El nucli cel·lular, el cicle cel·lular i la meiosi

El nucli conté la majoria del DNA cel·lular.

Estructura del nucli

Embolcall nuclear

És doble. En alguns llocs, les dues membranes es fusionen, deixant una regió desproveïda de membrana, que es denomina porus nuclear. En la part central hi ha un canal que permet la comunicació entre el nucli i el citoplasma.

Nucleoplasma

El medi intern nuclear es denomina nucleoplasma. Hi ha una regió aproximadament esfèrica que es denomina nucleol. Al nucleoplasma es troben la major part del DNA cel·lular, una quantitat variable de RNA i nombroses proteïnes.

Matriu cel·lular

És un entramat de proteïnes més o menys anàleg al citoesquelet. La cromatina s'organitza en regions concretes del nucli. La làmina nuclear és una estructura formada per filaments intermedis que es troba en contacte amb la membrana interna del nucli.

El nucleol

S'hi concentren els gens ribosòmics que codifiquen l'RNA ribosomal.

Cromatina i cromosomes

Durant la interfase (quan la cèl·lula no està en divisió), la cromatina adopta l'estructura de filament de nucleosomes o de filament de 30 nm. Quan la cèl·lula va a dividir-se, la cromatina es condensa per a formar els cromosomes; les fibres de 30 nm s'enrotllen al seu torn per a formar uns filaments gruixuts d'uns 700 nm de diàmetre. En la següent etapa és important el paper d'unes proteïnes que gràficament es denominen proteïnes d'esquel·letament. Formen una espècie d'esquelet al voltant del qual els filaments de 700 nm se segueixen estructurant fins a assolir l'estat totalment condensat del cromosoma. Els cromosomes s'escurcen i engrosseixen, amb la qual cosa finalment es fan visibles al microscopi òptic en forma de filaments que posseeixen una estructura característica.

Parts del cromosoma

• Centròmer: divideix el cromosoma en dues parts, que poden ser iguals o desiguals, denominades braços. En cada centròmer hi ha el cinetocor, al qual s'uneixen els microtúbuls i que exerceixen un paper important en el moviment dels cromosomes durant la mitosi.
• Telòmers: els extrems, formats per seqüències d'ADN molt repetitives que són necessàries per a la seva replicació.
• Un cromosoma està format per una parella de cromàtides germanes idèntiques i unides pels seus centròmers.

El cicle cel·lular: interfase o fase de creixement cel·lular. És l'etapa més llarga de la vida d'una cèl·lula. Aquesta duplica els seus components i, especialment, el seu material genètic, DNA; aquesta duplicació només té lloc a la fase S.

Fase G1

Període de creixement general i de duplicació dels orgànuls citoplasmàtics.

Fase S

Té lloc la síntesi de DNA.

Fase G2

La cèl·lula continua creixent al mateix temps que es prepara per a la mitosi.

Divisió cel·lular

Procés pel qual, a partir d'una cèl·lula mare, es formen dues cèl·lules filles idèntiques a la progenitora. Comprèn la mitosi i la citocinesi, que representa el període M.

Mitosi

Procés pel qual els cromosomes duplicats es distribueixen equitativament entre les cèl·lules filles.

Profase

Els cromosomes comencen a ser visibles en forma de filaments; la condensació continua durant tota la profase. S'observa que cada cromosoma està format per dues cromàtides. Al citoplasma es forma el fus mitòtic entre els dos centrosomes que es separen.

Prometafase

Es trenca l'embolcall nuclear i els cromosomes interaccionen amb els microtúbuls del fus mitòtic i s'hi uneixen mitjançant els seus cinetocors.

Metafase

Els cromosomes es disposen en el pla equatorial del fus; en cada cromosoma, els microtúbuls estan units als pols oposats del fus.

Anafase

Comença quan les cromàtides germanes de cada cromosoma es separen i es dirigeixen cap als pols oposats del fus. Cada cromàtida és ara un cromosoma.

Telofase

Es reconstrueixen els nuclis de les cèl·lules filles; els embolcalls nuclears es formen a partir dels fragments de l'embolcall nuclear de la cèl·lula progenitora.

Citocinesi

La divisió cel·lular acaba quan el citoplasma es divideix pel procés de citocinesi.

Cèl·lules animals

El citoplasma es divideix en dos per la formació d'un anell contràctil de filaments d'actina i miosina que acaba estrangulant la cèl·lula.

Cèl·lules vegetals

Es forma una nova paret en el pla equatorial de la cèl·lula a partir de vesícules que provenen de l'aparell de Golgi.

Meiosi

Procés de divisió cel·lular en el qual una cèl·lula diploide dona lloc a 4 cèl·lules filles haploides (reproducció sexual).

Primera divisió

Profase I

Els cromosomes comencen a condensar-se i es fan visibles en forma de filaments a l'interior del nucli.

• Leptoté: els cromosomes homòlegs comencen a aparellar-se.
• Zigoté: els cromosomes homòlegs s'aparellen gen a gen, procés denominat sinapsi; cada parell cromosòmic es denomina bivalent.
• Paquité: es produeix l'encreuament cromosòmic, procés mitjançant el qual s'intercanvien fragments de DNA entre cromosomes homòlegs.
• Diploté: els cromosomes homòlegs es separen una mica i s'observen els punts on s'ha produït l'encreuament, anomenats quiasmes.
• Diacinesi: els cromosomes es segueixen condensant.

Els altres fenòmens que es produeixen són els mateixos que tenen lloc en la profase de la mitosi.

Metafase I, Anafase I, Telofase I i citocinesi.

Segona divisió

Profase II, Metafase II, Anafase II, telofase II i cèl·lules filles.

Cicles vitals

Segons el moment en què es realitzi la meiosi, es distingeixen els següents cicles biològics:

• Organismes haploonts (algues i fongs): la meiosi té lloc en la primera divisió del zigot; l'organisme que es forma a partir d'aquest zigot és haploide (el zigot és l'única cèl·lula diploide).
• Organismes diplonts (animals): la meiosi té lloc durant la formació dels gàmetes, que són les úniques cèl·lules haploides. En unir-se els gàmetes de dos individus es formarà un zigot diploide.
• Organismes diplohaploonts (vegetals superiors i algues): el zigot diploide dona lloc a un organisme també diploide anomenat esporòfit, perquè es reprodueix per espores. La meiosi té lloc en formar-se les espores, i aquestes són haploides i donen lloc a organismes haploides denominats gametòfits.

Autofàgia

És un mecanisme de defensa immunitària, però a més de la funció alimentària desenvolupa funcions de manteniment. Els autofagosomes engoleixen constantment porcions del citoplasma, juntament amb components cel·lulars danyats i virus o bacteris invasors. Opera com un mecanisme de neteja. Ve al rescat eliminant de la cèl·lula els mitocondris que no funcionen bé.

Apoptosi

Les cèl·lules s'autodestrueixen perquè el cos genera contínuament més cèl·lules de les que necessita, per això han de ser eliminades. També pot promoure el suïcidi d'una cèl·lula cancerosa. La mort cel·lular per apoptosi es considera un succés programat.