Reproducerea celulara

REPRODUCEREA CELULARA[1]

Una dintre caracteristicile fundamentale ale materiei vii este reproducerea, care se poate intalni si la nivelul individului si al populatiei, dar in ultima analiza are la baza reproducerea celulara, procesul prin care dintr-o celula rezulta doua celule. Acest proces are loc in cursul diviziunii celulare, care devine posibila numai dupa ce a avut loc reproducerea biochimica sau  moleculara, care necesita atat materiale nutritive si energie, cat si informatie genetica.

In cursul reproducerii biochimice are loc dublarea masei celulei si duplicarea componentelor. Reproducerea biochimica include cel putin patru faze :

a)       o faza de acumulare a substantelor anorganice;

b)       sinteza enzimatica a unor substante organice simple (aminoacizi, monozaharide etc.)

c)       sinteza proteinelor;

d)       sinteza ADN-ului.

Aceasta ultima faza, replicarea ADN-ului, este esentiala pentru a se putea declansa diviziunea celulara.

Reproducerea celulara se petrece in cadrul unui complex de evenimente ce se succed ciclic, de aceea se vorbeste de un ciclu celular.

Cromozomii la eucariote

• Au fost descoperiti in 1882 de Walther Fleming in celule in diviziune la larve de salamandra, dupa obtinerea de imbunatatiri ale tehnicii de microscopie optica si colorare.

El a denumit diviziunea mitoza de la gr. mitos = fir, datorita aparitiei filamentului nuclear bine conturat si a cromozomilor individualizati.

• Numarul de cromozomi este constant pentru o specie

Si variaza de la 2 la > 500 (in celule somatice la om este 46[2])

Exista perechi de cromozomi omologi, unul de la fiecare parinte

Modificarile numarului de cromozomi sunt cauza si consecinta procesului de speciatie

• Stabilitatea cromozomiala si diviziunea lor precisa prin mitoza si meioza i-a facut pe biologi sa postuleze ca ar fi purtatorii informatiei ereditare

Numarul de cromozomi

• 1n = numarul de cromozomi in gameti
• 1n = numar haploid de cromozomi
• 2n = numarul de cromozomi in celule somatice
• 2n = diploid
• deviatii de la n sau 2n sunt la animale in general letale

Ciclul celular

Perioada de timp scursa de la terminarea diviziunii ce a dat nastere unei celule si pana in momentul in care se incheie diviziunea acestei celule se numeste  ciclu celular. Acest ciclu de viata al unei celule are doua mari faze :

diviziunea celulara (mitoza)

si perioada dintre doua diviziuni succesive (sau perioada ce precede diviziunea) numita interfaza sau intercineza.

In interfaza celula nu « se odihneste », interfaza este de fapt perioada de maxima activitate metabolica, deoarece acum are loc sinteza ADN-ului, ARN-ului si a proteinelor.

Ciclul celular se desfasoara sub control biochimic si genetic, cu exceptia cancerului care reprezinta o proliferare celulara necontrolata (sau controlata prin alte mecanisme).

Diviziunea celulara

Este etapa ciclului celular in care se produce distribuirea materialului genetic la cele doua celule-fiice care iau nastere prin scindarea celulei-mama. Se descriu doua tipuri de diviziune celulara:

diviziunea directa (sau amitoza) si

diviziunea indirecta (care poate fi de doua feluri: mitoza si meioza)

Diviziunea directa (amitoza)

Se caracterizeaza prin lipsa aparatului mitotic, este intalnita la organismele unicelulare, fiind considerata o forma inferioara de reproducere celulara.

Diviziunea indirecta

Este caracterizata prin modificari sincrone citoplasmatice si nucleare, care duc la distribuirea egala a materialului genetic la cele doua celule fiice.

Mitoza (gr. mitos = fir, filament; osis = conditie): se intalneste la toate celulele somatice, fiind caracterizata prin faptul ca celulele fiice au acelasi numar de cromozomi ca si celula mama. Clasic se descriu patru faze ale mitozei : profaza, metafaza, anafaza, si telofaza. De obieci intre profaza si metafaza se mai descrie o faza intermediara, prometafaza. In mitoza :

n n

2n 2n

Meioza (gr. meiosis = diminuare, micsorare): se intalneste numai in procesele prin care se formeaza gametii (spermatozoidul si ovulul), deci in spermatogeneza si ovogeneza. Caracteristic pentru meioza este faptul ca se injumatateste numarul de cromozomi, deci plecand initial de la celule diploide se ajunge la gameti haploizi, care contin numai cate un cromozom din fiecare pereche de omologi si numai un cromozom de sex.

Acest lucru este foarte important, fiindca prin fuziunea ovulului cu spermatozoidul ia nastere ovocitul, deci din doua celule haploide se ajunge la o celula diploida, din care se poate dezvolta in mod normal intregul organism. Daca gametii ar fi celule diploide, ovocitul ar fi tetraploid si nu ar putea fi viabil. Deci meioza are o semnificatie profunda.

Injumatatirea numarului de cromozomi inseamna injumatatirea materialului genetic, ceea ce se realizeaza prin doua diviziuni indirecte ce se succed fara ca intre ele sa se mai produca sinteza de ADN. Deci ADN-ul replicat o singura data (inaintea primei diviziuni) se imparte de doua ori. Cele doua diviziuni se numesc meioza I si meioza II, iar la mamifere meioza I este diviziunea reductionala, pe cand meioza II este mitoza homoplastica (Fig. 1). Astfel, din fiecare celula diploida care intra in meioza rezulta in final patru celule haploide.

Ceea ce distinge in mod clar meioza I de mitoze este ca in anafaza migreaza spre polii celulei cromozomi intregi duplicati si nu jumatati ale lor (cromatide). Prin urmare, cand celula meiotica se divide, fiecare fiica primeste cate un cromozom intreg (duplicat) din fiecare pereche de omologi, sau altfel spus, doua copii de ADN provenind numai de la unul din cei doi omologi. Abia in meioza II cromatidele surori se despart ca in oricare mitoza.

In final, fiecare gamet din cei patru ce rezulta dintr-o celula intrata in meioza are un set unic de gene, diferit de al celorlalti trei gameti, lucru care se datoreaza recombinarii genetice care are loc in acest proces (crossing over) si care face ca fiecare individ rezultat sa fie un unicat genetic.

Fig. 1 Comparatie intre meioza si mitoza