Regulació del cicle cel·lular, apoptosi i cicles reproductors

Regulació del cicle cel·lular

Hi ha dos tipus principals de proteïnes que controlen el cicle: les ciclines i les CDK.

Les ciclines i les CDK s'uneixen i formen un complex que activa o desactiva altres proteïnes del cicle cel·lular.

Les CDK estan sempre presents a la cèl·lula. Les ciclines es fabriquen només en determinades fases del cicle, segons els senyals que rep la cèl·lula.

Els punts de control del cicle cel·lular

Punt de control G1/S (punt R): comprova si la cèl·lula és prou gran, si hi ha nutrients i si l'entorn és adequat. Decideix si la cèl·lula pot copiar l'ADN.

Punt de control G2/M: comprova que l'ADN estigui ben duplicat abans de començar la mitosi.

Punt de control M (metafase): durant la mitosi, assegura que els cromosomes estiguin ben col·locats abans de separar-se.

La proteïna p53 és molt important en aquests controls: si n'hi ha massa, la cèl·lula deixa de dividir-se; si falta o no funciona bé, pot aparèixer càncer.

Mort cel·lular programada o apoptosi

La mort cel·lular programada o apoptosi és un procés en què la cèl·lula mor de manera controlada quan és necessari.

Això passa, per exemple, durant el desenvolupament embrionari, per eliminar cèl·lules amb dany genètic greu o per eliminar cèl·lules massa velles.

En l'apoptosi, la cèl·lula es separa del teixit i el seu contingut no s'escampa a l'exterior, evitant inflamació o reaccions del sistema immunitari.

El ADN de la cèl·lula es trenca de manera ordenada i es fragmenta en cossos apoptòtics, i aquests fragments són ingerits per macròfags o altres cèl·lules del teixit.

Citocinesi animal

• Es fa per estrangulació.
• Es forma un anell contràctil d'actina i miosina.
• Es forma un solc de divisió que separa la cèl·lula.

Citocinesi vegetal

• Es fa per tabicació.
• Intervenen vesícules de l'aparell de Golgi i el fragmoplast.
• Es forma una placa cel·lular que donarà lloc a la paret cel·lular nova.

Cicle haploide o haplont

El cicle haploide és propi d'espècies on els adults són haploides i només el zigot és diploide.

• Els adults haploids formen gàmetes haploids per mitosi.
• La unió dels gàmetes forma el zigot diploide.
• El zigot fa meiosi i produeix cèl·lules haploides, que donen lloc a nous adults.

Aquest tipus de cicle es dona en algunes algues i fongs.

Cicle diploide o diplont

El cicle diploide es dona en espècies on els adults són diploides.

• La meiosi passa durant la formació dels gàmetes, que són haploids.
• Després de la fecundació, els gàmetes formen un zigot diploide.
• El zigot es divideix per mitosi i origina un adult diploide.
• Aquest cicle és propi de gairebé tots els animals, molts protozous i algunes algues i fongs.

Cicle diplohaploide o diplohaplont

El cicle diplohaploide es dona en espècies amb alternança de generacions, amb adults diploides i haploides.

• L'esporòfit (diploide) fa meiosi i forma espores haploides.
• Les espores originen el gametòfit (haploide).
• El gametòfit forma gàmetes haploides.
• La unió dels gàmetes dona lloc a un zigot diploide, que creix i forma un nou esporòfit.

Fases de la profase I de la meiosi

Leptotè

L'ADN es condensa i apareixen els cromosomes. Els cromosomes estan duplicats, però les cromàtides encara no es distingeixen. Es formen parelles de cromosomes homòlegs i els cromosomes es mantenen units a la làmina nuclear per una placa d'unió.

Zigotè

Els cromosomes homòlegs s'uneixen molt estretament gen a gen mitjançant la sinapsi, formant tètrades o bivalents. Aquest procés és possible gràcies al complex sinaptinèmic, una estructura proteica que manté els cromosomes junts.

Paquitè

Quan la sinapsi ja s'ha completat, les cromàtides s'encreuen en diversos punts. En aquests encreuaments es produeix l'intercanvi de fragments d'ADN (crossing-over), cosa que provoca recombinació genètica i fa que les cromàtides tinguin gens materns i paterns barrejats.

Diplotè

Desapareix el complex sinaptinèmic i els cromosomes homòlegs comencen a separar-se, però continuen units pels quiasmes, que són els punts on s'ha produït l'encreuament.

Diacinesi

Els cromosomes arriben a un alt grau de condensació i es distingeixen clarament les cromàtides germanes. Desapareixen els nuclèols, es fragmenta l'embolcall nuclear i el fus meiòtic queda completament format, preparant la cèl·lula per a la següent fase.

Diferència entre asexual i sexual

Asexual

• Participa un sol progenitor.
• No hi ha gàmetes; les cèl·lules es formen per mitosi.
• No hi ha variabilitat genètica; els descendents són iguals al progenitor.
• És ràpida i pot produir molts individus.
• Pitjor adaptació a canvis del medi.

Sexual

• Participen dos progenitors (o dos gàmetes).
• Es formen gàmetes haploids per meiosi i hi ha fecundació.
• Hi ha variabilitat genètica; els descendents són diferents entre ells i dels progenitors.
• És més lenta i sol produir menys individus.
• Millor adaptació gràcies a la diversitat genètica.

La gametogènesi

La gametogènesi és el procés de formació dels gàmetes necessaris per a la reproducció sexual. En els vertebrats hi ha dos tipus: espermatogènesi (masculina) i ovogènesi (femenina).

Espermatogènesi

És la formació dels espermatozoides i té lloc als testicles. En humans dura unes nou setmanes i té quatre fases:

• Proliferació: a partir de la pubertat, les cèl·lules germinals diploides es divideixen per mitosi i formen espermatogonis. Aquesta fase dura tota la vida fèrtil.
• Creixement: els espermatogonis creixen i es transformen en espermatòcits primaris (2n).
• Maduració: els espermatòcits primaris fan meiosi I i II i originen espermàtides haploides.
• Espermiogènesi: les espermàtides es transformen en espermatozoides, amb flagel per poder-se moure.

Ovogènesi

És la formació dels òvuls i té lloc als ovaris. Té tres fases:

• Proliferació: comença abans del naixement. Les cèl·lules germinals es divideixen per mitosi i formen oogònies.
• Creixement: les oogònies creixen i es transformen en oòcits primaris, que queden envoltats de cèl·lules formant fol·licles. El procés queda aturat fins a la pubertat.
• Maduració: comença a la pubertat. En cada cicle menstrual, un oòcit completa la meiosi, formant un òvul i corpuscles polars, que degeneren.

En la metafase I, els cromosomes homòlegs s'ordenen al pla equatorial en forma de bivalents. A diferència de la mitosi, els microtúbuls de les dues cromàtides germanes van cap al mateix pol, i la separació afecta els cromosomes homòlegs i no les cromàtides.

En l'anafase I, es trenquen els quiasmes i els dos cromosomes homòlegs de cada bivalent se separen i es mouen cap als pols oposats de la cèl·lula. Cada cromosoma que es desplaça té una cromàtida original i una cromàtida recombinada.

En la telofase I, els cromosomes arriben als pols. En algunes espècies es torna a formar l'embolcall nuclear i els cromosomes es descondensen una mica, mentre que en d'altres la cèl·lula passa gairebé directament a la meiosi II sense una interfase clara.