Cuprins

Cuprins ........................................................................................................................................ 1 1. Definiţia anatomiei şi ramurile ei ............................................................................................ 2 CURS 2. ORGANIZAREA CORPULUI UMAN. CELULA. .................................................. 17 CURS 3. CICLUL CELULAR .................................................................................................. 30 CURS 4. ŢESUTURILE ........................................................................................................... 38 CURS 5. SÂNGELE ................................................................................................................. 61 CURS 6. SISTEMUL LOCOMOTOR ...................................................................................... 70

6.1. SISTEMUL OSOS ..................................................................................................................................... 70

6.2. ARTICULAŢIILE ..................................................................................................................................... 102

6.3. SISTEMUL MUSCULAR ......................................................................................................................... 105

CURS 7. APARATUL RESPIRATOR ŞI RESPIRAŢIA ........................................................ 136 CURS 8. APARATUL CIRCULATOR ................................................................................... 146 CURS 9. APARATUL DIGESTIV .......................................................................................... 167 Morfologia şi anatomia aparatului digestiv ............................................................................. 168 CURS 10. METABOLISMUL ................................................................................................ 189 CURS 11. APARATUL EXCRETOR (URINAR) .................................................................. 202 CURS 12. APARATUL REPRODUCĂTOR ŞI REPRODUCEREA ..................................... 212 CURS 13. SISTEMUL NERVOS ........................................................................................... 229 CURS 14. ANALIZATORII .................................................................................................... 277 CURS 15. SISTEMUL ENDOCRIN ...................................................................................... 314 BIBLIOGRAFIE ..................................................................................................................... 329

CURS 1. ANATOMIA ŞI FIZIOLOGIA OMULUI

1. Definiţia anatomiei şi ramurile ei2. Caracteristicile speciei umane

3. Planurile corpului uman

4. Nomenclatura anatomică

1.1. Definiţia anatomiei şi ramurile ei

Anatomia (gr. anatomia- a separa, a tăia) este ramură a biologiei şi a medicinei care se ocupă cu studiul structurii organismelor vii. Este înrudită cu embriologia, anatomia şi embriologia comparată.

Anatomia este divizată, la rândul ei, în anatomia grosieră (macroscopică) şi anatomia microscopică. Anatomia macroscopică (denumită şi anatomie topografică, regională sau antropotomie) studiază structurile anatomice care pot fi văzute cu ochiul liber. Anatomia microscopică analizează acele structuri care pot fi observate doar cu ajutorul microscopului, şi include histologia (studiul ţesuturilor) şi citologia (studiul celulelor).

Anatomia umană poate fi învăţată pe regiuni sau pe sisteme, adică fie sunt studiate toate structurile dintr-o anumită regiune (cap, torace, membre), fie sunt studiate pe sisteme (digestiv, circulator, osos etc.)

Ramuri specializate ale anatomiei:

- anatomia patologică: studiază modificările diferitelor structuri, datorate bolilor- anatomia radiografică: studiază structurile interne vizualizate prin raze X- biologia moleculară: studiază structurile anatomice la nivel subcelular- fiziologia: studiază modul de funcţionare a diverselor organe, adesea studiile vizează nivelul

celular şi molecular. Pentru înţelegerea fiziologiei este nevoie de cunoştinţe din domeniul fizicii, care explică curenţii electrici, presiunea sanguină, implicarea oaselor de către muşchi în locomoţie (pârghiile).

1.2. Caracteristicile speciei umane

Organismul uman, sau Homo sapiens, cum ne-am denumit noi înşine, este unic în multe

privinţe. Denumirea ştiinţifică tradusă din latină înseamnă om inteligent, şi într-adevăr inteligenţa este trăsătura cea mai distinctivă. Aceasta ne-a permis să dezvoltăm un mod de comunicare prin simboluri scrise. Continuăm să dezvoltăm, în permanenţă, mijloace de adaptare la mediul înconjurător. În acelaşi timp, suntem atât de specializaţi intelectual, încât noi înşine nu ne suntem de ajuns. Avem nevoie unii de alţii, la fel de mult cât avem nevoie de cunoştinţele din trecut.

Deşi avem trăsături comune animalelor, există o serie de particularităţi specifice:

1. Creierul este bine dezvoltat. Creierul unui om adult cântăreşte între 1350 şi 1400 g. Aceasta face ca raportul creier - corp să fie foarte mare. Dar mai important este modul diferit de dezvoltare a regiunilor creierului. Există regiuni pe scoarţa cerebrală extrem de specializate, spre exemplu pentru emoţii, gândire, învăţare, memorare şi chiar pentru coordonarea mişcărilor.

2. Mersul biped. Deoarece oamenii se sprijină şi merg doar pe 2 membre, tipul nostru de locomoţie este biped. Postura dreaptă a corpului impune şi alte modificări, cum ar fi: curbura în forma de S a coloanei vertebrale, anatomia coapselor şi a bazinului şi scobitura tarsului. Unele dintre aceste trăsături pot cauza probleme clinice persoanelor în vârstă.3. Policele opozabil. Policele uman este adaptat pentru a prinde obiecte, articulaţia de la baza lui permiţînd numeroase mişcări.4. Limbajul verbal articulat. Oamenii, spre deosebire de animale, prezintă limbaj articulat. Structura anatomică a organelor vorbirii (laringe, limbă şi buze) şi creierul bine dezvoltat fac acest lucru posibil. La articularea limbajului contribuie şi pozitia bipedă, laringele fiind dispus altfel faţă de poziţia patrupedă.5. Vederea stereoscopică. Deşi această caracteristică este prezentă şi la unele animale, este deasemenea puternică şi la om. Ochii noştri sunt poziţionaţi în acelaşi plan în faţă, astfel că, atunci cand privim un obiect, îl vedem din două unghiuri. Vederea stereoscopică ne permite să percepem lumea tridimensional.

În cursul de faţă, vom aborda studiul anatomiei din perspectiva sistemică, adică vom analiza fiecare sistem în parte. Pentru a putea realiza acest lucru, trebuie clarificate o serie de aspecte:

1.3. Planurile corpului uman

Pentru a putea studia şi înţelege aranjarea structurală a diferitelor organe, corpul poate fi împărţit, în funcţie de 3 planuri fundamentale de referinţă (Fig. 1):

- un plan sagital- un plan frontal- un plan transversalPlanurile sagitale trec prin corp vertical, împărţindu-l în regiuni dreaptă şi stângă. Planul

sagital median este acel plan sagital care trece prin mijlocul corpului, împărţindu-l în 2 jumătăţi egale.

Planurile frontale secţionează corpul pe lungime, împărţindu-l în regiuni anterioară (spre în faţă) şi posterioară (spre în spate).

Planurile transversale împart corpul în regiuni superioară şi inferioară. Meritul tomografiei cu raze X este acela că oferă imagini ale planurilor transversale, care nu pot fi obţinute decât prin secţiuni prin corp. Anterior dezvoltării acestei tehnici, radiografia făcea dificilă, dacă nu imposibilă, capacitatea de a distinge prin neregularităţile corpului.

Plan sagital

Plan transversal

Plan frontalPlan sagital

Plan transversal

Plan frontal

Figura 1. Planurile de orientare ale corpului uman

1.4. Nomenclatura anatomică

Poziţia anatomică

Toţi termenii care descriu relaţia dintre diferitele părţi ale corpului, au ca punct de referinţă poziţia anatomică. În poziţie anatomică, corpul este drept, picioarele sunt paralele între ele, lipite de podea, ochii privesc spre înainte, iar braţele sunt situate pe langă corp, cu palmele orientate spre înainte, perfect întinse (Fig. 2).

În tabelul de mai jos sunt prezentaţi o serie de termeni direcţionali, pentru localizarea diferitelor organe unele faţă de altele.

Termenul Definiţia ExempleSuperior (cranial, cefalic) Situat spre regiunea cefalică Toracele este superior abdo-

Figura 2. Poziţia anatomică a corpului uman

menuluiInferior (caudal) Opus regiunii cefalice Gâtul este inferior capuluiAnterior (ventral) Spre în faţă Sternul este anterior inimiiPosterior (dorsal) Spre spate Rinichii sunt situaţi posterior

intestinelorMedial Spre linia mediană a

corpuluiInima este situată medial faţă de plămâni

Lateral Opus liniei mediane a corpului

Urechile sunt situate lateral faţă de nas

Intern (profund) Opus suprafeţei corpului Creierul este situat intern faţă de craniu

Extern (superficial) Spre suprafaţa corpului Pielea este situată extern faţă de muşchi

Proximal Spre trunchi Genunchiul este situat proximal faţă de tars

Distal Îndepărtat de trunchi Palma este situată distal faţă de cot

Figura 3. Termeni direcţionali în corpul uman

Regiunile corpului

Corpul uman este impărţit într-o serie de regiuni ce pot fi identificate la suprafaţa corpului (Fig. 7). Regiunile mari ale corpului sunt:- capul- gâtul

- trunchiul- membrele superioare- membrele inferioare

Capul- este împărţit în două regiuni:

o regiunea facială: include ochii, nasul şi gurao regiunea craniană: acoperă şi protejează creierul.

Denumirea anumitor zone de la suprafaţa capului se poate baza pe denumirea organelor situate în acele regiuni:

- regiunea orbitală (îin dreptul ochilor)- regiunea nazală (în dreptul nasului)- regiunea orală (în dreptul gurii)- regiunea auriculară (în dreptul urechilor),sau pe denumirea oaselor din acea zonă: ex. regiunea frontală (osul frontal), regiunea zigomatică (osul zigomatic)

APTER 2Gâtul

- face referire la regiunea cervicală, cea care susţine capul şi ii permite mobilitatea.

TrunchiulTrunchiul sau torsul, reprezintă porţiunea din corp la care se ataşează gâtul şi membrele. Include:

- toracele- abdomenul- pelvisulToracele sau regiunea toracală, face referire la piept. Regiunea mamară a toracelui este cea din

jurul areolelor mamare, care la femeile mature din punct de vedere sexual cuprinde sânii. Între cele două regiuni mamare se găseşte regiunea sternală. Subsoara este denumită fosa axilară sau simplu, axilă, iar regiunea înconjurătoare se numeşte regiune axilară. Regiunea vertebrală se extinde de-a lungul spatelui şi urmăreşte coloana vertebrală. În cutia toracică sunt localizaţi plămânii şi inima. Anumite urme de la suprafaţa corpului sunt importante în verificarea integrităţii acestor organe. Un medic trebuie să ştie, spre exemplu, unde pot fi cel mai bine detectate valvele inimii şi unde se aud cel mai bine sunetele respiratorii. Axila este importantă in examinarea unor ganglioni limfatici infectaţi.

Abdomenul este localizat sub torace. În centrul abdomenului se găseşte ombilicul (buricul). Abdomenul a fost împărţit în 9 regiuni pentru a descrie localizarea organelor interne. Cele nouă regiuni sunt prezentate in figura de mai jos, iar organele interne corespunzătoare sunt prezentate în tabelul de mai jos (Fig. 4).

Regiunea Localizarea Organele interne corespunzătoare

Hipocondrul drept Dreapta, în treimea superioară a abdomenului

Vezica biliară, o parte din ficat şi din rinichiul drept

Epigastrul Central, în treimea superioară a abdomenului

O parte din ficat, stomacul, pancreasul şi duodenul

Hipocondrul stang Stânga, în treimea superioară a abdomenului

Splina, flexura splenică a colonului, o parte din rinichiul stâng şi din

intestinul subtireFlancul lateral drept Dreapta, în treimea medie a

abdomenuluiCecum, colonul ascendent, flexura hepatică a colonului, o parte din rinichiul drept şi din intestinul subtire

Regiunea ombilicală Central, în treimea medie a abdomenului

Jejunul, ileonul, o parte din duoden, din colon şi din rinichi şi vasele sanguine abdominale principale

Flancul lateral stâng Stânga, în treimea medie a abdomenului

Colonul descendent, portiuni din rinichiul stâng şi din intestinul subtire

Regiunea inghinală dreaptă Dreapta, în treimea inferioară a abdomenului

Apendicele cecal, porţiuni din cecum şi intestinul subţire

Hipogastrul Central, în treimea inferioară a abdomenului

Vezica urinară, o parte din intestinul subţire şi colonul sigmoid

Regiunea inghinală stângă Stânga, în treimea inferioară a abdomenului

Porţiuni din intestinul subţire, colonul descendent şi sigmoid

Fig. 4 Regiunile abdomenului

Împărţirea abdomenului în 4 cadrane este o practică clinică folosită pentru localizarea durerii, a tumorilor şi a altor dereglări (Fig. 5).

Figura 5. Cadranele abdomenului

Pelvisul. Regiunea pelviană reprezintă partea inferioară a abdomenului. În această regiune se găsesc alte subregiuni:

- pubiană (acoperită de păr la indivizii maturi din punct de vedere sexual)- perineană (perineu, regiunea ce conţine organele sexuale externe şi orificiul anal)- lombară (cunoscută şi sub denumirea de sale)- sacrală (localizată mai jos, în această zonă se termină coloana vertebrală)- muşchii laţi ai bazinului formează fesele sau regiunea gluteală. Această regiune este

utilizată pentru injecţiile subcutanate.Membrul superiorEste anatomic împărţit în:

- umăr - braţ - antebraţ - mână (palmă).

Umărul este regiunea cuprinsă între centura scapulară şi brat şi cuprinde articulaţia braţului la centură. Umărul se mai numeşte şi regiunea deltoidă.Regiunea cubitală este aria cuprinsă între braţ şi antebrat, care cuprinde articulaţia cotului. Fosa cubitală este depresiunea porţiunii anterioare a regiunii cubitale. Este importantă pentru injecţiile intravenoase si pentru prelevarea de sange.Mâna are 3 zone principale:

- carpul, ce contine oasele carpiene- metacarpul, ce conţine oasele metacarpiene- degetele, ce conţin falangelePartea anterioară a mâinii se numeşte regiune palamară (palmă), iar partea posterioară a

mâinii se numeşte dosul mâinii.Membrul inferior

Este anatomic impartit in:- sold- coapsă - genunchi- gambă - picior

Coapsa se mai numeşte şi regiune femurală. Genunchiul are 2 feţe: faţa anterioară (regiune patelară) şi faţa dorsală (fosa poplitee).Gamba prezintă regiunea crurală anterioară şi posterioară. Anterior se găseşte fluierul piciorului, o creastă proeminentă osoasă, care se întinde de-a lungul gambei.Piciorul are 3 regiuni principale:

- tarsul, alcătuit din oasele tarsiene- metatarsul, alcătuit din metatarsiene- degetele, alcătuite din falange

Glezna reprezintă articulaţia dintre picior şi gambă. Călcâiul este situat posterior piciorului, iar talpa piciorului este suprafaţa plantară. Dosul piciorului este orientat superior.

Cavităţile corpului (Fig. 8)

Cavităţile corpului sunt spaţii bine delimitate din interiorul corpului. Acestea conţin organe care sunt protejate, delimitate şi susţinute de membrane asociate. Există 2 cavităţi principale ale corpului:

- cavitatea anterioară- cavitatea posterioarăCavitatea posterioară a corpului conţine creierul şi măduva spinării. Cavitatea anterioară a

corpului se formează, în timpul dezvoltării intrauterine, dintr-o cavitate a trunchiului numită celom. Celomul este delimitat de o membrană care secretă un lichid lubrefiant. Pe parcursul dezvoltării, celomul este impărţit de către diafragm, într-o cavitate superioară (cavitatea toracică) şi una inferioara (cavitatea abdomeno-pelviană). Organele din celom sunt denumite generic viscere sau organe viscerale. În cavitatea toracică sunt două cavităţi pleurale ce înconjoară plămânul drept şi stâng. Deasemenea există cavitatea pericardică, care înconjoară inima. Spaţiul dintre cele două cavităţi pleurale se numeşte mediastin.

Cavitatea abdomeno-pelviană este formată din cavitatea abdominală, situată superior, şi cavitatea pelviană, situată inferior. Cavitatea abdominală conţine stomacul, intestinul subţire, intestinul gros, ficatul, vezica biliara, pancreasul, splina şi rinichii. Cavitatea pelviană este ocupată de porţiunea terminală a intestinului gros, vezica urinară şi organele de reproducere (uter, trompe uterine şi ovare la femeie, veziculele seminale şi prostata la barbat) (Fig. 9).

Cavităţile corpului au rolul de a delimita organe şi sisteme cu funcţii înrudite. Majoritatea sistemului nervos ocupă cavitatea posterioară a corpului; principalele organe ale sistemului respirator şi circulator se găsesc în cavitatea toracică; principalele organe ale sistemului digestiv se găsesc în cavitatea abdominală; organele de reproducere se găsesc în cavitatea pelviana. Aceste cavităţi nu doar adapostesc şi susţin diferitele organe, ci şi compartimentează organele, astfel ca

infecţiile şi bolile nu se pot răspândi dintr-un compartiment în altul. Spre exemplu, pleurezia unuia din cei doi plămâni nu se transmite, de obicei, şi celuilalt, iar afecţiunile apărute în cavitatea toracică sunt localizate de obicei la un singur plămân.

Figura 7 A. Regiunile corpului – vedere anterioară

reg. cefalică

reg. cubitală ant. (fosa cubitală)

reg. frontalăreg. orbitalăreg. zigomatică

reg. mentală reg. sternală

reg. pectorală

reg. inghinală

reg. coxală

reg. pubiană

reg. dorsală a piciorului

reg. tarsală (glezna)

reg. crurală anterioară

reg. patelară

reg. femurală

reg. digitalăreg. palmară

reg. carpiană

reg. anterioară brahială

reg. abdominală

reg.

reg. brahialăreg. mamarăreg. axilară

umăr

reg. cervicală (gât)

reg. orală

reg. nazală

Figura 7 B. Regiunile corpului – vedere posterioară

În plus faţă de cavitatea anterioară şi posterioară a corpului, există o serie de alte cavităţi mai mici, la nivelul capului. Cavitatea orală are rol principal în digestie şi rol secundar în respiraţie. Conţine limba şi dinţii. Cavitatea nazală, care aparţine sistemului respirator, este compartimentată în două spaţii de către septul nazal. Există deasemenea, două orbite care adăpostesc, fiecare, câte un glob ocular şi muşchii extrinseci lui. Deasemenea, există 2 cavităţi ale urechii mijlocii, ce conţin 3 oscioare cu rol în transmiterea sunetelor.

reg. cranială

reg. occipitală

reg. cervicală posterioarăumăr

reg. vertebrală (coloana vertebrală)

reg. lombarăreg. sacrală

reg. gluteală

reg. perineală

reg. brahialăreg. abdominală

reg. cubitală posterioară

reg. femurală

fosa poplitee

reg. crurală posterioară

reg. posterioară toracică

regiune plantară

reg. dorsală palmei

cavitatea cranială

cavitatea

vertebrală

diafragm

cavitate toracică

cavitatea

abdominală

cavitate pelviană ca

vita

te a

bdom

eno-

pelv

iană

cavi

tate

a an

teri

oară

cavi

tate

a po

ster

ioar

ă

cavitatea cranială

cavitatea

vertebrală

diafragm

cavitate toracică

cavitatea

abdominală

cavitate pelviană ca

vita

te a

bdom

eno-

pelv

iană

cavi

tate

a an

teri

oară

cavi

tate

a po

ster

ioar

ă

Figura 8. Cavităţile corpului

mediastin

cavităţile pleurale

cavitatea pericardicăca

vita

tea

tora

cică

cavitate abdominală

cavitate pelviană

cavi

tate

a

abdo

men

o -p

elvi

ană

mediastin

cavităţile pleurale

cavitatea pericardicăca

vita

tea

tora

cică

cavitate abdominală

cavitate pelviană

cavi

tate

a

abdo

men

o -p

elvi

ană

Figura 9. Cavitatea anterioară a corpului

Membranele corpuluiMembranele corpului sunt alcatuite din straturi subţiri de ţesut epitelial şi conjunctiv care acoperă, separă şi susţin organele interne.

Există două tipuri principale de membrane:- membrane mucoase- membrane seroase

Membranele mucoase secretă un fluid dens şi lipicios numit mucus. Mucusul lubrefiază şi protejează organele în care este secretat. Membranele mucoase se găsesc în organele cavitare, în cavitătile sau tuburile care intră şi ies din organism, cum ar fi cavităţile orală şi nazală, tuburile respiratorii, digestive, genitale şi excretoare. Membranele seroase se găsesc în cavitatea toracală şi abdomeno-pelviană şi acoperă viscerele, secretând un lichid lubrefiant, numit lichid seros.

o pleura este o membrană seroasă asociată fiecărui plămân. Fiecare pleură (pleura plamanului drept şi pleura plămânului stâng) este formată din două componente:

foiţa viscerală: aderă la suprafaţa externă a plămânilor foiţa parietală: căptuşeşte cutia toracică şi diafragmul.

Spaţiul dintre cele două foiţe se numeşte cavitate pleurală. Astfel, fiecare plămân este înconjurat de câte o cavitate pleurală proprie.

o Pericardul seros este membrana care acoperă inima: Pericardul visceral vine în contact direct cu inima Pericardul parietal vine în contact cu pericardul fibros

Spaţiul dintre cele două membrane se numeşte cavitate pericardică.o Peritoneul sau membranele peritoneale reprezintă seroasele cavităţii abdominale:

Peritoneul visceral acoperă viscerele abdominale Peritoneul parietal vine în contact cu peretele abdominal

Spaţiul dintre cele două foiţe se numeşte cavitate peritoneală. Micul şi marele epiploon sunt pliuri ale peritoneului care pleacă de la stomac. Acestea depozitează grăsimi şi ţesut conjunctiv lax, protejând viscerele. Unele organe, precum rinichii, suprarenalele şi porţiunea mediană a pancresului nu sunt acoperite de peritoneu, şi se numesc retroperitoneale. Mezenterele sunt pliuri duble ale peritoneului ce leagă peritoneul visceral de cel parietal (Fig. 10).

1.5. Noţiuni generale privind formarea temenilor medicali

Termenii medicali se formează pornind de la rădăcina cuvântului şi prin adăugare de sufixe, respectiv de prefixe. În tabelele de mai jos sunt prezentate o serie de rădăcini, sufixe şi prefixe ale acestor termeni.

diafragm

ficat

stomac

intestin gros

peritoneu parietal

marele epiploon

cavitate peritoneală

vezica

urinară

rect

peritoneu visceral

intestin subţire

mezenter

duoden

pancreas

micul epiploon diafragm

ficat

stomac

intestin gros

peritoneu parietal

marele epiploon

cavitate peritoneală

vezica

urinară

rect

peritoneu visceral

intestin subţire

mezenter

duoden

pancreas

micul epiploon

Figura 10. Organele viscerale ale cavităţii abdomeno – pelviene şi membranele seroase asociate

Rădăcina termenului SemnificaţiaAbdomeno Privind abdomenulAngi/o Cu privire la vasele sanguineartros Cu privire la articulaţiicianos AlbastruCit/o Cu privire la celulăDerm/o Cu privire la pieleeritros RoşuGastr/o Cu privire la stomacGlicos Glucide, zaharuriHepat/o Cu privire la ficatHist/o Cu privire la ţesuturiLeuc/o AlbMamo Cu privire la sâni, glande mamareNefro Cu privire la rinichiNeuro Cu privire la sistemul nervosOsteo Cu privire la oasefago Cu privire la hrănire

Pato Cu privire la boalăRino Cu privire la nas

Prefixul Semnificaţia termenuluia/an fără, absentacro extremitatebradi încetdia prin dis dificilendo interiorepi deasupra, pestehiper peste normalhipo sub normalmacro maremicro micperi în jurultahi rapid

Sufixul Semnificaţia termenului-algie Durere-cite Celule-ectomie (tomos – a tăia) Îndepărtarea chirurgicală a ...-gramă Înregistrarea unor parametri-grafie Procesul înregistrării-logie (logos – cuvânt, ştiinţă) Studiul ...-otomie Tăiere în ...-ostomie Formarea unei deschizături, în mod

chirurgical-megalie mărire-patie Boală-fobie Teamă-plastie Repararea chirurgicală a ...-penie Scăderea sau reducerea ...-scop Instrument de examinare-ită Inflamaţia ...

CURS 2. ORGANIZAREA CORPULUI UMAN. CELULA.

2.1 Nivele de organizare ale corpului uman

2.2 Numărul, dimensiunile şi tipurile celulare

2.3 Compoziţia chimică a celulei

2.4 Structura celulei

2.5 Ciclul celular şi diviziunea celulară

2.1 Nivele de organizare ale corpului uman (Fig. 11)

Nivelul celular

Celula reprezintă unitatea structurală şi funcţională a organismelor vii. Omul este un organism pluricelular alcătuit din 60 – 100 trilioane celule. Pentru a se menţine integritatea şi buna funcţionare a organismului, funcţiile vitale, precum: metabolismul, creşterea, excitabilitatea, remanierea şi diviziunea, trebuie să se desfăşoare corect, la nivel celular.

Celulele sunt compuse din atomi. Aceştia, la rândul lor, prin diverse legături chimice, formează molecule. Anumite molecule sunt grupate caracteristic pentru a forma structuri funcţionale, numite organite. Fiecare organit îndeplineşte o funcţie bine definită în celulă.

Organismul uman conţine multe tipuri de celule, fiecare specializată pentru o anumită funcţie. Exemple de celule specializate: celulele osoase, celulele musculare, adipocitele, elementele figurate, hepatocitele, celulele nervoase. Structura particulară a fiecărei celule este direct legată de funcţia ei.

Nivelul tisular

Ţesuturile sunt straturi sau grupări de celule asemănătoare, care îndeplinesc aceeaşi funcţie. Întregul organism este format din 4 tipuri principale de ţesuturi: epitelial, conjunctiv, muscular şi nervos. Un exemplu de ţesut este cel muscular prezent în inimă, a cărui funcţie este de a pompa sânge prin corp. Stratul extern al pielii (epiderma) este un ţesut, deoarece este compus din celule asemănătoare care, împreună, alcătuiesc un scut protector pentru corp. Histologia reprezintă ştiinţa care se ocupă cu studiul ţesuturilor.

Nivelul organic

Un organ este o structură alcătuită din două sau mai multe tipuri de ţesuturi care îndeplineşte o anumită funcţie. Organele variază mult în dimensiuni şi funcţie. Ex. inima, splina, pancreasul, ovarele, pielea, oasele. Fiecare organ conţine, în general, un ţesut pricipal şi alte ţesuturi secundare. În stomac, spre exemplu, mucoasa epitelială este considerată ţsutul primar deoarece funcţia de bază a stomacului este secreţia şi absorbţia ce se realizează la acest nivel. Ţesuturile secundare ale stomacului sunt ţesutul conjunctiv, nervos şi muscular.

Nivelul sistemic

Sistemele corpului constituie următorul nivel de organizare structurală. Un sistem este constituit dintr-o varietate de organe, ce au funcţii similare sau înrudite. Ex. sistemul circulator, sistemul nervos, sistemul digestiv, sistemul endocrin. Anumite organe pot participa la alcătuirea a două sisteme. Spre exemplu, pancreasul funcţionează atât în sistemul digestiv, cât şi în cel endocrin. Toate sistemele corpului sunt conectate şi funcţionează împreună, alcătuind organismul ca întreg.

2.2 Numărul, dimensiunile şi tipurile celulare

Organismul este o maşinărie extrem de complexă, în care baza este reprezentară de celule. Din acest motiv, celula este considerată o unitate funcţională. Pentru ca organismul să funcţioneze normal, celulele trebuie să – şi îndeplinească corect funcţiile. Pentru ca celulele să rămână în viaţă şi să-şi desfăşoare normal activitatea, sunt necesare anumite condiţii. Fiecare celulă trebuie să aibă acces la nutrienţi şi oxigen şi să fie capabilă să elimine reziduurile. În plus, trebuie menţinut, în permanenţă, un mediu care să protejeze celula.

Celulele au fost observate acum mai bine de 300 de ani în urmă, de către cercetătorul englez Robert Hooke. Utilizând un microscop primitiv, a examinat o bucăţică subţire de plută şi a observat o reţea de pereţi celulari şi de cămăruţe. El le-a denumit celule, după asemănarea lor cu chiliile din mânăstiri. Îmbunătăţirea microscoapelor a dus la noi date despre celule, culminând cu formularea teoriei celulare, în 1838 şi în 1839 de către biologii germani Matthias Schleiden şi Theodor Schwann. Această teorie susţine că toate organismele vii sunt alcătuite din una sau mai multe celule şi că celula este unitatea structurală şi funcţională pentru toate organismele. Studiile acestor cercetători au dus la conturarea unei noi discipline, numite citologie, care urmăreşte structurii şi funcţiilor celulei. Cunoaşterea nivelului celular este importantă pentru înţelegerea proceselor de bază ale organismului, respiraţia celulară, sinteza proteinelor, mitoza şi meioza. O înţelegere a structurii celulare contribuie la clarificarea structurii nivelelor superioare. Mai mult decât atât, multe dintre disfuncţionalităţile şi bolile organismului îşi au originea la nivel celular.

Este uimitor cum dintr-o singură celulă, zigotul sau celula ou, sute de tipuri de celule apar, ajungând la 60 – 100 trilioane celule care formează organismul adult. Celule variază mult, ca formă şi dimensiuni. Cele mai mici celule sunt vizibile doar cu un microscop cu omputere foarte mare de focalizare. Chiar şi cea mai mare celulă, ovulul, este de-abia vizibilă cu ochiul liber. Dimensiunea celulelor este măsuată în micrometri (µm). 1 µm – 10 -6 m. Ovulul are aproximativ 140 µm în diametru, în timp ce un eritrocit (hematie) are 7,5 µm. Globulele albe au în medie 10 -12 µm în diametru. Pe de altă parte, unele celule, deşi microscopice, pot fi foarte lungi. Un neuron poate ajunge la peste un metru lungime.

Forma iniţială a celulelor este sferică, după diferenţiere luând o altă formă caracteristică (fig. 12). Pot fi:

Aplatizate (pavimentoase) Ovale Fusiforme Stelate Prismatice Cubice etc.

Forma celulelor este adaptată funcţiei: globulele roşii discoidale sunt adaptate pentru transportul gazelor. Forma neregulat ă a neuronilor creşte raportul suprafaţă/ volum, ce permite trecerea influxului nervos.

Suprafaţa unor celulelor poate fi netedă, permiţând trecerea cu uşurinţă a substanţelor. Alte celule prezintă o suprafaţă denivelată ce ajută la absorbţie. Privind forma şi dimensiunile celulelor, toate prezintă modificări structurale pentru a servi funcţiei pe cae trebuie să o îndeplinească.

Pentru a înţelege structura şi funcţia, trebuie înţeleasă chimia corpului uman. Toate procesele din organism se desfăşoară respectându-se principiile chimiei. Mai mult, disfuncţionalităţile din organism au de multe ori, o bază chimică.

2.3 Compoziţia chimică a celulei

Elementele sunt cele mai simple substanţe chimice. Patru dintre elemente reprezintă cam 95% din masa corpului (carbonul, hidrogenul, oxigenul şi azotul). Alte elemente comune existente în orgnism sunt: calciul, potasiu, sodiu, fosfor, magneziu şi sulf. Puţine dintre elemente se găsesc libere în organism, majoritatea formează legături, alcătuind molecule. Unele molecule sunt alcătuite din atomi identici (O2), altele sunt alcătuite din tipuri diferite de atomi (H2O).

Compuşii existenţi în organism se împart în 2 mari categorii: compuşi organici şi anorganici. Compuşii organici sunt caracteristici organismelor vii şi sunt reprezentaţi de: proteine, glucide, lipide, vitamine, acizi nucleici. Compuşii anorganici sunt prezenţi şi materia nevie şi sunt reprezentaţi de apă şi săruri minerale (electroliţi).

ApaApa este compusul cel mai abundent prezent în celule şi în mediul extracelular. Apa este

prezentă, de cele mai multe ori, în corp, sub formă de soluţii, ea reprezentând solventul. Apa este un solvent aproape universal, aproape toţi compuşii chimici putându-se dizolva în ea. În plus, are rolul de a transporta diverşi metaboliţi prin membrana celulară sau dintr-o parte în alta a celulei. Apa contribuie la termoreglare, absorbind sau eliberând căldură. O altă funcţie a apei este implicarea în diverse reacţii enzimatice (hidroliza).

Electroliţii

Electroliţii sunt compuşi anorganici care se descompun în ioni în mediul apos, formând soluţii capabile să permită trecerea curentului electric. Rolul electroliţilor este de a menţine constant pH medului intern, deasemenea sunt implicaţi în transmiterea influxului nervos, în contracţia musculară. Dezechilibre în balanţa electrolitică pot duce la crampe musculare, friabilitate osoasă, comă sau diabet.

Compuşii organici

Proteinele

Proteinele sunt compuşi organici alcătuiţi din aminoacizi. În structura proteinelor intră 20 de aminocizi. Varietatea de combinaţii permite formarea unei anumite structuri şi a unui anumit mod de funcţionare. Proteinele sunt cele mai abundente substanţe organice şi pot exista individuale sau asociate acizilor nucleici (nucleoproteine), glucidelor (glicoproteine), lipidelor (lipoproteine) . Proteinele îndeplinesc în organism diverse roluri: structural, enzimatic, de transport, în contracţia musculară, în apărarea organismului.

Glucidele

Glucidele sunt compuşi organici care conţin în moleculă C, H şi O. Din această categorie fac parte monozaharidele, dizaharidele şi polizaharidele. Principalul lor rol este cel energetic. Excesul de glucide poate fi convertit în lipide.

Lipidele

Lipidele sunt a treia categorie mare de substanţe organice. Sunt insolubile în apă şi includ grăimi şi subtanţe înrudite, precum colesterol, fosfolipide. Lipidele au rol structural şi energetic. Deasemenea protejează şi izolează diverse organe. Fosfolipidele intră în structura membranei celulare.

2.4 Structura celulei

Oricât de mare ar fi diversitatea celulară, toate celulele au în comun o serie de structuri (fig. 13 ). Pentru a descrie mai uşor celula, aceasta pote fi divizată în 3 părţi mari:

1. membrana2. citoplasma3. nucleul

1. Membrana celulară (Plama lema) (fig. 14)- este alcătuită în principal din:

o proteineo un dublu strat fosfolipidico colesterolo carbohidratio alte lipide

Grosimea membranei este de aprox. 65 – 100 angstromi (Å). Structura membranei celulare nu este pe deplin elucidată, dar majoritatea cercetătorilor acceptă ca fiind real modelul mozaicului fluid. Structura de bază este reprezentată de stratul dublu fosfolipidic. În acest strat sunt inserate proteine mari, globulare. Fiecare fosfolipid din membrană conţine un capăt solubil în apă (hidrofil) şi un capăt solubil în grăsimi (hidrofob). Capătul care conţine fosfatul este hidrofil, iar cel care conţine acizii graşi este hidrofob. Deoarece capetele hidrofobe sunt respinse de apă, dar se atrag între ele, au tendinţa naturală de a se dispune în zona centrală a membranei, unele spre altele. Polii hidrofili constituie cele două feţe ale membranei, în contact cu mediul intracelular şi extracelular. Stratul lipidic este impermeabil pentru substanţele specific solubile în apă, cum ar fi ionii, glucoza sau ureea. În schimb, substanţele solubile în grăsimi, precum oxigenul, dioxidul de carbon, alcoolul, pot pătrunde prin stratul fosfolipidic, cu uşurinţă.Colesterolul este tot de natură lipidică. Acesta determină gradul de permeabilitate (impermeabilitate) al stratului fosfolipidic la compuşii hidrosolubili ai mediului interstiţial.

Proteinele membranare se găsesc, multe dintre ele, însoţite de glucide. Se disting două categorii mari de proteine, după modul de dispunere în membrană:

proteine transmembranare (integrale) proteine periferice, ataşate doar la una dintre suprafeţele membranei.Multe dintre proteinele integrale formează canale (pori) membranare(i), prin care moleculele

solubile în apă, inclusiv apa, pot străbate membrana. Aceste canale proteice permit trecerea preferenţială a anumitor molecule. Alte proteine integrale se comportă ca şi cărăuşi, transportând substanţe care altfel nu pot străbate membrana. Uneori, transportă substanţele în sensul opus direcţiei normale de difuziune (transportul activ, cu consum energetic). Altele se comportă ca şi enzime. Proteinele integrale pot servi ca receptori pentru moleculele solubile în apă, cum ar fi hormonii peptidici, care nu pot trece altfel prin membrana celulară. Prin interacţiunea receptorului cu diferiţi liganzi (molecule care se ataşează receptorului), acesta suferă o modificare conformaţională. Modificarea induce activarea regiunii interne a receptorului sau activarea unor proteine intracelulare ataşate receptorului, care determină un anumit răspuns din partea celulei.

Proteinele periferice sunt adesea ataşate celor integrale. Acestea funcţionează, în majoritate, ca enzime sau ca reglatori ai transportului membranar.

Glucidele membranare se găsesc în combinaţie proteinele sau cu lipidele. Acestea se găsesc la exteriorul celulei şi intervin în încărcarea membranei. Deasemena contribuie la coeziunea celulelor. Altele intră în structura unor receptori.

2. Citoplasmaa. Hialoplasma (citosolul): este mediul în care se găsesc organitele celulare. Conţine

dizolvate proteine, electroliţi şi glucoză. În citoplasmă se găsesc dispersate lipide neutre, granule de glicogen şi organitele.

b. Organitele celulare:→ cu membrană dublă: mitocondriile→ cu membrană simplă: lizozomii, reticulul endoplamatic, aparatul Golgi, peroxizomii→ lipsite de membrană: ribozomii, centrozomul

MitocondriileMitocondriile sunt prezente în citoplasma tuturor celulelor, dar numărul lor variază de la

mai puţin de 100 la câteva mii, în funcţie de necesarul energetic al celulei. Au forma şi dimensiunea variabile: globulară, elongată, filamentoasă. Structura de bază a mitocondriei (fig. 15) este reprezentată de o membrană dublă (anvelopă) şi o matrice (plasma mitocondriei). Membrana are aceeşi structură ca şi membrana celulară. Mebrana externă este netedă, cea internă invaginează creste mitocondriale. Acestea prezintă ataşate numeroase enzime oxidative.

Matricea conţine mari cantităţi de enzime dizolvate implicate în producerea de energie. Aceste enzime acţionează împreună cu enzimele ataşate crestelor, în scopul oxidării nutrienţilor cu obţinere de energie. Această energie este stocată în molecule macroergice (care acumulează mari cantittăţi de energie) numite ATP (adenozin trifosfat). ATP-ul ste transportat apoi extramitocondrial pentru a elibera energia de fiecare dată când este necesară. Mitocondriile se replică independent, de fiecare dată când este nevoie de energie în plus în celulă. Acest lucru se datorează existenţei ADN-ului mitocondrial.

!!!Deoarece mitocondriile se găsesc doar în ovul, nu şi în capul spermatozoidului, toate mitocondriile se transmit pe cale maternă. Replicându-se independent de nucleu, ele se transmit identic de la mamă. O formă rară de orbire – neuropatia optică ereditară Leber – se consideră că s-ar transmite astfel.

Rolul mitocondriilor este acela de a produce energie pentru celulă, prin respiraţia celulară.

Reticulul endoplasmatic (reticul – reţea, endos – interior)Reticulul endoplasmatic (fig. 16) este alcătuit dintr-o reţea de canalicule şi cisterne,

răspândite în citoplasmă. Aceste canalicule sunt interconectate. Pertele reticulului are aceeaşi structură ca şi membrana celulară. Spaţiul din interiorul reţelei de tuburi este plin cu un matrix, diferit de cel extrareticular, însă este acelaşi cu cel aflat între cele două mebrane care acoperă nucleul. Suprafaţa pereţilor reticulului poate depăşi în unele celule (hepatocite) de 30 – 40 ori suprafaţa celulei.

Rolul reticului este de a transporta diverse substanţe în celulă. Deasemenea suprafaţa mare permite existenţa a numeroase enzime implicate în metabolismul celulei. Deasemena are rol mecanic, de susţinere a celulei.

Reticulul endoplasmatic poate fi de două tipuri:

Reticul endoplasmatic rugos (granular) – REg (Fig. 17) Reticul endoplasmatic neted - REn (fig. 18)

Reticulul endoplasmatic rugos prezintă ataşaţi ribozomi şi este implicat în sinteza proteinelor. Reticulul endoplasmatic neted este lipsit de ribozomi şi este implicat în sinteza unor lipide.

!!! O persoană care consumă repetat anumite substanţe, cum ar fi alcoolul sau fenobarbitalul, dezvoltă o toleranţă, astfel că este nevoie de cantităţi din ce în ce mai mari pentru a obţine efectul iniţial. Explicaţia citologică este aceea că acest consum îndelungat determină proliferarea reticulului endoplasmatic neted în vederea detoxifierii eficiente a organismului.

Aparatul Golgi (fig. 19 )

Aparatul Golgi este strâns legat de reticulul endoplasmatic. Este format din 4 sau mai multe straturi de vezicule aplatizate din care se desprind alte vezicule sferice. Acest aparat este bine dezvoltat în celulele secretoare (fig. 20). Aparatul Golgi funcţionează în dependenţă cu reticulul endoplasmatic (fig. 21). Vezicule transportoare desprinse din reticul fuzionează cu aparatul Golgi. Substanţele transportate sunt procesate de acest aparat şi formează lizozomi, vezicule secreatoare sau alte componente.

Rolul aparatului este acela secretor şi de sinteză de carbohidraţi.

Lizozomii (fig. 22)

Lizozomii sunt vezicule sferice desprinse din aparatul Golgi şi dispesate apoi în citoplasmă. Lizozomii conţin peste 40 de tipuri diferite de enzime, numite hidrolaze şi alcătuiesc un sistem digestiv al celulei, ce permite degradarea structurilor celulare distruse, a particulelor încorporate de celulă şi a unor bacterii. Membrana lizozomilor împiedică răaspândirea hidrolazelor prin celulă şi autoliza celulei.

!!! Atrofierea normală, sau reducerea mărimii uterului după naştere, se datorează activităţii lizozomilor. La fel, regresia sânilor după perioada de alăptare se datorează aceloraşi organite.

!!! Unele boli se datorează funcţionării anormale a lizozomilor. Inflamarea dureroasă din artritele reumatoide, de exemplu, are loc atunci când enzime lizozomale sunt eliberate în capsula articulaţiilor şi iniţiază deigestia ţesutului înconjurător.

Peroxizomii

Peroxizomii sunt asemănători lizozomilor, dar diferă prin două aspecte. Se formează fie prin replicare proprie, fie provin direct din reticulul endoplasmtic şi conţin oxidaze, ca enzime. Au rolul de a degrada o serie de substanţe toxice pentru organism. Spre exemplu, cam jumătate din alcoolul consumat de o persoană este detoxifiat de peroxizomii hepatocitelor.

Ribozomii (granulele lui Palade)

Ribozomii sunt orgnite lipsite de membrană celulară, prezenţi liberi în citoplasmă sau ataşaţi reticului endoplasmatic sau membranei externe a nucleului. Se formează în nucleoli. Au aspect sferic şi sunt formaţi din 2 subunităţi ce conţin ARN ribozomal şi proteine. Au rolul de a

sintetiza proteinele prin legarea aminoacizilor conform informaţiei codificate în acizii nucleici.

Centrozomul (fig. 23)

Centrozomul este masă sferică lipsită de membrană, situată în apropierea nucleului. Este format din 2 centrioli, perpendiculari unul faţă de altul. Fiecare centriol este alcătuit din tubuli de natură proteică. Centrozomii sunt prezenţi doar în celulele care e divid. În timpul diviziunii centriolii se dispun de o parte şi de alta a nucleului, formân fusul de diviziune. Neuronii nu au centrozom şi deci, nu se pot divide.

3. Nucleul (fig. 24)

Este de obicei localizat central în celulă. În cazul adipocitelor, fibrelor musculare striate de tip scheletic este împins spre periferie. Reprezintă cea mai mare componentă a celulei şi conţine materialul genetic ce determină structura şi funcţiile celulei. Majoritatea celulelor conţin un singur nucleu. Unele celule nu prezintă nucleu (hematia adultă), altele au 2 (hepatocitul), sau chiar mai mulţi (fibra musculară striată de tip scheletic).

Nucleul este delimitat de o membrană dublă, poroasă. Porii sunt formaţi din proteine ce permit trecerea selectivă a ARN-ului, a unor proteine şi a unor complexe ARN – proteine. În interiorul nucleului se găseşte carioplasma ce conţine:

Nucleolii: corpi sferici lipsiţi de membrană formaţi din ARN şi proteine cu rol în sinteza ribozomilor.

Cromatina este o masă cu aspectul unui ghem, formată din ADN, proteine şi mici cantităţi de ARN şi diferiţi ioni. Cromatina reprezintă materialul genetic al celulei. Când o celulă se divide, cromatina se spiralizează şi se condensează formân cromosomii. Fiecare cromosom poartă mii de gene responsabile de caracterele organismului.

Rolul nucleului este de a depozita şi transmite informaţia genetică la descendenţi şi de a controla activitatea întregii celule prin procesul de sinteză proteică.

Creşterea complexităţii

celulă

ţesut

sistem

Creşterea complexităţii

celulă

ţesut

sistem

Figura 11. Nivelele de organizare structurală din corpul uman

Figura 12. Forma celulelor a. Neuronul; b. Celulă epitelială pavimentoasă; c. Celulă musculaă netedă; d. Celulă musculaă striată de tip scheletic; e. Leucocit; f. Hematie;

g. Osteocit; h. Spermatozoid

Ap. Golgi

Membrana nucleară

Mitocondrie

Lizozom

Cromatină

Membrana celulară

Microtubuli

Reticul endoplasmatic rugos

Citoplasmă

Ribozomi Reticul endoplasmatic neted

Nucleu

Nucleol

Centriol

Granule de secreţie

Ap. Golgi

Membrana nucleară

Mitocondrie

Lizozom

Cromatină

Membrana celulară

Microtubuli

Reticul endoplasmatic rugos

Citoplasmă

Ribozomi Reticul endoplasmatic neted

Nucleu

Nucleol

Centriol

Granule de secreţie

Figura 13. Structura unei celule

Proteine fibrilare

Glucide

Colesterol Proteine globulare

Dublu strat fosfolipidic

Glicolipide

Proteine fibrilare

Glucide

Colesterol Proteine globulare

Dublu strat fosfolipidic

Glicolipide

Figura 14. Structura membranei celulare

membrană externă

membrană internă

creste mitocondriale

cu enzime oxido-reducătoare

matrice (ADN mitocondrial, enzime, ARN)

membrană externă

membrană internă

creste mitocondriale

cu enzime oxido-reducătoare

matrice (ADN mitocondrial, enzime, ARN)

Figura 15. Mitocondria a. Imagine la microscopul electronic

Figura 16. Reticulul endoplasmatic – imagine la microscopul electronic

tubuli

ribozomi

membrană

tubuli

ribozomi

membrană

Figura 17. Reticulul endoplasmatic rugos Figura 18. Reticulul endoplasmatic neted

aparatul Golgi

vezicule transportoare

reticulul endoplasmatic

vezicule secretoare

aparatul Golgi

vezicule transportoare

reticulul endoplasmatic

vezicule secretoare

Figura 19. Aparatul Golgi Figura 20. Aparatul Golgi în celulele secretoare

Figura 21. Relaţia dintre reticulul endoplasmatic şi aparatul Golgi

Figura 22. Lizozomii

Figura 23. Centrozomul cu centrioliipor nuclearmembrană

nuclearănucleol

nucleu

cromatină

mb. ext.

mb. int.

por nuclearmembrană nucleară

nucleol

nucleu

cromatină

mb. ext.

mb. int.

Figura 24. Nucleul

CURS 3. CICLUL CELULAR

Un ciclu celular constă în creşterea celulei şi diviziunea ei. Reprezintă perioada din momentul apariţiei unei celule până în momentul formării altor două celule prin diviziunea ei.

Ciclul celular prezintă două etape mari: interfaza şi diviziunea. Diviziunea urmăreşte pe de o parte, creşterea organismului şi înlocuirea celulelor distruse, iar pe de altă parte conservarea cantităţii de material genetic în descendenţă. În funcţie de scopul urmărit, se disting două tipuri de diviziune: mitoza şi meioza.

Informaţia genetică este stocată în molecula de ADN. ADN-ul este un polimer format din unităţi de bază numite nucleotide (fig. 25). O nucleotidă este formată din:

O bază azotată: o Purinică: adenina, guaninao Pirimidinică: citozina, timina

Zahărul: deoxiriboza Fosfatul

Nucleotidele sunt legate între ele prin intermediul fosfatului şi al zahărului formând o catenă. ADN-ul este o moleculă bicatenară, cele două catene sunt legate între ele prin punţi de hidrogen între bazele azotate de pe cele două catene. Structura ADN-ului este cea de dublu helix, catenele sunt răsucite una în jurul celeilalte (fig. 26).

Cea mai mare cantitate a materialului genetic se găseşte în nucleu, unde formează cromatina. Aceasta este formată din ADN şi proteine, care sunt implicate în stabilizarea cromatinei. În timpul interfazei, materialul genetic se găseşte sub formă de cromatină, care este laxă, iar în timpul diviziunii se condensează formând cromosomii (cromatină = cromosomi).

Specia umană are informaţia genetică grupată în 23 perechi de cromosomi. Dintre aceştia, 22 de perechi sunt autosomi şi 1 pereche sunt cromosomii specifici sexului (XX pentru femeie sau XY pentru bărbat).Structura unui cromosom este reprezentată mai jos:În urma diviziunii celulare rezultă cromosomi monocromatidici, fiecare conţinând o singură moleculă de ADN bicatenar. În timpul interfazei are loc dublarea cantităţii de ADN prin procesul de replicare (fig. 4). Astfel vor rezulta cromosomi bicromatidici, fiecare conţinând 2 molecule de ADN, ca în fig de mai sus.

3.1 MitozaMitoza este procesul de diviziune care se desfăşoară în celulele corpului şi are scopul de a realiza creşterea organismului sau refacerea celulelor distruse.Procesul se desfăşoară în 4 etape mari:

Profaza Metafaza Anafaza Telofaza

Profaza (fig. 29): - Cromatina începe să se condenseze - Membrana nucleară şi nucleolul încep să se dezagrege - Centriolii încep să formeze fusul de diviziune- Materialul genetic este dublu (46 de cromosomi/cromatină bicromatidici)

Metafaza (fig. 30): - Cromosomii sunt bine individualizaţi (în această etapă pot fi studiaţi deoarece se observă foarte clar

cele 2 cromatide)- Membrana nucleară a dispărut complet - Cromosomii sunt dispuşi central formând placa ecuatorială (metafazică)

Anafaza (fig. 31):

- La începutul acestei etape cromosomii bicromatidici încep să se separe de la nivelul centromerului şi devin monocromatidici

- La sfârşit cromosomii monocromatidici ajung la jumătatea distanţei dintre ecuator şi polii celulei

Telofaza (fig. 32):- Cromosomii monocromatidici ajung la polii celulei- Se formează membrana celulară care separă cele două celule nou formate- Are loc citokineza (separarea celorlalte organite celulare)

3.2 Meioza

Este procesul de diviziune care se desfăşoară în celulele generatoare din organele sexuale. Are ca rezultat obţinerea de celule haploide (care conţin doar jumătate din cantitatea de material genetic, 23 cromosomi). Meioza precede fecundaţia şi are loc tocmai pentru a păstra cantitatea de material genetic constantă în descendenţă (23 cromosomi materni + 23 cromosomi paterni = 46 cromosomi) (fig. 35).Are 2 etape mari:

o Etapa reducţională (fig. 33): Profaza I Metaza I Anafaza I Telofaza I

o Etapa equaţională (fig. 34): Profaza II Metafaza II Anafaza II Telofaza II

În meioză intră cromosomi bicromatidici (46 cromosomi). Etapa reducţională se finalizează cu obţinerea a 23 cromosomi bicromatidici. Profaza I:

– Este mai lungă decât profaza mitozei – În plus faţă de evenimentele din profaza metafazei are loc gruparea cromosomilor omologi,

paterni şi materni, în tetrade formând 23 de perechi de cromosomi.– În această etapă are loc şi crossing - over-ul (schimbul reciproc de gene între cromozomii

omologi)Metafaza I:

– Tetradele se dispun la mijlocul celulei formând placa metafazicăAnafaza I:

– Are loc separarea cromosomilor omologi şi migrarea lor spre polii celulei.– Migrează cromosomi întregi, bicromatidici, 23 spre un pol şi 23 spre celălalt pol

Telofaza I:– Cromosomii bicromatidici ajung la polii celulei– Are loc separarea celorlalte componente celulare şi individualizarea celor două celule nou

formateDupă etapa reducţională urmează o scurtă interfază, în care nu se mai dublează materialul

genetic. Etapa equaţională se desfăşoară ca o mitoză obişnuită, singura diferenţă fiind aceea că se obţin 23 cromosomi monocromatidici în loc de 46. Celulele rezultate în urma diviziunii sunt ovulele, respectiv spermatozoizii. Ovulele conţin toate 22 + X cromosomi, iar spermatozoizii conţin 22+X sau 22+Y cromosomi.

Materialul genetic, în afară de a se transmite (prin replicare) la descendenţi, are rolul de a controla activitatea celulei prin sinteză proteică.

3.3 Sinteza proteinelor (fig. 36) are loc în 2 etape mari: Transcripţia Translaţia

Transcripţia (fig. 37) are loc în nucleu şi constă în copierea informaţiei din ADN, pe bază de complementaritate, în ARN-ul mesager. Acesta, după maturare, părăseşte nucleul şi ajunge în citoplasmă, la nivelul ribozomilor. Pentru a se forma proteine este nevoie de aminoacizi, care se leagă între ei prin legături peptidice.

Translaţia (fig. 38) constă în exprimarea informaţiei din ARN-ul mesager. Astfel 3 nucleotide din ARN (ADN) formează un codon. Un codon codifică un anumit aminoacid. În citoplasmă există ARN de transport care conţine 3 nucleotide complementare cu un anumit codon din ARN mesager. ARN de transport leagă specific un aminoacid şi-l transportă la nivelul ribozomilor, unde se fixează de secvenţa complementară de ARN measager. Următorul ARN de transport se va prinde în continuarea primului şi între aminoacizii transportaţi se vor forma legături peptidice, după care ARN de transport se desprinde. Procesul se repetă până ce se termină catena de ARN mesager. La sfârşit rezultă un lanţ peptidic care se va împacheta într-un anumit fel formând o proteină. Proteinele sunt sintetizate în funcţie de necesarul celulei şi în permanenţă are loc un control al sintezei prin diverse mecanisme chimice.

Figura 25. Structura deoxiribonucleotidei

Figura 26. Structura dublu helix a ADN-ului Figura 27. Structura cromosomului bicromatidic

Figura 28 Replicarea ADN-ului

Figura 29 Profaza

Figura 30 Metafaza

Figura 31 Anafaza

Figura 32 Telofaza

Figura 33 Etapa reducţională: profaza I, metafaza I, anafaza I, telofaza I

Figura 34 Etapa equaţională

Figura 35. Meioza şi fecundaţia

Figura 36 Sinteza proteinelor

Figura 37 Transcripţia

Figura 38 Transcripţia şi translaţia