Creșterea și diviziunea celulară: o privire generală asupra mitozei și meiozei

Fiecare organism își începe viața sub forma unei celule, iar cea mai mare parte a ființelor vii trebuie să-și multiplice celulele pentru a crește. Creșterea și diviziunea celulară fac parte din ciclul de viață normal al organismelor de pe Pământ, inclusiv procariotele și eucariotele. Organismele vii își iau energia din hrană sau din mediul înconjurător pentru a crește și a se dezvolta.

Diviziunea celulară este esențială pentru ca ființele vii să supraviețuiască și să se înmulțească. Principalul scop al diviziunii celulare este de a produce mai multe celule. De exemplu, majoritatea celulelor din corpul uman sunt celule somatice și se divid în mod regulat. Acest lucru este important pentru sănătatea și dezvoltarea organismului.

Diviziunea permite unui organism viu să-și înlocuiască celulele moarte, bătrâne sau afectate și ajută unele organisme să devină mai mari. Mai mult, diviziunea celulară este o parte esențială a reproducerii și producerii gameților – celulele sexuale.

Tipuri de diviziune celulară

Există trei tipuri principale de diviziune celulară: mitoza, meioza și fisiunea binară.

Mitoza creează două celule identice pornind de la o celulă-părinte. Principalul obiectiv al mitozei este creșterea și înlocuirea celulelor epuizate sau bătrâne. Majoritatea celulelor din corpul uman trec prin mitoză.

Meioza creează patru celule-fiice diferite, cu jumătate din numărul de cromozomi ai celulei-părinte. Rolul principal al meiozei este de a produce spermatozoizii și ovulele.

Fisiunea binară este modul prin care organismele unicelulare se divid și își fac copii ale celulelor lor. Procariotele utilizează fisiunea binară pentru replicarea ADN-ului și își scindează celula în două părți identice – celule noi.

Ce se întâmplă între diviziunile celulare?

Ciclul celular reprezintă o serie de etape și procese care descriu viața unei celule. Atunci când celulele se divid, ele nu fac acest lucru în mod constant. În schimb, procesul trece prin perioade de creștere și replicare a ADN-ului. Celulele eucariote prezintă două părți principale ale ciclului lor celular: interfaza și faza mitotică (M).

Interfaza este partea ciclului celular cuprinsă între diviziunile celulare. Ea constă din trei faze: G1, S și G2. În timpul interfazei, celula crește și își replică materialul genetic pentru a se pregăti pentru diviziune. Ea își face copii ale organitelor, își organizează conținutul și devine mai mare.

Faza mitotică (M) reprezintă, de fapt, faza de diviziune a celulelor.

Ce se întâmplă după diviziunea celulei?

După ce diviziunea celulei se finalizează, celula poate trece prin inactivitate, senescență, diferențiere, apoptoză sau necroză.

Dacă celula intră în faza de repaus, aceasta se numește fază G₀. Inactivitatea poate apărea din cauza lipsei de nutrimente sau a factorilor de creștere. Celula poate ieși din starea de repaus pentru a redeveni activă.

Pe de altă parte, senescența este un stadiu de inactivitate celulară care are loc datorită vârstei sau vătămării celulei. Senescența nu este reversibilă, iar celula poate muri.

Diferențierea are loc atunci când celula devine specializată, așa cum este o celulă roșie din corpul omului. Diferențierea terminală este o etapă permanentă, iar celula nu mai poate trece din nou prin ciclul celular.

Apoptoza reprezintă moartea celulei și constituie o parte normală a ciclului. Celulele sunt programate să moară după o anumită perioadă. Necroza este moartea celulei cauzată de leziuni.

Ce se întâmplă atunci când creșterea celulei are loc greșit?

Uneori, lucrurile pot merge prost în timpul creșterii sau diviziunii celulare. Creșterea anormală a celulelor poate provoca boli precum cancerul. Dacă celulele bătrâne sau deteriorate nu mor, ci continuă să se dividă, se poate dezvolta cancerul.

Celulele canceroase pot crește necontrolat și pot forma tumori. În plus, de obicei ele nu sunt specializate precum alte celule.

Privire de ansamblu asupra mitozei

În timpul mitozei, celula-părinte se divide în două celule-fiice identice. Acest tip de diviziune celulară ajută organismul să crească și să-și înlocuiască celulele bătrâne sau deteriorate.

Fazele mitozei sunt următoarele:

• Profaza: cromozomii celulei-părinte se condensează și devin compacți. Se formează filamentele fusului de diviziune, iar membrana nucleară începe să se dizolve. Unii oameni de știință includ o altă fază, numită prometafază, între profază și metafază.
• Metafaza: cromozomii celulei-părinte se aliniază în centrul celulei, iar filamentele fusului de diviziune se atașează de cromatide.
• Anafaza: cromatidele-surori ale cromozomului se separă și încep să se deplaseze către polii opuși ai celulei.
• Telofaza: cromatidele ajung la polii opuși ai celulei, iar membrana nucleară începe să se formeze în jurul fiecărui set. Fusul de diviziune începe să se dezintegreze.
• Citochineza: cele două celule identice nou formate se separă.

După terminarea mitozei, celula poate intra în interfază până când este timpul pentru o nouă diviziune.

Ciclul celular

Ciclul celular explică diferitele stadii al vieții unei celule. Interfaza include fazele G₁, S și G₂. În timpul fazei G₁, celula devine mai mare și începe copierea organitelor. În faza S, celula își face copii ale ADN-ului.

În timpul fazei G₂, celula crește mai mult și își produce mai multe proteine sau organite. Mitoza are loc în timpul fazei M. Atunci când o celulă iese din stadiul principal, ea poate intra în G₀, care reprezintă o fază de repaus.

Privire de ansamblu asupra meiozei

Meioza este un tip de diviziune celulară care permite unei celule-părinte să producă patru celule-fiice cu jumătate din cantitatea inițială de ADN. Celulele-fiice se numesc celule haploide și sunt celule sexuale. Meioza cuprinde două stadii: meioza I și meioza II.

Fazele meiozei I sunt următoarele:

• Profaza I: cromozomii celulei se condensează, iar încrucișarea are loc pe măsură ce cromozomii schimbă porțiuni de ADN. Membrana nucleară începe să se dizolve.
• Metafaza I: perechile de cromozomi se aliniază în centrul celulei.
• Anafaza I: perechile de cromozomi se separă și încep să se deplaseze către polii opuși ai celulei.
• Telofaza I și citochineza: cromozomii ajung la polii opuși ai celulei, iar celula se divide în două.

Fazele meiozei II sunt următoarele:

• Profaza II: fiecare dintre cele două celule-fiice își condensează cromozomii, iar membrana nucleară se dizolvă.
• Metafaza II: perechile de cromozomi din celulele-fiice se aliniază la mijlocul celulei.
• Anafaza II: perechile de cromozomi ai celulelor-fiice se separă și încep să se deplaseze către polii opuși ai celulelor.
• Telofaza II și citochineza: cromozomii celulelor-fiice ajung la polii opuși ai celulelor și fiecare celulă se divide în două, rezultând astfel patru celule.

Meioza vs. mitoza

Există diferențe importante între meioză și mitoză. Mitoza creează două celule-fiice diploide, în timp ce meioza creează patru celule haploide. Mitoza produce celule-fiice identice, însă meioza produce gameți variabili genetic (spermatozoizii și ovulele).

Mitoza are loc în majoritatea celulelor. Meioza are loc doar în celulele reproducătoare.

Controlul ciclului celular

Reglarea ciclului celular este importantă pentru toate organismele. Ciclul celular este controlat de diferite gene, care se asigură că procesul nu are loc cu erori. Dacă procesul de reglare este perturbat, atunci se poate instala cancerul.

De exemplu, proto-oncogenele ajută, de obicei, celula să crească normal. Cu toate acestea, o mutație într-o proto-oncogenă o poate transforma într-o oncogenă, care duce la creșterea necontrolată a celulei și la cancer.

Genele supresoare de tumori pot produce proteine care corectează erorile din ADN și încetinesc diviziunea celulelor. Gena TP53 codifică proteina p53 supresoare de tumori. Cu toate acestea, mutațiile din genele supresoare pot duce la cancer.

Cum se dezvoltă celulele după mitoză?

Majoritatea celulelor care trec activ prin mitoză sunt celule precursoare. Ele pot deveni celule mature care formează țesuturi prin procesul de diferențiere celulară.

În organismele complexe, celulele trebuie să devină mai specializate.