Diviziunea celulara, mitoza

Lucrare practica

Diviziunea celulara, mitoza

Organismul uman adult consta din aproximativ 10¹⁵ celule rezultate toate dintr-o celula unica - zigotul.

O parte din celule imbatranesc si se dezintegreaza sau sunt angajate in procese complexe de diferentiere, de aceea este necesara compensarea constanta a pierderilor de celule din sistemele celulare. Aceasta compensare se realizeaza prin diviziunea celulara.

Toate celulele organismului uman, in afara celulelor nervoase sunt capabile sa se multiplice, deci sa formeze celule fiice cu aceleasi caractere morfologice si functionale ca si celula mama.

Prin diviziune a celulara se realizeaza un proces de diferentiere si crestere, de mentinere a structurii si functiilor organismelor si reproducerea lor.

In lumea vie exista doua tipuri de diviziuni celulare:

1) diviziune directa sau amitoza

2) diviziune indirecta

La randul sau, diviziunea indirecta se clasifica in:

2.1 diviziune indirecta a celulelor somatice - mitoza

2.2 diviziune indirecta a celulelor sexuale, intr-o anumita etapa a dezvoltarii lor - meioza .

1.Diviziunea directa ( amitoza )

Reprezinta procesul de de formare a doua celule fiice, ca urmare a divizarii nucleului si a citoplasmei celulei mama, fara aparitia cromozomilor, dupa fenomenul de autoreplicare a materialului genetic. Acest tip de diviziune se caracterizeaza prin lipsa aparatului mitotic ( cromozomii si fusul de diviziune).

Este considerata o forma inferioara de reproducere celulara, fiind intalnita obisnuit la organismele unicelulare. Poate fi intalnita si la organismele superioare, in hepatocite, osteocite, condrocite, in tesuturi de regenerare si tumori.

In unele situatii (de exemplu in cazul hepatocitelor), diviziunea nucleului nu este insotita si de divizarea citoplasmei in doua celule fiice (citodiereza), ducand la aparitia celulelor bivalente. In acelasi mod ia nastere si plasmodiul.

2.1 Mitoza sau cariokineza

Este forma superioara de diviziune celulara caracteristica tesuturilor corpului care poseda eucarion". Procesul incepe la nivelul nucleului prin individualizarea sa, continua cu diviziunea nucleului si se incheie prin diviziunea celulei. Denumirea de diviziune indirecta, provine tocmai de la faptul ca diviziunea nucleului precede diviziunea celulei mama in cele doua celule fiice, identice in continut cu celula mama initiala. Este tipul de diviziune indirecta caracteristica celulelor somatice, prin care dintr-o celula mama diploida, rezulta doua celule fiice diploide.

Schema generala a mitozei :    Schema mitozei la om :

Datorita diviziunilor celulare succesive in mitoza ar rezulta celule fiice din ce in ce mai mici, daca acestea, in intervalul dintre doua mitoze, nu ar atinge marimea celulei mama.

Acest fenomen este prevenit de existenta unei perioade de 'reconstructie' a celulelor (a materialului genetic) denumita interfaza, interpusa intre sfarsitul unei mitoze si inceputul mitozei urmatoare. In interfaza au loc procese de sinteza a materialului genetic ( ADN ) care va fi distribuit, in mod egal, celulelor fiice in cursul mitozei.

Mitoza si interfaza alcatuiesc impreuna ciclul celular.

Mitozei i se descriu 5 faze , (figura 1):

profaza    

prometafaza

metafaza

anafaza

telofaza

Figura 1. Fazele mitozei. ME

Profaza : in aceasta faza au loc fenomene, (figura 2):

citoplasmatice:

-al doilea centru celular devine vizibil;

-cei doi centrozomi se indeparteaza unul de celalalt, spre polii celulei;

- intre cei doi centrozomi (corpusculi polari)se formeaza fusul de diviziune;

2. nucleare

-nucleul isi mareste dimensiunile;

-dispare nucleolul;

-cromatina nucleara se condenseaza sub forma unui ghem, mai intai lax, apoi mai dens, numit spirem

-membrana nucleara se fragmenteaza si dispare, urmata de amestecul continutului nuclear cu citoplasma.

Figura 2. Profaza meiozei, schema

Prometafaza, (figura3)

La om, in prometafaza mitozei exista 46 de cromozomi bicromatidieni (23 de perechi). Odata formati, cromozomii executa miscari oscilatorii prin care se deplaseaza spre mijlocul fusului de diviziune.

Figura 3. Prometafaza meiozei, schema

Metafaza, (figura 4): cromozomii sunt duplicati si se duplica regiunea centromerului si se formeaza placa ecuatoriala prin dispunerea cromozomilor intr-un singur plan perpendicular pe axa longitudinala a fusului de diviziune si are loc separarea cromozomilor-fii. Cariotipul (numarul, marimea si forma cromozomilor) are trasaturi caracteristice, fiind potrivit pentru analiza microscopica. Fiind singurele elemente permanente ale nucleului si aparand cu numar si morfologie constante, cromozomii asigura identificarea diverselor specii.

Figura 4. Metafaza meiozei, schema

Anafaza, (figura 5) este o etapa importanta datorita celor trei fenomene genetice care au loc:

-clivarea longitudinala a centromerului prin ruperea puntilor de heterocromatina dintre cei doi kinetocori.

-disjunctia celor doua cromatide surori: cele doua cromatide se separa ca urmare a aparitiei unor forte de respingere. Rezulta astfel un numar dublu de cromozomi formati dintr-o cromatida (monocromatidieni). La om, in aceasta etapa sunt 92 de cromozomi monocromatidieni.

-ascensionarea simultana, cu aceeasi viteza, a cromozomilor monocromatidieni spre cei doi poli ai celulei. Jumatate din numarul de cromozomi (la om 46 cromozomi) va migra spre un pol, cealalta jumatate la celalalt pol

Rezultatul acestei etape va fi impartirea riguros egala a materialului genetic intre cele doua celule fiice care se formeaza. Figura 5. Anafaza meiozei, schema

Telofaza, (figura 6): in aceasta etapa au loc fenomene de refacere a nucleului:

fuzionarea cromozomilor urmata de despiralizarea lor;

- in jurul cromatinei apare membrana nucleara;

- nucleul isi recapata structura interfazica, cu structura reticulata

-aparatul mitotic se dezintegreaza si dispare.

Citochineza- diviziunea nucleului e urmata de regula de diviziunea citoplasmei.    Figura 6. Telofaza meiozei, schema

Dupa telofaza incepe interfaza, (figura 7) in care se disting 3 perioade: G1, S si G2.

Mitoza asigura repartizarea in celulele-fiice a unei cantitati egale de material genetic.

Figura 7. Interfaza, schema

Datorita acestui fapt, diviziunea celulara reprezinta un mecanism biologic fundamental, care determina transmitetea informatiei genetice de-a lungul generatiilor celulare.

Durata mitozei e in fuctie de tipul de celule si specie, de varsta individului si de conditiile de viata, variind intre cateva minute pana la cateva zeci de ore. Durata in timp a fiecarei faze mitotice este si ea diferita: profaza este 60% din durata intregului ciclu mitotic, metafaza 5%, anafaza 5%, iar telofaza 30%.

Activitate practica

Studiul mitozei la Allium Cepa

Mitoza in celulele vegetale se desfasoara in linii generale aproape la fel ca si in celulele animale, cu exceptia ca la varfurile fusului nuclear nu se disting centrozomii.

Tehnica: Pentru a observa diferitele faze ale mitozei si cromozomii, un material biologic simplu si usor de obtinut este constituit de tinerele radacini obtinute de la Allum Cepa. Studiul se realizeaza pe radacini de Allum Cepa , colorate cu orceina acetica, sau solutie de carmin acetica.

Principiu : acidul carminic are proprietatea ca in solutie apoasa sa fie incarcat negativ si sa se comporte ca un colorant acid, iar in solutie acida sa fie incarcat pozitiv si sa se comporte ca un colorant bazic.

Etape :

1. Obtinerea materialului biologic- un bulb de ceapa este lasat sa germineze intr-un pahar cu apa 3-4 zile. Cresterea radacinilor este rapida, cativa milimetri pe zi, (figura 8).

Figura 8. Obtinerea materialului biologic

2. Recoltarea materialului biologic-Cand radacinile apar se vor recolta cu o lama ascutita numai varfurile acestora (5mm), (figura 9).

Figura 9. Recoltarea materialului biologic

3. Fixarea se face cu fixator Bataglia, timp de 5 min.

Figura 10. a,b,c, fixarea si colorarea materialului biologic

4. Colorarea se face cu orceina acetica.

Intr-o sticla de ceas se pun radacinile in 3-5 ml colorant.

Peste esantion se adauga 6-8 picaturi de HCl 1 mol.L^-1_.

Pentru hidroliza cementului pectic ce acopera radacinile.

Se incalzeste la flacara unei spirtiere timp de 15-20min. evitand fierberea.

De regula hidroliza si colorarea se termina cand radacinile sunt colorate rosu inchis, (figura 10). Se lasa sa se raceasca.

5. Efectuarea preparatelor microscopice.

Se face prin etalarea materialului biologic intre lama si lamela. Pe o lama curata se pune o picatura de colorant si varful unei radacini. Se acopera cu o lamela.

Materialul biologic se striveste prin loviri repetate ale lamelei cu un bat de chibrit sau o pensa si se absoarbe cu sugativa excesul de colorant, (figura 11). Figura 11. Efectuarea preparatului microscopic

6. Examinarea la microscopul fotonic

Figura 12 . Mitoza la Allium Cepa