Ciclul celular este secvenţa ordonată de evenimente în care celula creşte, îşi dublează cromozomi şi se divide în două celule identice.Etapele ciclului celular:1.Etapa diviziuni propriuzise sau mitoza(se mai numeşte şi etapaD sau M). 2.Interfaza , perioada de timp din viaţa unei celule cuprinsă între două perioade de diviziune.În funcţie de modul în care celulele parcurgetaprle ciclului celular, acestea pot fi clasificate în trei categorii:Categoria I-cuprinde ţesuturi ale caror celule şi-au pierdut capacitatea de a se divide datorită înaltei specializări funcţionale la care au ajuns (neuroni).Categoria II-cuprinde ţesuturi cu o mare capacitate de a se divide (celulele din măduva osoasă hematogenă, epiteliul mucoasei intestinale, epidermul, celulele liniei germinative gametogene).Categoria III-cuprinde ţesuturi cu capacitate redusă de ase divide, dar care în condiţii speciale se pot divide rapid (hepatocitele, celulele glandelor endocrine).InterfazaÎn interfază celula continuă să crească , timp în care îşi dublează mărimea şi îşi replică ADN-ul.Această etapă a ciclului celular poate fi împărţită în trei faze (faza G1,faza S şi faza G2)Faza G1: este perioada de creştere celulară. În această faza G1 celula sintetizează şi acumulează ARN pentru sinteza proteică, şi proteine reglatoare, enzime pentru sinteza ADN.Faza G1 are o durată variabilă, chiar cea mai variabilă a ciclului celular, astfel:-unele celule cresc rapid( celulele embrionice ) această fază fiind cât se poate de scurtă, fiind considerată chiar inexistentă;-pentru unele celule această perioadă este foarte lentă, celulele par a fi încetat ciclul celular8fibroblaste lente, spermatogoniile prepubertale). Celulele în această fază nu cresc şi nu se divid,şi poate fi considerată faza G0. Această fază poate dura zile întregi, săptămâni sau ani înainteca celulele să prolifereze(reintrarea în ciclul celular).Faza S:: în această perioadă are loc sinteza ADN-ului, ce durează în mod normal 6-12 ore. În acest răstimp se produce replicarea genomului şi continuă sinteza proteică şi sinteza ARN.Pentru a vizualiza ce se întâmplă în această fază, se foloseşte microspectrofotometria preparatelor colorate Feulgen, sau prin utilizarea unor coloranţi fluorescenţi ADN specifici. Astfel vom vizualiza dublarea continutului ADN( 2N la 4N).În faza S se produce replicarea cromozomilior care rămân ataşaţi nuul de celălalt şi sunt denumiţi cromatide surori.Faza G2: este etapa dintre sinteza ADN şi mitoză, unde celula continuă să sintetizeze ARN şi proteine, astfel pregătinduse pentru diviziunea celulară.Celulele în faza S au o cantitate intermediară de ADN în timpul replicări, însă în faza G2 conţinutul ADN este exact dublul celui din faza G1.În majoritatea celulelor umane, faza G2 durează între 2-4 oreMitoza Mitoza cuprinde două mari grupe de fenomene:-diviziunea nucleului (cariokinaza);-diviziunea citoplasmei (citokineza).Mitoza este modalitatea cea mai frecventă de diviziune a celulelor somatice, prin care rezultă o distribuire egală şi exactă atât a cromozomilor (diploid), cât şi a celorlalţi constituenţi celulari. Astfel prin diviziuni mitotice repetate ale zigotului (oului) va genera un nou organism adult al speciei sale.Mitoza se împarte in şase etape: profaza, prometafaza, anafaza, telofaza şi citokinoza.Mitoza durează în medie cam o oră.

Profaza În interfază am văzut că, cromatina era dispersată, astfel în profază vom observa că aceasta va condensa încet în cromozomi. Tot acum se rearănjează citoscheletul: microtubulii citoplasmatici încep să se dezasambleze şi fusul mitotic se formează.Fusul mitotic : este o structură bipolară compusă din centrioli, microtubuli şi proteine asociate.În fiecare cromatină este continuată o secvenţă de ADN denumită centromer şi asociată cu aceastaexistă o structură denumită kinetocor.Centromerul este construcţia primară a cromozomului la nivelul căreia sunt unite cromatidele surori.Kinetocorul este locul de ataşare amicrotubulilor de fusul mitotic.Prometafaza Această etapă, prometafaza, începe cu dezasamblarea învelişului nuclear. În prometafază se produc schimbări ca:-anumiţi microtubuli se ataşează de kinetocori, numiţi microtubulii kinetocorici;-microtubulii polari sunt interdigitaţi ce pornesc din microtubuli din fusul mitotic;-microtubuli astrali sunt microtubuli din afara fusului mitotic;-microtubuli kinetocorici exercită o presiune pe cromozomi, astfel începe aranjarea cromozomilor.Metafaza În această etapă cromozomi sunt aliniaţi într-un singur plan,numit plan ecuatorial. Placa metafazică, aflată între poli fusului mitotic menţine cromozomi într-un singur plan cu ajutorul microtubulilor kinetocorici.Anafaza Anafaza începe în momentul când cromozomi sunt despărţiţi, permiţând fiecărei cromatide să fie trasă spre polul fusului mitotic. În anafază cromatidele sunt considerate cromozomi. Această etapă durează câteva minute, constând în tragerea cromatidelor către poli fusului prin scurtarea microtubulilor kinetocorici şi prin elongarea microtubulilor polari.Telofaza Această etapă începe în momentul când cromozomi separaţi ajung în polii fusului mitotic.În telofază se produc mai multe modificări, acestea fiind:-se dezasamblează microtubuli kinetocorici şi se formează microtubuli interfazici;-se asamblează un nou înveliş nuclear în jurul fiecărui set de cromozomi, care încep apoi să disperseze;-nucleoni ce au dispărut în profază reapar;-nucleii celulelor fiice sunt observabili, la sfârşitul mitozei, iar formarea celulelor fiice separate are loc numai odată cu citokinaza(diviziunea plasmei).Diviziunea celulară completăDiviziunea celulară este completă atunci când cele două etape mari de diviziune, kariokimeza şi citokineza sunt definitivate.1.Kariokineza(diviziunea nucleului)începe în anafazăşi este completă în telofază, când se asamblează un nou înveliş nuclear în jurul noului set de cromozomi, astfel se vor forma nucleii celulelor fiice.Replicarea ADN determină poliploidia, fără a fi urmată de kariokineză. Nucleii polipoizii conţin orice multiplu din numărul haploid de cromozomi, un exemplu de celulă polipoidă fiind megacariocitul.2.Citokineza(diviziunea citoplasmei)Procelsul denumit clivare este procesul prin care citoplasma celulară se divide, în faza de citokinază, rezultând producerea de 2 celule fiice identice.Citokineza înccepe în anafaza târzie, se întinde prin telofază şi este completă în interfaza timpurie,când celulele se separă. În această fază vom observa un inel

fin, compus din filamente de actină şi filamente de miozină II asociate ce se formează la mijlocul celulei, perpendicular pe axul fusului mitotic, între cele două celule fiice. Acest inel se contractă, formând un şanţ de clivare, ce se adânceşte până cele două celule sunt separate şi membrana plasmatică din interiorul inelului fuzionează cu aceasta.Ezistă şi celule binucleate sau multinucleate(osteocite) la care citokineza este sărită ca sifază, nu există.Cromozomul ( din limba greacă chromo- culoare și soma- obiect) reprezintă forma condensată, complexată cu proteine, a unei molecule de ADN în cursul diviziunii celulare. Are rol în păstrarea si transmiterea corecta a informației ereditare la celulele fiice în cursul diviziunilor celulare mitotice sau meioticeGenomul viral

Genomul viral e constituit din ADN/ARN, o moleculă uni/bicatenară lineară/circulară, inchisă de un inveliș de proteine. Viroizii au genomul numai de tip ARN.

Cromozomii procariotelor

Se întâlnesc, de exemplu, la algele albastre-verzi sau la bacterii. Sunt formați dintr-o singură macromoleculă de ADN dublu catenară elicală, circulară, covalent închisă, complexată cu un tip de proteine (nu histonice). Se replică continuu. Transcrierea și traducerea (translația) se desfășoară simultan.

Cromozomii eucariotelor

Celulele eucariote (celule cu nucleu precum cele ale drojdiilor, plantelor, animalelor) au cromozomi multipli, lineari, de dimenisuni mari. Fiecare cromozom are un centromer și unul sau două brațe care pornesc din acest centromer. Există și excepții, de exemplu, cromozomii mitocondriali au dimensiuni mici, sunt circulari iar anumite eucariote pot avea cromozomi suplimentari citoplasmatici, lineari sau circulari.

La eucariote, în nucleul interfazic (interfaza cuprinzând etapele ciclului celular dintre două mitoze) ADN-ul nuclear este asociat cu proteine numite histone formând fibra de cromatină cu diamentrul de 11 nm. Această fibră este condensată cu ajutorul anumitor proteine formând structuri granulare nucleare de mărime variabilă și cu afinitate mai mult sau mai puțin importantă pentru anumiți coloranți. Aceste două tipuri de cromatină sunt:

eucromatina, cu localizare în regiunea centrală a nucleului, despiralizată și cu afinitate redusă

pentru coloranți, constituită din ADN activ transcripțional (de exemplu, gene ce pot fi traduse în

proteine);

heterocromatina, cu localizare la periferia nucleului, consensată și cu afinitate crescută pentru

coloranți, constituită din ADN inactiv transcripțional. Heterocromatina poate fi de două tipuri:

heterocromatină constitutivă (heterocromatină ce nu este niciodată exprimată, formată din

secvențe repetate de ADN) și heterocromatină facultativă (heterocromatină ce conține gene ce pot

fi exprimate în anumite condiții).

În timpul diviziunilor celulare, mitotice sau meiotice, cromatina se condensează puternic și formează cromozomii. Astfel, cromatina interfazică și cromozomii sunt două stări diferite de condensare ale aceleiași structuri nucleoproteice. Cromozomii mitotici sunt formati din doua structuri paralele numite cromatide unite printr-o regiune numita centromer. Fiecare cromatida este formata de o molecula de ADN asociata cu proteine ce permit condensarea ei.

[modificare]Cromozomii umani

În 1956, J.H. Tjio și A. Levan au descoperit că celulele somatice umane conțin 46 de cromozomi și nu 48 cum se credea înainte. Celulele somatice umane sunt diploide și conțin două seturi haploide de cromozomi, fiecare set haploid format din 23 de cromozomi, câte unul din fiecare pereche. Cei 46 cromozomi se împart în 22 de perechi de cromozomi identici la bărbați și la femei numiți autozomi, plus o pereche de cromozomi sexuali (numiți și heterozomi sau gonozomi), identici la femei (XX) și diferiți la bărbați (XY).

Clasificarea cromozomilor umani

Cromozomii umani sunt variabili în ceea ce privește dimensiunea și forma. Ei sunt clasificați folosind sistemul Denver, după numele localității din statul Colorado, SUA, în care a avut loc conferința ce a pus la punct această clasificare. La baza acestui sistem de clasificare stau următoarele criterii:

a) dimensiunea cromozomilor (mari, mijlocii, mici);

b) indicele centromeric (raportul dintre lungimea brațului scurt și lungimea totală a cromozomului) ce

împarte cromozomii umani în trei categorii: metacentrici (cu centromerul situat în regiunea mediană),

submetacentrici (cu centromerul situat în regiunea submediană) și acrocentrici (centromerul fiind

situat excentric, în apropierea regiunii telomerice a brațului scurt);

c) prezența sateliților.

Dispunerea cromozomilor unei celule diploide, ordonați în perechi și grupe în funcție de dimensiuni și plasarea centromerului, reprezintă "cariograma" speciei respective.

[modificare]Cariotipul uman normal

Celulele umane conțin 23 de perechi de cromozomi ce formează 7 grupe notate cu literele mari: A, B, C, D, E, F și G.

Grupa A - Cuprinde cromozomii din perechile 1, 2 și 3 care sunt cromozomi mari metacentrici

(perechile 1 și 3) și submetacentrici (perechea 2).

Grupa B - Cuprinde cromozomii perechilor 4 și 5 care sunt cromozomi mari submetacentrici.

Grupa C - Cuprinde cromozomii perechilor 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 și cromozomul X care sunt

cromozomi mijlocii submetacentrici.

Grupa D - Cuprinde cromozomii perechilor 13, 14 și 15 care sunt cromozomi mijlocii cu

centromerul dispus excentric (acrocentrici) și cu sateliți localizați în regiunea telomerică a brațelor

scurte.

Grupa E - Cuprinde cromozomii din perechile 16, 17 și 18. Ei sunt cromozomi mijlocii cu

centromerul median (metacentric) pentru cromozomul 16 și submedian pentru cromozomuii 17 și

18.

Grupa F - Cuprinde cromozomii din perechile 19 și 20; sunt scurți și metacentrici.

Grupa G - Cuprinde cromozomii 21, 22 și Y. Acești cromozomi sunt scurți și acrocentrici, perechile

21 și 22 prezentând sateliți pe brațele scurte.

O echipă de la institutul Sanger (Cambridgeshire, Marea Britanie) a realizat segmentarea a 99% din cromozomul X, circa 1.098 de gene. Un al doilea studiu efectuat pe genele inactive ale cromozomului X, condus de Laura Carrel de la Penn State College of Medecine din Hershsey (Pennsylvania), arată că 75% dintre gene sunt inactive în permanență, circa 15% scapă inactivării iar restul de 10% sunt inactive la anumiți cromozomi X. Mai exact, unul dintre cei doi cromozomi X este inactiv. Acest lucru sugerează că femeile sunt foarte diferite în schema de expresie a genelor lor, fapt ce nu era cunoscut înainte, și că femeile sunt mult mai complexe decât bărbații, cel puțin în privința genotipului, potrivit Nature. Informația genetică din cromozomul X ar putea ajuta la diagnosticarea unor maladii precum hemofilia, daltonismul, autismul, obezitatea și leucemia. Laura Carrel a explicat că bărbații sunt mai expuși mutațiilor genetice și bolilor de acest tip tocmai pentru că nu au un cromozom dublu care ar putea să "compenseze" greșelile codului genetic. În anul 2008,geneticianul Solomon Vlad a făcut un raport despre modificarea perechii de cromozomi 1 si prevenirea alterării acestora.