Diviziunea celulara

DIVIZIUNEA CELULARA

CICLUL CELULAR

Ciclul de viata al unei celule cuprinde doua parti: INTERFAZA SI DIVIZIUNEA CELULARA.

Interfaza este procesul care are loc inainte de fiecare diviziune si in care se realizeaza dublarea cantitatii de ADN, ARN si proteine. Ea are mai multe stadii, in care au loc sinteze complexe, procese de dublare a continutului celulei. La inceputul interfazei are loc un proces special, replicarea semiconservativa (din limba latina: replicare=a repeta; semi=jumatate; conservatio=pastrare, mentinere) a moleculei de ADN. Aceasta decurge in doua faze: cele doua catene ale moleculei de ADN se separa in urma ruperii puntilor de hidrogen (1) si fiecare catena are capacitatea de a-si forma o noua catena, complementara, astfel ca dintr-o molecula de ADN rezulta doua molecule de ADN identice (2).

Dupa replicarea ADN-ului au loc procese biochimice care duc la dublarea proteinelor cromozomiale, rezultand cromozomi-fii sau cromatide surori.

Diviziunea celulara este procesul biologic prin care se formeaza doua sau mai multe celule-fiice dintr-o celula-mama. Momentul declansarii diviziunilor este determinat de anumiti factori: temperatura, hrana, substante activatoare, starea de sanatate a celulelor.

Diviziunea amitotica (din limba greaca: a=lipsit; mitos=fir, filament, fus de diviziune) sau directa este intalnita mai ales la procariote. Acest fel de diviziune se poate realiza in doua feluri, cand celula-mama este impartita in doua parti egale printr-un perete, rezultand doua celule-fiice identice sau cand celula-mama se alungeste, se gatuie la mijloc, partea mijlocie a celulei se subtiaza pana cand se rupe, rezultand doua celule fiice.

Diviziunea cariochinetica (din limba greaca: karyon=nucleu; kynesis=miscare) sau indirecta este specifica eucariotelor. Dupa particularitatile de desfasurare si celulele care rezulta in urma diviziunii, se cunosc doua feluri de cariochineze: mitoza (din limba greaca: mitos=fir, cu fus de diviziune) pentru celulele somatice si meioza (din limba greaca: meion=mai putin, mai mic; ossis= conditie), prin care, in final, rezulta gametii.

Diviziunea mitotica, ecvationala sau homotipica este specifica celulelor somatice care intra in constitutia corpului organismelor. Diviziunea nucleului are loc in 4 faze: profaza, metafaza, anafaza si telofaza.

In Profaza au loc mai multe procese: dispar membrana nucleara si nucleonii; cromozomii se spiralizeaza, se ingroasa, se condenseaza; cromozomii condensati sunt structuri superordonate; cromozomii apar clivati (despicati) in doua cronatide surori unite prin centromer si apare fusul de diviziune. Din acest proces invatam ca in organismul nostru au loc mitoze in fiecare zi, atunci cand se inlocuiesc celulele uzate sau cresc si se innoiesc unele tesuturi noi.

Metafaza este procesul in care cromozomii dicromatici se dispun in placa ecuatoriala, fiind spiralizati la maxim, si se prind prin centromer de fusul de diviziune.

Anafaza e o alta etapa a mitozei in care: cromozomii-fii (cromatide-surori) se desprind unii de alti, devin  independenti (monocromatici) si migreaza spre polii celulei; la poli, cromozomii formeaza doua grupe simetrice; mecanismul de atragere a cromozomilor nu este cunoscut.

In Telofaza se formeaza doi nuclei-fii, cromozomii se despiralizeaza treptat, se alungesc, revenindu-se la reteaua cromatica, se refac invelisul nuclear si nucleonii si dispare fusul de diviziune.

Factorii care influenteaza mitoza: caldura si unele substante chimice stimulatoare activeaza ritmul meiozei; lumina, radiatiile, frigul si unele substante chimice inhibatoare blocheaza sinteza de ADN.

Meioza (in limba greaca meion = mai putin si oxis = conditie) reprezinta tipul de diviziune celulara caracteristica organismelor cu alternanta de faze (haploida - diploida). Prin intermediul meiozei are loc reducerea la jumatate a materialului genetic cromatic (a numarului de cromozomi) a celulei somatice, preconditie a formarii celulelor sexuale (a gametilor). Procesul a fost presupus de Weismann care, in 1887, preciza ca organismele sunt constituite din soma si germen. Prima diviziune meiotica a fost observata si descrisa de catre Strasbourger, la Angiospermate, in 1888. Elucidarea deplina a procesului diviziunii meiotice a avut loc insa abia in 1905, prin cercetarile efectuate de catre Farmer si Moore. Asemenea mitozei, meioza este o diviziune indirecta (cariochinetica). De obicei, celulele ce se vor divide prin meioza, se deosebesc de cele ce se vor divide prin mitoza, deoarece prin intermediul anumitor modificari, cresc mult in volum. La plante, de exemplu, tesutul constituit din celule ce urmeaza sa se divida meiotic, poarta numele de tesut arghesporial. Spre deosebire de mitoza, meioza este mai complicata, are o durata mai mare de timp si se compune in realitate din 2 diviziuni succesive - diviziunea I meiotica sau diviziunea heterotipica (numita si diviziune reductionala) si diviziunea II meiotica sau diviziunea homeotipica (cunoscuta si sub numele de diviziunea equationala).

Concluzionand, se poate afirma ca diviziunea meiotica are o mare importanta in asigurarea imensei variabilitati individuale, prin cele 2 mecanisme pe care le determina - recombinarile intracromozomiale (Crossing-over) si intercromozomiale (asortarea aleatorie a cromozomilor ce migreaza spre unul sau altul dintre poli). Ulterior, prin procesul fecundarii, se restaureaza statutul diploid al descendentei, forma concreta de existenta a indivizilor, speciile eucariote evoluate, dar se asigura si sansele aparitiei multitudinii de indivizi diferiti ca genotip si fenotip, se asigura mentinerea fondului de gene in populatie.

Reamintim faptul ca numarul tipurilor de gameti care pot lua nastere, prin meioza, dintr-un individ heterozigot, numai pe baza asortarii intamplatoare a cromozomilor care migreaza spre unul sau altul dintre polii fusului acromatic este de 2 la puterea n, unde n este jumatate din numarul cromozomilor unei celule somatice. Spre exemplu, specia Papaver somniferum care are 2n = 22 de cromozomi, pot lua nastere 2084 de tipuri de grauncioare de polen si 2084 de tipuri de oosfere. Prin intalnirea lor probabilistica pot lua nastere 4 343 056 de indivizi diferiti. Daca la aceasta cifra adaugam si cifra indivizilor diferiti aparuti datorita cross-over-ului si daca tinem seama ca pe un cromozom sunt mai multe gene si ca acestea pot suferi mutatii, rezulta o variabilitate deosebit de mare, potential infinita.

PRIMA DIVIZIUNE MEIOTICA este reductionala (sau heterotipica) si se caracterizeaza prin aceea ca numarul de cromozomi din celulele fiice se reduce la jumatate comparativ cu numarul cromosomilor celulei mama (cea care a intrat in diviziune):

Profaza I este mult mai lunga (la plante poate dura de la cateva ore pana la cateva zile, iar la unele animale poate sa se extinda pe durata catorva saptamani sau chiar pe durata catorva ani), prin comparatie cu profaza mitozei si este deosebit de bogata in evenimente, avand subfaze in care se deruleaza procese esentiale pentru asigurarea variabilitatii individuale - campul de actiune al selectiei naturale.
Lungimea cromozomilor este de aproximativ 3 ori mai mare la animale si de aproximativ 6 ori la plante, in profaza meiotica (prin comparatie cu profaza mitotica).

Metafaza I incepe concomitent cu resorbtia membranei nucleare. In acelasi timp se formeaza si fusul acromatic. Cromozomii (bivalenti) se dispun pe fibrele fusului, in zona ecuatoriala (intr-un singur plan), dar in asa fel incat centromerul unui cromozom din complexul bivalent este orientat spre un pol, iar al celuilalt cromozom spre polul opus, acesta fiind momentul producerii asortarii independente a perechilor de cromozomi, dansul cromozomilor sau recombinarea intercromozomiala. Este stadiul in care cromozomii se coloreaza intens si pot fi analizati si descrisi mai ales din punct de vedere morfologic. Spre sfarsitul metafazei I si inceputul anafazei I, cromozomii omologi incep sa se departeze unul de altul, din zona centromerica spre varf si sa se departeze catre cei doi poli ai celulei.

Anafaza I se caracterizeaza prin aceea ca fiecare cromozom bicromatidic, isi continua deplasarea spre polul celular spre care s-a orientat inca din metafaza.

Telofaza I - cromozomii bicromatidici au ajuns la fiecare dintre cei 2 poli. In continuare, ei sufera procese inverse celor din profaza, in final luand nastere doi nuclei. In fiecare din cei 2 nuclei se gaseste jumatate din numarul de cromozomi ai celulei initiale. Apoi are loc diviziunea citoplasmei, formarea membranei celulare si delimitarea celor 2 celule haploide care au nuclei bicromatidici. Cele doua celule alcatuiesc diada. Dupa acest stadiu, cu care ia sfarsit prima diviziune meiotica, urmeaza o scurta interchineza (interfaza) si apoi incepe a doua diviziune meiotica. Sunt specii la care atat telofaza I cat si interchineza lipsesc.

A DOUA DIVIZIUNE MEIOTICA

Profaza II incepe prin respiralizarea cromozomilor, la speciile la care s-a derulat telofaza I si interchineza (profaza II lipsind la speciile care nu au parcurs telofaza I si interchineza)

Metafaza II se caracterizeaza prin aceea ca, in fiecare celula a diadei (in fiecare diviziune meiotica) se formeaza fusul nuclear acromatic. Cromozomii bicromatidici (redusi ca numar la jumatate) se ataseaza cu centromerul la fibrele fusului, in planul ecuatorial. Spre sfarsitul metafazei II, cea mai scurta faza din intregul ciclu de diviziune, cromozomii incep sa se cliveze longitudinal, prin distantarea cromatidelor si clivarea centromerului.

Anafaza II Cromatidele surori ale fiecarui cromozom se despart si se indreapta spre polii celulari, catre polii fusului nuclear (spre fiecare dintre centrioli).

Telofaza II Cromozomii monocromatidici o data ajunsi la polii fusului de diviziune intra intr-un sir de procese ce se deruleaza in sens invers celor din profaza - cromozomii se alungesc, se subtiaza si se hidrateaza puternic. Se formeaza cele doua mase nucleare si se delimiteaza prin membrane proprii. Are loc simultan, diviziunea citoplasmei si formarea membranei celulare, incat, in final, dintr-o celula mama iau nastere doua celule fiice.
  Dar tinand seama ca a mai avut loc o diviziune (prima diviziune meiotica) rezulta ca prin meioza, dintr-o celula mama initiala s-a ajuns la 4 celule fiice. Foarte important este insa faptul ca celula mama era diploida (2n cromozomi bicromatidici), iar celulele fiice rezultate sunt haploide (au n cromozomi monocromatidici). Prin procese morfo-fiziologice (a caror complexitate creste concomitent cu pozitia mai avansata a speciei in arborele filogenetic), celulele haploide se transforma in gameti.