Fazele mitozei.

Eplicarea fazelor mitozei.

Cel mai adesea, când oamenii vorbesc

despre mitoză se referă la o celulă diplodă.

Aşadar "diploid" înseamnă care are întregul complement

de cromozomi - 2n cromozomi.

Acesta este nucleul.

Asta este întreaga celulă.

Majoritatea spune că celula însăşi

se replică în două celule diplode, aşadar se transformă

în două celule, fiecare având întregul complement de cromozomi,

2n cromozomi.

Deci când oamenii spun că o celulă a trecut de mitoza,

chiar asta înseamnă.

Dar vreau să clarific ceva, formal,

mitoza se referă doar la procesul de replicaţie

al materialului genetic şi al nucleului.

De exemplu, dacă aş desena asta - să desenez celula -

are doi nuclei, fiecare cu

un număr diploid de cromozomi,

această celulă tocmai şi-a terminat mitoza.

.....

Nu a trecut prin citochineză, despre care vom vorbi

un pic mai încolo, dar acesta este procesul

în care citoplasma celulei se împarte în două

celule diferite.

Pentru a clarifica lucrurile, citolplasme este tot ceea ce

este în afara nucleului.

Voi vorbi despre asta imediat, dar retine

ca în limbajul curent, se vorbeste despre asta

în cadrul mitozei.

Dacă ai un profesor mai tehnic,

asta este cu adevărat mitoză.

Înseamna împărţirea nucleului sau replicarea nucleului

în două nuclee diferite.

Normal, este însoţită de citochineză - când

citoplasmele celor două celule se separă.

Acestea fiind spuse, să vedem mecanismele mitozei.

Primii paşi necesari mitozei

au loc de fapt în afara mitozei, când în celulă

se derulează activităţile zilnice - adică în timpul interfazei.

.....

Interfaza nu este o fază a mitozei,

ci momentul in care celula "trăieşte".

Să zicem că avem o celulă.

O colorez verde.

Aici e noua celulă.

Acesta este nucleul.

Are 2n cromozomi şi apoi creşte.

Primeşte nutrimente din afara şi

sintetizează proteine astfel încât să crească.

Evident complementul cromozomial ramâne neschimbat.

La un moment dat în timpul ciclului celular

în timpul interfazei,

acest lucru probabil nu îl veţi găsi în cursul de biologie,

vor interveni nişte etape.

Se numeşte G1 ce desemnează

momentul în care celula creşte.

Doar creşte, acumulează material

şi apoi abia îşi replică

cromozomii.

Numărul cromozomilor încă este diploid.

Hai să ne apropiem.

Să desenez asta.

Acesta se numeşte faza S a interfazei.

Acum are loc replicaţia

cromozomilor.

Din nou, nu am ajuns încă la mitoza.

În S are loc replicaţia cromozomilor.

Dacă ar fi să vedem de aproape nucleul în timpul fazei S

- să încep cu un organism

care are doi cromozomi -

Să spunem că suntem la începutul fazei S

şi voi desene nişte cromozomi

ca să clarific faptul că sunt în curs de replicare.

Să zicem că acest cromozom e aici

şi celălalt aici.

În timpul fazei S, aceşti cromozomi se replică.

Desenez nucleul aici.

Am apropiat aici unde N este 1,

unde complementul diploid reprezintă doi cromozomi.

În timpul fazei S, cromozomii se vor replica

- cel verde se va replica în totalitate -

şi vor genera o copie fiecare,

fiind conectaţi la nivelul centromerului.

Fiecare copie e numită cromatidă,

cel roşu va face acelaşi lucru.

Chiar dacă sunt două cromatide, una pentru fiecare cromozom,

avem patru cromatide, doua pentru fiecare cromozom,

continuăm să spunem că avem doi cromozomi.

Acesta este centromerul.

Toate acestea se întâmplă în timpul fazei S,

apoi celula continuă să crească.

Ma concentrez din nou pe celulă - chiar dacă era deja mare,

continuă să crească din ce în ce mai mult.

Se măreşte în timpul fazei G2

din ce în ce mai mult.

Mai este o parte a celulei despre care

nu am vorbit încă, dar despre care

voi vorbi un pic.

Nu este foarte important,

dar contează scopul acestor centrozomi.

Vor fi foarte importanţi mai târziu

când celula se va diviza, aceştia se vor duplica de asemeni.

Un centrozom e aici.

...

Are centrioli în interior.

Nu asta e cel mai important, ci faptul

că ei sunt cilindrici.

Ca să nu încurci cuvintele

ccentriol, centrozom şi centromeri,

aceştia fiind punctele mici unde

cele două cromatide se ataşează.

Din nefericire, multe elemente din cadrul acestui proces

poartă nume similare, sau chiar

din cadrul celulei.

Aceşti centrozomi despre care vom vorbi curând

şi care sunt situaţi în afara nucleului

se replică.

Se replică tot în timpul interfazei.

Înainte era doar unu, acum sunt doi.

Fiecare la rândul lui are câte doi centrioli

în interior, dar nu ne vom concentra

asupra lor încă.

Deci asta s-a întâmplat în timpul interfazei.

Asta reprezintă cea mai mare parte din viaţa unei celule:

creţte şi îşi continuă activitatea.

Aş vrea sa fac o remarcă.

Când am desenat ADN-ul, l-am desenat sub formă de cromozomi.

Dar în realitate, în timpul interfazei,

ADN-ul nu arată aşa.

ADN-ul, dacă ar trebui să-l desenăm,

se afla sub formă de cromatină.

Nu este aţa condensat cum l-am desenat aici.

L-am desenat astfel pentru a sublinia faptul că se replică,

dar în realitate cromozomul verde

este "desfăcut", iar în cazul în care ai folosi microscopul,

aproape că nu îl poţi vedea.

Este sub formă de cromatină.

Să vorbim un pic despre locul în care se organizează

înapoi în cromozom, căci sub formă de cromatină,

este doar ADN şi proteine după care este "înfăşurat" ADN-ul,

aşadar ai putea gasi proteine

care ajută la plierea ADN-ului.

Dar dacă priveşti la microscop,

vezi ADN-ul şi proteinele foarte difuz.

La fel pentru molecula roşie.

Deci, ca ADN-ul să poata fi exprimat,

trebuie să fie sub acestă formă.

Trebuie să fie deschis în mediul în care se află

pentru ca ARNm şi diferite tipuri de proteine ajutătoare

să poată interacţiona cu el.

Chiar pentru a fi capabil de replicaţie,

trebuie să fie "deşirat" pentru a-şi îndeplini funcţia.

Se va condensa în următoarele faze.

Am desenat aşa, cel verde

se replica şi va forma încă unul verde,

şi se vor ataşa la un anumit punct.

Cel roşu se va replica pentru a forma unul nou

iar cei doi se vor ataşa la un anume punct

dar nu va fi evident.

Am desenat pentru a arăta ce se întamplă în realitate.

Aceasta este realitatea.

Sub formă de cromatină.

...

Acum suntem gata pentru mitoză.

Prima fază a mitozei este

stai să desenez asta.

Voi desene celula cu verde.

Voi desena nucleul mai mare decât de obicei,

pe moment,

căci se întâmplămulte lucruri în nucleu.

Prima fază a mitozei este profaza.

----

Numele fazelor sunt arbitrare.

Cercetătorii au privit la microscop.

Acesta e un anumit pas peste care vom da mereu

când nucleul se divide şi se va numi profază.

În timpul profazei, cromatina

începe să se condenseze.

După cum am spus, în timpul interfazei,

ADN-ul este sub formă decondensată.

Începe să se condenseze,

reţine - este deja replicat!

---

Replicaţia are loc înainte ca mitoza sî înceapă.

Avem un cromozom aici,

iar celălalt aici.

Are două cromatide-surori

care se vor despărţi curând.

În timpul profazei,

vor începe să apară centromerii.

Aceştia vor facilita

generarea microtubulilor

pe care ii poţi vedea ca pe nişte franghii care

vor juca un rol important în timpul diviziunii celulare.

Totul este destul de uimitor.

Când te gândeşti la o celulă,

te gândeşti la ceva destul de simplu.

Este cea mai de bază structură vie.

Dar chiar şi aici, există mecanisme complexe ce se derulează

si multe dintre ele încă nu sunt înţelese.

Chiar dacă le observăm, nu ştim încă

ce se întâmplă la nivel atomic sau proteic

care să permită tuturor structurilor să se mişte

atât de "coregrafic".

Încă este în cercetare.

Unele lucruri sunt înţelese, unele nu.

Însă sunt aceşti doi centrozomi,

iar ei facilitează dezvoltarea microtubulilor

ce sunt aceste microstructuri.

Se pot vedea ca nişte tuburi.

În timpul derulării profazei, se ajunge la punctul

în care...

Nu vreau să scrie "replicaţie" aici.

Aduce confuzie.

Să îl şterg.

Să şterg replicarea.

-----

În timpul derulării profazei, membrana nucleară

dispare.

Să redesenez asta.

Stai să copiez aici ce am făcut.

------

Pun aici.

În timpul profazei, membrana nucleară

incepe sa se dezasambleze.

Incepe sa se dizolve si sa se dezasambleze

apoi apar structuri care cresc

şi se ataşează centromerului.

Stai să fac asta.

Toate astea se întâmplă de-alungul profazei.

-----

Această parte a profazei,

numită şi sfârşit de profază,

poartă numele şi de prometafază.

-----

Câteodată se consideră ... nu cred că

se pune cratimă aici.

----

ca o faza separată a mitozei

chiar dacă atunci când eu am învăţat la şcoală,

nu se preda noşiunea de prometafază.

Toată era numită profază.

La sfârşitul profazei, sau mai bine zis la sfârşitul prometafazei,

depinde cum vrei să priveşti,

celula va arăta astfel.

Avem celula în ansamblul ei.

Membrana nucleară s-a dezintegrat, deci într-o anumită măsură,

nu mai există.

Chiar dacă proteinele care au format-o încă sunt acolo

vor fi utilizate mai târziu.

În acest caz avem cei doi cromozomi.

În cazul oamenilor, sunt 46.

Cei doi cromozomi au fiecare

două cromatide-surori.

Doi cromozomi.

Bineinţeles, au şi centromerul aici,

apoi centromerii vor migra în părţile opuse

a fostului nucleu.

Microtubulii s-a împrăştiat,

deci îndeplinesc două functii.

În acest moment, ei sunt cei care

depărteazaăcentrozomii.

Deci ai toate chestiile astea care conectează....

știi...unele vin dinspre acest centrozom,

altele dinspre acest centrozom.

Toate aceste structuri sunt conectate.

O parte din aceşti microtubuli

se ataşează de centromerii cromozomilor

---

iar structura proteică de care se ataşează

se numeşte kinetocor.

Poate exista sau nu un kinetocor.

.

Este o structură proteică.

Asta este chiar fascinant.

Încă este în cercetare modul în care microtubulii se ataşează

de kinetocor şi după cum vom vedea imediat,

la nivelul kinetocorului, microtubulii vor începe

să tragă la cele doua în direcţii opuse

cele două cromatide-surori.

Nu este înca înţeles

cum funcţionează exact.

Doar se poate observa că asta se întâmplă.

Odată ce profaza e încheiată,

se verifică dacă cromozomii sunt bine aliniaţi.

I-am desenat aici aliniați metafazei.

Aceasta se întâmplă de-alungul metafazei,

ce reprezintă de fapt următoarea fază.

Prima a fost profaza.

Acum suntem în metafază, acesta fiind momentul când

cromozomii se aliniaza aşadar toţi cromozomii

vor fi aliniaţi în centrul celulei.

Cromozomul roşu e aici,

cel verde aici,

centrozomii de asemeni,

şi filamentele care se ramifică.

Unii sunt microtubuli kinetocorieni

care ataşează centrozomii de cromozomi.

.

Este foarte neclar, nu-i așa?

Centrozomii sunt aceste structuri care ajută să

direcţioneze activitatea microtubulilor.

Centriolii sunt structurile în formă cilindrică

ce se află în interiorul centrozomilor,

iar centromerul este punctul central unde

cele două cromatide sunt ataşate într-un cromozom.

Aceasta e o cromatidă-soră, aceasta este cealaltă,

şi aceastea se ataşează de centromer.

Asta se întâmplă în metafază.

E destul de simplu.

În metafază, observăm alinierea în interiorul celulei,

există chiar teorii cu privire la modul în care

celula poate trece de acest punct.

Cum ştie celula că

totul este aliniat şi ataşat?

Apoi sunt şi alte teorii cum că ar exista

un mecanism de semnal în cazul în care

una din proteinele kinetocoriene nu sunt bine ataşate

de microtubuli, astfel semnalându-se că

mitoza nu poate continua.

Aşadar este un proces foarte complicat.

Îţi poţi imagina că dacă ai 46 de cromozomi şi

toate aceste procese se petrec în celula şi nu există

nimeni care să le controleze

sau orice fel de altă maşinărie care să conducă totul.

Este controlat la nivel chimic

şi termodinamic.

Datorită complexităţii şi eleganţei cu care

aceste procese se derulează spontan,

controlându-se unele pe altele, nimic rău nu se

întâmplă, ceea ce este destul de impresionant.

Așadar, după metafază, celula este gata să se împartă în două

și asta este anafaza.

.

Așadar în anafază....stai să scriu asta.

Am schimbat culoarea celulei mele.

Aceste două chestii se despart.

Imediat după ce se despart - hai să vedem cum

chestia asta vine într-o parte.

Stai să o fac cu verde.

Deci una dintre cele două cromatide -- nu, asta nu e verde.

Una dintre cromatidele surori trage în direcția aceasta.

Una este trasă în direcția aceea.

La fel se întîmplă și cu cele de culoare magenta.

Una e trasă în acea direcție și cealaltă este trasă

în acea direcție.

Și, desigur, aici avem centrozomii care sunt

conectați la kinetocori care se găsesc chiar

acolo și într-acolo trag.

Mai există o întreagă structură de microtubuli care

este conectată de cromozomi, care de fapt ajută să

împingă cei doi cromozomi îndepărtîndu-i unul de altul

astfel încât totul se îndreaptă înspre polii opuși ai celulei.

Astfel, de îndată ce aceste două cromatide sunt separate,

și am vorbit un pic despre asta înainte când am vorbit despre

vocabularul ADN-ului, imediat după ce structurile se separă

ele se numesc acum cromozomi.

Acum poți spune că celula are tot ceea

ce avea înainte aici.

Are doi cromozomi.

Acum are patru cromozomi.

De îndată ce o cromatidă nu mai este conectată la cromatida soră

atunci ele sunt considerate cromozomi,

ceea ce este de fapt doar o convenție de denumire.

Adică, aceleași structuri erau acolo și înainte și după.

Doar că înainte erau conectate.

Acum nu mai sunt conectatate și sunt analizate

ca entități individuale.

După asta aproape că am terminat.

Ultima etapă este telofaza.

.

O să desenez celula un pic diferit aici

pentru că este ceva ce se întâmplă în paralel cu telofaza

de cele mai multe ori.

Așadar telofaza...de fapt o să rotesc celula

cu 90 de grade.

Să presupunem că acesta este un centromer.

Aceasta este celălalt centromer.

În acest punct ADN-ul

a fost atras de către centromer.

Așadar acest centromer a atras un cromozom din acesta

și unul din acesta.

Acest centromer a făcut la fel aici sus.

Centromerul a atras o copie ....ups, am folosit

o culoare diferită...din fiecare cromozom către el însuși.

Stai să desenez asta așa.

Acum membranele nucleare încep să formeze

aceste două terminații.

Acum începe să se formeze membrană nucleară

dinspre aceste două capete.

Astfel până la sfârșitul telofazei...la care moment am ajuns acum...

mitoza va fi completă.

Noi ne vom fi replicat cei doi nuclei originali și tot

materialul genetic din interior.

Apoi, în paralele cu desfășurarea telofazei,

se întâmplă și citokinezia, fenomen prin care

aceste două planuri de clivaj se despart îndepărtîndu-se

unul de altul în timpul telofazei din ce în ce mai mult

cu ajutorul microtubulilor astfel încât ajung la polii celulei

la polii citoplasmei celulei

și aproape că poți să vizualizezi cum împing cei doi poli

ca să alungească celula.

Pe măsură ce acest fenomen se petrece, acest braț suferă

o mică adâncire.

Până la finalul telofazei se petrece și acest proces de citokineză

prin care acest plan de clivaj se adâncește

din ce în ce mai mult până când citoplasma

se separă practic în două compartimente.

Aceasta este citokineza. Citokineza nu face parte din mitoză

dar se petrece în mod normal în paralel cu telofaza,

astfel că la sfârșitul mitozei, ai practic două

celule identice.

Odată ce ai aceste două celule identice, fiecare

dintre aceste două celule vor intra individual în interfază.

Atfel spus, fiecare din aceste două celule considerate

individual vor fi în faza G1.

La un moment dat aceste două chestii se vor replica

în timpul fazei S, astfel ajungîndu-se in faza G2,

și această celulă va suferi o nouă mitoză.