Cicle cel·lular, mitosi i meiosi: fases i estructures del nucli

Cicle cel·lular

La cèl·lula passa per diferents fases al llarg de la seva vida:

1) Interfase

a) G1: es produeix la transcripció i la traducció per a la síntesi de proteïnes. Cada cromatina està formada per una molècula.

b) S: replicació del material genètic. D'una molècula d'ADN es duplica, de manera que cada cromosoma té 2 molècules d'ADN (diades) idèntiques i desplegades.

c) G2: es produeix una nova transcripció i traducció, aquesta vegada específica d'enzims de la mitosi o la meiosi.

Els cromosomes estan desplegats i, en la major part de la interfase, tenen un sol cromosoma.

2) Fase M

Cicle cel·lular regulat per senyals de «start» (que donen pas a que es produeixi un canvi de fase) i «stop» (que impedeixen el canvi de fase).

3) Apoptosi

Mort cel·lular programada. Els introns (trossos d'ADN que tenen una forma similar a la d'un flec) s'eliminen. Quan tots s'eliminen, la cèl·lula no pot reproduir-se i mor.

Cromosomes

Cromosoma metafàsic

Format per dos filaments paral·lels idèntics anomenats cromàtides, reunits en un estrenyiment (constricció primària). Aquest conté el centròmer, que és el lloc d'inserció de la fibra del fus mitòtic en aquest cromosoma. Alguns tenen un altre segment estret (constricció secundària).

Els cromosomes que formen el cariotip poden ser de tipus:

• XY: mamífers. El cromosoma Y és hemicigòtic, amb gens que no es troben en el cromosoma homòleg corresponent.
• ZW: aus i artròpodes. Igual que XY però al revés: mascle ZZ i femella ZW.
• XO: peixos i amfibis. Femelles XX i mascles XO.

Cromosoma anafàsic

Constituït per una molècula d'ADN. Apareix entre l'anafase i la telofase. Es desplega i comença la fase G1.

Estructura del nucli cel·lular

Les cèl·lules eucariotes tenen el material genètic envoltat per una membrana nuclear (doble). A la seva cara externa hi ha ribosomes units a ribosomes-forina, que al seu torn estan adherits a ribosomes que sintetitzen proteïnes que s'empaqueten.

La diferència entre aquesta membrana i la del RER són els porus nuclears, que són octàmers, ja que estan formats per 8 proteïnes i una central (tap) que travessa ambdues membranes. Això permet el pas selectiu de substàncies entre el citoplasma i el carioplasma. Al seu torn, controlen el pas d'ions i d'unitats ribosòmiques (estructures formades per diverses molècules).

Al carioplasma hi ha cromosomes desplegats. Els nucleofilaments són filaments intermedis que donen forma al citoesquelet. Hi ha cromosomes interfàsics formats per cromatina (part dels cromosomes que la cèl·lula utilitza per a les seves funcions vitals), que es troben desplegats.

En l'eucromatina hi ha una zona densa anomenada nucleol, on es transcriuen i s'ensamblen les subunitats ribosòmiques juntament amb l'ARN ribosòmic i les proteïnes ribosòmiques procedents del citoplasma. A més, el carioplasma té proteïnes i enzims.

La heterocromatina és la part dels cromosomes que la cèl·lula no utilitza per a les seves funcions vitals; fa que els cromosomes estiguin plegats a 30-300 nm.

Divisió cel·lular

Mitosi

A partir d'una cèl·lula 2n s'obtenen 2 cèl·lules 2n.

• Profase: la membrana nuclear desapareix i els centrosomes es dupliquen. El centrosoma s'encarrega d'organitzar l'exosquelet.
• Metafase: cromosomes plegats a 700 nm. Les fibres centromèriques transporten els cromosomes situant-los en el pla equatorial de la cèl·lula.
• Anafase: les fibres centromèriques s'acurten, separant les cromàtides de cada cromosoma i arrossegant-les cap al cromosoma corresponent.
• Telofase: es formen membranes nuclears al voltant de les cromàtides.

Meiosi I

Es produeix recombinació dels caràcters dels cromosomes homòlegs amb l'objectiu d'augmentar la variabilitat genètica de l'espècie.

• Leptoteny: desapareix la membrana nuclear i els cromosomes comencen a plegar-se de 30-300 nm mentre es dupliquen els centrosomes. Aquest fus mitòtic està format per les mateixes fibres.
• Zigoteny: els cromosomes homòlegs comencen a encarar-se gen a gen, encara que els al·lels no siguin els mateixos. A aquestes estructures se les anomena tètrades o bivalents (sinapsi).
• Paquiteny: recombinació dels diferents gens. Es recombinen les molècules que componen cada cromosoma amb els seus homòlegs, augmentant les possibilitats de molècules d'ADN amb al·lels diferents.
• Diplotè: desenredament dels cromosomes, que deixa les zones on s'han produït les recombinacions més unides, formant quiasmes.
• Diacinesi: els bivalents es plegen i desapareix la membrana nuclear; els cromosomes es fan visibles.
• Metafase I: es duplica el centrosoma i es desenvolupa el fus mitòtic amb les fibres contínues, les fibres de l'àster i cromosòmiques, que situen els bivalents en el pla equatorial de la cèl·lula.
• Anafase I: dels bivalents se separen els cromosomes homòlegs.
• Telofase I: al voltant de cada parell de cromosomes homòlegs es desenvolupa una envolta nuclear transitòria.

Meiosi II

• Profase II: la cromatina es condensa per formar dos cromosomes de 2 cromàtides cadascun.
• Metafase II: es forma el fus mitòtic i es col·loquen els cromosomes en el pla equatorial de la cèl·lula.
• Anafase II: les fibres centromèriques s'acurten arrossegant una cromàtide (que no és germana, ja que està recombinada) cap al pol oposat de la cèl·lula.
• Telofase II: els cromosomes són envoltats per una membrana nuclear, i el citoplasma comença a estrangular-se a causa de la contracció de les fibres musculars en el pla equatorial, separant-les en 2 cèl·lules filles.