Divizunea meiotica si importanta sa genetica

DIVIZUNEA MEIOTICA SI IMPORTANTA SA GENETICA

Ø La organismele care se reproduc pe cale sexuata se intalneste un tip particular de diviziune celulara - diviziunea meiotica. Denumirea vine de la cuvantul grecesc ,,meion"=a micsora.

Ø In meioza, eveniment cu adevarat fatal in procesul de reproducere al individului, are loc o reducere a numarului de cromozomi si a cantitatii de material genetic, rezultand celule haploide(n), iar ca urmare a celor 3 mecanisme: recombinarea intercromozomiala, recombinarea intracromozomiala (crossing-over) si a conversiei genice se asigura marea variabilitate genetica a populatiilor ce se reproduc sexuat.

Ø In esenta, diviziunea meiotica este un proces de recombinare genetica si consta in 2 diviziuni succesive, in cursul carora cromozomii se replica o singura data, prima fiind o diviziune reductionala (heterotipica) in urma careia din celule diploide(2n), iau nastere 2 celule haploide (n) in care urmeaza sa se desfasoare, dupa tipul mitotic, a doua diviziune numita ecuationala (homeotipica), in final rezultand 4 celule haploide cu numarul de cromozomi redus la jumatate fata de celulele care au intrat in diviziunea meiotica.

Ø Diviziunea heterotipica este foarte spectaculoasa, durata desfasurarii ei este mult mai mare comparativ cu diviziunea homeotipica si cuprinde 4 faze: profaza I, metafaza I, anafaza I, telofaza I.

1. profaza I este cea mai lunga si cea mai complexa din ciclul meiotic. Ea a fost impartita in 5 stadii: leptotenul, zigotenul, pachitenul, diplotenul, diachineza.

Leptotenul - In acest stadiu celulele si nucleii se maresc enorm, cromatina incepe sa se organizeze in cromozomi, care sunt deja dedublati si care se prezinta ca niste filamente foarte subtiri, incolacite, formand o figura in forma de ghem numita spirem. Pe filamentele cromozomiale se observa, din loc in loc, niste ingrosari provenite din impachetarea cromatinei, numite cromomere care sunt constante ca numar, marime si pozitie.

Zigotenul - Principalul fenomen care se produce in aceasta faza este imperecherea cromozomilor omologi, formandu-se bivalentii. Zigotenul (dansul cromozomilor, notiune introdusa in genetica de americanul Muler), debuteaza cu imperecherea cromozomilor omologi si se va sfarsi in anafaza I cand bivalentii se separa si vor migra catre polii celulei. Cei 2 membri ai perechii provin de la parinti: unul adus de gametul femel, iar celalalt de gametul mascul.

Pachitenul - Fenomenul exceptional din pachiten pentru soarta viitorilor indivizi este formarea unei configuratii genice noi prin recombinarea intracromozomiala (crossing-over), fenomen in urma caruia cromozomii omologi (de la mama si de la tata) schimba intre ei gene (informatie genetica).

Diplotenul - In acest stadiu se produce separarea longitudinala a cromozomilor omologi care raman uniti de-a lungul lor numai in niste puncte numite chiasme, care reprezinta schimbul intracromozomial intre cromatidele surori, astfel ca fiecare bivalent este alcatuit din 4 cromatide. Incepe deci ,,divortul" cromozomilor.

Diachineza - debuteaza printr-o condensare evidenta a cromozomilor bivalenti, care iau aspecte diferite in functie de marimea, numarul, pozitia chiasmelor si de localizarea centromerului.

2. Metafaza I. Evenimentul principal care se petrece in aceasta faza este dispunerea bivalentilor pe fibrele fusului de diviziune , in planul ecuatorial al acestuia, in asa fel ca centromerii bivalenti sunt echilibrati, de-o parte si de alta a planului ecuatorial. Cromozomii se aseaza in perechi!!!

3. Anafaza I. In aceasta faza, cromozomii omologi recombinati se separa (disjung) si se deplaseaza spre polii opusi ai celulei, avand loc astfel fenomenul recombinarii intercromozomiale. In urma acestui fenomen, gametii vor fi de o infinitate mare in ceea ce priveste deosebirile dintre ei.

4. Telofaza I. Cromozomii in numar haploid, comparativ cu cei din celula mama diploida, constituie, in aceasta faza, diada cromozomiala. Ajunsi la poli, sufera un proces de despiralizare, restabilind nucleul telofazic cu membrana nucleara.

Ø Diviziunea homeotipica (ecuationala) - este mai putin spectaculoasa, se desfasoara ca o mitoza obisnuita. Si la aceasta diviziune se deosebesc 4 faze: profaza II, metafaza II, anafaza II, telofaza II.

Profaza II. Dupa scurta interfaza in care cromozomii si-au pierdut individualitatea, acestia incep sa se individualizeze iarasi in citoplasma capatand, in general, aspectul de X sau Y. Urmeaza apoi aparitia fusului de diviziune si disparitia membranei nucleare.

Metafaza II. Cromozomii univalenti se prind cu centromerii in regiunea ecuatoriala a fusului de diviziune.

Anafaza II. In aceasta faza, cromozomii din placa ecuatoriala se scindeaza in cele 2 cromatide, care devin cromozomii fii si care se deplaseaza catre polii celulei.

Telofaza II. Ajunsi la poli, cromozomii sufera un proces de despiralizare si-si pierd individualitatea. Se formeaza 4 nuclei haploizi care, inconjurati de citoplasma si, ulterior, de peretii celulari, devin 4 celule haploide care alcatuiesc ceea ce se cheama tetrade.

Ø Importanta genetica a diviziunii meiotice. Diviziunea meiotica este un fenomen obligatoriu si necesar organismelor care se inmultesc pe cale sexuata. Meioza asigura uriasa diversitate a lumii vii, a indivizilor in cadrul speciilor, gratie acestei diviziuni, urmasii nu vor mai fi identici cu nici unul din genitori.

Fenomenele din meioza, care duc la diversitatea genetica a organismelor sunt:

u crossing-overul - schimbul reciproc de gene intre cromozomii omologi (unul de la mam si altul de la tata), fenomen care are loc in profaza meiozei ( zigoten-pachiten).

u conversia genica - consta in transferul unidirectional al materialului genetic de pe cromatida unui cromozom la gena alela (gena de un anumit tip de pe acelasi cromozom) de pe cromatida cromozomului pereche.

Cele 4 celule n se numesc in cazul sexului barbatesc microspori. Formarea microsporilor se numeste microsporogeneza.

Microgametogeneza - formarea gametilor; evolutia microsporului: un microspor prin diviziune ecvationala formeaza nucleul generativ si nucleul vegetativ. Nucleul generativ se divide in 2 nuclei spermatici (gametii la plantele superioare)

Macrosporogeneza la plantele superioare (cu flori) - in urma diviziunii ecvationale apar 4 macrospori: 3 dispar si à un singur macrospor viabil.

Macrogametogeneza (evolutia macrosporului) - 3 diviziuni mitotice si rezulta 8 nuclei in sacul embrionar; 2 se unesc si formeaza zigotul secundar.

Fecundatia la plantele cu flori - dubla fecundatie

oosfera se uneste cu un nucleu spermatic si rezulta zigotul

nucleul secundar 2n se uneste cu celalalt nucleu spermatic si rezulta zigotul accesoriu (triploid). Zigotul accesoriu da nastere la albumen (endosperm).

Celulele haploide - spermatide - sufera transformari si rezulta gameti.

Comunicatiile intra si intercelulare la plante

Ø receptia celulara - insusirea caracteristica celulelor vegetale si animale de a percepe stimuli. Pana la ora actuala, la plante, au fost identificate mai multe tipuri de receptori:

receptori pentru excitatiile luminoase - sunt reprezentati de pigmentii fotosensibili: fitocromi, flavoproteine.

Receptorii pentru temperatura - prin intermediul lor, plantele intra si ies din repausul vegetativ.

Receptorii de presiune - intervin in reglarea proceselor osmotice

Receptorii pentru excitatiile generate de forta de gravitatie - au rol in repartizarea continutului celular in celula.

Receptori pentru excitatiile mecanice

Receptori hormonali - contribuie la desfasurarea normala a vietii plantelor.

Receptori de cunoastere

Ø comunicarea intercelulara - Celulele care alcatuiesc un tesut sunt dependente unele de altele, comunica intre ele. Comunicarea se realizeaza prin plasmodesme, prin capilarele din peretii celulari si prin vasele conducatoare.

Citodiferentierea, dediferentierea si senescenta celulara

Citodiferentierea (diferentierea celulara). Corpul plantelor superioare este alcatuit din diferite tipuri de celule. Aceste celule specializate morfologic si functional, deci diferentiate, dupa o anumita programare, sunt grupate in diferite tipuri de tesuturi dar toate provin dintr-o singura celula - celula ou (zigotul), detinatoare a unui genom unic, mostenit parental, pe care-l transmite intact tuturor generatiilor celulare care alcatuiesc corpul plantei. Celula ou este totipotenta; din ea se formeaza toate celelalte tipuri de celule: nervoase.

Un rol deosebit in diferentierea celulara il au factorii de mediu (factorii externi): lumina, temperatura, factorii mecanici.

Diferentierea celulara trebuie privita sub 2 aspecte: ontogenetic si filogenetic.

Aspectul ontogenetic - se refera la diferentierea celulara in cursul dezvoltarii individului, de la celula ou sau de la spor pana la stadiul de adult.

Aspectul filogenetic - priveste diferentierea celulelor si, implicit, a tesuturilor vegetale d.p.d.v. al evolutiei istorice a regnului vegetal, in acest sens lumea plantelor fiind impartita in 3 grupe: protofite, talofite si cormofite.

Dediferentierea celulara - fenomenul prin care celula diferentiata isi recapata trasaturile meristematice: pierderea functiilor fiziologice specifice si a caracterelor structurale corespunzatoare.

Senescenta celulara - (apoptoza celulara) - reprezinta stadiul final ontogenetic al celulei; urmeaza apoi moartea acesteia.