MITOZA SI MEIOZA

Reproducerea organismului are la baza sa reproducerea celulară. Reproducerea celulelor asigură creşterea, multiplicarea, diferenţierea şi regenerarea ţesuturilor, iar în cele din urmă, continuitatea vieţii.

Ciclul celular cuprinde interfaza şi diviziunea celulei.

Interfaza reprezintă intervalul dintre două mitoze consecutive. În interfază, celula se pregăteşte de diviziune având loc o serie de procese esenţiale pentru declanşarea diviziunii celulare.

În această etapă a ciclului celular, nucleul reprezintă o structură optic uniformă, cromozomii sunt despiralizaţi, vizibili fiind doar nucleolii. Interfaza este formată din trei perioade: G1, S si G2

Perioada G1.

constituie 25-50% din timpul interfazei (4-10 ore)

fiecare cromozom are o cromatidă;

se sintetitează ARNm şi organite celulare;

în celulă se acumulează ATP.

Perioada S: ocupă 35-40% (5-8 ore) din interfază

are loc reduplicarea ADN-ului;

se sintetizează ARNr şi continuă sinteza ARNm;

este indispensabilă ciclului celular.

Perioada G2: are o durată de 20-35% (3-5 ore) din interfază

fiecare cromozom are două cromatide;

continuă sinteza ARN-ului;

se sintetizează enzime şi proteine.

• Mitoza reprezintă diviziunea celulelor somatice cu dublarea prealabilă şi repartizarea uniformă a numărului de cromozomi

(materialul ereditar) în celulele-fiice. Această diviziune asigură înmulţirea celulelor, creşterea şi diferenţierea individuală, continuitatea genotipului.

• 4 faze succesive

1. Profaza2. perioada în care cromozomii devin vizibili datorită spiralizării şi

condensării. 3. condensarea cromatinei şi evidenţierea cromozomilor

bicromatidici; 4. degradarea membranei nucleare; 5. formarea fusului de diviziune;

Profaza ocupă circa 50% (30 min) din mitozăMetafaza

• – stadiul în care se poate stabili, cu precizie, numărul, forma, mărimea cromozomilor specifici fiecărei specii.

• cromozomii se aranjează în regiunea ecuatorului unde formează placa metafazică.

• cromozomii se ataşează prin centromer la fibrele fusului de diviziune (pe fiecare fibră câte un cromozom).

• când metafaza se apropie de sfârşit, centromerii încep să se dividă, iar de fiecare jumătate rămâne prinsă câte o cromatidă.

• Metafaza reprezintă circa 13% (8 min) din mitoză. Anafaza

• se caracterizează prin: – clivarea longitudinală a cromozomilor şi deplasarea lor

(fiecare cromozom este monocromatidic) spre polii opuşi ai celulei.

– aranjarea cromatidelor în timpul deplasării în conformitate cu poziţia centromerului;

– la polii celulei se formează două seturi de cromozomi cu aceeaşi constituţie genetică ca şi nucleul celulei-mamă.

• durează circa 7% (4 min)

Telofaza se caracterizează prin: • decondensarea cromozomilor; • formarea unei noi membrane nucleare; • formarea nucleolilor; • degradarea fusului de diviziune; • formarea centrului celular; • formarea a două celule fiice identice cu celula-mamă.

Semnificaţia biologică a mitozei• asigură constanţa numărului de cromozomi (a materialului

ereditar) în procesul de diviziune a celulelor somatice; • asigură integritatea structurală a ţesuturilor în caz de pierdere a

celulelor (substituirea celulelor din epiteliul intestinului); • asigură creşterea şi dezvoltarea organismului pluricelular; • asigură regenerarea ţesuturilor şi a organelor.

Meioza reprezintă diviziunea celulelor germinale (ovocitul şi spermatocitul de ordinul I) în zona de maturizare ce formează celulele sexuale (gameţii).

Formarea gameţilor este precedată de două diviziuni succesive diferite:

• diviziunea reducţională (sau primară, heterotipică, meioza I); • diviziunea ecuaţională (sau secundară, homotipică, meioza II).

Meioza este precedată de interfază, în care are loc replicarea moleculelor de ADN. Fiecare diviziune este formată din 4 faze succesive (profaza, metafaza, anafaza, telofaza) cu trăsăturile lor specifice. Profaza I

• se caracterizează prin schimbări profunde cu semnificaţie genetică deosebită;

• are o durată mult mai mare decât profaza mitozei; • este alcătuită din cinci stadii succesive: leptoten, zigoten,

pachiten, diploten, diachineză;

• cromozomii omologi se alinează în perechi şi formează bivalenţii, figură tetracromatidică, numită tetradă (deoarece prezintă patru cromatide).

• Între cromatidele omoloage, nesurori se evidenţiază punctele de contact (chiasmele), considerate drept expresie citologică a crossing-overului

• apoi are loc clivajul cromozomilor pe toată lungimea lor şi respingerea cromatidelor cromozomilor omologi;

• cromozomii omologi (formaţi din 4 cromatide) mai sunt uniţi prin chiasme;

• la sfârşitul fazei, nucleolii şi membrana nucleară dispar, se conturează fusul de diviziune.

• Crossing-overul reprezintă ruperea cromatidelor nesurori în cadrul tetradei exact în acelaşi punct urmată de schimbul de segmente cromatidiene între cei doi cromozomi omologi care se suprapun. Mai poartă numele de recombinare intracromozomială.

Metafaza I

• se caracterizează prin dispariţia membranei nucleare şi formarea completă a fusului de diviziune;

• cromozomii bivalenţi se îndreaptă spre ecuatorul celulei formând placa metafazică;

• cromozomii din perechi au o poziţie simetrică: unul este orientat spre un pol, iar altul spre celălalt pol;

• fibrele fusului de diviziune se fixează de cromozomii din bivalent.

Anafaza I• deplasarea spre polii celulei a câte un cromozom (din două

cromatide) din fiecare bivalent; • cromatidele cromozomului se deplasează perechi, deoarece nu

s-a produs diviziunea centromerului; • în final, la polii celulei are loc reducerea numărului de

cromozomi de la 2n la n; • împărţirea spre poli este egală numeric dar aleatorie ca şi

origine parentală a cromozomilor, fenomen care este desemnat ca şi recombinare intercromozomială.

Telofaza I• se caracterizează prin formarea a două celule cu număr haploid

de cromozomi (n), iar fiecare cromozom este bicromatidic (2c).

• în jurul nucleului apare membrana nucleară; • urmează citochineza şi apariţia a două celule care vor parcurge

a doua diviziune meiotică.

Profaza II• are loc condensarea cromozomilor, • degradarea nucleolilor şi a membranei nucleare. • începe formarea fusului de diviziune.

Metafaza II• se termină formarea fusului de diviziune. • cromozomii se aranjează la ecuator, formând placa metafazică.

Anafaza II• are loc clivarea centromerului fiecărui cromozom şi migrarea

spre cei doi poli a cromatidelor.

Telofaza II• cromozomii, ajunşi la cei doi poli, se despiralizează. • pe parcursul acestei faze se restabilesc nucleele, • apare membrana celulară şi patru celule haploide.

Semnificaţia biologică a meiozei1. Asigură constanţa numărului de cromozomi în cadrul reproducerii sexuate, reducând numărul lor la 23 în celulele sexuale. În urma fecundaţiei, în zigot, se restabileşte de fiecare dată numărul diploid de cromozomi. Numărul de cromozomi este stabil pentru fiecare specie, această însuşire fiind determinată anume de meioză. 2. Asigură diversitatea (heterogenitatea) genetică ca rezultat al recombinărilor genetice. Astfel, populaţiile organismelor devin mai heterogene şi, evident, se pot adapta mai uşor la condiţiile mediului.

Diviziuni mitotice anormale

• Mozaicismul reprezintă starea în care, în acelaşi organism, există două sau mai multe clone celulare cu număr diferit de cromozomi.

• Nedisjuncţia poate fi rezultatul neclivării centromerului sau/şi neseparării cromatidelor, cu formarea unei celule trisomice (2n+1), respectiv a unei celule monosomice (2n-1).

• lagul anafazic • izocromozomii

Diviziuni meiotice anormale Anomaliile cromozomiale omogene:• Nedisjuncţia cromozomilor omologi din anafaza primei meioze • nedisjuncţia cromatidelor din anafaza II precum • lagul anafazic