Lucian gavrila & ion dabala genetica diviziunii celulare

PREFATA
Marite descoperiri ale biologiei le datordm secolelor XIX $i XX.
Dacd secolut at XIX-Iea ne-a oJerit, prin mintea geniold a lui
Dartain, tezele generale ale cornplicatului fenomen de euolufie bio-
Iogicd, secolul al XX-Lea ne-a adus tn lumina cunoagterii, adincimile,
oprofinddrile, detaliile, cdile intime prin care se realizeazd el.
SecoIuI oL XIX-leu ne-a ard.tat grandoarea 9i mirajul pd.durii', seco'
lut aI XX-Iea ne sratd frumuse{ea ;i arh'itectura fiecdrui copac.
Spiralo clialecticd a cunoapterii biologice a atins in merzul sdu
punctZ ne.bdnttite de cei mai mari uizionari ai biologiei secolului
irecut. Astdzi, fenomenul euolu{iei biologice este conceYtut tn condi-
liile in care se cunoa;te ee rol joacd. acizii nucleici in codificarea 9i
transrniterea informnliei genetice, cun1, se realizeazd reglaiul genetic,
care este raportul cauzal intre necesitate ;i |ntimplare, tn sfera bio-
logicutui. Cercetdri de mare Jinefe, datorate lui J. Backtttith, de la
uniuersitotea Haruard, au pus capdt disputei in jurul genei, silind-o
pe aceasta sd se dezudluie ca unitote chim'icd de bazd, a ereditdfii.
Pentru prima datd. in istoria biologiei, o gend a Jost izolatd' din cro-
nxozotnul bacterian, spre uimirea Tsoate chiar o aceluia cdre a realizat
acest lucru.
In 1970, O. Miller Si Ch. Thomns au surprins gena bacteriand. ,,la
lu,cru": un Lang de potiribozomi, atasat de cron'Lozornul circular
bacterian (ADN-ul bacterian) ce copia inJorma$ia geneticd Si realiza
pe baza ei sinteze de proteine speciJice. Mai mult, cercetdrile au
mers pind acolo incit s-au reupit sinteze artifi'cinle de diferite tipuri
de uirusuri. Nu este departe timpul cind ,,uiafa credtd in eprubetd"
se ua tronsforma din metaJord in realitate,
Fenomenele biologice sint de rnore cornpletitate gi de nespusd
frumusefe. Dar unul' dintre cele mni interesante, spectaculoase gi
ca'ptiuante fenomme biologice este cel al diuiziunii celulare. Pentru
milte organisrne, mai ates cele unicelulare, diuiziunea este modul
curent de reproducere.
Reproduierea lnseamnd. elaborarea unui progrmn identic cu acela
care a eristat im generalia anteri,oard. Din gen'erafie in generalie,
folosind drept cate de transmisie calea geneticd, se transmit instruc-
fiunile, planurite arh'itecturale ale uiitorului organism. F. Jacob,lau-
reat aL premw.Lui Nobel, aratd, cd. ,,intr-o fii,ntd uie totul este rinduit t'n

uederea reproducerii . . . nu existd. azi pse pfuntnt fiinte uii, d.ectt i,rt
md,sura in care aceste Ilinge s-au reprod.rrs cu indi;jir; timp d.e dnd,
miliarde de oni sau mni m:ultc. pentru sistemele biologice riproduce-
rea constituie tnsdgi cayze eristengei lor; sistentut biilogic 6ri se re-
produce ori,_ di-spare. cale de mijloc nu eristd,. prin "regtroducerea
sisternelor bi,o.logire, lwnea vie euolueazd, in sensul, opus Lwnti
lipsite-de uiafd, realizind o ordine erescind.d,, opurttndu-se- aparentei
dezordini a lumii lipsite d"e uiafd.
Diuiziunea celulard., . un rneconism biolaqic Jundamental, prin
care se asigurd, continuitatea sistemutui biologic in tirnp $ repro-
ducerea prograrnului acestui sistem d.e-a lunlgur generigiiior cettt-
lare, este unur dirttre cele m.ai interesante fenoinene tntilnite in
naturd. In acela;i timgs, contrar aparen{elor, este un fenomen ertrem
de complicat ,si mutte din taturite saie, oiicit de ntult se cun&ste
despre el, rnai lin de d"omeniul ipotezelor si incertituatnttor:. niiidescoperit de aproape un secol ;i, jumdtate, Jenornerult dtulziwii
celulare preocupd. cu- acelagi intere's gtndirea biotogilor ;i, multe labo-
ratoare din lume gi-au inscris tn programul wi a.e'lucru studiut
aprofundat,
-sub m:u"Itipte taturi, a[ d{uiziunii celulare. Biochiiia,
biofizica, cibernetica, matemntica se atdturd d.atelor d"e citologie',
citogeneticd. in erplicarea fenomenutui, diuizimii celulare. De;i "or-
ganizarea geneticd prezintd multe scherne, d"e Ia organizarea proco-
riotd. la a.ceeo, nl,ezocariotd gi, in sJir;it, organizarea iucariotd., fn tiniigenerale, mecanisrnul diuiziunii celulare,- mni ales la niuelul mole-
gyly'Qtrezintd,, in cadrul acestor uariate tipuri d.e organizare gene-
ticd,, o uimitoare sim.ititudine. Marile d.eoiebiri apar" tnsd, la niuel
supramolecular, l,n deJd;urarea euenimentelor dis{ributiue ale diui-
ziunii_celulare, care se prezintd tntr-o gamd. d.estul d"e uariatd. chinr
in cadrul aceruin.si tip d,e organizare geneticd, surprinzdtor este insd.
faptul .cd.
pe.cdi' afirite t""
".ii"gi ia acelagi rezurtat: repartizarea
cit mai echilibratd. a produgitor de repticagie in celulele fi.ice, resta-
bili'rea_integralitdlii progranrurui aceitora in conJormitate cu pro-
gr amul celulei iniliale.
Ditsiziunea celulard, o"pare ca un fenomen d.e d"eosebitd. importanfd.
in u_iafg organisnelor, asigurind" continuitatea pt'ogrdmului sisteme-
lor_biologice de-a lungul unor pterioade mari ae tfinp, uneori ertra-
ordinar de mnri, de mdrimea ereror geologice sau ihiar d.e durata
uielii organice.
- Euo^lufia organizdrii genetice, a structurii crornozomrrlui., a pornit
de la forme primordiale, specifice structurii procari,ote, ce caracteri-
zeazd. bacteriile, actinomicetele ;i algete albastre, la care lipsegte un
nucleu propriu-zis, iar genele iau contact direct cu citoplasmn i,n
lipsa unei rnem,brane nucle&re, trecind. d.e la forme cu centromert
6
difuzi ce caracterizeazd unele alge Si unele pflonte supetioare primil
ti.rse, la care funcfia. centronleriid nu este bine localizatd, aiwn4ind
la org1anisme an centromer localizat dar cu numdr mnre de constric-
lii si'cundare, a;a cum si'nt unele rnonocotiledonate primitioe gi, in'sftrsit,
ta formele c1L un singur centromer, cu o singurd cottstricfie
secund.ard. gi cu citeua segmente heterocromatice. Aceste tipuri'-de
organizare'genetic(t coerisld astdzi, iar diviziunea celulard in cadrul
Iol se reali1eazd 2n tinii mnri dupd un pilan con'L7ln, in care ore loc
o succesiune regutatd intre procesele replicatitse Si acelea distri-
butiue.
Ridicindu-se problema originii structurilor superior organizate
din structuri printnre o fost elaboratd, in ultimul tirnp, ipoteza ori-
ginii endosimbiotice a celulelor eucari,ote, o ipotezd interesantd, c(ne
are unele purrcte de sprijin destul de bine consolidate.
Studiul diuiziunii celulare constituie o perrnanentd preocupare
pentru mul[i, biologi deoarece acest fenomen prezintd. semnificafii
inajore in desfd;uiarea programului sistem:tilui biologic normal.
DesJd;urarea normald. a ditsiziunii celulare este un indiciu cd sis-
temul biologic se afld tn condifii ecologice normnle. Dimpotriud,
apari[ia d.e
-anomalii
in d.estd.;urarea diuiziunii celulare reflectd tul-
burarea condifiitor interne ;i erterne ale si.stem.ului biologi'c, c1t
implicalii imediate in zuprauie[uirea sa.-
Date Jiind. m;ultipleli semnificafii, de ordi'n biologic g-eneral Si
de ordin genetic in special ale fenomenu"lui dittiziunii celulare am
conceput 6ceastd. carte cu gindul de a prezenta intr-o mdwrd, cit mai
comptetd. stad.iut cercetdrilor pe plan mondial Si nalional in acest
domeniu. Bazali deopotriud. pe consultarea unui numdr cit mni
mare d.e lucrdri Stiin{ifice, tratate gi monogratii' 9i pe eqperien$a per-
sonald. in acest d.omeniu, am crezut d.e cuuiinfd cd. ar fi util sd' pre-
zentdm cititorilor mod.alitd{ite d.e desfd;urare a diui,ziunii tn cadrul
diferitetor trepte de organizare geneticd.. Ne-ant. referit pe seu.rt la
mbcanismul ieproduceiii in cadiul uirusurilor, degi acest grup,.in
general, nu eite acceptat ca fiind alcdtuit din si.sterne bi.ologice.
Luofl a afirmat cd ,,Dirusurite trebuie sd le considerdrn uirusuri pen-
tru id sini uirusuri.(, uri,nil sd. arate cu aceastd butadd. statutul aparte
aL acestora, Dar Japtul cd uirusurile ou o reproducere a lor (;i noi
;tim cd. reproduceiea reyrezintd. tn fond finalitatea oricdrui sisterm
biotogic) d.bsfd.gurotd, e clrept, dupd. partianlaritdfi cu totul strdine
celoriatie sisteme biologice, ne-a determi,nat sd ne oprhn 9i asupra
acestui grup pentru a prezenta cititorului o imngine gencrald asupra
Jenomenelor reproducti,ue din lumea uie.
In continuaie se analizeazd organizarea gi mecanismul ditsiziunii
celulare in cadrul organizdrii procari,ote, mezocariote ;i eucariote,

Ir e zentindu- s e par ticular itdlile diu iziunii la b acter ii, alge albastre,
dinofi.cee gi. la organismele eucariote plante gi anirnale. bin aceastd
e_r?:rne1e sperd,rn sd fi reiesit clar pentru cititor, cd indilerent de mo-
dalitdlile.prin care se realizeazd, dibiziunea celuiard,, aceasta du,ce, in
gqdyul -
dif eritelor categ orii d.e or g anisme, la r e pr oducere a sistemelor
b_iologice Ei mni ares._la asigurara contirwitd[ii prograrnului genetic
de - a lungul g ener agiilor.
- O atenlie deosebitd a fost acordatd. meiozei, prezentndu_se par_
ticularitdfile acesteia la diuerse gnlpe de organisn-r.e. sint erpuse
datere recente de rniooscopie electroiicd, care 6u dus la euid"enlterea
cotnplent'lui sinaptinemar
-
rezultat aI conjugdrii cromozo,miror.
Replicarea mnterialului, genetic, atit tn cadrur ciclului mitotic
cit gi tn cadrul cicrului meiotic, este analizatd 2n d.etaliu, folosindu-se
datele recente de microscopi.e electronicd. ;i autoradiografie.
structura cromozonLului,, comportamentul sdu miiotic gi, meio-
tic sint analizate in detaliu.
... In-.pgr.tea fi.nald" sint erpuse d"ate referitoare la i,nfluenfa sgetu-
lilor fizici, chimici gi, biologici asupra d"eifd;urdrii diuizitnrii. celulare.
Cartea se adreseezd tuturor acelora care fi,nt interesali de feno_
menele genetice ra niuer celular, geneticienilor tn primur rind., diuer-
;ilm speciali;ti: biologi, medici, dgronorni, stud.enli, profesori de bio-
logi,e, chiar ;i' eleuilor. Desigur, sarcina reatizdiii uiei asernenea
monogratii a fost ertrent. d.e deficild.. Dar |ntructt, Ia noi tn lardnu a apdrut o asemeneo, monografie, i,ar tratatele strd.irrc, aeaitfet
greu accesibire nu mni corespund intru totul noilor d.ate aie micio-
scopiei' electronice gi, autoradiografiei, se itnpunea realizarea sa.
_ sintgm_ indatorafi, ref erenlitor gtiinfiifici pentru sugestiile fdcute,
aducindu-Ie pe oceastd cale sincere mulfumiii.
Deoarece cansiderdm cd. aceastd. carte este susceptibitd de imbu-
n'dtdliri, in uederea unei, uiitoare edigii, sintern d.eoseit d.e recunoscd-
tori, tuttnor acelora care prin sugestii, gi, recomanddrt uor contribui
la desduirgirea sa.
I'refafa
Cap. f.
Cap. II.
CUPRINS
fntroilueere. 11
Cromozonrul
- Structurl 9l morlologle 17
l. Structura opti,cd gi. eleclronnticroscopi.cd a cyomozomului eucayiotelor 17
2. Structura genoJorwlwi bacterian ;i a uornozomuiud dinoJlagelalelor
cornpalatiu cu aceea a crornozontului ewcari,oti,c 31
3. Morfologia ct'omozomilor 38
4. Cromozomu.l organizator nucleolar 50
Bucuregti, Cluj-Napoca, septembrie IgT4
Cap. IIL trlochlmla cromozomulul
L Compozili,a chimicd a cromatinei
2. Arhitectura molecwlard o crotnozomu.lui 59
3. Specializarea Junclionald, a crornatinei: euoromati,na gi heterocro-
malina 65
4. Rolul histonelor tn structuya gi fu.nclia cromatinei 74
Cap. IV. Repllcarea eromozomulul 76
Cap. V. IDrrtlculurltirlllc mulllpllellril lormclor prcrelularo (aeclularo) do viatfi 93
Cop. VI. Orgonlznrea gonollel procarlottr 9l modrlilhfllc dc repllonre pl dlvlzluno f03
A. l}acterii 105
B. Alge albastre (Cyanofhyccae) . . ll4
C, Problema trccerii d,e la struclura procariotd la structura eucariotd, ll8
Cap. VII. Partlcularitfililo ile organlzare qi mecanismul dlvlzlunll la organlsurelo
mezocariote 124
Cap, VIIf. Organlzarcagenetlctr eucarloti 130
l. Inboilucere 130
2. Ciclul aclular lo eucari.ote 133
a). Ciclul mitotic 133
b) Ciclul meiotlc 139
c) Trecerea tle la ciclul mitotic la ciclul meiotic 145
Cap, IX, Clelul celular
56
56
A. Di.aiziunea mitoticll
1. Semaificalia biologictr a mitozei
2. Cinetica cliviziunii celulare
148
148
148
150
150
a
a) Interfaza

b) Ptolaza
c) Metalaza
d Analaza
e) Telofaza
f) Cltochineza
tnergetica cliviziunii celulare
Tipuri, particulare de iliuiziwne nucleard.
Amitoza
Pleuromitoza, criptomitoza, criptopleuromitoza
}.Iitoza euglenoitli
Diviziunea nucleard la ciliate
Endomitoza 9i politema.
Meioza
Desfdgurarea meiozei.
a) Prima diuiziune meioli.cd
b) A doua iliuiziune meioticd
MoiliJicd,ri tn d,esfdgurarea normald a meiozei gi mecanismele lor
genetice
Meioza dn cond,iliile oarialiei nun.drului, de oromozotni
a) DesfSgurarea meiozei la organismele haploicle
b) Desfdgurarea meiozei la formele poliploicle
Cap. X. Inlluenla factorilor mutageni asupra dlvlzlunll celulare
l. Factori fizici' - radiafii' i.onizante
2. Factori chimici mutageni
3. Influenla factorilor biologici
Cap. XI. Reglarea dlvizlunil eelulare
Cap. XII. Coneluzli gcnerale
Organizarea gen.elicd tn trumea uie .
Organizarea geneticd procariotd
Organizarea geneticb eucariotb
Structura moleculari a cromozomului eucariotic
Organizarea genetic6 mezocariotb.
Bibliogtafie
Capitolul I.
INTRODUCERE
CeIuIa este ,unitate de structurS qi funclie pentru metafite qi
metazoare. Ea poate exista liber, reprezentind indivizi biologici
(sisteme biologice de nivel individual) in cazUl organismelor uni-
celulare protozoare sau protofite sau intrd in alcStuirea lesuturilor
ca sub,ansarnrbluri (suftrsisteme) la metafite $i metazoare. In ambele
cazuri, celu,la rep.rezintd fundamentul vielii avind ca principale
componente citoptrasma qi nucleul. Citoplasma s,au protoplasma in-
clude formaliuni infracitoplasmatice precum mitocondriile, dictio-
zomii (aparatu,I Golgi), ribozornii, reticulul endoplasmatic, centro-
zolnii, centriolele, plastidele etc., $i este inconjurate de o membrand
plasm'aticd, sublire Ei find 1a celulele animale, rigidd gi groasi la
celulele vegetale (Fig. 1). T,oate aceste organite celulare care se
intilne:;c doar in celulele eucaricte (cu nucleu bine individualizat,
delirnitat de o membrand nfl,rcleard dubld, electronoptic) indeplinesc
funcfii specilice in cadrul metabolismului celular. Astfel, mitocon-
driile sau condriozomii sint oorpuscule granrLrlare rotunde sau baghe*
tilorrne ce posedd insuqirea autoreplicdrii gi reprezintd sediul reac-
liilor oxido-reducdtoare fiind de,ci specializ'ate in indeplini'rea funclii-
Ior energetice ale celulei. Ribozomii sint granuJe s-ferice alcdtuite
din acid ribonucleic (in esenld ARN-ribozomal) Ei care consti,tuie
sediul sintezei proteice. Ei se pot fixa pe rcticulul endoptrasrnatic
(un sistem de canalicule i cisterne membranare intracitop'lasmatice,
care asigur5 stabilirea de legdtrur-i intre diferite compartimente celu-
Iare) (Fig. 2). Aparatu,I lui Golgi, sau dictiozomii, reprezintd un oorn-
plex lamelar qi vezi,cuJan de naturi lipoidicd cu rol in depozitarea
substanleior sintetizate in celuld Ei in maturarea produ'gilor de
sintezd.
Centrozomii sint doi corpusculi mici care participd la forma-
rea fusului de diviziune reprezentind centrul activitSlii mitotice.
Centriolul reprezintd o granuld centr.ald, tra celulele animale, care
stirnuleazd activitatea centrozomului, divizindu-se anterior diviziunii
acestuia.
153
r60
162
165
r67
168
u0
t7t
t7t
176
t79
183
r85
191
r9l
218
o00
226
227
ooo
oao
252
263
278
284
290
290
290
295
299
304
307
11

Fig. 1 - Diagrama modernti a celulei eucariote tipice (dtp| J. Brachet, 196l).
Plastidele reprezintd prin cloroplaste organite intracitoplasma-
tice din celulele vegetale, cu rol. in asigurarea funcliei de fotosin-
tezd. Mai sint Ei alte oategorii de plastide. Ca Ei mitocondriile ele
au un ADN propriu qi un sistem de sintezd proteicd rela'tiv inde-
pendent de sistemul citoplasmatic.
72
Fig. 2
- Modelul spalial seclionat al u,nei celule anitnale Jdrd
rcprezentared hialoplasmei,. C - centrozom; Cy - citozom;
E - ergastoplasm6organizatd;F - particulede gr6sime;
G - aparat Golgi; L - lizozom1. M - mitocondrii;
N - nucleu; P - pori nucleari; Pi - pinocitozi;
R - reticul; S - sacul aparfinlnd aparatului Golgi (dic-
tiozom) ; z - fr#y6.r"11;*'i,
(i5}tr perinuclear,),
Nucleul celular reprezintd un organit a cerui substanl5 de bazd
este reprezentatl de un compl.ex nucleoproteic (asociere de acid
dezoxiribonucleic
- ADN
- Si proteine bazice de tip histond) pe
lingd care se mai intilneqte ARN (acid ribonucleic) proteine acide,
enzime, lipide, ioni de Ca, NIg, Cu etc. Conlinind cea mai mare
cantitate din ADN-ul celular, nucleul este implicat in fenomenele
ereditare, la nivelul ADN-uIui fiind localizate genele. lnci de Ia
sfirEitul secolului aI XIX-lea, Haeckel gi Weismann au legat feno-
menele ereditare de nucleu.
Nt-tcleul Ia eucariote este
care-I separd de citoplasmd.
prezinti pori, astfel incit se
nucleu gi citoplasrnS. De fapt,
a retioulului endoplasmatic.
inconjurat de o membranl nucleara
Din loc in loc, membrana nucleare
asigurd o pernanenti legiturd intre
membrana nucleari reprezint5, o parte
Nucleul prezint5 deci o membrand
13

nucleare ;i o substan{i rundamentald numitd car.ioplasma. Fluidul
nuclear s-a numit cariolimfa. In nucleurl celular r" iile un organit
derx
-Ei lotund -
nucieolul
-
alcdtuit din protein" gi
""iri nucieici,
avind rol in sirrteza ARN-ul,ui gi proteinelor.
. In timpul diviziurnii, sr.r,bstanla cromatici
-
cromati'a (denumire
datd .substanfei nucleare din cauza afinitdlii sate peniru coloranlii
bazrci)
- se organizeazd, la nivelur trnor elemente stiucturale, nucleb-
ny9tei9e, .
cornpacte, nurnite cronrozorni, iar nucleul igi pierde indi_
vidualitatea.
Fiecare specie are un numdr caracteristic Ei constant de cromo-
zomi care iqi pistreaza, in condilii normale,
'individualitatea
cle-a
IunguJ generatiilor. Faptul ce exiSte o izbitoare asemdnane intre
comportamentul factorilor ereditari mendelieni (aflagi in dubli can-
titate in celulele somatice,, adicd sub formd de'pereche, Ei in dozd
simpl5 in celulele reproducd,toare-garneli) Ei c&nportamentul cro-
mozomilor in mitozd Ei meiozd (se iepariizeazd exict in dou6 pdrli
egale in celulele fiice, aflindu-se in numd.r dubtru in celulele soma-
ticq.Sl in niumdn redus la jumdtate in gameli
-
care au d.eci o garni-
t_urd haploidd de cromozomi
-,
astdzi-se Etie cd in garnitura dilloidl
de cromozomi se afid o cantitate dubld de ADN cJmparativ ou gar-
nitura haploidd de cromozomi din gamefi) l-a determinat pe sufton
in 191)3 gi Boveri, in 1905, s5, lege factorii'ereditari, respectiv genele,
de cro-m_ozorni, fundamentindu-se astfel citogenetica.
-. celula procariotelor este mult mai siripl5. Ea este alcdtuiti
dintr-o membu.and citoplasmaticd qi citoplasmd
- in care cele mai
impoirtante organite sint reprezentate de ribozomi. Materialul gene-
tic es.te reprezentat ca Ei Ia eucariote de ADN, dar acesta nu este
complexat cu proteinele bazice histone. Mai mult, materialul. genetic
nu este separat fali de citoplasmd p,rintr-o membnani nucteard. El
poate fi insd conce,ntrat in mase compacte care s-au numit nucleoizi.
p9 'roeuld, existd un singur nucleoid per celuld. 'roate funcfiile ce-
lulei procariote sint indeplinite de ciioplasmd sau membrana cito-
plas_maticd, celula procariotd fiind astfel un sinergon
Pe baza datelor de citologie gi de geneticd,
-la
incepr.rtul seco-
Iului al XX-lea, Morgan, Bridges, Mi.iller qi Stu,rtevant eu el,aborart
teoria cromozomali a ereditSlii potrivit cdreia genele, care se pre-
zintd in celulele somatice suib form5 de pereche-- de alele
-
stnt
localizate pe cromozorni, in locuri precise numite toci. Ele sint age-
zate liniar pe cromozomi. Genele piasate pe acelaqi cromozom se
trarrsmit in bloc, adici inl5nlu,it, la descendenti, Ei acest fenomen
s-a numit lincaj. La Drosophila melanogasten, Ia care existl in gaa.-
nitura dipioidl B cromozomi, sint patru grupe de lincaj (cei 8 cro-
mozoani sint doi cite doi omologi, cite unul fiind de origine rnaternl
74
iar celiilalt de origine paternS, forrnindu-se astfel 4 perechi de cro-
rnoz<lrrri; ficcdrei perechi de cromozomi ii corespunde o grupd de
linorj). La proca,riote, Ia ca,re existd un singur crornozom, de reguld
<'iroul,rrl', toate genele sint strins lincate, formind un singur grup
<lc lirr'caj. Morgan Ei colaboratorii au mai constatat cd apar uneori,
('u o irnurnitd frecvenld, gi cazuri care se abat de Ia principiul tran-
r;rrritt'r'ii inldnluite a genelor. Astfel, plecindu-se de la genitori cane
plczcntau car,actere distinctive, se obfin in descenden!5 pe lingd
t,ipru"ile parentale (d,atoritd transmiterii inldnfuite a geneior) qi indi-
vizi care prezentau caractere recombinate (abatere de Ia transmite-
rca inldntuiti). Pentnu a explica aceste oazuri, Morgan gi colabo-
rirtorii au emis ipoteza crossing-overului potrivit cd,reia intre c,romo-
z.trmii omologi, in rneioz6, se re,ailizeazd, wt schimb neciproc de frag-
rrrcnte, respectiv de gene.
ln 1.924, Feulgen Ei Rossenbeck pun Ia punct metoda de colo-
rane cu reactivul Schiff (fuxina bazicd) oonstatind cd, la nivelul
rrucleului, respectiv al. cromozomilor, se af16 ADN.
In 1928, Griffith efectueazi experienle Ia Diplocoocus pneu-
tnr>niae, prin care constatd cE un tip de bacterie nevirulent poate
l'i transforma,t intr-mn tip de bacterie virulent, dacd este cresout in
prezenta extractu,lui celular de Ia tipul virulent, a c,5rui virtrlentd
ir Iost anulatd prin fierrbere. Dar nu s-a putut afla care este agentul
tlansfo,rrnant.
In 1.944, Avery, Mac Leod Si MacCarty adu,c dovada siguni a
faptului cE agentu,l transform,ant este ADN-uI. Cercetdriie lui Char-
ga,ff au dus la descoperirea faptului cd proporliile relative ale celor
patru baze azotate din macromotrecula de ADN, nu sint intimpl5-
toare, cantitatea de .ade'nirr,d fiind intotdeauna egal5 cu aceea de
timind iar cea de guanind cru,aceea de citozind.
Deci, s-a fundamentat existenta nrnor legdturi precise intre bazele
azotate pur"inice qi pirimidinice.
Ulterior, s-a admis ci specificitatea genetici (fenomenul ere-
ditar) este legatd de modul exact de a$ezare a acestor baze azotate
in molecula de ADN (J. D. Watson, 1974).
In 1953, Watson qi Crick stabilesc structura complementari, du-
bl,u-catenard, dublu spiralatd, a ADN-ului. Gena este consideratd o
portiune din macromolecula de ADN iar funclia genetici este in-
s,crisi in aceastd rnacrornolecul6 de ADN, fiind datd de modul cum se
sucoed bazele azotate in ea. Rolul ADN-ului ca molecuJ.d genetici
este demonstrat qi de stabilitatea sa metabolici, mult mai mare
fatd de a altor molecule celulare, la care se constatd o sintezl qi o
desfacere rapid6. Atomii, odatd incorpor,afi in ADN, nu-l mai p5-
rdsesc cit timp celula iEi desfdEoard activitatea normaltr.
15

Descoperirrea .stru,cturii dublu-elicoidale, complementare, a ADN-
ului a constituit baza explicirii mecanismutrui de replica{ie a mate-
rialului genetic, a modului cum poate fi transmisd infonnalia gene-
tic5, oricit de mare ar fi ea, de-a lungul generaliilor.
Descoperirea modului cum este stocatd informa{ier geneticS, ca
,si a fenomenului de transcriplie gi translalie a acesteia in procesul
sintezei proteice, a stat la baza eiabordnii conceptului de cod genetic
qi de reglaj genetic.
Studiul rtplica{iei materialului genetic la nivel molecular Ei la
nivel cromozomal a dus Ia postularea modelului semiconservativ de
replicare, model care asigurd cu fidelitate tr,ansmiterea informa{iei
genetice de-a lungul generatiilor celulare gi este in deplin acord cu
datele geneticii clasice referitoare la a.Eezarea liniaa'i a genelor pe
cromozomi.
In momentul de fatd, expli.carea oricdrui fenomen la nivel celu-
lar nu poate fi fdcuti fdrd a apela la datele geneticii moleculare.
Cu aceasta se deschide un nou domeniLr de investigalie care este
acela al citogeneticii mo,Ieculare.
Studiul proceselor intime care se desfdqoari in cadrul diviziunii
celulare capatl o semnificalie majord in conturarea profilului acestui
domeniu de interferent5.
Capitolul II
cuoMozoMul, - STRUCTURa $r MORFOLOGTE
r. STRUCTURA OPTICL $I ELECTRONMICROSCOPICJ. A
CROMOZOMULUI EUCARIOTELOR
cromozomii sint elemente structurale discrete, de naturd ntrcleo-
protcic€, purtdtoare ale unor secvenle liniare de gene strins inldn-
fuitc (lincate), care controleazd proprietdliIe ereditare ale organis-
r'rrlui. Ei se coloreazd specific cu coloranli bazici gi apan de rEgul5,
lir cucariote, doar in timpul diviziunii nucleare.
Pentru organismele procariote s-a propus ca structurile purtd-
trare de ADN, analoage cromozomilor eucariotici, sd se numeascd
gcnofori. Genoforul reprezintd o unitate stru,cturald purtdtoane a
ttnui grup de gene strins ]incate. El corespunde deopotrivd cromo-
zomului eucariotic (complex nucleohistonic) Ei cr-omozomului cir-
<:ular bacterian reprezentat de o singurd moleculd dublu helicoidald
rlc ADN. De asernenea Ei miezul de acid nucleic de la virusuri este
rrn genofor, potrivit definiliei acestuia.
Este aproape unanim acceptatd ideea cd Ia nivel ultrastructural
cromozomii sint nigte structuri fibroase, reprezentate de moleculele
lilamentoase de ADN. La nivelul lor, molecuia de ADN apare sub
forma unei fibre incolicite. cromozomii reprezintd unitdli structu-
rirle capabile de autoreplicare.
observate Ei studiate mai intii de cdtre Fleming, in celula ani-
mald, qi de cltre Strasburger in 1B?0, in celula vegetali, ca apdrind
in timpul diviziunii nucleare, corpurile cromatice sint descrise la
1BBB de cdtre w. waldeyer, sub nu,mele de cromozomi. Este cazurl
sd amintim aici observafiile lui Fteming asupra ,,despic6rii longitu-
dinale a corpurilor cromatice Ei ale trii gaianeizky- ca,re, la iBBo,
descrie structura ,,sinuoasd, gerpuitoare a acestor corpuri cromatice,..
Irr ultimul timp, Chevrement Ei Lettr6, dar mai ales Bajer, au efec-
tuat precise qi interesante cercetdri cinematografice asupra cromo-
zcmilor.
2 - Genetica diviziuDii celulare
17

irlumdru,I gi rnorlologia cromozornilor sint cotrsllrnte pentru o
anumitd specie, in condilii normale. Numdrul cromozotnilor r.aniazd
in lumea vie intre limite foarte mari. Astfel bacteriile au de reguld
un singur cromozom circular, viermele nematod Ascaris megaloce-
phala univalens ate 2 cromozomi, in celulele somatice, iar unele
specii de radiolari au 1500-1600 de cromozomi. La plante, la o algd
conjugatd, Netrium, au putut fi identifieali in jur de 500 cromozomi,
pe crind compozita Haplopappus gracilis are numai 4 crotnozomi.
Omut are 46 de crotnozomi. Numdrul. de cromozomi nu este o carac-
teristicd a gradului de evolutie ci este doar o caracteristicd de specie.
La microscopul optic se constatd cd, pind la sfirgitul metafazei,
inceputul anaiazei, cromozomul este alcdtuit din doui unitSli func-
fional-structurale, longitudinale, care s-au numit cromatide' Fiecare
cromatidd este formatd din doud unitdti longitudinale (jtrmdtSli de
cromatide). Cromatidele sint unite la nivelul unei constriclii prirnare
numitd centromer. Intre centromer (constriclie primard) Ei capdtul
cromozomului se poate afla constriclia secundar'5, care poate fi
despiralizatd sau ugor spiralizatd Ei mai micd in diametru d'ecit
regiunile adiacente, in profazd sau metafazd, sau are acelaqi diarnetru
ca al regiunii inconjurdtoare qi aceeaqi spiralizare, dar se coloreazd
mai pu{in intens. Porliunea distald a cromozomului, plasati intre
constric{ia secundard Ei capdtu} cromozomutrui, se numeqte satelit
sau trabant.
La microscopul optic, unii autori au descris Ei o mernbrane cro-
mozom.ald Ei suUstanla de bazd sau matricea cromozomald. In ma-
tricea cromozomali sint inglobate cele doud cromoneme care se pre-
zintd zub forma unor filamente cu diametrul d'e 0,3-0,5 pm, r'dsucite
in spirald, formind un helix ou diarnetru de 1 u.m. Matricea cromo-
zom-ald esie Feulgen-negativa. Ea se subliaz6 sau lipsegte la nivelul
constricliilor prima,re qi secundare, acolo unde Ei cromonemele sint
drepte, pierzind spiralizarea. Pe cromoneme, din 1oc in loc se afl6
niEte ingroqdri, care s-au numit cromomere, qi car'e dau cromoneme-
ior aspeit moniliform. Cromonemele reprezintd deci elementele fila-
mentoase, cromatice ale cromozomului, ultima lnitate vizibild a
cromozomului Ia microscopul optic (Fig' 3). Cu exceplia unor zone
din cromozom, care rdmin spiraiizate in interfazd Ei cane s-au numit
cromocentri (caracteristici nucleilor interfazici cu procromozomi Ei
eare sint in numSr egal cu acela al cromozomilor), cromonemele in
interfazd sint despiralizate. Cromocentrele sint regiuni heterocro-
matice din jtr,rul centromeru-lui care in fazele diviziunii iau aspeot
de cromomere.
In interfazd, substanta nucleari numita cromatind, formatd din
complexe nucleohistonice, se prezinti surb forma unor filamente
18
locu/ de inserlie subliri, incolScite, ca-
re s-au numit cro-
moneme. In acelaEi
timp, cromonema r€-
prezintd filamentul
de bazS aI cromozo-
mului care mentine
organizarea esenfia-
le a cromozomului
pe parcursul ciclului
celular (8. John gi
K. R. Lewis, 1968).
Prin condensarea
cromatinei, rezultate
in urma spiralizirii
acestor filamente
(cromoneme), feno-
mene ce au loc ia
debutul diviziunii
nucleare (Fig. 4), se
individtralizeazd, ero-
mozomii ce pot fi
observali la micros-
copul fotonic. SPira-
lizarea cromoneme-
lor in profazi duce
la formarea de spi-
rale cu ,,pasulc6 mic
care s-a numit spi-
Cenlromer
ral6 minord gi datoritd cireia cromozomii pot fi evidenfiati micros-
copic.
Aspectul sinuos sau intortocheat, pe care-l prezintd cromozomii
la aparilia 1or in profazd, corespunde la ceea ce se nurneEte ,,stlper-
spiralizare" care dispare pe mdsurd ce cromozomii devin scurti
gi groqi, in metafazd (G. Deysson, 1973).
Spir.ala minord este continuatd, in metafaz5, de o noud spirali-
zare care duce la formarea a incd 20-30 de ture Ei implicit la scur-
tarea Ei ingroqarea corespunzdtoare a cromatidelor Ei aceastd spira-
lizare s-a numit somaticd sau majord. Numdrul, 'dimensiunea, distri-
bulia Ei modelul de aqezare a cromomerelor sint specifice pentru o
anumitd specie, la un anumit stadiu de dezvoltare. Ntrmdrul de
cromomere pe cromozom este mult rnai mic in profaza mitoticd (ln
Sa/e/il
Fig. 3 - Schema structuvii'cromozomului la mi,cro-
scopuloptic (dlpd I. D5balb 9i L. Gavrilt, 1971).
Rrgiurtt',t
tromonami
0iri
Cromomcri
z ona
19

(Conslryclrc,
pnmaE)
abcd
Ftg.4 - Rcprercntareaschematicd a morfologied uomozomului. 4 - cromozom
anafazic ln ,,V" ; D - interpretarea structurii interne a ctomozomului: dou6
clomoreme prezint6 spirala lor minord gi majortr gi slnt reciproc lncolEcite;
c - spirala majorb $ spirala minor5 a cromonemei; d - cromonema prezint6
cromomere interpretate ca zone sau spire ale spiralei ninsJs care sint foarte
compacte.
care $i cromozomii sint mai scurli) decit in profaza meioticd. In
telofazS dispare spiralizanea somatice iar in interfazd dispare qi spi-
ralizarea minor6.
Sint date care aratA cd Ia nivelul cromozomului anafazic qi telo-
fazic se aile 2-4 qromoneme. Dacd ar exista o singure cromoneme
per cromatidd atunci aceste doud unitdfi cromozomale s-ar supra-
pune. Cind sint mai multe cromoneme per crom,atidi acestea sint
numite jumit5li sau sfertu,ri de cnomatidd. Recent, Bajer a demon-
strat, prin studii cinematografice, la microscopul eu contrast de fazd,
in celulele endospermului de Haemanthus sp., dubla fasciculare a cro-
matidelor, ceea ce inseamnd ci pentru fiecare cromatidd revin cite
doud cnomonerne. Centromerul este o structurd complexe. Cercetirile
lui Lima-de-Fania (1972) au arStat ci Ia sfirEitul profazei, in meta-
faza Ei anaf.aza mitozei, centromerul este mai sublire Ei mai slab
colorat decit brafele cromozomului. Dupd tipul de activitate centricd
se deousebesc:
-
cromozomi monocentrici, care au un singur centromer func-
tional, fiind cel mai comun tip de cromozom;
-
cromozomi cu centro'mer difuz, care au mai multe regiuni
centrice specifice de-a lungul lor. Fragmentarea acestor cromozomi,
cu centromeri difuzi, duce la mirirea numdrului de cromozomi, fe-
nomen care se numegte agmatoploidie saiu polisomatie;
20
-
on)rnozomi poUcetlici, care prezinti 3 sau mai multi centro-
rrrcri rlistincli;
- (:rornozomi acentrici. care rr,u au cenhomeri (se afl5 la urnele
rrlp1r., <lc exemplu, Iega{i de lipsa fusului de diviziune, centromerul
rr,prt'zurtind regiunea localizatd a cromozomului, legatl de miqcanea
rplt.poli a acestuia).
( l'omozomii cu centromeri difuzi (holocentrici) se af15 la nurne-
r'()rrsc girutpe de artropode (Scorpionidae, Aoaa'in'a, Chilopoda qi In-
r:t'r'Lir) unele alge conjugate, precum qi la familiile Junoaceae gi
(lipcraceae dintre Angiospermae. Prin fragmentarre, in unma ina-
rlicrii, porliunile din cromozomi cu centromeri difuzi continud sd se
rcplice gi se comportd normal in u,nele diviziuni mitotice. La ct omo-
zornii cu centromeri difuzi, fibrele fusutrui de diviziune se ataqeazd,
fiind imprdgtiate de-a lungul cromozomului, spre deosebire de cno-
nrozomii monocentrici Ia care microtubulii vin ca in mdnunchi. Cro-
nrozomii policentrici au 3-n centromeri localizali de-a lungul lor. Se
intilnesc la Parascaris ca $i la alli repnezentanli al familiei Ascaridae.
S-a stabilit cd centromerul const6 din 2 pind la 5 perechi de
cromomere eliptice (Fig. 5), mai
greu colorabile, unite de fila-
mente fine care se coloreazd
qi mai slab. Cromomerele re-
giunii centrice sint asemdn5-
toare prin structura lor cu a-
celea gdsite pe crolnozoln in
profaza mijlocie (Stebbins,
1971). Studiat electronmicros-
copic, centromerul reprezintd o
structurd fundamentald fibrila*
rd, regiunea centromericd con-
stind din nurneroase fibr.e cro-
matice care trec de la o cro-
matidd la cealaltd ca fibre in-
te,r'crornatidice, asemenea fibre
intercromatidice putind si apa-
rd Ei in alte regiuni ale cro-
lnozomului, nu numai la nive-
Iul centromerului. Numdrul es-
timativ de microtubuli (ce a-
parlin fusului de diviziune)
conectali la centromerul cro-
mozomilor metafazici este de
70--200. Folosind tehnica fixdrii
cF
tF*"qQr
'-ta
Fig. 5 - Structwra centromerilor la cromo-
zomii metafazici de Hyacinthus orienlalis
(dup[ Lima-tle-Faria. din Stebbins, l97l).
E
CJ
t
2t

duble cu glutaraldehidd gi OsOa, dupd o prealabild tratare cu col-
cemid, s-a putut constata, ou ajutorul microscopului electronic, ci
centromerul este alcdtuit dintr-un miez dens inconjurat de o zond
mai pulin densd, in care numeroase microfibrile se impletesc in
unghiuri drepte. El se prezintd ca o structurd tripartit5.
Cromornerele, dispuse moniliform de-a lungul cromonemei, sint
deosebit de clare in stadiile ini{iale (in spe!5 ieptoten) ale meiozei.
La cromozomii uriaEi din glandele salivare de la Drosophila melano-
gaster, cn'orno'merele stau aldturate in numdr mare, formind dis-
curile. Cromomerele apar la rindul lor ca structuni spiralate (Fig.
6), in spetd la cromozomii meiotici. Acest lucru a fost dovedit prin
intinderea acestor cromornere cu ajutorul micrornanipulatorului, ele
ap6rind sub forma unui filament uniform. Volumul lon cregte pe
mdsurd ce profaza meioticd progreseazd, ceea ce este inci un indi,ciu,
cI aceste cromomere sint stru,cturi spiralate. Numdrul, forma qi
secvenla cromomerelor sint identice pentru cromozomii omologi.
In afard de cromocentri Ei sromomere la cromozomii de porumb
qi Ornithogalum virens au mai fost descrise qi niqte corpuri (bloouri)
sferice, heterocromatice, numite protuberanle (knobs) oare apar la
capetele sau la mijlocul cro,mozomilor. Blocurile hetenocromatice
reprezintd markeri cromozomali importanli in delimitarea raselor
Ei variet5lilor Ei in evidenlierea rearanjamentelor cromozomale
(Stebbins, 1971).
Fig, 6 - Reprezentarea schematic a sfuucturii uonomerelor:
a - dupl Ris; 6 9i c - dup6 Moses; a qi c - tlup6 Miih-
lethaler; d - dupl Frey-Wyssling (clin E. Peveiing, 1968).
Clorrronrerele au fost sh:diate ou interes deosebit, deoarece s-a
l)r'(!sr.llru:i cA in ele se af15 locii genelor. Dar aceaste idee a fost aban-
tlrrrrrl,lt tlci;i Pelling (citat de Peveling, 1968), folosind metods auto-
lirtlioglirl'ici, a evidenliat cd aceste cromomere pot reprezenta unititi
rlc n,lrlicatie in inte,rioruil cromozomului. Dupi unele ipoteze cromo-
rrrt'r't'lt: sint considerate repliconi (unitdti replicative) Ia eucariote'
:,irrrilrrlc cromozomuJui bacterian sau genoforului viral. Se apreciazl
lrr i1r'cutatea moleculard a unei cromomere este de 30 X 106 (la
('lrironornus sp.) adicd apropiatd de aceea a bacteriofagilor.
tNxir;tenla unei matrice cromozomale in investigalii la micro-
::copul optic nu a fost recunoscutd de cdtre toli cercetdtorii, dar ea
:r fi.st adeseori descrisS. Astfel, s-a corxtatat cd la Trillium glandi-
flonr-lm gi Atliu,nr cepa, colorabilitatea matricei- cregtq de la- profaz{
inspre metafazd Ei scade din nou in teiofazd. $i McClintock a evi-
clcnliert la cromozornii de porumb matricea cromozomali. Da,rlington
(1963) a respins ideea existenlei unei matrice cromozomale. S-a
c:on.statat cd axa crotnozomului este alc5tuiti din dou[ crornonerne
lltrerlele spiralizate. In io,curile unde acestea sint pu,ternic spiralizate
se lormeazd crotnotnerele. lntre cromomere, oromonemele formoazd
bucle. Ribonucleaza Ei enzimele proteolitice dizolvd buclele gi cro-
rnomerele, neavind nici un efect asupra axului oromonematic. Dim-
potrivd, dezoxiribonucleaza digerd axul cromonematic' determinind
fragmenta,rea cromozomului. La izopodul Meinertia, la inceputul
ovogenezei, buclele sint Feulgen-pozitive, adicd confin ADN, pe cind
ulterior sint pironinofile, adicd contin ARN.
Nlicroscopia electronicd nu a reuqit sd elucideze multe aspecte
ale structurii cromozomale, controversate inc6. Acest lucru pane in-
credibil, date fiind re-
mancabilele succese pe
care le-a dobindit ge-
netica moleculard.
Cromozomul interfa-
zic, despiralizat (Fig. 7)
este func{ional, cdci in
acest stadiu din ciclul
celular se realizeazd.
transcrip!ia informaliei
genetice in cadrul repli-
clrii cromozomului, res-
pectiv a ADN-ului. Cu
trecerea spre diviziune
incepe spiralizarea cro- reproducerii ctomozomului (scheml).
Cb /u/ repro du ce n c romo zomt /or
Cromozom melafazfu
t/iya rea c?olrornt ru/u
ducc /a farmarea de
cromozom/ monccroma-
fid,ci in anafazi
felofaza g sladru/
Q a/ in/brfazet
f,ro,nozotnt
io sladru/ G2
'dr'rizrutt
r urmiloarc
Cromozomr
in melafaza
divrzruiti urmi/oare
22
'Firv
23

rr)onemelor gi cromozomul trece in starea transportoare, dedublin-
du-se Ei trecind in celulele fiice (Fig. B).
Spiralizarea cromozomului este de trei feluri: relafionald (elemen-
tele ce se spiralizeazd apar ca o funie, inf5gurindu-se unruJ. in jurul
celuilalt, putind fi separate numai prin despiralizare), interni (prin
care se mdreqte dimensiunea spirelor gi se mic,goreaz6. numdrul
acestora, ducin'd la structunarea Ei ingrogarea cromozomului) Ei re-
lictd (rdmasd pind in profaza diviziunii urmdtoare). In cadrul spi-
ralizdrii apar doud feluri de spire: paranemice (subunit5lile cromo-
zomale pot fi separabile dat fiind faptul cd ele sint libere spirali-
zinclu-se irrdependent unele de altele) gi plectonemice (in care sub-
rrrrithfilc crornozomale prezintd o spiralizare rela{ionali
-
se risu-
r:esc unclc in junul celorlalte).
Sllirirlizarea cromonemelor nu afecteazd regiunea centromerului
,t:orrstr.icfie primari) ca Ei constric{ia secundari (constric{ie deosebit
tlt. ircccntuat5, permanentS, localizatd pe unul din bralele cromozomu-
lrLi lrlin care este izolat de nestul orom'ozolnului un segment cromo-
zorrjal care s-a nurmit satelit sau trabant; dupd cum aln vdzut aceasti
r:onstriclie secundard funclioneazd ca regiune organizator nucleolar).
Capetele cromozomului s-au numit telomere. Ele au unele pro-
ltrietd{i speciale dintre care unele asemdnitoare cu ale centromeri-
ior. Telomerele au o strttcturS particulard care Ie conferd o am'rmitd
polaritate. Ele sint considerate ca regiuni terminale alc6tuite dintr-o
telogend speciald ce poate fi compusd gi complexd ca func{iune. Ele
,ru o anumiti poiaritate care face sd fie evitati unirea capetelor si-
rnilare ale cromozomilor sau unirea cu fragmente cnomozomale.
Aceste telomere pot deveni trabile sub influtenla anumitor factori
rnutageni qi in acest caz se pot uni cu fragmente cromozomale. Dupd
Lima-de-Fania Ei Sarvella, telomerul este o ,,structuri complex5,
r:onstituitd din citeva segmente di{erenliate Ei nu dintr-o singurd
bandd sau o cromomerd'.. La secard, dupi acegti autori, la nivelul
telomerelor, sint cel pu{in B segmente, 4 crornomere gi 4 fibnile'
Telomerul posedd proprietatea esentiald a monopolaritdlii, aEa incit
o rupturd Ia nivelul telomerului va produce totusi capete stabile.
Regiunea telomerici poate funcliona ca regiune centricd qi organi-
zator nucleolard. Capetele cromozomului, ne'alterate stnuctural pot
manifesta actir,itate neocentric5, adicS sd funclioneze ca cenhomeri
secundaa:i (8. John Si K. R. Lervis, 1969). Ele sint de naturd heteno-
cromaticd.
Cercetdrile de microscopie electronici asu,pra structurii cromozo-
mului au fost inliate de cdtre Palay qi Claude cu ajutorul metodei
replicei. In 1954, Ris, cu ajutorul acestui procedeu, a evidenliat
structura cro;rnozomului, la microsporii de Liliurn. In condilii de
extensie maximd, cromozomul prezintd condilii mai bune pentl'u stu-
diul electronoptic, avind o 15!ime de numai 0,3 pm, fald de 1 prn cit
are in medie cromozomul, in timpul condensdrii. La microscopul
electronic nu s-au evidenliat rnatrixul, cro,monElnele gi onomomerele,
in schimb, s-au eviden iat in cromozomi fibrile elementare spira-
lizale, cu un diametru de 20-200 A, alcituite din nucleohistone. Se
admite c5 mai multe asemenea fibrile elementare fonmeazi o cro-
monemd. La rnicroscopul electronic, cromozomul uman, de exemplu,
apan'e oa o impletiturd neregulate de fibre de cromatind de 200-
6itryih*nri-.o,-'
ffr. ' (1
't* r
'B'. r' 7
''q/
c
ffir Lc
fv^,
-/v.,- rfq
s'ff" r.irr-a
/Ll
fi i!'44:"
*#'.}ih^1
e//qb (

Fig. 8 - Diagrama ci,clul,tti, d,e spiralizare a c.yomonem.ei ln
mitozd. (dup6" F. A. Saez, 1955, din. A. Nougar€de, 1969).
1. hlefiazd - cromozomul clespiralizat cu vestigii de spira-
lizare 1n zonele mai condensate; 2-4 - fiecare cromozorn
este scindat ln douS cromatide care se vor separa in anafa-
261 5-6 - metafazi,
- fiecare dln cele doud cromatide
prezlnti cele doui cromoneme cu spirala majord gi spirala
min61[,, avintl aspect mai condensat; 7 - anafazh
- sepa-
rarea cromozomilor fii : 8 - telof.azd"
- o noui despiralizare
a ctomonemelor; C - centromer.fMatricea estel reprezen-
tatd punctat. La nivelul centromerului se aIltr. doar spi-
tala rninotd.
C_
d
24 25

500 A diametru. Extremitdlile ]ibere ale acc.stor fibre, la capetele
cromozomului, fo,rmeazd bucre (Fig. 9), iar regiunea centrornerului
este ocupatd de o muJfime de fibne mai mult siiu mai pufin paralele
care trec de la un brat la artul. Aceastd structur:,
"n,."rp,jrrde
mode-
lului lui Du P,raw (1920) dupd car-e cromatida cro'rozomului este
formatd dintr-o singurd fibrd foarte J.u'gd, repliatd J"
-;"
nu,mdr
mare de ori in sens transvens,al Ei longifulinal, nrodelul acesta fiindin acor.d cu replicarea semiconserrnatii,r
" ".o.,'o"o-.,r.ii-oig. t01.
La cromozomii mitotici Ei 'reiotici,
Ia speciile c.re iru {ost stu-
diate, apar clar doud unitiii fib.itu.e: o ,ni.tate cle 100-201ia"li
alta de 1 000-2 009 A^.J011-0.,2 trm). Unitatea mai micd s_a nurnit,
dupd cum am
'dzut,
fibrird eiementard, rnicrofibrird .sair subcromo-
nemd,
@d
€fiffi#
'€ffiilt: ebc
sl,rrrctrrrile fibrilar"e incolScite, de natunS n'ucleohistonic[, cu-
pr.irrst'irrtr.c 100,5i 500A, slnt con"siderate de muite ori ca adevdrate
irrrit.irli tlc stru'cturd ale crornozomului. La misroscopul electronic s-a
rl,,r,crriiL plezenla mai multor fascicule elementare, fiecare cromeitidd
r:onstind clin mai multe subunitdli. Aceste subunitdli pot fi crolno-
rrt'rrrcl<' r'izibile la microscopul optic sau unitdlile submicroscopice
Irlr, <'rornonernelor. In secliurni .scriale, s-a apreciat cd sint 64 de cro-
nroltelne pentru o crornatidd in crornozomii profazici_de. Trades'can-
tirr, pe cind Sparvoli, in 1965, indici pentru acelaqi- obiect de
r;tLrdiu 4 cromoneme intr-o cromatida. La crepis capilaris s-au evi-
tlelfiat, in cromozomii telofazici, 4 crolnoneme. cromonema are
rrn diametru de L0 ori mai mare decit dublul helix de ADN.
E. Stubblefield gi w. wray (1971), studiind structura crolnozo-
mului de hanster chinezesc, la microscopui electr.onic, au apreciat
c5 fiecare jumState de cromatidS consta din douS axe de nucleo-
ltroteine ulite intr-o singurd formaliune fibrilard cu multe bucle
dc cro,m,atin5, pe care ati numit-o epicromatina. ataEate de-a lun-
gul axei nucleoproteice. Aceste bucle de epicromatini apar a fi fibre
incoldcite, ae
'so
A, ce conlin circa 750/o din ,DN crotnozom:rl.
Sint doui opinii privind structur.a cromatidei (crornozomul ana-
lazic):
-
una uninemicd, unilibrilard, dupd care cromatida constd
dintr-un singur lan! de material genetic, incoldcit intr-o manierd
complexd;
-
alta muitinemici
-
multifibrilard
-
potrivit cireia crorna-
tida este multistratificatS, alcdtuiti fiind din 2
- n catene nucleo-
Fig. 9 - Imaginea elecronmiuosco-
piad a cromozomului uman (din Du
Praw, lg70).
Fig. l0 - Variatc modole po-
sibile de cutare (pliere)a uni-
t'ilii cromatidice Jibrilarc.
a
- pliere transversal5.; b
- plt-
ere longitudinalS; c - pliere
combinatb transversali gi lon-
gitudinald; d - spiralizare
cuatcrnard suprapusi pe mo-
delul de pliere din c. Segmen-
tul innegrit al fibrei aratd cd
distribufia grain-udlor autora-
diografice 1n metaf.az6" depinde
de modelul cle pliere dupb
replicarea fibrei (dupi DuPraw,
1966, din DuPraw, 1970).
histonice.
SFuctura binemiald gi multinemi-
ald este sustinutd de m'odelul de re-
plicare a ADN-ului la Chlamyd,omo-
nas reinhardi, aqa dupd cun'r a stabilit
Sueoka et al. (1967) 9i de datele de
denaturare Ei rena,turare ob{inute de
D. Laird (1971) qi de J. Frederic
(1e6e).
Pe baza celor mai multe Ei concor-
dante date de microscopie electronicd,
pentru cromozomii plantelor superi-
oare, Marquadt a alcituit un model de
infrastmcturd a cromozomului care
este prezentat in figu,ra 11.
[n acest model se porneEte de Ia
dublul helix de ADN, cu spiralizare
Fig. ll - Moilelul structtr'ral tetra-
fascicular atr cromozornultti (din
E. Peveling, 1968).
26 27

c-aracteristicd, o treaptd de spiralizare continuind pe urmdtoarea. cite
doud unit5li spiralizate se aqazd impreund qi forineazd ordinul ime-
diat superior. Fibnilele sromozomale au putut fi observate atit la
cromozomii meiotici de Ia Tradescantia cit Ei la cromozomii
mitotici qi rneiotici _de chor&c€€L€, dar nu pe toatd lungi-
mea cromozomului. Microscopia electronicd prezintd date contro-
versate referitoare la existen{a matricei cromozomale. unele electro-
nografii sugereazd prezenla a doud categorii de substanle la nirrelul
cromozomului; una mai pulin intunecatd omologatd c,u matricea
Ei alta mai contrastantd (intunecoasd), substanla
-cromonematicd.
cromozomii condensali au o structurd spiralizatd. spiralizarea
cuaternard prezintd giri de ordinul a 2.000 A diametru, ce se co*-
pard in morfoiogie cu interpretar.ea diagramaticd a lui Du praw
(1970), a unei singure cromoneme. structura fini a cro,rnozomilor
umani, dupl A. Mc Dermott (196B), este reprezentatd a fi alcdtuitl
din unitdli spirale regulate de 45-60 A diainetru. Aceste unitdli de
bazd apar atit in nuclei interfazici, cit gi in cromozomi condensa i
Ei constau din 2 microfibrile incoldcite
i cu o spirald de 60 A diametru. Micro-
i fibrilele sint reciproc spiralizate qi sint
i intotdeauna bipartite. Unitatea de bazd
: structurald a cromozomului este alcd-
i tuitA din doud microfibr-ile intim spi-
: ralizate, de 45-60 A diametru. Ele sint
' neregulat dispuse in spire cuaternare,
in cromozomii condensali (Fig. 12).
r Fascicule de fibre cu ldlimea de
200-250 A apar aldturi de fascicule de
, fibre ]ate de 500 A. Aceste fascicule
nu reprezintd unitatea fundamentalS
de structurd a cromozomului cdci eie
pot fi desfdcute mai departe in fibriie
lungi cu l5limea de 40 + 10 A. Pe cro-
mozomi izola{i s-a evidenliat o struc-
turd ultrafind tetrafasciculatd. Fasci-
culele sint fibrile groase de 200-250 A
care adunate intr-un singur fascicul
constituie o cromatidd profazicd. Fas-
cicului fibrilar, ca un tot, este spirali-
zat dupd un ax propriu formind cro-
matida. De fapt, fiecare fibrild este
t';rrirr:torizall de o structuri in spirald. Numdrul fibrelor per croma-
t,idi cstc o variabild in funclie de gen qi specie (E. Peveling, 1968).
(l'<rrrromerele au fost studiate cu ajutorul microscopului elec-
lronic, la crornozomii leptcxtenici de Lilium longiflorum. S-a de-
rrrorrstnrt cd in regiunea cromomerelor, cromonemele sint derx spi-
rirlrr[r'. Aceeaqi concluzie a fost trasl Ei din studiul cromozomi]or
politcni de Ia Drosophila melanogaster. Miihlenthaler considerd cro-
rrrornerele o aglomerare densi de elemente fibrilare. Nu s-a ldmu-
rit incd dacd elementele fibritrare reprezintd discuri sau fibrile
st:urte, terminate liber. Frey-Wyssling considerd cromomera drept
o fibrd de ADN inchisd qi mdciucatd.
Cercetdrile lui Trosko gi WoIf, care au folosit tratamentul enzi-
rnatic c"n tripsind, au stabilit cu certitudine existenla a doul semi-
cromatide pentru fiecare cromatid5, la fiecare cromozom, la orga-
rrismele supe.rioare.
La cromozomii din profaza meiotici de la Eobolani, raci, licuste
ctc., l,Ioses Ei Fawcett au descris, independent, inci din 1956, o
r;tructurd central5, longitudinald, latd de 600-700 A. Filamentul
central dens este inconjurat de o parte qi de alta de o regiune
rnai densd electronoptic. Moses a stabilit ulterior ci aceastd struc-
turd axiali apare in pachiten prin imperecherea cromozomilor omo-
logi fiecare pereche de cromozomi avind propriul sdu complex si-
naptinemal. EI prezintd trei elemente longitudinale dispuse paralel.
Conrp.lexeJ.e sinaptinemale tipice sint caracteristice stadiului de pa-
chiten al meiozei.
Illementele externe, dense electronoptic sint reprezentate de cro-
mozomi omologi Ei sint dispuse la 120-150 prn fa{.5 de elenentul
central liniar. Din elementele axiale porneEte cromatina sub forma
unor fibrile groase de 70-150 A. Moses admite cd aceste microfi-
briie sint de naturS nucleoproteicd. In cadrul complexului sinapti-
nemal, elementele latero-axiale prezintd structurd tripluaxiald. La
Paeoni'a tenuifolia, Peveling (1968) a descris cromozorni leptotenici
iali de 0,4-0,6 pm, formafi din fibrile axiale gi fibrile laterale.
Ambele tipuri de fibrile au un diametru de 100 A. Din punct de
vedere morfologic aceEti cromozotni seamdnd cu cromozomii de tip
lampbrush, care pot fi observali la microscopul optic, in ovocitele
de amfibieni. Cromozomii leptotenici prezintd o morfologie similard
aceleia a oromozomilon lampbrush. S-a stabilit cd in interfazd, fibrele
de eromatind converg spre zone inelare ale membranei nucleare
de care se prind, rdminind prinse de fragmente Ei atunci cind mem-
brana nuclearE. este fragmentatd.
Fig. 12 - Structura electronmicro-
scopicd. a cromozomului ntetaJazic
utnan la mdyirea de cca. 6l .000
(<lnpil Gall, 1966, din B. John qi
K. R .Lewis, 1969).
28 29

ln zigoten se ftlrrneazi cornplexul sinaptic tripartit, ale cdrui
clcrnentc laterale sint prinse prin capetele lor de mernbrana nuclea-
r5, incd din leptoten. Din elernenteie laterale se desprind bucle for-
Inate din fibre latero-centrale (L-C) care, unindu-se in zona cen-
Lt'ald, formeazd elementul central (tr'ig. 13). ln pachiten, cromatina
se conden.seazi in jurul complexului sinaptic. Fibrele de cromatind
se prind rle elernerrtele laterale ale complexului, iar aglomerarea
locurilor de prindere dd naqtere Ia cromomere care apar gi ia
rnicroscopul optic. In diploten, dal rnai ales in diachinezi, complexul
sinaptic se fragmenteazS, se descompune, iar fibrele de cromatini
iau un aranjarnent caracteristic cromozomilor rnitotici, apdrind evi-
dente crorualidcler.
Comings Ei Okada (19i0) au stabilit cd {iblele latero-ceritraie
(L-C) sint Iormate ciin doud fibre ce au o grosirne de circa 45 A Jie-
care. Tot astfel, Iibrele iaterale au o structurd dubiu-filirmentoasd.
Dupd llloses qi Colernan (1964) proteina complexuiui sinaptic este
de naturd bazicd de tip histond bogatd in arginind. Dupd Comings
qi Okada (1970) element"ul central al complexului sinaptinemal nu
ar fi suprafa a de itr-rperechere a crornatidelor omoloage, cornplexul
Iacilitind numai imperecherea la r-rivel molecular, I6cind posibild
o apropiere intimd a crornozomilor.
2. STRUCTURA GENOFORULUI BACTERIAN FI A CROMOZOI{ULUI
DINOFLAGELATELOR COMPARATIY CU ACEEA A CROMOZOI}TULUI
EUCARIOTIC
Diicd vom numi cromozoini ;i stn-lcturile purtStoare de infortna-
!ie geneticS, echirrarlente nuclciio,r, de la bacterii ;i cianoficee, atunci,
ia a'ieste grupe d.e organistnc procariote existd cromozomi numai in
accepliunda aceasta de genofor. Din punct de vedere structural cro-
mozomii organistrrelor eucariote nu pot fi echivalali 9u ,'cromozo-
mul,,
'au
mii bi.re zis c1 genoforul bacterian. Pe de altd parte, s-a
ardtat cd genoforul bacteiian nu existd ca o molecula de ADN
sinrpii gi irielard ci, ca Ei la dinoflagelate, molecula de ADN prezintd
o structurd periodic5, o structurd terliari.
Ipoteza iui Sutton qi Boveri, referitoare la rolul cromozomilor
i. eieditate poate fi e>itinsd Ei la bacterii, ceea ce este in depiini
concordan!5 cu datele de analizd geneticd 9i biochirnicd.
structura cromozomuiui bacterian a fost deplin inleleasd abia
riupd ce s-au gefrit structuri echivalente la organisrne superior or-
qanizate lracteiiilor, cum este grupul mezocariot a] dinoflagelatelor.
crornozomul bacterjan, ca Ei ce1 aI dinoflagelatelor, reprezinld
cel m,ai simplu tip de cromozom cunoscut pinS acum. cromozornii
ta dinoflagelate nu trec printr-un stadiu tipic de despiralizare inter-
Iazicl, pre*zentind, ca qi Ia structurile cronlozolnice bacteriene, fibrile
de 30'li, aqezate in benzi tra,nusversale cu orientare oblicd fala de
nxa longitudinald a cromozolllului. O structurd asemdndtcare aceleia
de la crlomozomul bacterian Ei cromozomii dinoflagelatelor s-a evi-
clenliat in kinetoplastele de Trypanoso,ma cruzi. Datele de micros'co-
pie electronici i-aq.r permis lui-Giesbrecht sd elaboreze un model de
itructurd a cromoz6mului la dinoflagelate Ei bacterii numit ,,sis-
tem de rdsucire in serpentinS". Acest urodel prezintd (Fig. 14 un
mers in bucld al fibrelor de ADN. El are structuri accesorii pe care
stau buclele de ADN. Direclia spi|ei fibrei de ADN se modifica pe-
riod,ic, incit dd imaginea unei serpentine. Prima treaptd de rdsucire
pe spirata de rDN .reprezintd sistemul minor de spiralizare. Sis-
iemut minor este spiralizal in acelaqi mod incd o dat[, Jormindu-se
astfel sistemul major de spiralizare. Prin dilatarea cromozomului'
buclele pot fi impinse lateral sau oblic.
Pentru a inleiege mai u$or structu'a cromozomului bacterian
gi a cromozomuiui clinoflagelatelor s-au propus mai multe modele
de structurd: 1) model cu fibrilele de ADN orientate in form5 de
fascicule spiralate; 2) modet cu fibrilele de ADN cu structurd de
Fig. 13 - Diagratna reprezentfnil asamblarca probabild, a comple*ului sinaptl'
nelnal din ilaui are lonfituddnate. Elementul central poate fi reprezentat de
fibrile cle ADN ce porn-sc de la cei doi cronozomi omologi de pe fiecare parte
a lor (din DuPraw, 1970).
30
31

@condensa?c
@ettindere
t.r-rr-i acccsrrrie crolnozonrului bacterian, apare a fi mezczomul, o
Iormalir-rrrc ce line de membrana citoplasmaticd. La dinoflagelate,
structurl itCCesorie a CrornozolTluiui este reprczentatd de zone ale
nrcmbranci nucl€are. La locui de fixare a cromozomilor dinoflage-
latolor, la membrana nucleard, spiralele de ADN (buclele sau peri-
oarlcic de ADN) sint orientate paralel cu membrEna nr-rcleard.
Urreori, Ja bacterii, cromozotnLll se poatc iega direct dc n.rembrana
ciLoplarsmaticd fdrd interrnediul structririlor accesorii.
La locul de legdturir sc alid un complex enzimatic special, pe
rtrernbranel citoplasmalicit, cat'e participd ]a sinteza ADN, Ia bacterii
liind vorba de un aparat clc rcplicalie compl.ex aI ADN-ului.
tsixarea cr-otnozomilor dinoflagclatclor de mernbrana nucleard
rlLl Se realizeazi prin intermediul centrolnerilor, ci printr-o prelun-
gire sublirc ,a crotnozotnului, aI cdrei diametru corespunde cu o
perioadd a ADN-utui. Legdtura cromozol-I"I-ri-rembrand nucleard ia
dinoflagelate se realizeaz'a doar in timpul separdrii cromatideior,
proces ce are Loc in stadiile mijlocii a1e diviziunii. Este important
de lemarcat, cd asemenea legdturi dintle crotnozotni qi membrana
nucleard au fost evidenliate Ei la alte grupe de flagelate, ba chiar
;i la celulele umane la care se pare cd membrana nucleard inter-
vine in controlul sintezei ADN.
Spre deosebire de ceea ce se intimplS Ia organismele eucariote,
la bacterii cianoficee gi dinoflagelerte cromozomii sint vizibili in
i.ot ciclui celular. Microscopia electronicd a demonstrat cd Ia dino-
fiagelate cromozomii, in timpul diviziunii, se aflS in stare conden-
satd gi in acest caz ei posedd diametrul cel mai mic. Este o situafie
eract irrversati {a!5 de aceea intllnitd la cromozomii eucariotelor.
La dinoflagelate, diametrul cel mai mare al cromozomului apare la
celulele vegetative nonmale, neaflate in diviziune. La dinofJ.agelate,
cianoficee gi bacterii lipseqte o inter{azi tipicS. Inilierea replicaliei
ADN-ului gi a cicluiui clomozomal de spiralizare Ia aceste organisme
depind de proteine iniliatoare care sint sensibile la cloramfenicol.
Dacd. sinteza acestor proteine este inhibatd se pot termina doar re-
plica{iile deja incepute, cromozornii fiincl silili sd rdmind intr-o stare
in care nu se prodtlce nici o replicare. Schimbarea fo'nnei cromo-
zomilor la eucariote este determinaii de procese antagonice de spi-
ralizare gi despiralizare. Fenomenul de condensare-expansiune la
cromozornul dinoflageiatelor este determinat in mdsurS precumpd-
nitoare doar de o modificare a diametru.lui cromozomul.ui. Este o
sclfmbare elementard a formei cromozornului. Cromozomii dinofla-
zornului la dinoflagelate gi bacterii (din E. Peveli:rg, 1968).
Fig. f5 - Reprezentarea sclrentaticd, a scc-
liunilor tvansaersale gi oblice prin diferitele
modele de cromozonti :
I - fibrile rle ADN nearaljate, cu rfis-
tribufie randomizat|; B - fibrile de ADN
aranjate in formb de fascicule; C - fibrile
cle ADN aranjate ln formb de fascicule
spiralate : D - fibrile de ADN aranjate
in sisteme spiralate; E - fibrile cle ADN
aranjate radiar: a - secfiune prin zona
de lncrucigare a fibrilelor de ADN; b -
secliune in zora iutermediard a fibrilelor;
F - librile de ADN orientate dupi un sistem
de striuri longitudinale; a - aranjarea in
straturi cle fibrile; b - aranjarea in stra-
turi suprapuse; G - fibrilede ADN aran-
jate intr-un sistem de serpentine a a - ararl-
jament ln curburi; D
- aranjament ln evan-
tai (dupE P. Giesbrecbtgi G. Drews, l97l)
32
sistem spiralat; 3) model cu
fibrilele de ADN dispuse ra-
diar; 4) model cu fibrile de
ADN orientate transversal, in
mai multe straturi subliri, fiind
alcdtuite din mai multe fibniie
orientate paralel, direclia fibri-
lelor formind un unghi con-
stant qi, in sfirqit, 5) model cu
fibrile de ADN orientate trans-
versal intr-un sistem de ser-
pentine (bucle) (Fig. 'I5), in
care fibrilele de ADN formeazi
un sistem in falduri (incre!it),
dar fdri to,rsiune, cu schim-
barea periodicd a directiei spi-
relor. Buclele fibrilelor de ADN
pot fi comparate cu serpenti-
nele ce permit ascensiunea unui
munte conic. Buclele au lun-
gimi diferite gi pot ocupa in-
tregul diametru aI crornozo-
mului.
La cromozon'iii bacteriilor
qi dinoflagelatelor au fost des-
crise structuri ajutdtoare afla-
te la extremitatea cromo-
zomilor. La bacterii, ca struc-
,@
@
,%is
3 - Genetica diviziunii celuldre .1.)

q$e;g
gelatelor sint cei mai subtiri in
cursul stadiilor de diviziune, deose-
bindu-se astfel radical, prin ciclul
lor de spiralizare, de cromozomii
eucariotelor care prezintd diarnehul
cel mai mare in metafazd (mijiocul
diviziunii). In celulele care nu se
afld in diviziune, cromozomii sint
scurti gi groEi. Cind nucleul ia fon-
mi eliptici, comozomii se alungesc
Ei se subliazd. Cind nucleul devine
piriform, se formeazS 15 invagina{ii
cilindrice ale membranei nucleare,
care conlin numeroqi microtubuli in
formd de fascicuie gi care perforea-
zi ntrcleul. Cromozomii se fixeazi
pe aceste canale membranoase ale
membranei nucleare in ctta:sul sta-
diilor mijlocii ale diviziunii. Divi-
ziunea nuclearS. propriu-zisd incepe
cu o invaginare bazald a nucleului
pe locul pe care se afld aparatul
Go1gi. Cromozomii fii nu mai sint
fixali pe invagin5rile canaliculifor-
me ale mernbranei nucleare, ci stau
mai mult sau mai pulin paraleli
intre ei Ei uneori rdsuciti unul in
jurul celuilalt. Nucleul are formd de
halterd, iar cromozomii se despart
in direclii opuse spre poli (Fig. 16).
Pe mdsurd ce se contureazd nucleii
fii, dispar invaginirile canaliculifor-
me ale membranei nucleare. Cromo-
zomii nu trec niciodatd intr-o stare
intenfazicd pdstrindu-Ei Ei starea de
condensare.
,Se poate admite cd Ia cromo-
zomul bacterian Ei la cel al dino-
flagelatelor, replicarea ADN-uIui are loc in tot cursuJ. ciclului c.elu-
lar cu exceptia fazei de separare a cromozomilor fii, ei aflindu-se
in acest moment in stare inactiv5, de condensare maxime. ADN-ut
la aceste organisme se replicd cind cromozomul este structurat, cu
alte cuvinte atunci cind ADN-ul prezint5 structurd terfiarS. De
34
Fig. 16 --Schema iliaiziunii-la d,ino-
flagelale / - nucleu din celule ce nu
se clivicl; nucleul este totund, iar cro-
mozomii slnt scurti qi grogi; 2 - w-
cleul capEtl formd eliptic6 iar cromo-
zomil apar sub forma unor structuti
subfiri 9i pufin alungite; 3 - nucleul
devine piriform gi de ambele pdrfi
ale sale se formeazi plnb la 15 invagi-
natii cilindrice ale membranei nucleare
ce confin numerogi microtubuli care
strdpulg nucleul. Cromozomii se fixea-
zi de asemenea pe canale ale membra-
nei nucleare in timpul stadiilor mijlocii
ale diviziunii: I - diviziunea nucle-
arl propriu-zisd incepe cu o invaginare
bazalll a sa ln locul und.e se afl6 apa-
tatul Golgi. Cromozomii fii slnt com-
plet separati gi stau mai mult sau mai
pufin paralel lntre ei sau slnt reciproc
lncoldcifi; 5 - nucleul ia formd de
halterd gi cromozonii se separd spre
polii opugi; 6 - separarea nucleilor fii
9i regresia furvaginbrilor laterale canali-
forme ale membranei nucleare. Nucleii
devin din nou rotunzi cu cromozomi
scurfi 9i groqi (dup6 P. Giesbrecht
9i G. Drews, l97l).
rrici izvr>rirSte qi neelucidarea modalitdtii cum poate avea ioc repli-
cirr'('il /l)N-ului in aceastd stare, la asemenea organisme.
(lrontozornii dinoflagelatelor, degi numeroqi, pot fi identici din
lrttrrct dc vedsre genetic, purtir-d fiecare ,aceleaqi gene (o mod,alitate
pl'in care se realizeazd redundanfa materialului genetic). $i la alt
glup de orga,nisme, Polima,stigine, s-a remarcat trecerea cromozo-
rrrilor din telofazd in profazd, fdrd a trece gi prin interfa26,. Profaza
reprezintd la acest grup stadiul de aEa-zis repaus, care este foarte
Iung.
Dupd cum se rede relalia dintre moleculele de ADN gi organi-
zirrea cromozomalS este mai bine inleleasd Ia procariote (bacterii)
1i mezocariote (dinoflagelate), deoarece la aceste organisme, ADN-ul
nu este complexat cu proteinele bazice aqa cum se intimplS la euca-
ricte. La bacterii existd un dubl,u, helix per genom, cu o lungime
totald de 700-900 pm Ei o greutate moleculard de 2,8-,4,G, 10e dal-
toni, pe cind Ia o eucariotd, Lilium sp., de exemplu, existi, dupd
Taylor, 53 X 10-tz g de ADN per complement haploid gi lungimea
totald a ADN-ului este de 1,5 X 107 pm : 15 metri. ADN-uI nud
apare ca un inel cu un singur lo,c pentr,u inilierea sintezei ADN-uIui,
oare parerrge o daitd tot inelul pentru fiecare ciclu de replicatie bac-
terian5. Acesta este modelul de replicalie propus de Cairns. Mai
sint insd Ei alte modele (vezi fig. 50).
La eucariote se aJid rnai mult de doi cromozomi per celuld, ial.
cromozomii conlin o cantitarte mult mai mare de ADN. La nivelul
cromozomlrlui eucariotelor, ADN-ul este asociat in mod constant cu
histonele. cromozomii eucariotelor su-feri ciciuri de spiralizare gi
condensare caracteristice in mitozi gi meiozd. ADN-ul d.in cromozo-
rnii eucariotelor, spre deosebire de ADN-ut circular de l,a procariote
(in speld bacterii), este liniar. Doar moleculele de ADN din mito-
ccndlri, cloroplaste Ei corpii bazali ai flagelilor de la eucariote sint
circulare, ceea ce este un argument pentru originea endosimbiotici
a acestor organite.
Cromozornul eucariotelor prezintd muite puncte de replicalie
independentd, adicd rnai multe unit5li autoreplicative (repliconi) ase-
mdndtoare cromozomului bacterian. Cromatidele cromozomilor mi-
totici Ei meiotici sint subdivizate longitudinal in cel pulin doud
suburrit5fi. Se poate ca fiecare jumdtate de cromatidi sd reprezinte
un duplex de ADN, indoit qi spiralat, sau jumdtSlile de cromatide
sd fie ele insele jumdtSli de helix dublu de ADN, aEa incit croma-
tida este o singurd unitate Watson-Crick. Dar este posibil ca fiecare
35

jumdtate de cromatidd sd fie o combinalie de ce1 pulin doui
duble helixuri de ADN.
Pe baza experienlelor de degradare enzimaticd cu DN-azd, s-a
stabilit cd numdrul adevdrat de subunitSli per cromatidd este de
2 pind la 4" Nici microscopia eLectronici nu a adus suficiente clarifi-
cdri in acest caz. NIai mult, microscopia electronicd nu poate eviden-
[ia structura he]icoidald vizibild cu microscopul optic a crolrloneme-
Ior gi nu poate distinge constricliile cromozomale. Mai multe
claritdli a adus microscopul cu contrast de fazd, cu ajutorul cdruia
Bajer a ardtat cd ceea ce caracterizeazl. cromozomul eucariotelor
este rdsucirea (spiralizarea) cromonemelo,r, lipsa spiralizdrii cromo-
nemelor Ia nivelul centromerului Ei natura bipartitd a cromatidelor
anafazice. Fibrilele de 100-250 A, evidentiate la microscopul elec-
tronic, reprezintd compiexul ADN-histone aI cromozomilor, care este
alterat in urma tratamentului enzimatic cu DN-az5 gi tripsin5. Tra-
tarea acestor fibrile cu pronazd duce ia inlocuirea histonelor, rdmi-
nind o catend {ind de 25 A diametru, care poate fi ugor digeratd
cu DN-azd gi ca,re seamdnd cu ADN-ul fagului lambda (l'). Din
aceastd cauzd. Ris a admis cd fibrilele de 100 A con{in un singun
ADN dimer combinat cu proteina bazicd. Fibriiele de 250 A conlin,
din aceste considerente, doi dimeri de ADN asociali cu histonele Ei
cationii bivalenli. Rezultd cd fiecare cromatidd poate fi compusi din
doud duble helixuri de ADN asociate cu histonele, ceea ce poate
explica separarea semiconservativd a ADN-uIui, aspectul dublu ai
cromatidelor la nivelul microscopului optic, aparilia aberaliilor la
niveLul semicromatidic Ei independenla fizic5 a unitdlilor subcro-
matidice ia unele coccide, aqa cum a fost remarcatd de cdtre Hughes-
Schrader. Cromozomul de Vicia faba Ei hamster chinezesc se com-
portd la iradiere ca unitdli ctuble la inceputul perioadei de sintezd
a ADN-uIui.
Trecerea cromozomului eucariotelor din interfaza tirzie in starea
metafazic5. se realizeazd printr-un proces de spiralizare Ei conden-
sare, cind lungimea cromozomului interfazic se miegoreazd de ordi-
nul a 100 de ori. Condensarea cromozomului este pusd pe searna
policationilor. Starea ,,extins5" a cromozomului se datoreazd faptului
ci majoritatea grupdrilor fosfat din ADN nu sint legate de grupele
cu valenld pozitivd ale histonelor. Dacd competilia dintre proteinele
acide Ei cele bazice pentru grupdrile negative din ADN este ciEtigati
de policationi, catenele de ADN se spiralizeazd, cdci moleculele de
ADN se pot asocia cu cele de histone. Ioni bivalenli, precum cei de
Ca**, Mg-+ intervin in contraclia cromozomald, intdrind punlile
36
rtirrl,r'c ADN ;i histone. $i polianionii pot modifica proporliile intre
tr.irt:fiurrilc histonice complexate cu ADN-ul, determinind modificSri
r;tr.ucILrpirlc ale complexuiui dezoxiribonucleohistonic. Caspersson a
r.t'rrrirrclt scdderea de proteine din nucleu in timpul profazei, iar
yrlolcina care rdmine in cantitate mai mare este bogati in arginin[,
ciirc, de fapt, este cea mai importantd proteinS baz1c6, a celulei.
rccste proteine, bogate in ar.gininfl, contribuie I'a condensarea cro-
rnozomtlui. Dimpotriv{, histoneie bogate in lizini determind trece-
r'(,a cromozomului din stare condensatd in stare difuzfl. Grupdrile
:;r,rlfitice joacd de asemenea un anumit roL in procesul spiralizdrii 9i
r:ondensfirii cromozomului, iar atunci cind ele sint inlocuite de Sele-
niu se ajunge Ia reducerea spiralizdrii cromozotnului. Cantitatea de
toslolipide din cromozotni cregte cind incepe procesul de spiralizare.
Siegmentele ce se replicd mai tirziu, Ia crornozomi de hamsten, intrd
i1 stare extinsd in metalazi Ei ldrd a avea compietatd sinteza
rDl{-ului. Proteinele condilioneazd" in esenld contraclia cromozo-
mului, iar replicalia complet5 devine o condilie a ansambldrii
:DN-ului cu proteinele bazice gi a condensdrii.
sub influenla diferililor agenli este afectati spiralizarea cromo-
zomilor. Astfel, in experienle de tratare a nucleului in interfazi cu
arginind, cu proteine bazice sau prin reducerea pH-ului se deter-
mind inducerea unui aspect cromozomal asemdndto'r profazei. Sub
acliunea colcemidului asupra nucleului profazic, apar segmente ce
se replicd tirziu, incapabile de a se spiraiiza normal.
Cind asupra cromozomilor se aclioneazd cu poiiamine 9i fenil-
etilalcool se inregistreazd blocarea spiralizdrii anafazice. Cind se ac-
lioneazd cu citrat de sodiu are loc relaxarea spiralizdrii. In prima
profazd meioticS, clorurile de Na, K Ei Ca, aclionind asupra cromo-
zomilor, determind o spiralizare anormald pe cind sdrurile de
amoniu Ei I(CN determind nespiralizarea. Analogii bazelor azotate
sau ai aminoacizilor precum B
-
azaguanina, 5
-
fiuorouracil, etio-
nina qi p
-
fluorofenil-alanina determind nespiraiizatea cromozo-
milor in diakinezd. Actinomicina D, mitornicina C, 5
-
fluorouraci-
lul, etionino, p
-
fluoro{enil-aianina Ei 5
-
metil-triptofanul dete'r-
mind, de asemenea, nespiralizarea cromozornilor in anafazd, I
-
Col-
chicina determind suplacontractarea cromozomilor.
37

3. MORFOLOGIA CROMOZOMILOR
Cromozomul este un organit cu morfologie dinatnicd, variabild
in diferite faze ale ciclului celular. El prezintd o anumitd monfolo-
gie (nedetectabild insd microscopooptic) in faza funclionaid a ciclului
celular (in interfazd) Ei o altd morfoiogie in faza transportoare a
ciclului celular (in mitozd). Chiar in aceastf, ultimd fazd, morfologia
cromozomului este variabild in funclie de desfdsurarea ciclului de
spiralizare qi despiralizare. Se admite cd in echilibrul metafazic,
cromozomul prezintd morfologia tipicd, aflat {iind in faza de con-
densare qi de spiralizare maximd. N{ai mu1t, in metafazd, crolno-
zomii se bucurd Ei de proprietatea constan{ei morfologice, ceea ce
face ca aceastd fazd sd fie propice studierii morfologiei 1or.
DupS dimensiunea lor, cromozomii pot fi mici, a$a cum apar
unii cromozomi in complementul cromozomal la reptile gi pdsdri,
sau a$a cum sint unii cromozomi la grupe inferioare de n'everte-
brate Ei Ia alge (Chlamydomonas) gi care se numesc microcromo-
zomi; mari sau obiEnuili, nunrili lnacrocrornozomi, aqa c,urn apar
cromozomii de Alliurn cepa, Trillium sp. (Fig. 17), Tulipa sp. etc.,
gi care pot fi observali cu uEurin{d la microscop. In afard de aceste
doud categorii de cromozomi s-a mai descris qi cromozomul uriaE
sau politen, din celu,lele glandelor salivare de diptere, care are
1180 p, fiind de aproximativ 157 de ori m,ai lungi decit crornozomii
normaii (1-30 p). Cromozomul uriaq a fost descoperit de cdtre Bal-
biani la lBBi la Chironomide Ei des-
cris de cdtre Kostoff (1930) 9i de cdtre
Painter (1933) la Drosophila melano-
gaster. trl este format din 5 brale
iungi gi unul scurt, unite la nivelul
unuri cromocentru (Fig. 1B). Bralele
lungi sint omoloage perechii I, II qi
III de cromozomi din garnitura obiq-
nuitd de cromozomi de la D. melano-
gaster (2n: B) (Fig. 19 a). AI Easelea
bra! (cel mai scurt) este omologat cu
perechea a IV-a de cromozomi, care
cuprinde cei mai mici cromozomi din
complementul normal diploid (Fig. 19 b).
Cromozomii politeni se afld in stare
de conjugare somaticS, fenomen de deo-
Fig. 19 a - Corespondenla dintre bralele cro-
rnozottulcr,i uriag gi perechile de cromozomi d'in
garnitura'normald (2n: S). ln dreapta, re-
prezentarea schematicd a modelului de benzi
clare gi intunecate gi complementul diploiil
de cromozomi (2n : B).
Fig. 18 - Imaginea microsaoPicd a
mului. uriag Ia Drosophila melanogaster
'L'rornlctnlru
crornozo-
(ordginal).
6y
E.V'-t
ffi *fi
Fig. 19 b - Relalia dintre cromo-
zomii din garnitura normald ( 2n :
:S) ;i bralele cromozottt'ului uriaS
din glandele saliuare d'e Drosophila
melanogaster (din P. Raicu gi M.
Nachtigal, 1969). -f-Itl - pere-
chile de cromozomi obiqnuifi; 7
-
6 bralele cromozomului uriag;
7 - cromocentru
Fig. 17
- Cronozomi,i din metafaza
so*natied la Trillium oaatwm pte-
zint6 regiuni alociclice evidenliate
prln ttatament la rece (clupd I. Fu-
kuda, din Stebbins, 1971).
3B
Cele douibrale
ale per.chi//
39

Debitd importanld in stabilirea legdturii dintre diviziunea mrtotic6 Ei
meioticd. Cromozomii uriaEi sint fonmali din peste 5 000 benzi trans-
versale clare Ei intunecate, cu o distribulie constantd pe bralele lor
(Fig. 20). Dupi Cassperson, benzile intunecate coincid cu zone bo-
gate in ADN, pe cind cele luninoase reprezintd, zone sdrace in
ADN.
Dupd Ris Ei Grous, zonele intuneoate reprezintd zone in care
cromatidele sint rdsucite gi agezate perpendicular pe lungimea bra-
lului, iar zonele clare reprezintd iocurile in care cromatidele sint
nerdsucite qi aEezate paralel cu lungimea bralul'ui. La cromozomul.
uriaq de drosofil5 se remarcd faptul cd, in anumite locuri, structura
compactd a cromozomului se deslineazd. Din aceste locuri pornesc
lateral emergenle ca niEte funde izolate care dau zonei aspect de
umfldtur5 de jur imprejurul cromozomului (Fig. 21). Acestea au
fost numite ,,puffuri" sau inelele lui Balbiani (Fig. 22).
La cromozomul uriag de drosofila, Plaut Ei Nash (citali din Lima-
de-Faria, 7972) au constatat existenla a circa 50 de repliconi
-unitdli ce se replicd independent.
Fig. 20
- Cromozomi, politcni d,e Chirono-
mus tn contparalie cu ovomozomii znitotici,
(dreapta sus). No - nucleol; Br : inel
Balbiani (clupb Beermann, 1961, din E.
Grundmann, 1973).
Fig. 21 - Imaginea schcntaticd' a struc-
turi.i. fine a cromozontilor politeni. Ele-
mentul de bazd al {iecirei cromatide este
o fibr5 neintreruptl c1e ADN. Sint repre-
zentale numai 4 din multele nrii de cro-
matide. A rloua cromomeri de sus (*) se
gisegte in starea de ,,puff", la nivelul
citeia se desf5goari o intcnsi sintezi
de ARN.
I
,-t
*
I
*
-*
..J
'l
i
-t
4o 4t
' '".i,,' .
''-'-.;,;:., '-
. *,.ri!!.L..::,i
/ I
":;,j-r":i;
l-.
Irig. 22 - Styuctura uomozomului l>olitenic (uriag) 7 - cromo-
zomul politenic IV din glandele salivare cle Bilobella matsakisi
(dup6 Cassagran) ; 2 - fibre cromonemice dintr-un inel Balbiani
"" *'u"*o*i"l*I' J" ;"::5;:fi l'uiT",ilT;ic
6
.
a ribreror
Un tip particular de crornozon este acela in fonni de perie de
sticld de lampd adicd cromozom ,,lampbrush" (Fig. 23). EI a fost
descoperit in ovocitele de triton, dar ulterior a fost evidenliat Ei
in ovocitele altor vertebrate, in timpul profazei I a meiozei. Se
pare cA aceastd categorie de cromozomi se intiineEte nu numai la
ovogenezd ci s,i la spermatogenezS, nu numai la animale dar qi Ia
unele plante. Se pare c5 ei slnt lega{i, ca dealtfel qi cromozomii
uriagi din glandele salivare de drosofila, de intense procese de sin-
tezd organicd. Aceste structuri cromozomale sint legate de indepli-

?/
l:-... - 4
.rl ,
. .s--.' -!.-^ --r--'---n.1 rar* ,
I .;"'
- .; . *'-*.-.J"'
f'. ,[
nirea func{iei ADN-ului
de matrifd pentru sin-
tezar AIIN-ului. In em-
brioger"icza timpurie,
dezvolt,arorl or€anisrnLi-
iui depindc cle ARN-ul
sintetizat in tirlpul o-
vogenezei. Sll'c s,firqitul
ovogenezei, ovocitele rd-
min in faza dc diploten
prelungit, in care crc-
mozomii, sttb formd de
bivalen{i, cresc enoru in
dirnen.siunc. ,r'e loc e-
mergenla unlii nru,tner
m,are Ce bucle proiecta-
te lateral din crortome-
rele f iecdlei cromatide
(se apreciazd 20.000 de
ase[renea buc]e la Tri-
tunrs) (Fig. 24). Axele
buclelor qi f ilarnentele
intercromozorn.ale ale a-
xei principale ale cro-
mozomilor izolali pot fi
lizate cu DN-azd, ceea
ce inseamnd cd atit in
axa principa,ld cit qi in
buclele laterale se afld
ADN. Proteaza qi RN-
aza nu au efect asupra
a'ceistora. Ruclele sint
imbrdcate intr-o matri-
ce de ribonucleopr'otei-
nd sensibild la RN-a25.
du-sc, pe citd irem3
crr>rnozomii lampbrush
cvolueazd spre crorno-
zomi r.egulafi, cdpltincl
structurd gi funclii obi:i-
nuite prin regresarea
tuturor buclelor, odatS
cu trecerea irL diachi*
me'zd..
Cresterea sintezei
ARN-tt-lu.i in sister.r-rul
Iampbrush se bazcazi
pe rndrirea nu,rndrrilui
de matri{e de ADN ce
controleazd ar'easti sin-
tez6. trn nucleii orroci-
telor cu cr.omozomi
,,lampbrush" se rdld un
numir imens de ..nu-
cleoli", 1 000 ]a Tritu-
rus,600-1.200 la Xe-
rlopus, datoritd ampliii*
cdrii genice 'a regiuni-
lor organizator nucleo-
lare. Acegti organizatori
migreazd prin mernbra-
na nucle'ard in cito-
plasmd, servind ca amorse pentru sinteza AiiN-r. ADN-uI sup{imen-
ta,r format prin amplificarea regiunii organizator-nucleolare este rne-
tabolic stabil gi persistd in ovogeuezd., in asocialie cu nucleoli. Din
€rcea"std cauzd conlinu,tul de ADN, la Xenopu,s de exernplu, cregte
de la 4 C la 14 C. Acegti ,,nucleoli" reprezintd molecule circulare
de ADN care sint aso.ciate cu clmplexe ribonucleoproteice. Peste
97-99,50i0 din ARN-ul sintetizat in or:ocitele cu cromozomi de tip
lampbrr.rsh are caracter ribozornal.
In ol"ulele de Ilana pipiens qi Xenopus laevis se afld o cantitate
de ADN de 300-500 ori mai mare decit cantitatea de ADN diploidd.
Prin tehnica hibridlrii s-a stabilit cd acest rDN nu este complemen-
tar decit cu o nricd fracfie cle ADN din ficatul acestor orgianir,rme.
Se considerd cd o lrlare parte din ADN-uI acestor ovule ar fi de
origine mitoc:ndrial5.
t'1
Fig. 24 - Reprazentarea sthematied. a morJologiri
cyomozomilor lantpbruslr,. a - bivalent plumos intr-
rrn nucleu oocitic rle Triturus cristatus. Sigeata
in<lici cinetocorul. Se remarci morfologia identicb a
buclelor la locii onrologi, la ambii omoiogi impere-
cheafi; br b2 supraestinderea unui croruozolrl.
lampbrush prin care se evidenliazL structura axei;
c -- modcl al 'lrrri cromomer fortnat cle bucle cu
diviziune cvathiltrrrti+":1. Se rernarci axa fibrilard
din ADN, parliul rlesfl;urati gi fibrile rarliare
(din O. Hess, 1973).
Itig. 23 - Cromozom .plutnos (lampbrush).. / - un seg-
ment din cromozomul lampbrush ; 2 - reprezentatea
ln detaliu a unui fragment de cromozom lampbrush;
3 - bucle laterale; 4 - cronatide; 5 - cromomere;
6*7 * bivalent cu doutr chiasrne (din I. Steopoe,
1967, P. Raicu gi col. 1972, I. Dr[cea, 1972).
Croqnozomul lampbrush apere ca un substrat de intensd activitate
genicd. Ca qi cromozomii politeni, cromozomii lampbru-sh sint sinte-
tic activi in tirnpr-rJ cind crromozomii sint vizibili. Dar spre deosebire
de crornozomii politeni, la care pufele apar doar a 20/o dintre benzi,
la cnomozomii larrrpbrush,
.ltu,cJ.ele
apar la aproape toate crornome-
rele. Pe de altd pa,rte, cromozomii politeni reprezinti nigte sisteme
tempor;ile nernairel,'enind la un sistem regulat Ei nernaireproducin-
42 43

$i in spermatogenez5, la Drosophila hydei, cromozomul Y apare
ca un cromozom univalent cu cinci bucle foarte mari, diferentiate
inorfologic (Fig. 25). Buclele sint active in producerca de ARN pen-
tru sint'eza'pr-oteinelor necesare in spermatogeneza, pentru produ-
cerea sperm atozoizilgr giganli care se aflS Ia aceastd specie. Protei-
nele sint sintetizate inainte de lormarea spermatidelor, deci inainte
de repartizarea unidireclionald a cromozomului Y. Activitatea
lampbiush a cromozomului Y precede diachineza. Buclele sale con-
lin ADN axial gi sintetizeaza activ ARN-u1. Buclele persistS 120 de
6re. Spre sfirgitul profazei I meiotice buclele cromozomului Y se
condenseazi imp,reund cu tot cromozomul.
Cromozomii ,,lampbrush" ating lungimi de peste B00-1000 pm
dar sint foarte subliri, aflindu-se uneori Ia limita yizibiiitdlii mi-
croscopice. Structura lor este in esenld o axd centrald pe care sint
piasate crornomerele. Din cromolnere emerg_ ramificalii -laterale
cu
nigte perechi de bucle filiforme, de diferite dimensiuni de la o cro-
-o-uia Ia alta, dind cromozomului aspect de perie de sticl6 de
lampd (Fig. 26).
Fig. 25 - Reprezentarea d.iagramaticd, a actioitdl.ii. lampbrush a cromozomului Y, la
Diosophila nyae;. o - (dup5 Hennig, IQQ-Z) u1 nucleu intact. al spermatocitului;
e ir.,-x ri-.. roaz't *^h^t.t^ ai nnzifiile trrrc'lelor ne bratnl lunct al univalcntuluia - jdupl Iiess, 1967) moldelele qi poziliile, buclelor pe braful lulg
Y; C:-1(: rni.ciuci i Co: conurile pseudonucleului; NOO2: S
ess, 1967) moldelele qi poziliile buclelor pe braful 1u18 al univalcntrrlui
rniciuci i Co : conurile pseudonucleului; NOO2: S : noduri; P :I; U:: n: lll4uruurt 9u
-
- PN: pseudonucleu i 'f , Ts-- T : regiuni tubulare; Thdd: dF: secliune difuzd
clistald a'filamentelor; Thpa-- ftF : secliune compactd proximald' a filamentelor
(dilr B' Johl 9i K. R. lewis, 1969)'
44
Pufcle cromozomilor politeni de la DrosofilS Ei ramilicatiile late-
rale ale crornozornilor lampbrush repr.ezintd locuri de sintezd a
AIIN, Iapt demonstrat gi cu ajutorul actinomicinei D (un inhibitor
spccific al sintezei ARN-ului) in urma actiunii cdreia dispar aceste
rarni[icafii.
In endospermul de porunrb ;i in celulele antipode de mac s-au
evidenliat cromozomi de 10 ori mai lungi decit cromozomii obignuili
si rnult mai grogi. Serra interpreteazd aceqti cromozomi tot in ter-
rneni de politenie.
Semnificalia acestor structuri ct'omozomale este iegati de am-
plificarea genicd. Numlrul de copii ale genelor responsabiJ.e de sin-
teza ARN-ului variazd considerabil la diferite specii de plante. Am-
plilicarea genelor AllN-ribozomal ap,are in timpul dezvoltdrii ovo-
citelor gi a altor celule la amfibieni gi alte animale ca gi la plante.
ln timpul treccrii plantelor din stare dormindf, in stare metabolic
activ5 s-a constatat, folosindu-se metoda hibriddrii ADN
-
ARN
-
r,
existenfa unei mari redundanle a materialului genetic. Numdrul
de copii ale geneior ARN-r poate depd.gi 13.000. Iatd expiicaii;
I'ig. 27 - Morfologia
cromozomului B,la po-
rumb : petele mari re-
prezint6 segmentul
cromatic; cercul alb
reprezintb centrome-
rul (din I. Ddba16 qi
T<. Gavrit[, l97l).
... .'.,',.' :*:, i...'
Fig. 26
- Stluctura clornozomului lampbrush. a - dia-
gramb cate arati structura cvadruplS a cromomerei
lampbrush qi migcarea buclei intr-o direcfie polari-
zat6; b gi c
- marcarea secvenfial5 a buclei gigantice
gtanulare pe cromozom dup6 expunere la precursori
ARN marcali (dup5 Callan, 1963).

apariliei acestor structuri cromozomale neobignuite la plante Ei
animale.
La unele organisme, plante gi animale, in afara cromozomilor
din complementul obiEnuit, ca're s-au notat cu A, mai existd $i cro-
mozomi accesorii, suplirnentari sau suipranumerari, care s-au notat
cu B. Ei sint de obicei heterocromatici. In general, cromozomii acce-
sorii sint acrocentrici sau telocentrici (Fig. 27). Cei care sint meta-
centrici sint in mod obiEnuit izocrornozomi, cu cele doud brale re-
prezentind duplicafia aceluiagi bra!, fiind omoJ.oage u,nul, altuia.
S-au descris Ei crornozotni B submetacentrici. La Ciarika, cromozo-
mii B sint eucromatici, prezentind un oarecare grad de ornologie cu
cromozomii complementului normal. Uneori, ca Ia Crepis syriaca
qi Alopecurus pratensis, cromozomii B sint mari qi au constrictii
secundare nucleolare. Cromozomii B prezintd o densitate mai mare
a ADN-ului pe unitatea de volum in cornparatie cu cromozomii A,
datoritd heterocromatinizdrii ,care se comportd aio'ciclic in ceea ce
priveqte spiralizarea. Croinozomii B se replici asincron fald de cro-
mozornii A, sintetizindu-Ei ADN-ui nu,rnai in cursul ultimei jum6-
tdli a perioadei de sintezd a ciclului mitotic, ,ceea ce este in concor-
danld cu natura heterocromatic5 a acestor cromozomi.
Crornozornii B se pot acumula prin nondisjunclie cromatidicd,
distribulie preferinlial5 la unul din poli, in unii nuclei fii, qi prin
endornitozd.
La crornozomii obiEn,uili ai cornplernentului cromozomal norrnal'
morfologia crotnozomilor este determinatd de plasarea regiunii cen-
trice (centrorner). De asemenea, moriol.ogia acestor cromozomi este
influenlatd Ei de prezenta constricliilor secundare. Prezen{a sateli-
lilor, la rindul sdu, confer5 cromozomului un aspect morfologic par-
ticular. Satelitii apar fie ca niqte corpuri mici, sferice, unice, fie in
perechi atagate de cromozom, la nivelul unei constriclii secund'are
(ce Iunclioneazd ca regiune organiza,tor nucleolard) prin intermediul
unui filament s'ubfire care este un segment din ADN cromozomal
care codificd ARN-ribozom,al. Satelitul terminal qi constrictiile se-
cundare ale cromozornutrtri sint asociate cu nucleolul,. indeplinind
funcfia specificd de organizator nucleolar.
La organismele ce prezintd. cromozomi cu centromeri difuzi, ne-
localizali, cu funclia centromericd insuficient precizatd, morfologia
cromozomului este rnai dificil de apreciat, iar cromozornii nu pot
Ii clasificali decit foiosind criteriu,I tungimii totale. Trebuie avut in
vedere faptul cd acegti cromozomi cu centromeri difuzi se pot
fragmenta relativ uqor Ei pot sd dea naqtere la cromozomi mai mici,
ce pot avea un comportament normal iri'diviziurid. AStfel se explicd
seriile mari, aneuploide sau heteroploide din familia Cyperaceae.
46
La organismele la care cromozomii au centromeri localizali, cro-
mozomii pot fi clasi{ica1i mor{ologic in func{ie de plasarea centro-
merului sau mai exact, aga culn recomandS. Levan,-dupd formulele
d :1- s sau r: f ir,
"*u,
d: diferenia
r : raportLil
I: lungimea bralului lung al cromozomului
s: lungimea bralului scunt al. cromozomuilui (Fig. 2B).
ci'd centromerul este plasat Ia un capdt al cromozomului (ter-
minal) a9a incit cromozomul are u,. sing'irr braf, raportul braleror
r:^?o gi cromozomul se numeEte telocentric.
cind centrome'rul nu este plasat ra capdtur cromozomurui ci inapropierea oapdtului cromozomului, adici intr-o regiune lerminald,
incit se formeazd un bra{- foarte rung qi un brat ulit".- ae s"u"ii
care este izodiarnetric, valoarea lui i este ?,0
-'oo
qi cromozornui
se numeqte acrocentric.
Cind centromerul..este prasat mai aproape de un capdt al cromo-
zomul,ui decit de ce]dlalt, incit se formeazd doui brale dis;tinct ine-
gale, dar di{erenla dintre lungimea bratelor este mult mai mic6
doclt la cromozomii acrocentrici, raportul bralelor avind valoarea
,'=1,0
-.7,0,
pentru poziia subterminald, qi r: l,T
-
3,0, pentru
pozilia submediand,. cromozomii pot ri nrimili subtLlocentrici, res-
pectiv submetacentrici.
Cind centromerul este plasat in regiunea mediani (r:1,0 _1,7)
sau chrar la mijlocul cromozo,mului -i punct median I ("
- 1), inlcit..se forrne-azd, in primul caz, doud brate sensibil egale, qi, in al
doilea cg., doud brale perfect egare, cromozomul se n-u-eqie meta-
centric (Fig. 29).
, studiul morfologiei cromozomilor, exactitatea aprecierii tipului
lor morrologic este de mare importanld in studiur
"^urioiig"r,-,i """ispecii date in care se dispun oidonat cromozomii speciei dup{ nu-
mlrul, {orma, mdrimea sau orice alt caracter speciiic pentru com_
+ Satelt
0ra! seurl-
*rar-l
Itig. 28
- Schema cro*nozomului uman
(dupd Patau, 1972).
I flctacentric
secundari
rG
X
Eubmelacenlric
lcrocenlric an
salelil
(elocenlrrc
Fig. 29 - Tipuri morfologice de cro-
mozomi (dupi Stebbins, 1971).
47

plententul cromozomal al acestei specii. Modificdrile apflrute in as-
pectul ctu'iotipului reflectl modificdri apdrute la nivelul materialului
genetic al ciornozomilor. S'tudiul cariotipic al speciilor ne permite
ie .tubili* gradul de inrudire al lor, cdile pe care. a merc evolulia
complernentillui cromo zomal. Iatd de ce aprecierea rigr-tros
-gtiinlif
icd
o rtrbr{ologiei cromozornilor este o cerinld fundamentald in studiul
cariotipic."ltorfologia oromozomului cade sub incidenla controlului
genetii, altfel nu i-ar putea explica diferenlele enortnc-.dintre cro-
i.roromii obignui{i gi cromozomii uriaqi de la diptere, aflali in ace-
la;i organism.
' In "urma remanierilor cromozomale, crornozomii pot si-Ei modi-
lice norfologia. Cromozomii telocentrici pot proveni din cromozomi
rrretacentrici sau acrocentrici pe calea rupturilor in regiunile cen-
tromerice, urtnate de o Sintezd a materialului centromeric care face
ca centromerul sd-gi recapete funclia iniliald. Din fuzionarea a doi
cromozorni telocentrici de dimensiuni egale poate lua naEtere un cfo-
mozom metacentric. Asemenea rearanjatnente cromozomale sint frec-
r,ente in lumea animalel.or. Inversiile paracentrice' perrcentrice,
cuplicaliile, translocaliite, clelei,iile, pot modifica radical morfologia
"ro*oro-riui Ei afecta in mod simlitor simetria sau asimctria cario-
lcpl'czcntrnd gar-nitura de cromozomi din gamefi, de reguld haploidd,
un nunril sornatic de cromozomi, notat cu 2 n, reprezentind garnitu-
ra de crornozomi din celulele somatice, obiqnuite ale corpului, care
poirte fi diploidd sau poliploidd, Ei un numdr de bazd de cromozomi,
care reprezintd numdrul de genoame (x) din garnitura de cromozomi
ir cclulelor somatice. De exemplu, speciile diploide au 2 n :2 x cro-
nrozomi, adicd doud genoalne, pe cind speciile poliploide au in celu-
lele somatic€ un numdr de cromozomi care reprezintd o multiplicane
a nurndrului de bazl, x, putin'd fi triploide : J ;, tetraploide :=
-l x, pentaploide : 5 x etc.
ln garnitur,a norrnald, diploidd. de cromozomi, Ia speciile cu re-
producere sexuatd Ei cu determinism genetic al sexelor, cromozomii
sint de doud feluri: crornozomi autozomi, comu,ni ambelor sexe gi
cromozomi heterozomi (gonozomi : alozomi) sau cromozomii de
sex, sp'ecifici fiecdrui sex. Dacd funclional aceste doud categorii de
cromozomi sint distincte, morfologic, mai aies la grupele Ia care
dimorfismul sexual nu este accentuat (vertebnate inferioare), ele nu
se deosebesc. Mai mult, chiar la organisme superioare, cu dimon-
fism sexuat acoentuat, precum omul, crom'ozomul X, de sex, nu
se deosebegte de perechile de autozomi ai grupei C, din cariotipul
uman (perechile 6-12). Dar deosebiriie clare intre autozomi Ei hete-
rozomi apar Ia nivel molecular qi se referd ia panticularitdfile repli-
caliei materialului lor genetic.
Diferenlele in rnorfologia crotnozomului pot refiecta intr-o mdsuri
rnai mare sau mai micd diferenlele ln continutul genic, in aranja-
mentul genelor. fiind o sursi a varia{iei genetice.
Cromozomul apare ca un organit llexibil care nu poate fi
decelat intre doud diviziuni succesit e cind u'ucleul se afl5 in stadiul
netaboli,c, dar care, incepind din prof,azd, cind cromonemele se
contra,ctd gi se condenseazd, poate {i ,remarcat in toate stadiile divi-
ziunii pind in telofazd, cind, prin fenornene opuse acelora din pro-
fazd, adicd prin decondensare Ei despiralizarea cromonemelor, el igi
pierde din nou identitatea microscopicd.
Schimbdrile fizice ale cromozomului constau in parte din spira-
lizarea Ei indoirca cromonemelor, care produc scurtarea cromozomi-
lor din profaza rnijlocie spre metafazd, gi despiralizare qi deconden-
sa,rea din telofazS,. Spiralizarea cromonemelor nu trebuie sd fie supra-
pusd peste spiralizarea macromoleculelor de rDN deo,arece cele doud
tipuri de spiralizdri sint de grade diferite de mdrime. ln ADN,
{ieoare gir are o 15!ime de 20 A Ei pasul elicei sau distanla dintre
doi giri succesivi este de 34 A. Asemenea dimensiuni a m,acromol.e-
culelor de ADN nu au prutut fi evidenliate nici chiar la micnoscopuJ.
e,lectr,onic, ci nurnai in difraclie cu raze X.
tipului.
nrosophla vilts
NF,
wF{
€F,
.e-!Idr,;ry<-;i|
:z ;Drasophila
pseudo-obsc0rd
I'is. 30 - Consecinlele translocaliilor succesiue tn procesul
in'itiilotu in cad,rul genului Drosophita' I, II, III, Iv'
V, VI - Perechidecromozomi la D. virilis; 1' 2, 3' 4'
i,' O - Cromozomi care participd la formarea perechilor
"i
i"tt" ca.re all loc translocalii succesive care duc la forma-
iua noilor perechi de ctomozomi la D. pseudo-obscura,
-O,
t"ittittooi qi D. melanogaster (adaptat- dupb Wharton,
' C' Petit gi G, Pr€vost, 1969)'
48
@isophila vtUisfoni
"#*fu'
4,4
0rosophi/a
melanogasler
l{ecanismele de
translocalie, de {u-
ziune Ei {isiune cen-
trici au dat serii ro-
bertsoniene curroSCtl:
te mai ales in cadrul
evoluliei genuJui
Drosophila (Fig. 30).
Cariotipurile o-
mogene, simetrice,
sint considerate in
general ca fiind pri-
mitive, pe cind cele
heterogene, asime-
trice, ea fiind specia-
lizate.
Numdrul de cro-
mozomi este o carac-
teristici de specie.
Se deosebeEte un nu-
mar gametic de cro-
mozomi, notat cu nr
4 -- Cenetica diviziunii celulare 4e

Dar spiralizS,rile cromonemel,os' au putr.rt fi evidentiate in crorno-
zomii mari de Triilium sp., Ei sint de doui dimensiurni: spire mici
de 0,3 pm (3000 A;, deci de 100 ori mai mare decit amplitudinea spi-
ralei de ADN, qi spire mai mari, de 2,5 p (25.000 A;, care apar in
metafazd.
hcteropicnotice. Regiu-
nile N.O. sint eci re-
giuni alociclice sau he-
terocromatice avind o
singurd func{ie qi anu-
rne aceea de organiza-
tor nucleolar. Analiza
geneticd Ei microauto-
radiografia au demon-
strat ci cel pulin ARN-
ul nucleolar este trans-
cris Ia nivelul genelor
localizate in regiunea
organizatorului nucleo-
Iar.
La plantele superi-
oare s-a demonstrat
Fig. 3l - Eaolulia cromozornwlui in cursul
(dupi Stebbins, 1971).
4. CROMOZOMUL ORGANIZATOR NUCLEOLAR
Unii cromozomi din garnitura de cnorn'ozomi ptrrtdtori de sateliti
sau construclii secundare au rolul de a reorganiza nucleolul la sfir-
Eitui diviziunii.
Nucleolul caracterizeazd majoritatea nucleelor eucariotelor, avind
formd Ei dimensiune variabile in funclie de stadiul dezvoltirii indi-
vidu,ale. De asemenea numdrul nucleolilor este variabil in funclie
de specie, lesut gi stadiu metabolic celular. De reguli ei dispar
o'datd cu destrdmarea membranei nurcleare Ei se refac in telofazd
persistind in stadiul metabolic. La unele grupe de organislne infe-
rioa,r"e, nucleolul nu n'umai cd persisti in timpul diviziunii ntlcleare,
dar joacd qi un rol determinant in diviziunea nuclea'rd. Este cazul
unor euglenoficee, aqia cum este Euglena clara. Interesant cd in
oadrul aceluiaEi grup de organisme sint forme tra care nucleolul se
comportd dupd regula generald, dispdrind la inceputul diviziunii
qi r-efdcindu-se pe seama unui cromozom organizator nucleolar
(O. Donnell, 1965, L. Gavrild, 1973).
In profaza timpurie, nucleolul apare a fi ataq,at de o regiune
anumitd a unuia sau a m,ai mtl,ltor cro(nozorrli ai complementului
cromozomal, regiune care a primit dennrmir,ea de organizator nucleo-
lar (N. O.). Numdrul de cromozomi N. O. corespund'e in general nu'mi-
rului de nucleoli Ei respectiv gradului de poliploidie. Regiunea orga-
nizatot nucleolard apare, in profaza tirzie Ei in metafazd, oa un fil,a-
ment sublire care ieagd satelitul de restul cromozomul,ui. Cromo-
zomttl organizator nucleolar este foarte incoldcit in interi'oruul nucleo-
luIui in interfazd qi se scurteazd prin oo,ntractie cu trecerea spre
profazd devenind mai scurt gi puternic contractat in metafazd.
Paraiel cu aceste modificdri ale cromozomului organizaton nucleolar
are loc dezorganizarea nucleolului (Fig. 31).
l,a sfirqitul profazei, nucleolul se micqoreazd in volum, se separd
de cromozom Ei disprar:e in citoplasmf,. El se va forma in telof,azS, in
acelas,i loc, pe cromozomul organizator nucleolar (Swanson, 1963).
Ilegiunile organizatoru,lui nueleolar (N.O.) sint asociate cu zotte
50
existenla unei competilii pentru organizarea nucleolului, in cazul
aind sint mai mulli cromozomi N.O. deoarece multe gene sau poate
majoritatea genelor sint legate de activitatea ARN-polimerazei.
NavaEin a ardtat cd specia Crepis capilarris posedd un cromozom
organizator nucleolar mai puternic care il anihileazd pe cel de la
C. alpina, C. neglecta, C. tectorum gi C. dioscorides, in cazul hidri-
ddrii dintre aceste specii, dar la rindul sdu este anihilat de cro-
rnozomul organizator al nucleului de la C. parviflora (Swanson, 1g6J).
Reorganizarea nucleoluhd se poate realiza Ia capdtul cromozo-
rnului N.o sau la lo,cul de jonc{iune a doi cromozomi. o mutantd de
Xenopus cg,re a pierdut nucleolul este letald in stare homozigotd,
ceea ce indicd f,aptul cd nucleolul este esenlial pentru dezvoltarea
nor:mard a organismului. In condilie hetenozigotS, organismele supra-
vieluiesc, d,ar celuJele sint deficiernte in ribozomi.
Se trage ooncluzia cd nucleolii sint in oea mai mare mdsrird res-
ponsabili pentru sinteza ribozomilor (Stebbins, 1gZ1).
Heitz arat6 cd numai regiuni specifice din cromozomii organi zatori
nurcleol,ari, apanent ,,lipsite de ADN(, nurnite regiuni SAT (sine acido
thymonuclei'co), sint legate de orga,nizarea nucl6or.ard. Aceste regiuni
nnr si1! insd lipsite de ADN, ele fiind regiruni ce se suprapun con-
stricliilor secundare cromozomale. Mcclintock a sta,bilit cd a,ceste
regiuni sint, la mutanrtele de porumb, ,atit in legdturd cu numdrul
cit gi ou tipul de nucleoli. Delelia aceston regiuni, ra unele mutante
de porumb, are oara'cter letal in stare homoZigotd sau duce la scd-
der'ea numdruliui de nLucleoli sau l,a deregldri"ale funcliei si struc-
turii acestora, in stane heterozigotd,,,aEa cum s-a remarcai la xenopus.
Anafazi
linpurte
51

Lucian gavrila & ion dabala genetica diviziunii celulare

Lucian gavrila & ion dabala genetica diviziunii celulare

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Lucian gavrila & ion dabala genetica diviziunii celulare

Similar to Lucian gavrila & ion dabala genetica diviziunii celulare (20)

More from Robin Cruise Jr.

More from Robin Cruise Jr. (20)

Lucian gavrila & ion dabala genetica diviziunii celulare