DIVIDIVIZIUNEA CELULARĂ. ZIUNEA CELULARĂ.

MITOZAMITOZA

DEFINIŢIE: asigură prin intermediul cromosomilor transmiterea informaţiei genetice la generaţiile următoare de celule sau organisme.

- Se realizează cu mare fidelitate: celulele fiice conţin aceeaşi cantitate de informaţie genetică (acelaşi număr de cromosomi)

- Eventualele erori de diviziune determină anomalii cromosomice, legate de numărul sau structura cromosomilor

MITOZAMITOZA

- Procesul prin care dintr-o celulă (2n) se formează două celule fiice, identice, cu acelaşi număr de cromosomi (2n) ca şi celula iniţială.

Mitoza cuprinde 2 procese:

1. KARIOKINEZA – se divide NUCLEUL celulei.

2. CITOKINEZA – diviziunea CITOPLASMEI

2n

2n

2n

Celule fiiceCelula mamă

Mitoza - este caracteristică celulelor somatice (ale corpului)

- este o diviziune ecvaţională: celula somatică împarte total şi egal materialul genetic la cele 2 celule fiice

2n =46 crz. Bicromatidici

(CB)

Celula iniţială

mitoză

2n =46 crz. Monocromati

dici (CM)

2n=46 crz. Monocromati

dici (CM)

Celule fiice

Deosebire celula mamă şi celulele fiice: celula mama conţine CB

celulele fiice conţin CM

ROLURILE MITOZEI:

- Asigură stabilitatea proceselor ereditare (toate celulele somatice derivă din zigot şi au aceeaşi informaţie genetică)

- Înainte de naştere asigură embriogeneza (dezvoltarea embrionului prin formarea ţesuturilor şi organelor)

-După naştere asigură:

- creşterea organismului

- înlocuirea celulelor moarte

- repararea leziunilor tisulare

FAZELE MITOZEI:

1. PROFAZA:

- condensarea fibrelor de cromatină → cromosomii

- centrozomul se divide în 2 organite (centrioli) → migrează la polii celulei

- se organizează fusul de diviziune între cei 2 centrioli

- nucleolul se dezorganizează şi în final dispare

- fiecare nucleu conţine 46 de cromosomi bicromatidici, lungi şi subţiri (nu sunt total spiralizaţi)

2. PROMETAFAZA:

- stadiu intermediar între profază şi metafază

- dispare membrana nucleară

- fixarea cromosomilor de fibrele fusului de diviziune

3. METAFAZA:

- continuarea spiralizării şi condensării cromosomilor

- migrarea cromosomilor la mijlocul celulei în acelaşi plan → placa metafazică

- momentul optim de analiză a cromosomilor deoarece acum sunt condensaţi la maxim.

4. ANAFAZA:

- împărţirea totală şi egală a materialului genetic datorită a 3 evenimente:

- clivarea longitudinală a centromerului fiecărui cromosom →

- disjuncţia (separarea) cromatidelor surori a cromosomilor

bicromatidici → cromosomi monocromatidici

- migrarea anafazică (deplasarea) simultană, cu aceeaşi viteză a cromosomilor monocromatidici la polii celulei

4. TELOFAZA:

- cromosomii unicromatidici se află la polii celulei (46 la fiecare pol al celulei)

- despiralizarea cromosomilor → fibră de cromatină

- formarea a 2 membrane nucleare în jurul fiecărui set de cromosomi

- împărţirea totală şi egală a citoplasmei (citokineză) → formarea a 2 celule fiice cu 46 cromosomi monocromatidici în nucleu

- celulele fiice intră în faza G1 a interfazei (faza de repaus a ciclului celular)

Nucleol

Mitoza Mitoza ((Vicia sp.Vicia sp.))

© imagini: Johann Wolfgang Goethe-Univ. Frankfurt am Main

profaza metafaza

anafaza telofaza

animatiemitosis.mov mitozaBun.mov

Erori (accidente) produse în anafaza mitozei:

1. Clivarea transversală a centromerului → formarea de cromosomi anormali – izocromosomi

2. Nedisjuncţia cromatidiană: nesepararea cromatidelor surori în anafază, ele migrează împreună în una din cele 2 celule fiice →apariţia mozaicurilor celulare – celule cu număr diferit de cromosomi:

2n-1/2n/2n+1 cromosomi: la om: 45/46/47 cromosomi sau 45/47 cromosomi

3. Întârziere anafazică – migrarea anafazică cu viteză redusă sau blocarea migrării unuia sau mai multor cromosomi monocromatidici, după ce a avut loc clivarea centromerilor.

→ apariţia de mozaicuri 45/46 (2n-1/2n)

→ apariţia de micronuclei (material genetic neinclus în noii nuclei ai celulelor fiice)

4. Absenţa citokinezei → formarea de celule tetraploide (cu 4n cromosomi monocromatidici)

2n CB

2n CM

2n CM

4n CM

2n CM

2n CM

Mitoză normală

Nesepararea celulelor

fiice

Evoluţia clonelor celulere anormale. Consecinţe fenotipice :

1. Evoluţia depinde de viabilitatea celulelor care prezinţă anomalia:

- anomaliile grave determină moartea celulelor anormale (autoeliminarea lor);

- anomaliile mai puţin grave permit supravieţuirea celulelor afectate, multiplicarea lor şi apariţia unei clone anormale

2. Consecinţele fenotipice ale clonelor anormale depind de momentul ontogenetic al apariţiei lor:

- în timpul embriogenezei – produc malformaţii congenitale (fenotip anormal la naştere);

- postnatal – perturbarea structurilor şi funcţiilor diferitelor organe

MEIOMEIOZZAA

-Proces de diviziune nucleară REDUCŢIONALĂ → formarea gameţilor (celule sexuale mature) = GAMETOGENEZA

- se desfăşoară numai în gonade

- cuprinde două diviziuni succesive:

- meioza I – reducţională (nr cromosomilor se reduce la jumătate)

- meioza II – ecvaţională (se desfăşoară ca o mitoză obişnuită)

- dintr-o celulă cu 2n CB rezultă în urma meiozei 4 celule cu n MC

CB – cromosomi bicromatidici

CM – cromosomi monocromatidici

46 crz. BC (2n)

ovocit ordin II 2n=46

Meioza I

23 CB (n)

23 CB (n)

Meioza II

Meioza II

23 CM (n)

23 CM (n)

23 CM (n)

23 CM (n)

4 gameţi (n = 23)

Rolul meiozei:-Legătura materială dintre părinţi şi descendenţi

- menţine constant nr de cromosomi, caracteristic speciei, în fiecare celulă (46 crz)

- o sursă de variabilitate genetică (procesele de crossing – over din meioza I)

EEVENIMENTELE MEIOZEIVENIMENTELE MEIOZEI

MEIOZA IMEIOZA I - diviziune reducţională!

• PROFAZA I - cromozomii omologi, bicromatidici, se recunosc, sinapsează şi realizează schimb de informaţie genetică (crossing- over) -- LEPTOTEN (leptos = subţire)

• Cromozomii, bicromatidici sunt încă despiralizaţi.– ZIGOTEN (zigon = contopire)

• Crz omologi se împerechează - bivalenţi• Se produc sinapse – genă la genă;• Condensarea cromatinei avansează.

– PACHITEN (pachi = gros)• Cromozomii omologi, încă aflaţi în sinapsă sunt

semnificativ mai scurţi şi mai groşi decât în zigoten – tetrade (4 cromatide)

• crossing – over – schimb de material genetic între crz omologi; sursă de variabilitate genetică.

• schimbul are loc la nivelul chiasmatelor (puncte de încrucişare a cromatidelor)

– DIPLOTEN• Cromozomii vor rămâne ataşaţi doar în punctele în

care s-a realizat crossing- over-ul = chiasmata– DIAKINEZĂ

• Chiasmata migrează terminal.• Cromosomii omologi se îndepărtează tot mai mult

unul de altul

MEIOZA IIMEIOZA II - ecvaţională• PROFAZA II - este

similară profazei mitotice.• Nu este precedată de

interfază

MeiozaMeioza ((Locusta migratoriaLocusta migratoria))

Profaza I - leptoten Profaza I- zigoten Profaza I - pachiten

Profaza I - diploten Profaza I - diakineză Metafaza I

© imagini: Radboud Universiteit Nijmegen

EEVENIMENTELE MEIOZEI- contnuareVENIMENTELE MEIOZEI- contnuare

MEIOZA I

• METAFAZA I– Cromozomii omologi bicromatidici, menţinuţi

în perechi prin intermediul chiasmelor terminale se dispun în placa metafazică;

– Dispunerea cromozomului patern/ matern deasupra sau dedesubtul planului ecuatorial se realizează aleator;

• ANAFAZA I - Disjuncţia cromosomică – separarea cromosomilor omologi

- Cromozomii bicromatidici migrează spre polii celulei – migrare anafazică;

Spre poli vor migra grupuri mixte de cromozomi (atât paterni cât şi materni) bicromatidici;

Se produce recombinarea intercromozomală – a doua sursă de recombinare genetică

• TELOFAZA I– Grupurile de cromozomi ajung la poli.– Formarea celulelor fiice, separate

incomplet, cu câte n cromosomi bicromatidici

MEIOZA II

• METAFAZA II- similară metafazei mitotice

– Cromozomii se dispun în placa ecuatorială prin intermediul centromerului.

• ANAFAZA II- similară anafazei mitotice

– spre poli migrează cromozomi monocromatidici.

• TELOFAZA II- similară telofazei mitotice

– Grupurile de cromozomi monocromatidici ajung la poli;

– Celula se divide, rezultând patru celule fiice.

ERORILE MEIOZEI:

1. Nedisjuncţia comosomică:

- nesepararea cromosomilor omologi în timpul anafazei I → gameti cu 1 cromosom în plus (disomie) sau in minus (nulisomie)

2n CB

n + 1 CB

n -1 CM

n + 1 CM

n + 1 CM

n -1 CBn -1 CM

nulisomie

disomie

2. Nedisjuncţie cromatidiană:

- nesepararea cromatidelor surori ale unuia dintre cromosomi în cursul anafazei II → gameţi cu disomie şi gameţi cu nulisomie

2n CB

n CB

n CM

n - 1 CM

n + 1 CM

n CBn CM

disomie

nulisomie

3. Întârziere anafazică:

- proces rar ce se poate desfăşura în ambele anafaze ale meiozei, dar mai frecvent în anafaza II;

- determină formarea unor gameţi normali şi a unor gameţi cu nulisomie (absenţa unui cromosom bicromatidic (anafaza I) sau monocromatidic (anafaza II).

2n CB

n CB

n CM

n - 1 CM

n CM

n CBn CM

nulisomie

Întârziere anafazică în anafaza II

4. Nesepararea citelor de ordinul II:

- se produce mai frecvent la sexul ♀ → formarea unor gameţi diploizi (2n cromosomi)

2n CB

n CB

n CM

2n CM

n CB

n CM

Gameţi diploizi

Toate cele 4 procese → formarea de gameţi anormali → zigoţi anormali

→ anomalii cromosomice la embrioni/nou - născuţi

CARACTERISTICICARACTERISTICI ALE DIVIZIUNII ALE DIVIZIUNII

MITOTICEMITOTICE MEIOTICEMEIOTICE

• Reprezintă calea de multiplicare a celulelor somatice;

Unealtă a autoreînnoirii;

• Conduce la formarea a două celule fiice;

• Acestea vor avea acelaşi număr de cromozomi ca şi celula mamă (2n);

• Cromozomii celulelor fiice vor fi identici, ca şi conţinut informaţional, cu cei ai celulei mamă, identitate care se observă şi de la celulă fiică la celulă fiică.

• Constituită dintr-o singură diviziune cu profază, metafază, anafază şi telofază

• Reprezintă calea de formare a gameţilor; Unealtă a autoreproducerii;

• Conduce la formarea a patru celule fiice;

• Acestea vor avea jumătate din numărul de cromozomi al celulei mamă (n);

• Cromozomii celulelor fiice sunt similari ca şi conţinut cu cei ai celulei mamă şi nu identici.

• Cuprinde 2 diviziuni (meioza I şi II), fiecare având: profază, metafază, anafază, telofază