El Nucli, Cicle Cel·lular i Divisió: Mitosi i Meiosi
El Nucli Cel·lular: Estructura i Funció
El nucli és l'estructura típica de les cèl·lules eucariotes i té com a funció separar el material genètic del citoplasma, on tenen lloc moltes reaccions metabòliques.
Components del Nucli
La Membrana Nuclear
La membrana nuclear és el replegament del reticle endoplasmàtic rugós que delimita un espai interior. És una doble membrana i la seva cara exterior presenta ribosomes.
El Medi Intern del Nucli: Nucleoplasma i Porus
El medi intern del nucli està ocupat per un medi més o menys líquid, més dens que el citoplasma, anomenat nucleoplasma (visible). Perquè sigui possible l'intercanvi de substàncies entre el nucli i el citoplasma, hi ha unes discontinuïtats anomenades porus nuclears. Aquests porus es poden tancar i obrir segons les necessitats de les cèl·lules.
Orgànuls Nuclears: Nucleòl i Cromatina
Dins del nucli hi ha els orgànuls nuclears en el nucleoplasma: el nucleòl, la cromatina o els cromosomes.
El Nucleòl
El nucleòl és un orgànul present només quan la cèl·lula està en interfase (no divisió) i està constituït per una barreja de proteïnes i ADN, concretament la part de l'ADN que s'encarrega d'originar ARN ribosòmic.
La Cromatina
La cromatina consisteix en la condensació d'ADN més proteïnes cromosòmiques i ocupa una bona part del nucli. Es troba en dos estats de condensació:
- Eucromatina: Correspon als fragments que es transcriuen, és poc condensada i es veu clara al microscopi electrònic. Ocupa tot l'espai.
- Heterocromatina: És més condensada i correspon a les regions d'ADN que no es transcriuen. En ser més densa, forma taques i es diposita per tota la cèl·lula al voltant del nucleòl i al costat dels porus. És visible en interfase.
Quan la cèl·lula està en divisió, el nucli no està diferenciat perquè la membrana nuclear es desintegra i la cromatina es condensa al màxim, formant els cromosomes.
Origen i Evolució de la Cèl·lula Eucariota
La cèl·lula eucariota té orgànuls que presenten característiques especials: ADN circular bicatenari, ribosomes 70S.
Fisiologia Cel·lular
La fisiologia cel·lular inclou: nutrició, relació i reproducció.
El Cicle Cel·lular: Etapes i Regulació
Divisió Cel·lular
La divisió cel·lular consisteix a originar dues cèl·lules filles a partir d'una cèl·lula mare, amb la particularitat que les cèl·lules filles són genèticament idèntiques a la cèl·lula mare. El material genètic es duplica per repartir-lo entre les dues cèl·lules filles.
Cicle Cel·lular
El cicle cel·lular és el cicle que segueix qualsevol cèl·lula des que està en procés de divisió fins que una cèl·lula filla entra en el mateix procés. Hi ha dues etapes: mitosi i interfase.
Interfase: Preparació per a la Divisió
La interfase és l'etapa de no divisió. Es divideix en tres etapes:
- G1: La cèl·lula creix, es relaciona, es nodreix i augmenta els seus orgànuls.
- S: La cèl·lula sintetitza ADN i duplica la quantitat d'ADN.
- G2: Un cop s'ha duplicat l'ADN, la cèl·lula creix una mica i es prepara per dur a terme una divisió.
Factors de Control del Cicle Cel·lular
Quan s'acaba G2, la mitosi es divideix en quatre etapes: profase, metafase, anafase i telofase. Les cèl·lules que no es divideixen estan sempre en estat G0 (només viuen).
Existeixen els factors de control del cicle cel·lular que indiquen en quina etapa ha d'estar la cèl·lula, especialment en organismes pluricel·lulars. Aquests factors són dos:
- Factors de creixement: Són proteïnes que controlen la proliferació de la cèl·lula. Si es descontrolen, finalment apareix un càncer. Poden ser:
- Proliferació: Provoca una mutació en la producció de més proteïna, augmentant la proliferació i el risc de càncer.
- Antiproliferació: La disminució del factor d'antiproliferació fa que la cèl·lula no tingui les proteïnes que frenen l'excés de divisió cel·lular, resultant en més proliferació i càncer.
- Factors de supervivència: Si es descontrolen, les cèl·lules moren. Aquest fenomen es coneix com a mort cel·lular, suïcidi cel·lular o apoptosi.
Apoptosi: Mort Cel·lular Programada
En el fenomen d'apoptosi, la cèl·lula es condensa, perd aigua, la membrana nuclear es destrueix i, per tant, l'ADN es destrueix. La cèl·lula es trenca i els glòbuls blancs la netegen fagocitant-la.
Divisió Cel·lular: Mitosi i Meiosi
Mitosi: Divisió del Nucli Somàtic
La mitosi és l'etapa del cicle cel·lular en la qual es produeix la separació del material genètic, duplicat a l'etapa S. La mitosi és un dels processos implicats en la divisió cel·lular. En la mitosi, el nucli es divideix en quatre etapes:
- Profase
- Metafase
- Anafase
- Telofase
Etapes de la Mitosi
Profase
La profase és l'etapa més llarga. Apareixen dos centríols i comencen a duplicar-se (quatre centríols). Dos es queden en un extrem de la cèl·lula i dos en l'altre, formant el fus mitòtic. La cromatina es condensa per formar els cromosomes duplicats (G2). Més endavant, la membrana nuclear desapareix i el nucleòl. S'acaba quan els cromosomes estan molt condensats i el fus mitòtic arriba al màxim desenvolupament.
Metafase
La metafase és l'ordenació dels cromosomes en un pla imaginari (pla equatorial), equidistant entre cada cromosoma. A nivell del centròmer, cada cromosoma està unit a un filament del fus mitòtic.
Anafase
L'anafase és quan els cromosomes se separen. Abans estaven constituïts per dues cromàtides que compartien un mateix centròmer. En duplicar-se, cada cromàtida té el seu propi centròmer, per tant, les dues cromàtides passen a ser dos cromosomes idèntics que se separen en sentit oposat a un punt de la cèl·lula. La separació la duu a terme el fus mitòtic.
Telofase
La telofase és quan el fus mitòtic desapareix i es produeix la desestructuració dels cromosomes que originaran de nou la cromatina. El nucli es torna a originar. S'acaba quan els dos nuclis amb la cromatina a l'interior es troben en dues cèl·lules diferents.
Meiosi: Divisió de Cèl·lules Sexuals
Les cèl·lules sexuals tenen 'n' cromosomes (la meitat) i fan una divisió cel·lular diferent. La meiosi és un mecanisme especial que duen a terme les cèl·lules sexuals per dividir-se. És l'encarregada d'originar una cèl·lula 'n' (haploide) a partir de '2n' (diploide). A partir de '2n' obtenim quatre cèl·lules haploides (n), per tant, dues divisions consecutives:
Meiosi I
Profase I
La profase I és la més llarga i complicada. Es divideix en etapes:
- Leptotè: Condensació de la cromatina i els cromosomes es veuen allargats.
- Zigotè: Aquests cromosomes es van aparellant, constituint parelles d'homòlegs i formant bivalents.
- Paquitè: Els cromosomes duplicats es veuen més clars perquè la condensació avança i s'observa que cada parella consta de quatre cromàtides. En aquesta fase, els bivalents s'anomenen tètrades perquè es veuen els quatre braços (cromàtides). Es tornen a reconstruir a l'atzar i es produeix la recombinació genètica.
- Diplotè: Continua la condensació dels cromosomes i les cromàtides es van separant entre si, desapareixent els quiasmes.
- Diacinesi: S'acaben tots els processos.
Metafase I
La metafase I és quan s'ordenen les tètrades en el pla equatorial i el fus mitòtic, en comptes d'emportar-se un cromosoma, s'emporta en cada extrem un cromosoma duplicat i recombinat.
Anafase I
L'anafase I és quan es trenquen els filaments del fus mitòtic i es repleguen cap al centrosoma, de tal manera que en un costat hi haurà 'n' cromosomes duplicats i en l'altre 'n' cromosomes duplicats.
Telofase I
La telofase I és quan s'acaba la divisió del nucli i comença la divisió del citoplasma.
Meiosi II
Profase II
La profase II és quan es desintegra la membrana nuclear i apareix un fus mitòtic en les dues cèl·lules que s'han originat a la primera fase.
Metafase II
La metafase II és quan els cromosomes s'ordenen en el pla equatorial.
Anafase II
L'anafase II és quan es duplica el centròmer, per tant, cada cromàtida té el seu propi.
Telofase II
La telofase II és quan els cromosomes es desestructuren i es forma la membrana nuclear.