Diviziunea Celulara

CICLUL CELULARDIVIZIUNEA CELULARĂ


• Introducere• Cinetica diviziunilor celulare• Mitoza• Tipuri particulare de diviziune nucleară• Controlul duratei fazelor ciclului mitotic• Meioza

INTRODUCERE• 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 oră

CICLUL CELULAR

CONTROLUL CICLULUI CELULAR

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

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-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 acromatic

PROMETAFAZA

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

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 MEIOTICÃ

• 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 diachineza

PROFAZA 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 )

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 (zigon - jug, filament conjugat)

ZIGOTENUL ŞI COMPLEXUL SINAPTONEMAL

• Complexul sinaptinemal sau sinaptomul - structură proteică tripartită, cu o regiune centrală (100 nm diametru) şi două componente laterale (30-50 nm diametru)

• 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 nucleului

COMPLEXUL 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

PACHITENUL (pachys - gros, filament gros)

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

DIPLOTENUL (diplos - dublu)

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

DIAKINEZA “de” – prin, de-a curmezişul; “kinesis” – mişcare

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

METAFAZA I

ANAFAZA I• Faza de terminalizare, de separare a chiasmelor restante • 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

ANAFAZA I

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

TELOFAZA I

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 paternă

INTERFAZA – 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 celulei

PROFAZA 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

ANAFAZA ŞI TELOFAZA II

Diviziunea Celulara

Documents

Transcript of Diviziunea Celulara