Cykl komórkowy. Mitoza. Mejoza

Cykl trwa do od momentu powstania komórki do momentu jej podziału na dwie komórki potomne. Można w nim wyróżnić dwa główne etapy:

• interfazę - czy stan między podziałami, podczas którego komórka zwiększa swoje rozmiary, powiela organelle komórkowe oraz podwaja materiał genetyczny.

• fazę M - czyli podział komórki, na który składają się podział jądra komórkowego, czyli kariokineza, oraz podział cytoplazmy, czyli cytokineza.

Kariokineza zachodząca w cyklu komórkowym nazywamy mitozą.

​Cykl komórkowy składa się z interfazy i fazy. Interfaza dzieli się na trzy kolejne fazy: G1, S, G2. W ich trakcie następuje przygotowanie komórki do podziału. Faza M jest to podział komórki, podczas którego najpierw zachodzi kariokineza, czyli mitoza, a następnie cytokineza.

​Mitoza - podział jądra komórkowego na dwa identyczne pod względem genetycznym jądra potomne.

Cytokineza - podział cytoplazmy.

Faza G1 - wzrost rozmiarów i zawartości komórki.

Faza S - podwojenie ilości DNA. Nowe cząsteczki łączą się z białkami histonowymi.

Faza G2 - nasilenie syntezy białek.

Zaburzenia kontroli cyklu komórkowego mogą powodować niekontrolowane, nadmierne podziały komórek. Prowadzi to do przemiant komórki prawidłowej w komórkę nowotworową, co określa się mianem transformacji nowotworowej.

​Profaza, metafaza, anafaza, telofaza

W profazie:

• następuje kondensacja chromosomów,

• zanika otoczka jądrowa i jąderko,

• powstaje wrzeciono podziałowe. Wrzeciono umożliwia kontrolowane przemieszczanie się chromosomów podczas podziału komórki, chromosomy przytwierdzają się do włókien wrzeciona w miejscach określonych jako centromery.

​Profaza, metafaza, anafaza, telofaza

W metafazie:

• chromosomy osiągają maksymalny poziom kondensacji

• chromosomy połączone z włóknami wrzeciona podziałowego układają się w płaszczyźnie równikowej komórki. Tworzą w ten sposób tzw. płytkę metafazową.

​Profaza, metafaza, anafaza, telofaza

W anafazie:

• następuje podział centromerów, co prowadzi do rozdzielenia każdego chromosomu na dwie chromatydy. Od tego momentu każda chromatyda staje się odrębnym chromosomem, tzw. chromosomem potomnym.

• chromosomy potomne przemieszczają się do przeciwległych biegunów komórki dzięki skracającym się włóknom wrzeciona podziałowego.

​Profaza, metafaza, anafaza, telofaza

W telofazie:

• struktura chromosomów potomnych podlega stopniowemy rozluźnieniu (dekondensacji).

• wokół chromosomów potomnych tworzy się otoczka jądrowa oraz zaczyna się formować jąderko.

• zanika wrzeciono podziałowe.

• na przeciwległych biegunach komórki zaczynają się tworzyć dwa jądra potomne.

​Jest to podział cytoplazmy w komórkach roślinnych zaczyna się w anafazie, a w komórkach zwierzęcych - na początku telofazy.

​W komórkach roślinnych cytokineza przebiega nieco inaczej, ponieważ w przeciwieństwie do komórki zwierzęcej, komórka roślinna posiada ścianę komórkową. W płaszczyźnie równikowej, pomiędzy grupami rozdzielonych chromosomów, tworzy się fragmoplast (utworzony z pozostałości mikrotubul).

Jest to proces naturalny, który umożliwia m.in.:

• eliminację niepotrzebnych, powstałych w nadmiernej ilości komórek,

• usuwanie struktur, które przestały pełnić swoją funkcję na danym etapie rozwoju organizmu,

• kształcenie się części ciała,

• eliminację komórek uszkodzonych, zainfekowanych, nieprawidłowych, błędnie umiejscowionych.

​Znaczenie mitozy

• wzrost i rozwój organizmów,

• regeneracja uszkodzonych lub utraconych elementów budowy organizmu,

• wymianę zużytych komórek na nowe,

• bezpłciowe rozmnażanie się wielu organizmów.

Mejoza

Mejoza jest podziałem jądra komórkowego, dzięki któremu z jednej komórki macierzystej powstają cztery komórki o zredukowanej o połowe liczbie chromosomów. Oznacza to, że z jednej komórki diploidalnej w wyniku mejozy powstają cztery komórki haploidalne. Dlatego proces ten jest również nazywany podziałem redukcyjnym.

Pierwszy podział mejotyczny

Przed I podziałem mejonycznym DNA ulega replikacji. Następnie w trakcie tego podziału dochodzi do redukcji ilości materiału genetycznego i liczbie chromosomów.

​Profaza I

W profazie I:

• następuje stopniowy zanik otoczki jądrowej i jąderka oraz formowanie się wrzeciona kariokinetycznego. Chromosomy wówczas ulegają kondensacji - w wyniku replikacji każdy chromosom jest zbudowany z dwóch cząsteczek DNA, połączonych centrosomem.

• chromosomy homologiczne układają się w pary, Tworzą w ten sposób tzw. biwalety

• chromosomy homologiczne poszczególnych biwaletów zaczynają się stopniowo rozdzielać

​Metafaza I

W metafazie I:

• pary chromosomów homologicznych (biwaletów) przesuwają się do płaszczyzny równikowej komórki,

• włókna ostatecznie uformowanego wrzeciona podziałowego łączą się z centromerami chromosomów.

Anafaza I

W anafazie I:

• następuje rozdzielenie chromosomów homologicznych. Przemieszczają się one do biegunów komórki losowo, po jednym z każdej pary. Każdy z wędrujących chromosomów w dalszym ciągu składa się z dwóch chromatyd połączonych centromerem. W efekcie rozdzielenia chromosomów homologicznych komórki potomne odziedziczą już tylko po jednych chromosomie z każdej pary.

Telofaza I

W telofazie I:

• zgrupowane na biegunach chromosomy ulegają częściowej dekondensacji,

• odtwarzają się otoczki jądrowe i jąderka oraz zachodzi cytokineza.

​Drugi podział mejotyczny

Przed II podziałem mejotycznym nie dochodzi do replikacji DNA. Proces II podziału mejotycznego przypomina mitozę. W jego wyniku każdy chromosom ulega podziałowi, a rozdzielone chromatydy stają się chromosomami potomnymi.

Profaza II

W profazie II:

• chromosomy ponownie ulegają kondensacji,

• zanika otoczka jądrowa i jąderko,

• formuje się wrzeciono podziałowe.

Metafaza II

W metafazie II:

• chromosomy ustawiają się w płaszczyźnie równikowej komórki,

• mikrotubule wrzeciona podziałowego przyczepiają się do centromerów chromosomów.

Anafaza II

W anafazie II:

• włókna wrzeciona skracają się,

• następuje podział centromerów i chromatydy jako chromosomy potomne wędrują do biegunów komórki.

Telofaza II

W telofazie II:

• struktura chromosomów rozluźnia się,

• odtwarza się otoczka jądrowa i jąderko oraz zachodzi cytokineza.

Crossing - over

Jest to proces, podczas którego następuje wymiana niektórych odcinków chromatyd między chromosomami homologicznymi. Para chromosomów homologicznych zawsze zawiera te same geny, jednak ich wersje, czyli allele, w poszczególnych chromosomach mogą się od siebie różnić.

​Znaczenie mejozy

• rozmnażanie płciowe organizmów,

• zachowanie stałej liczby chromosomów,

• zróżnicowanie genetyczne osobników tego samego gatunku.