară. Este descrisă la mamifere şi la om, în condiţii patologice în ţesuturile pe cale de regenerare şi în procesele tumorale. Caracteristic amitozei este lipsa aparentă a aparatului mitotic.

Diviziunea indirectă Este un proces mult mai complicat, caracterizat

prin modificări sincrone citoplasmatice şi nucleare, prin care se realizează distribuţia egală a materialului genetic la cele două celule fiice.

Mitoza – este întâlnită la toate celulele somatice şi se caracterizează prin faptul că celulele fiice au acelaşi număr de cromozomi, ca şi celula mamă (ceule diploide).

Meioza – se întâlneşte numai la celulele care dau naştere gameţilor sexuali şi se caracterizează prin înjumătăţirea numărului de cromozomi la celulele fiice (celule haploide) faţă de celula mamă diploidă. Este o diviziune reducţională.

Mitoza Se împarte în patru faze: profaza, metafaza, anafaza şi

telofaza. Adeseori se mai descrie a cincea fază – prometafaza, între profază şi metafază. Durata mitozei la om este de circa 60 min, iar fazele sunt inegale: profaza durează 30 min (50%), metafaza 8 min (13,4%), anafaza 4 min (6,6%), iat telofaza 18 min (30%).

Profaza Intrarea celulei în mitoză

este indicată de existenţa a doi centrioli, în timp ce nucleul şi citoplasma sunt încă cu aspectul nemodificat. Ulterior în citoplasmă are loc formarea fusului de diviziune.

Cei doi centrioli se despart, migrează unul spre un pol, iar celălalt spre polul opus al celulei, iar între ei se formează o serie de filamente formate din microtubuli ce dau aspect de fus. Dacă fusul este distrus, prin administrare de vinblastină sau vincristină, nu se mai produce diviziunea celulară (aceste substanţe sunt folosite în tratamentul cancerului).

Fenomenele nucleare din profază se caracterizează prin dispariţia nucleolului şi condensarea cromatinei nucleare, care se dispune sub forma unui filament ca un ghem numit spirem, din care apoi se formează cromozomii.

Prometafaza Se caracterizează prin dizolvarea membranei nucleare şi

prin deplasarea cromozomilor şi situarea lor la nivelul plăcii ecuatoriale a fusului de diviziune .

Filamentele fusului sunt de două feluri: centriolo-centriolare (de la un centriol la altul) şi centriolo-cromozomiale (de la centriol până la centromerul cromozomilor).

Metafaza Este caracterizată prin

despicarea longitudinală a cromozomilor prin care se despart cele două cromatide fiice. Datorită clivajului longitudinal are loc dublarea numărului de cromozomi (din 46 rezultă 92) şi repartizarea în mod absolut egal a materialului genetic la celulele fiice.

Anafaza Se caracterizează

prin deplasarea cromatidelor, devenite cromozomi fii, spre cei doi poli ai celulei: 46 cromozomi se deplasează spre un pol, iar ceilalţi 46 spre celălalt pol.

Telofaza Începe în momentul în

care cele două grupe cromozomiale au ajuns la cei doi poli celulari. Cromozomii aparent fuzionează în câte un spirem, în jurul căruia se formează câte o membrană nucleară.

Apoi spiremul se transformă în câte o reţea de cromatină, deci practic s-au format doi nuclei.

În paralel are loc despicarea citoplasmei la nivelul plăcii ecuatoriale (citodiereză), şi rezultă două celule cu o cantitate de ADN egală cu a celulei mamă.

Orice mitoză dă naştere la două celule cu acelaşi număr de cromozomi ca celula mamă.

Mitoza este o fază obligatorie în ciclul celular.

Factorii care determină mitozele sunt: generali (temperatură, lumină, influenţe hormonale), intracelulari (modificarea raportului nucleo-citoplasmatic şi a raportului nucleolo-nuclear), intercelulari – sunt cei mai importanţi – există un raport bine stabilit între celule active, uzate sau care se divid.

Meioza Se întâlneşte numai în procesul de maturare a

gameţilor (spermatizoidul şi ovulul). Fiecare gamet este o celulă haploidă, iar prin unirea lor se formează zigotul, o celula diploidă.

Înjumătăţirea numărului de cromozomi, deci a materialului genetic, se realizeză prin faptul că meioza este alcătuită din două diviziuni indirecte care se succed una după cealaltă fără ca între ele să se mai producă sinteză de ADN.

Cele două diviziuni se numesc meioza I şi meioza II. La mamifere meioza I este diviziunea reducţională, în timp ce meioza II este o mitoză homoplastică.

Meioza I Profaza I – este foarte lungă deoarece replicarea ADN

nu se termină în faza S, ci continuă în faza G2 şi în profază.

Profaza este împărţită în 5 faze:1. Leptonema – se produce condensarea cromatinei şi.

cromozomii devin vizibili, prezentând îngroşări în lungul lor.

2. Zigonema – se caracterizează prin fenomenul de conjugare a cromozomilor sau sinapsă, care constă în faptul că cromozomii omologi din setul matern şi setul patern se apropie şi se alipesc, dar nu fuzionează. Cromozomii omologi sunt uniţi printr-o reţea proteice numită complex sinaptonemal. El realizează alinierea perfectă a celor doi cromozomi, astfel ca genele alele să vină faţă în faţă.

3. Pachinema – cromozomii sunt mai condensaţi, fiecare pereche de cromozomi omologi este numită cromozom bivalent sau tetradă, deoarece este despicat în două cromatide surori. În această fază se produce fenomenul de crossing-over: fragmentarea unei cromatide materne şi a uneia paterne şi schimbul de material genetic între acestea. Acest fenomen se produce prin ruperea ambilor cromozomi în acelaşi punct, urmată de unirea încrucişată a fragmentelor şi formarea unor cromozomi re combinaţi. Aceste noi combinaţii de gene sunt transmise generaţiei următoare. De aceea copiii nu sunt niciodată identici între ei sau cu părinţii.

4. Diplonema – cromozomii omologi încep să se separe, cromatidele rămân unite numai în anumite puncte numite chiasme, care sunt chiar punctele în care s-a produs crossing-over-ul.

5. Diachinesis – contracţia cromozomilor se accentuează, cromozomii omologi sunt uniţi numai la nivelul chiasmelor, al căror număr scade.

În esenţă în profaza I se produc 3 procese importante: condensarea cromozomilor, conjugarea sau sinapsa şi crossing-over-ul.

În prometafaza I dispare învelişul nuclear, se formează fusul de diviziune.

În metafaza I cromozomii se ataşează de fibrele fusului de diviziune şi se formează placa ecuatorială.

În anafaza I cromozomii omologi se despart şi se deplasează spre polii celulei.

În telofaza I se reasamblează nucleii şi se produce citodiereza.

Deci la sfârşitul meiozei I rezultă două celule haploide, nucleul fiecăreia conţine un set de cromozomi omologi, care sunt formaţi fiecare din două cromatide. Cromozomii omologi din cele două celule nu sunt identici, deoarece a avut loc procesul de crossing-over.

După meioza I urmează o scurtă perioadă de interfază, în care nu are loc replicarea ADN.

Metafaza I, anafaza I, telofaza I

Meioza IIEste o mitoză obişnuită, aici are loc

separarea centromerelor ce unesc cromatidele surori (în timp ce în meioza I s-a produs numai separarea cromozomilor omologi).

În esenţă în cursul meiozei celula germinală iniţială se divide de două ori, pe când cromozomii numai o singură dată. Rezultă din celula iniţială diploidă patru celule haploide gameţi ce conţin cromozomi unicromatidieni.