Download - Ciclul Celular
CICLUL CELULARDIVIZIUNEA CELULARĂINTRODUCERE
• Ciclul celular - perioada de timp parcursă din momentul în care celula s-a constituit în urma unei diviziuni şi până în momentul terminării propriei diviziuni
• Ciclul de viaţă al celulei cuprinde două mari etape:• interfaza sau intercineza, perioada dintre două diviziuni succesive• diviziunea celulară propriu-zisă• Interfaza - perioada cu cea mai intensă activitate metabolică• În interfază se sintetizează atât acizii nucleici cât şi proteinele celulare• Un ciclu celular complet - patru etape:• G1- etapa parcursă de celulă de la sfârşitul mitozei şi până la începutul sintezei
de ADN• S- etapa sintezei ADN-ului• G2- etapa dintre sfârşitul sintezei ADN şi începutul mitozei• M – etapa diviziunilor celulare• În total cele trei etape, respectiv interfaza, durează în medie 10-24 ore, iar mitoza
durează o orăCICLUL CELULAR
CONTROLUL CICLULUI CELULAR
CICLUL CELULAR – DIVIZIUNEA CELULARĂ
CICLUL CELULAR – DIVIZIUNEA CELULARĂ
CLASIFICAREA CELULELOR ÎN RAPORT DE CICLUL CELULAR• Categoria I - fără capacitate de diviziune, celulele oprite în G1 (neuronii, fibra
musculară scheletică, fibra miocardică) • Categoria a II - a - celulele cu capacitate de diviziune• II a - celule care nu se divid decât în anumite condiţii -compartimentul
neproliferativ • II b - celule care se divid continuu - compartimentul proliferativ• Compartimentul neproliferativ, de rezervă, cuprinde categoria celulelor
“STEM” (G1 în G0 şi pot reintra în ciclul celular sub influenţa stimulilor mitogeni)
CINETICA DIVIZIUNILOR CELULARE• Diviziunea celulară - fenomenul biologic prin care se asigură transmiterea
materialului genetic de la celula mamă la celulele fiice • Împărţirea şi repartizarea tuturor structurilor subcelulare între cele două celule
fiice• Etapă premergătoare – antefaza (creşterea volumului nuclear şi a vâscozităţii
citoplasmei)• Polimerizări ale microtubulilor (constituirea aparatului mitotic)• Cromozomii devin vizibili (verde de metil, orceină, safranină, pararozanilină)• Celulele somatice – mitoză (diviziune indirectă) sau amitoza (diviziune directă)• Celulele germinale - meioză
MITOZA - “mitos” - filament DIVIZIUNEA ECVAŢIONALĂ
• Diviziunea indirectă sau mitoza se derulează în patru faze : profaza, metafaza, anafaza şi telofaza.
• Durata mitozei• P M A T Total • minute 30 8 4 18 60
MITOZA - “mitos” - filament DIVIZIUNEA ECVAŢIONALĂ
MITOZA - “mitos” - filament DIVIZIUNEA ECVAŢIONALĂ
MITOZA - “mitos” - filament DIVIZIUNEA ECVAŢIONALĂ
PROFAZA• Celula conţine o cantitate dublă de ADN (din faza S)• Membrana nucleară este intactă• În nucleu – începe spiralizarea cromozomilor• În citoplasmă - formarea celui de-al doilea centrozom, prin dublarea celor 2
centrioli• Asamblarea tubulinelor şi constituirea filamentele fusului acromatic
CENTROZOMUL - MTOC
PROFAZA MITOZEI
PROFAZA MITOZEI
PROFAZA-METAFAZA• MEMBRANA NUCLEARĂ SE RUPE• Cromozomii “plutesc” liberi în citoplamsă şi au mişcări haotice• Cei 2 centrozomi ajung la polii opuşi ai celulei• Cromozomii se ataşează cu ajutorul kinetocorilor de filamentele fusului
acromaticPROMETAFAZA
METAFAZA• FORMAREA FUSULUI DE DIVIZIUNE COMPLET – 2 ASTERI ŞI PLACA
METAFAZICĂ (ECUATORIALĂ)• Cromozomii se găsesc în planul ecuatorila al celulei (placa metafazică sau
ecuatorială)• Fusul de diviziune complet – 3 tipuri de fibre: astrale, polare şi kinetocorice• Evidenţierea aspectului ”clasic” al cromozomilor metafazici
METAFAZA MITOZEI
METAFAZA MITOZEI
METAFAZA MITOZEI
ANAFAZA
• Centrozomii de la cei doi poli ai celulei atrag cromozomii fixaţi de filamentele microtubulinice
• Despicarea longitudinală a cromozomilor bicromatidieni în două cromatide fiice• Migrarea cromatidelor spre polii celulei• La fiecare pol celular - 46 cromozomi monocromatidici
ANAFAZA MITOZEI
Telofaza• Începe când s-a terminat migrarea cromozomilor spre polii celulei• Cromozomii monocromatidieni se despiralizează - reţeaua de cromatină• Se reface membrana nucleară• Citodiereza - despicarea citoplasmei prin formarea unui şanţ la suprafaţa celulei
(un inel contractil, rezultat din structuri acto-miozinice citoplasmatice)• Fragmentoplastul – organit temporar format din fibrele polare (ţine la distanţă
cei 2 nuclei nou-formaţi)• Se dezasamblează fibrele fusului acromatic• Citokineza – despărţirea celor 2 celule fiice
TELOFAZA MITOZEI
MITOZA - REZULTATE• 2 celule fiice care conţin acelaşi nr. de cromozomi cu celula mamă• ½ din citoplasmă• ½ din organite • un centrozom (format din 2 centrioli)• 4 tipuri de mitoză• 2 tipuri particulare de mitoză – diviziuni nucleare: amitoza şi endomitoza
ASPECTE CELULARE REZULTATE DIN MITOZĂ• 1. Mitoza de tip A - homoplastică : cele două celule fiice sunt identice între ele şi
identice şi cu celula suşă (mitoza egală - celulele foarte tinere, nediferenţiate) • 2. Mitoza de tip B - asimetrică : două celule fiice care nu sunt identice (una
seamănă cu celula mamă - celula de rezervă, a doua celulă - începe să se diferenţieze)
• 3. Mitoza de tip C – heteroplastică : Celulele sunt egale între ele şi mai mature decât celula suşă
• 4. Mitoza de tip D - de diferenţiere – “de întinerire” : rezultă celule mai tinere decât celula suşă (transformarea blastică a limfocitelor B în plasmocite secretoare de imunoglobuline)
TIPURI PARTICULARE DE MITOZĂ – DIVIZIUNI NUCLEARE• AMITOZA• Împărţirea nucleului în două părţi, mai mult sau mai puţin egale. • Celulele rezultate au materialul genetic complet• Fără individualizarea aparentă a cromozomilor şi fără constituirea fusului
acromatic. • Hepatocitele, celulele mucoasei uterine, leucocitele în cultură (in vitro),
condrocitele• ENDOMITOZA• Cromozomii se comportă normal până la sfârşitul profazei• Separarea cromatidelor şi spiralizarea acestora, fără ca membrana nucleară să
dispară, fusul acromatic nu se constituie• Dublarea numărului de cromozomi cu fiecare mitoză – endopoliploidie cu
garnituri cromozomale de tipul 4n, 8n, 16n
• Megacariocitele, culturi celulare, celule leucemice, regenerărilor compensatoare, după ablaţie parţială de organ (hepatocitele după hepatectomie subtotală)
SOARTA CELULELOR REZULTATE DIN MITOZA• a). se pot matura şi specializa• a1) - păstrează potenţialul de diviziune - celulele hepatice sau limfocitele • a2)- suportă un înalt proces de diferenţiere, pierzând potenţialul de diviziune -
neuronii• b). - faza de repaus G0 şi la nevoie, să reintre în ciclul direct în G1 (atunci când
intrarea în G0 s-a făcut imediat după mitoză) sau din G1 să intre în G2 (cazul celulelor poliploide), când celula şi-a dublat cantitatea de ADN
• c). după mitoză celulele pot intra în linia germinală, evoluând spre celule sexuale. Este cazul celulelor din blastula timpurie (etapa embrionară)
MEIOZA - “meion” – mai mic DIVIZIUNEA REDUCŢIONALĂ
– Caracteristică organismelor ce se reproduc pe cale sexuată• Prin fecundarea sexuată are loc procesul de dublare a numărului de cromozomi
care ulterior, este restabilit prin reducerea lor numerică în cursul meiozei• Dintr-o celulă diploidă - patru celule fiice cu garnitura cromozomală haploidă -
spermatozoizii şi ovulele (celule înalt specializate)• Celulele pregătite pentru ciclul meiotic sunt ovocitele şi spermatocitele primare• Două diviziuni succesive: meioza I, de tip reducţional şi meioza II, diviziunea
ecvaţională.MEIOZA
MITOZĂ VS MEIOZĂ
PRIMA DIVIZIUNE MEIOTICÕ Meioza I (diviziune reducţională) : profaza I, metafaza I, anafaza I şi telofaza I• Evenimente de ordin replicativ - se sintetizează moleculele complexe necesare
replicării cromozomilor şi constituirii aparatului mitotic• Profaza I a meiozei durează mai mult decât profaza mitotică • Se caracterizează printr-o creştere substanţială a volumului nuclear• Evenimentele complexe din cursul profazei I sunt subdivizate în mai multe stadii:
leptotenul, zigotenul, pachitenul, diplotenul şi diachinezaPROFAZA MEIOZEI I
LEPTOTENUL (leptos – subţire, teino – a întinde
– Primul stadiu al profazei I – nr. diploid de cromozomi• Cromozomii bicromatidieni sunt sub forma unor filamente subţiri, bine
diferenţiaţi• În nucleul cromozomii se dispun într-o polarizare bine stabilită, pornind dintr-un
singur punct (aspect de buchet)
• De-a lungul cromozomilor pot fi identificate cromomerele, constante în dimensiuni, poziţie şi număr (zone ale cromatidei cu o spiralizare accentuată)
• Celula conţine o cantitae dublă de ADN din faza S• Nucleolul îşi dublează atât volumul cât şi cantitatea de ARN• Cei doi cromozomi omologi sunt separaţi la o distanţă de câţiva microni
LEPTOTENUL (leptos – subţire, teino – a întinde )
• Primul stadiu al profazei I – nr. diploid de cromozomi• Cromozomii bicromatidieni sunt sub forma unor filamente subţiri, bine
diferenţiaţi• În nucleul cromozomii se dispun într-o polarizare bine stabilită, pornind dintr-un
singur punct (aspect de buchet)• De-a lungul cromozomilor pot fi identificate cromomerele, constante în
dimensiuni, poziţie şi număr (zone ale cromatidei cu o spiralizare accentuată)• Celula conţine o cantitae dublă de ADN din faza S• Nucleolul îşi dublează atât volumul cât şi cantitatea de ARN• Cei doi cromozomi omologi sunt separaţi la o distanţă de câţiva microni
ZIGOTENUL (zigon - jug, filament conjugat)
• Începe spiralizarea cromozomilor şi ca urmare cromatidele se scurtează crescând în diametru
• În celulele diploide componentul cromozomal este alcătuit din perechi de cromozomi, unul de origine maternă, iar celalalt de origine paternă
• Aceştia se apropie şi stabilesc într-un anumit punct un contact numit chiasma, după care punctele de contact se propagă progresiv pe toată lungimea cromozomilor realizându-se împerecherea tip “fermoar”
• Conjugarea cromozomilor omologi se realizează în aşa fel încât fiecare cromatidă sau punct al unui filament cromozomal vine în contact cu cromatidele corespunzătoare de pe cromozomul omolog
ZIGOTENUL ŞI COMPLEXUL SINAPTONEMAL
• Cromozomii omologi se alipesc de elementul lateral al sinaptonului• La începutul zigotenului regiunile scurte ale sinaptonului se apropie reciproc
formând locurile în care cei doi cromozomi omologi vor iniţia împerecherea• Cromozomul se ataşează de învelişul nuclear prin extremităţi - fiecare bivalent -
formând o buclă spre interiorul nucleuluiCOMPLEXUL SINAPTONEMAL
PACHITENUL (pachys - gros, filament gros)
• Se definitivează procesul de conjugare a omologilor• Cromozomii apropiaţi se îngroaşă tot mai mult - tetradele sau bivalenţii • Se realizează recombinarea şi schimbul reciproc de fragmente între cromozomii
omologi, fenomen cunoscut sub numele de crossing-over• În cursul acestei perioade cromatidele se fragmentează, după care se reconstituie
din nou• Complexul sinaptinemal contribuie la menţinerea îndelungată a împerecherii
cromozomilor omologi aflaţi în stare de funcţionare şi stabileşte baza morfologică în care are loc crossinover-ul
• Ca urmare complexul sinaptinemal apropie catenele de ADN astfel încât determină cuplarea bazelor azotate complementare şi formarea hetero-duplexului de ADN
CROSSING-OVER
DIPLOTENUL (diplos - dublu)• Cromozomii bivalenţi, uniţi în tetrade, continuă să se scurteze• La un moment dat între cei doi cromozomi omologi, care conţin material genetic
recombinat, apar fenomene de respingere electrostatică care tind să-i separe• Între cromozomii bivalenţi apar nişte bucle, locuri unde aceştia încep să se
despartă, precum şi unele noduri sau chiasme (de la litera grecească chi), puncte de contact în care cromozomii continuă să rămână uniţi luând forme diferite de X, V, 8
• În urma schimbului de material genetic, tetradele constituite conţin patru cromatide din care, două conţin material recombinat atât de origine maternă cât şi de origine paternă
DIAKINEZA “de” – prin, de-a curmezişul; “kinesis” – mişcare
• Dezagregarea complexului sinaptinemal• Chiasmele alunecă spre extremităţile braţelor cromozomilor - figurile
caracteristice diakinezei în formă de cruce, de opt sau de inel• Bivalenţii se îndepărtează unul de celalalt, organizându-se la periferia nucleului• Spre sfârşitul diakinezei are loc dispariţia membranei nucleare şi formarea
fusului acromatic
METAFAZA I• Membrana nucleară se dizolvă complet• Nucleolii dispar• Cromozomii bivalenţi se dispun în plan ecuatorial – placa metafazică• Pentru fiecare omolog există un centromer corespunzător amplasat la distanţe
egale, de o parte sau de alta a plăcii ecuatoriale
ANAFAZA I
• Eliberarea cromozomilor omologi ai fiecărui bivalent şi migrarea acestora spre polii celulei
• Centromerii nu se divid, numărul diploid de cromozomi se reduce, astfel că la fiecare pol ajung doar jumătate din numărul diploid de cromozomi
• Fiecare diploid conţine două cromatide, una de origine maternă sau paternă şi alta care rezultă în urma combinării genetice
• În consecinţă cei 23 cromozomi bicromatidici vor migra în aşa fel încât o parte din ei, cei de origine maternă să ajungă la un pol, iar cei cu cromatina de origine paternă, la celălalt pol
TELOFAZA I• Cromozomii se despiralizează• Reapare membrana nucleară şi nucleolul şi se reconstituie nucleul, în urma unui
proces analog celui observat în telofaza mitozei• Precede la scurt timp o a doua meioza (după modelul unei mitoze simple)• În timp ce în telofaza mitozei cromozomii sunt monocromatidieni, în telofaza
meiozei aceştia sunt clivaţi în cele două cromatide
MEIOZA II - DIVIZIUNEA ECVAŢIONALĂ• Tiparul mitozei obişnuite • Deosebirea constă în faptul că împărţirea cromozomului în cele două cromatide
se realizează încă din timpul meiozei I• Cromatidele sunt constituite din material genetic având provenienţă maternă şi
paternăINTERFAZA – MEIOZA II
MEIOZA II
SPERMATOGENEZA
PROFAZA ŞI METAFAZA II• Cele două cromatide, unite printr-un centromer comun, formează patru braţe• Sfârşitul profazei II este marcat de dispariţia membranei nucleare şi constituirea
fusului de diviziune• În metafaza II diadele cromatidice se orientează în plan ecuatorial• Centromerii se prind de fibrele cromozomale şi se clivează, permiţând migrarea
cromatidelor spre polii opuşi ai celuleiPROFAZA ŞI METAFAZA II
ANAFAZA ŞI TELOFAZA II• Se caracterizează prin migrarea în sens opus a cromatidelor surori• Telofaza II -cromozomii îşi pierd individualitatea• Reconstituirea membranei nucleare• Se individualizează cele patru celule haploide rezultate din meioză, fiecare având
garnitura cromozomală haploidă (23 de cromozomi monocromatidici)• În cursul spermatogenezei toţi gameţii constituiţi devin funcţionali• În ovogeneză numai unul din gameţi rămâne apt funcţional şi care constituie
gametul feminin sau ovulul
CICLUL CELULARDIVIZIUNEA CELULARĂ