Conţinutul principal

Curs: Biblioteca de biologie > Unitatea 14

Lecția 2: Ciclul celular şi mitoza

Fazele ciclului celular

Ciclul celular este compus din interfază (fazele G₁, S și G₂), urmate de faza mitotică (mitoză și citochineză) și de faza G₀.

Introducere

Ai observat vreodată cum se transformă omida în fluture? Dacă da, ești probabil familiarizat cu ideea unui ciclu de viață. Fluturii trec prin niște tranziții ale ciclului de viață de-a dreptul spectaculoase — transformându-se din ceva ce seamănă cu un vierme într-o pupă și, în final, într-o creatură minunată care plutește dusă de briză. Și alte organisme, de la oameni la plante la bacterii, au un ciclu de viață: o serie de etape de dezvoltare prin care trece un individ din clipa în care se naște și până în clipa în care se reproduce.

Putem privi ciclul celular ca pe ciclul de viață al unei celule. Cu alte cuvinte, este seria de etape de creștere și dezvoltare prin care trece o celulă între „naștere” — formarea prin diviziunea unei celule mamă — și reproducere — diviziunea pentru a forma două celule fiice noi.

Etapele ciclului celular

Pentru a se divide, o celulă trebuie să finalizeze mai multe sarcini importante: trebuie să crească, să-și copieze materialul genetic (ADN) și să se împartă fizic în două celule fiice. Celulele îndeplinesc aceste sarcini într-o serie organizată și previzibilă de pași care alcătuiesc ciclul celular. Ciclul celular este mai degrabă un ciclu decât o cale liniară, deoarece, la finalul fiecărei runde complete, cele două celule fiice pot relua de la început exact același proces.

În celulele eucariote, sau celulele cu un singur nucleu, etapele ciclului celular sunt împărțite în două faze principale: interfaza și faza mitotică (M).

În timpul interfazei, celula crește și produce o copie a propriului ADN.
În timpul fazei mitotice (M), celula își separă ADN-ul în două seturi și își împarte citoplasma, formând două celule noi.

Interfaza

Hai să intrăm în ciclul celular exact în momentul când se formează celula, prin diviziunea celulei mamă. Ce trebuie să facă în continuare această celulă nou-născută dacă dorește să se dividă la rândul său? Pregătirea pentru diviziune are loc în trei etape:

Faza G $_{1}$ ‍. În timpul fazei G $_{1}$ ‍, numită și prima fază de pauză, celula devine fizic mai mare, copiază organitele și produce elementele moleculare de care va avea nevoie în etapele ulterioare.
În marea majoritate a cazurilor, celulele cresc într-adevăr înainte de diviziune. Cu toate acestea, în anumite situații, în timpul dezvoltării, celulele se pot diviza intenționat în bucăți din ce în ce mai mici în runde succesive de diviziune celulară. De exemplu, acest lucru se întâmplă în dezvoltarea foarte timpurie a unui embrion de broască africană cu gheare (Xenopus laevis). Vezi sfârșitul articolului pentru un material video despre diviziunile celulare timpurii la embrionii de broaște.
Faza S. În faza S, celula sintetizează o copie completă a ADN-ului din nucleul său. De asemenea, formează un duplicat al structurii cu organizare microtubulară numită centrozom. Centrozomii ajută la separarea ADN-ului în faza M.
Faza G $_{2}$ ‍. În timpul celei de-a doua faze de pauză sau a fazei G $_{2}$ ‍, celula continuă să crească, produce proteine și organite și începe să-și reorganizeze conținutul, pregătindu-se pentru mitoză. Faza G $_{2}$ ‍ se termină când începe mitoza.

Fazele G

_{1}

, S și G

_{2}

sunt cunoscute împreună ca interfază. Prefixul inter- înseamnă între, indicând că interfaza are loc între o fază mitotică (M) și următoarea.

Faza M

În timpul fazei mitotice (M), celula își divide ADN-ul copiat și citoplasma pentru a crea două celule noi. Faza M presupune două procese distincte de diviziune: mitoză și citokineză.

În mitoză, ADN-ul nuclear al celulei se condensează în cromozomi vizibili și este scindat de fusul mitotic, o structură specializată formată din microtubuli. Mitoza are loc în patru etape: profază (împărțită uneori în profază timpurie și prometafază), metafază, anafază și telofază. Poți afla mai multe despre aceste etape în videoclipul mitoza.

În citokineză, citoplasma celulei este împărțită în două, creând două celule noi. De obicei, citokineza începe chiar în momentul în care se termină mitoza, cu o ușoară suprapunere. Important, citokineza are loc în mod diferit în celulele animale și vegetale.

Imagine prelucrată: „The cell cycle: FIgure 4” de OpenStax College, Biology (CC BY 3.0).

La animale, diviziunea celulară are loc atunci când o bandă de fibre citoscheletice numite inelul contractil se contractă spre interior și rupe celula în două, un proces numit citokineză contractilă. Indentația produsă prin contractarea inelului spre interior se numește șanț de clivare. Celulele animale pot fi strangulate până se rup, pentru că sunt relativ moi și flexibile.
Celulele vegetale sunt mult mai rigide decât celulele animale; sunt înconjurate de un perete celular rigid și au o presiune internă mare. Din această cauză, celulele vegetale se divid în două prin construirea unei noi structuri în mijlocul celulei. Această structură, cunoscută sub numele de placă celulară, este formată din membrana plasmatică și componente ale peretelui celular transportate în vezicule și compartimentează celula în două.

Finalul ciclului celular și G $_{0}$ ‍

Ce se întâmplă cu cele două celule fiice produse într-o rundă a ciclului celular? Depinde de tipul celulelor. Unele tipuri de celule se divid rapid și, în aceste cazuri, celulele fiice pot trece imediat printr-o altă rundă de diviziune celulară. De exemplu, multe tipuri de celule dintr-un embrion timpuriu se divid rapid, la fel și celulele tumorale.

Alte tipuri de celule se divid încet sau deloc. Aceste celule pot ieși din faza G

_{1}

și intra într-o stare de repaus numită faza G $_{0}$ ‍ . În G

_{0}

, o celulă nu se pregătește în mod activ să se dividă, pur și simplu își face treaba. De exemplu, poate transmite semnale, ca neuronul (cum este cel din desenul de mai jos) sau poate depozita carbohidrați, ca în cazul celulelor ficatului. G

_{0}

este o stare permanentă pentru unele celule, în timp ce altele pot reîncepe diviziunea dacă primesc semnalele potrivite.

Cât durează un ciclu celular?

Diferite celule au nevoie de durate diferite pentru a finaliza ciclul celular. O celulă umană tipică poate avea nevoie de aproximativ 24 de ore pentru a se divide, dar anumite celule de mamifere cu ciclu rapid, cum sunt cele care căptușesc intestinul, pot completa un ciclu la fiecare 9-10 ore când cresc într-o cultură

^{1, 2}

De asemenea, diferite tipuri de celule își împart timpul între fazele ciclului în moduri diferite. La embrionul timpuriu de broască, de exemplu, celulele aproape că nu petrec deloc timp în G

_{1}

și G

_{2}

, ci alternează rapid între fazele S și M — rezultând în diviziunea unei singure celule mari, zigotul, în multe celule mai mici

^{2, 3}

. Fă click aici pentru a vedea un clip interesant, filmat la viteză mare, cu diviziunea embrionului de broască

Surse

Acest articol este un derivat modificat al „The cell cycle” de OpenStax Biology (CC BY 3.0). Descarcă articolul original gratuit de la http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@9.85:52/The-Cell-Cycle„

Articolul modificat este licențiat sub o licență CC-BY-NC-SA 4.0.

Lucrări citate

Raven, P. H., G. B. Johnson, K. A. Mason, J. B. Losos și S. R. Singer. „How Cells Divide”. În Biology. ed. 10. AP ed. (New York, NY: McGraw-Hill, 2011), 192.
„Cell Cycle”. Wikipedia. Ultima modificare 22 iulie 2016. https://en.wikipedia.org/wiki/Cell_cycle#Role_in_tumor_formation.
Kimball, John W. „Frog Embryology”. Kimball's Biology Pages. Ultima modificare 17 mai 2011. http://www.biology-pages.info/F/FrogEmbryology.html#cleavage.
Zhang, Tong, Bama Dayanandan, Isabelle Rouiller, Elizabeth J. Lawrence și Craig A. Mandato. „Growth-Arrest-Specific Protein 2 Inhibits Cell Division in Xenopus Embryos”. PLOS One. 9 september 2011. http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0024698.

Referințe

„African Clawed Frog”. Wikipedia. 24 septembrie 2015. Accesat pe 2 octombrie 2015. https://en.wikipedia.org/wiki/African_clawed_frog.

„Cell Cycle”. Wikipedia. Ultima modificate 22 iulie 2016. https://en.wikipedia.org/wiki/Cell_cycle#.

„Cell division and the cell cycle”. 21 august 2015. CK-12 Biology. http://www.ck12.org/book/CK-12-Biology/r23/section/5.1/.

Cooper, G. M. „The Eukaryotic Cell Cycle”. În The Cell: A Molecular Approach. ed. 2. Sunderland, MA: Sinauer Associates, 2000. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9876/

„G0 phase”. 27 iulie 2015. Wikipedia. Accesat pe 11 cctombrie 2015. https://en.wikipedia.org/wiki/G0_phase.

„G1 phase”. 23 septembrie 2015. Wikipedia. Accesat pe octombrie 2, 2015. https://en.wikipedia.org/wiki/G1_phase.

„G2 phase”. 2 septembrie 2015. Wikipedia. Accesat pe 2 cctombrie 2015. https://en.wikipedia.org/wiki/G2_phase.

Kimball, John W. „Frog Embryology”. Kimball's Biology Pages. Ultima modificare 17 may 2011. http://www.biology-pages.info/F/FrogEmbryology.html#cleavage.

„Monarch Butterfly” State Symbols USA. http://www.statesymbolsusa.org/symbol-official-item/minnesota/state-insect/monarch-butterfly.

Raven, P. H., G. B. Johnson, K. A. Mason, J. B. Losos și S. R. Singer. „How Cells Divide”. În Biology, 187-206. ed. 10. AP. New York, McGraw-Hill, 2011.

Reece, J. B., L. A. Urry, M. L. Cain, S. A. Wasserman, P. V. Minorsky și R. B. Jackson. „The Cell Cycle”. În Campbell Biology, 232-50. ed. 10. San Francisco, CA: Pearson, 2011.

„Xenopus”. 28 martie 2015. Wikipedia. Acesat pe 2 Octombrie 2015. https://en.wikipedia.org/wiki/Xenopus.

Zhang, Tong, Bama Dayanandan, Isabelle Rouiller, Elizabeth J. Lawrence și Craig A. Mandato. „Growth-Arrest-Specific Protein 2 Inhibits Cell Division in Xenopus Embryos”. PLOS One. 9 septembrie 2011. http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0024698.

Vrei să te alături conversației?

Conectare

Ordonare după:

Nici o postare încă.

Înțelegi engleza? Dă clic aici pentru a vedea mai multe discuții care au loc pe site-ul în limba engleză al Khan Academy.

Biblioteca de biologie