Mitosi i Meiosi: Cicle Cel·lular i Replicació del DNA

Conceptes Clau: Mitosi, Meiosi i Cicle Cel·lular

a) Significat Biològic de Mitosi i Meiosi

La mitosi és el procés de distribució del material genètic de la cèl·lula mare en conjunts idèntics, assegurant que cadascuna de les cèl·lules filles n’hereti un conjunt complet de cromosomes.

La meiosi és la producció de gàmetes (cèl·lules sexuals) amb la meitat del material genètic de l’espècie. Això permet que el descendent, en unir-se dos gàmetes durant la fecundació, recuperi la quantitat total de DNA de la seva espècie (o el nombre total de cromosomes).

La meiosi és fonamental per a l'augment de la variabilitat genètica de l'espècie a causa de:

• La distribució aleatòria dels cromosomes homòlegs entre les cèl·lules filles.
• El bescanvi genètic (o crossing-over) entre cromosomes homòlegs durant la profase I.

b) Quantitat de DNA en Diferents Fases Cel·lulars

A l'inici de la interfase, una cèl·lula té 0,3 pg de DNA (1 pg = 1 picogram = 10^-12 g).

Quantitat de DNA en la metafase mitòtica?

En la interfase, concretament durant la fase S, es produeix la replicació del DNA, duplicant la quantitat inicial. La metafase és la segona fase de la mitosi, posterior a aquesta replicació. Per tant, en la metafase mitòtica, la cèl·lula tindrà el doble de DNA: 0,3 pg × 2 = 0,6 pg.

Quantitat de DNA quan acabi la primera divisió meiòtica?

Després de la Meiosi I, les dues cèl·lules filles resultants han separat els cromosomes homòlegs. Cada cèl·lula conté la meitat del nombre de cromosomes de la cèl·lula que va entrar en meiosi I, però cada cromosoma encara consta de dues cromàtides germanes. Per tant, la quantitat de DNA per cèl·lula es redueix a la meitat respecte a la cèl·lula que va entrar en meiosi I (la qual tenia 0,6 pg). Així, cada cèl·lula tindrà 0,3 pg de DNA (0,6 pg / 2).

Quantitat de DNA al final de la segona divisió meiòtica?

Després de la Meiosi II, les cromàtides germanes se separen. Cada una de les quatre cèl·lules filles (gàmetes) tindrà la meitat del DNA de les cèl·lules que van entrar en Meiosi II (les quals tenien 0,3 pg). Per tant, cada cèl·lula tindrà 0,15 pg de DNA (0,3 pg / 2).

c) Cicle Cel·lular Eucariota i Citocinesi

Cicle Cel·lular Eucariota

El cicle cel·lular és la seqüència d'esdeveniments que tenen lloc en una cèl·lula entre dues divisions cel·lulars consecutives.

Interfase

Consta de tres fases (G1, S, G2) durant les quals el nucli cel·lular no canvia de forma visible, preparant-se per a la divisió.

• Fase G1: Es produeix la síntesi d'ARNm i, consegüentment, de proteïnes, preparant la cèl·lula per a la replicació del DNA.
• Fase S (Síntesi): És la fase en la qual es produeix la duplicació del DNA, assegurant que cada cromosoma tingui dues cromàtides germanes.
• Fase G2: Comença quan acaba la síntesi de DNA i és l'inici de la condensació del DNA en fibres de cromatina més compactes (300 Å).

Fase M (Divisió Cel·lular)

En aquesta etapa, el nucli es desintegra i apareixen els cromosomes condensats, preparats per a la divisió cel·lular (mitosi o meiosi).

Citocinesi

La citocinesi és la divisió del citoplasma, que es pot produir de dues maneres principals:

Citocinesi per estrangulació (cèl·lules animals)

Aquest procés es dona en cèl·lules animals i comença al final de l'anafase.

• Es forma un anell contràctil de filaments d'actina i miosina a l'altura del pla equatorial de la cèl·lula.
• L'anell contràctil s'estreny progressivament, estrangulant el citoplasma fins a dividir la cèl·lula mare en dues cèl·lules filles independents.

Citocinesi per septe (cèl·lules vegetals)

Aquest procés es dona en cèl·lules vegetals.

• Es caracteritza per l'agrupació de vesícules procedents de l'aparell de Golgi en el pla equatorial de la cèl·lula.
• Aquestes vesícules es fusionen per formar un envà de separació (fragmoplast) que donarà lloc a la nova paret cel·lular vegetal entre les dues cèl·lules filles.

d) Identificació i Descripció de Fases Cel·lulars

Aquests dos dibuixos corresponen a dues cèl·lules d’un organisme, que es troben en l’anafase mitòtica i en l’anafase I meiòtica. A continuació, s'identifica cada fase i es descriu el procés que s'esdevé en cadascuna:

A) Anafase Mitòtica

Aquesta fase s'inicia amb la separació de les dues cromàtides germanes de cada cromosoma al nivell del centròmer. Cada cromàtide, a partir d'aquest moment, es considera un cromosoma independent anomenat cromosoma anafàsic. Aquests cromosomes es desplacen cap a pols oposats de la cèl·lula a causa de l’escurçament dels microtúbuls cinetocòrics, que els arrosseguen. Els cromosomes anafàsics arriben als pols, i la cèl·lula s'allarga, preparant-se per a la citocinesi.

B) Anafase I Meiòtica

En aquesta fase, els cromosomes homòlegs que formen els bivalents se separen i migren cap als pols oposats de la cèl·lula. A diferència de la mitosi, les cromàtides germanes de cada cromosoma no se separen; cada cromosoma encara consta de dues cromàtides. Durant aquest procés, es produeix una segregació a l'atzar dels cromosomes homòlegs, contribuint significativament a la variabilitat genètica de la descendència.