COM ES DONEN ELS MECANISMES DE L'HERÈNCIA A TRAVÉS DEL CICLE CEL·LULAR? - BIOLOGIA - 2025

Els mecanismes de l'herència són els que controlen el pas dels gens o de les característiques genètiques dels pares cap als fills i es donen, a través del cicle cel·lular, durant les etapes corresponents a la mitosi ia la meiosi.

Tots els organismes estan compostos per cèl·lules i la teoria cel·lular proposa que cada cèl·lula neix d'una altra cèl·lula que ja existeix, de la mateixa manera que un animal només pot néixer d'un altre animal, una planta d'una altra planta i així successivament.

Cicle de vida d'una cèl·lula animal esquematitzat (Font: Kelvinsong via Wikimedia Commons)

Els passos per mitjà dels quals una cèl·lula nova neix d'una altra cèl·lula componen el que es coneix com cicle cel·lular, que és el procés més important per a la reproducció dels éssers vius, dels unicel·lulars i dels pluricel·lulars.

Durant el cicle cel·lular les cèl·lules "copien" tota la informació al seu interior, que es troba en forma d'una molècula especial anomenada àcid desoxiribonucleic o ADN, per passar-se a la nova cèl·lula que es formarà; llavors, el cicle cel·lular és tot el que passa entre una divisió i la següent.

Mitjançant el cicle cel·lular, els éssers unicel·lulars quan es divideixen produeixen un individu complet, mentre que les cèl·lules dels organismes pluricel·lulars han de dividir-se moltes vegades per formar els teixits, òrgans i sistemes que conformen, per exemple, als animals i les plantes.

Mitosi i Meiosi

Els organismes pluricel·lulars posseeixen dos tipus de cèl·lules: les cèl·lules somàtiques i els gàmetes o les cèl·lules sexuals. Les cèl·lules somàtiques es multipliquen per mitosi i les sexuals per meiosi.

Els procariotes i els organismes eucariotes més simples es reprodueixen per mitosi, però els eucariotes "superiors" es reprodueixen sexualment gràcies a la meiosi.

El cicle cel·lular i la mitosi

Les cèl·lules somàtiques són les que es divideixen en un organisme per produir les cèl·lules que formaran tot el seu cos, per això, quan això passa, cal que es copiï fidelment tota la informació al seu interior, perquè pugui formar-se una altra cèl·lula idèntica i això passa pel cicle cel·lular, que té quatre fases:

• fase M
• fase G1
• fase S
• fase G2

La fase M (M = mitosi) és la més important de l'cicle cel·lular i en ella ocorren la mitosi i la citocinesi, que són, respectivament, la còpia de l'material genètic (divisió nuclear) i la separació o divisió de les cèl·lules que resulten (la cèl·lula "mare" i la cèl·lula filla).

La interfase és el període entre una fase M i l'altra. Durant aquest temps, que comprèn totes les altres fases nomenades dalt, la cèl·lula només creix i es desenvolupa, però no es divideix.

La fase S (S = síntesi) consisteix en la síntesi i la duplicació de l'ADN que s'organitza en forma de cromosomes dins el nucli (un orgànul molt important que es troba a l'interior de les cèl·lules eucariotes).

La fase G1 (G = gap o interval) és el temps que transcorre entre la fase M i la fase S, i la fase G2 és el temps entre la fase S i la següent fase M. En aquestes dues etapes de l'cicle les cèl·lules segueixen creixent i preparant-se per dividir-se.

El cicle cel·lular és regulat principalment a nivell de les fases d'intervals (les fases G1 i G2), ja que tot ha d'estar en bones condicions perquè la cèl·lula es divideixi (quantitat de nutrients, factors estressants, i altres).

Fases de la mitosi

Llavors, és durant la mitosi que una cèl·lula li hereta a la seva filla tot el necessari per "ser" cèl·lula, i això es troba a la còpia dels seus cromosomes complets. Si es compta la citocinesi, la mitosi es divideix en 6 etapes: profase, prometafase, metafase, anafase, telofase i citocinesi.

1-El DNA es copia durant la fase S de el cicle cel·lular i durant la profase aquestes còpies es condensen o es fan visibles dins el nucli com cromosomes. En aquesta etapa també es forma el sistema de "tubs" o "cables" que servirà per separar les còpies de les molècules "originals" (el fus mitòtic).

2-La membrana de el nucli, on hi ha els cromosomes, es desintegra durant la prometafase, i quan això passa, es que els cromosomes entren en contacte amb el fus mitòtic.

3-Abans de separar els cromosomes còpia dels originals, aquests s'alineen al centre de les cèl·lules en una fase coneguda com la metafase.

4-A la anafase és quan se separen els cromosomes duplicats, uns cap a un pol de la cèl·lula i els altres cap a l'altre, i això es coneix com a "segregació" dels cromosomes.

5-Després de la seva duplicació i la seva separació, dins de la cèl·lula que s'està per dividir es formen dos nuclis són cada joc de cromosomes en un període conegut com la telofase.

6-La citocinesi és quan el citoplasma i la membrana plasmàtica de la cèl·lula "progenitora" es divideix, el que resulta en dues cèl·lules independents.

El cicle cel·lular i la meiosi

La mitosi és el mecanisme pel qual s'hereten les característiques en les cèl·lules somàtiques, però la meiosi és la que forma les cèl·lules sexuals, que són les responsables de el pas de la informació d'un individu pluricel·lular complet a un altre a través de la reproducció sexual.

Les cèl·lules somàtiques són produïdes per divisions mitòtiques d'una cèl·lula especial: el zigot, que és el producte de la unió entre dues cèl·lules sexuals (gàmetes) provinents de la "línia germinal", produïdes per meiosi i que provenen de dos individus diferents: un mare i un pare.

Fases de la meiosi

En el cicle cel·lular de les cèl·lules de la línia germinal, la meiosi consisteix en dues divisions cel·lulars, que es diuen meiosi I (reduccional) i meiosi II (similar a la mitosi). Cadascuna està dividida en profase, metafase, anafase i telofase. La profase de la meiosi I (profase I) és la més complexa i llarga.

1-Durant la profase I, els cromosomes es condensen i es barregen entre si (es recombinen) en les cèl·lules de cada parental que entren en meiosi.

2-A la metafase I desapareix la membrana nuclear i els cromosomes s'alineen al centre de la cèl·lula.

3-A l'igual que en l'anafase mitòtica, durant la anafase I de la meiosi els cromosomes se separen cap als pols oposats de la cèl·lula.

4-La telofase I consisteix, en certs organismes, en la reconstrucció de la membrana nuclear i en la formació d'una nova membrana entre les cèl·lules resultants, que tenen la meitat de el nombre de cromosomes que la cèl·lula original (haploides).

5-La meiosi II comença immediatament i en la profase II s'observen els cromosomes condensats. Durant la metafase II aquests se situen en la meitat de la cèl·lula, igual que a la mitosi.

6-Els cromosomes se separen cap als dos pols de la cèl·lula durant la anafase II, gràcies als components de l'fus mitòtic, i durant la telofase II es formen els nuclis nous i se separen les 4 cèl·lules filles (gàmetes).

Cada gàmeta que es produeix per meiosi conté una combinació de tot el material genètic de l'organisme d'on va sortir, només que en una sola còpia. Quan es fusionen dos gàmetes d'organismes diferents (els progenitors), aquest material es barreja i es restableixen les dues còpies, però una d'un parental i una altra de l'altre.

referències

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… Walter, P. (2004). Essential Cell Biology. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2008). Molecular Biology of The Cell (5th ed.). New York: Garland Science, Taylor & Francis Group.
3. Griffiths, A., Wessler, S., Lewontin, R., Gelbart, W., Suzuki, D., & Miller, J. (2005). An Introduction to Genetic Analysis (8th ed.). Freeman, WH & Company.
4. Pierce, B. (2012). Genetics: A Conceptual Approach. Freeman, WH & Company.
5. Rodden, T. (2010). Genetics For Dummies (2nd ed.). Indianapolis: Wiley Publishing, Inc.