komórki płciowe i somatyczne. Ich podobieństwa i różnice. Mitoza - sposób podziału ludzkich komórek somatycznych Jak nazywa się proces podziału komórek somatycznych
1.2.4.2. Metody dzieleniakomórki somatyczne
Istnieją dwa główne sposoby podziału komórek somatycznych: mitoza i amitoza.
Mitoza (z greckiego - nić) - pośredni lub podział mitotyczny jest dominującym rodzajem podziału eukariotycznych komórek somatycznych i jest nieodłącznym elementem wszystkich organizmów bogatych w komórki. W takim przypadku następuje dokładna równomierna dystrybucja materiału dziedzicznego. W wyniku mitozy każda komórka potomna otrzymuje kompletny zestaw chromosomów z określoną ilością DNA i jest na swój sposób identyczna z komórką macierzystą. Amitoza (z greckiego.ά - negacja i μίτος - wątek) dominuje w niektórych organizmach jednokomórkowych. Jest to również sposób podziału komórek somatycznych, ale poza mitozą, bezpośredni podział jądra komórki międzyfazowej następuje poprzez proste zwężenie sieci. W amitozie rozkład materiału dziedzicznego między komórkami potomnymi może być równomierny lub nierówny. W rezultacie powstają komórki o tej samej lub nierównej wielkości. Dlatego takie komórki są dziedzicznie wadliwe.
Mitoza. Mitoza występuje po interfazie i jest warunkowo podzielona na następujące fazy: 1) profaza, 2) metafaza, 3) anafaza, 4) telofaza. Na ryc. 1,74. podano ogólny schemat różnych faz mitozy.
Ryż. 1,74. Schemat mitozy:
1-centiola; 2 - jąderko; 3 - chromosomy; 4 - wczesna profaza; 5 - późna profaza; 6 - metafaza; 7 - wczesna anafaza; 8 - późna anafaza; 9 - wczesna telofaza.
Profaza (z greckiego.πρα - do i grecki. σις - wygląd) - początkowa faza mitozy. Charakteryzuje się tym, że jądro powiększa się, a z sieci chromatyny w wyniku spiralizacji i skracania chromosomy z długich, cienkich, niewidocznych nitek na końcu profazy stają się krótkie, grube i układają się w formie widocznej piłki. Chromosomy kurczą się, kurczą i składają się z dwóch połówek - chromatyd. Chromatydy owijają się wokół siebie i są utrzymywane parami przez centromer. Profaza kończy się zanikiem jąderka, centriole rozchodzą się w kierunku biegunów, tworząc figurę wrzecionowatą. Z tubuliny białkowej powstają mikrotubule. wątki wrzeciono. Z powodu rozpuszczenia błony jądrowej chromosomy znajdują się w cytoplazmie. DO centromer gwinty wrzeciona są przymocowane z obu biegunów.
Metafaza (z greki.μετά - - pomiędzy, po) zaczyna się od ruchu chromosomów w kierunku równika. Stopniowo chromosomy (każdy składający się z dwóch chromatyd) znajdują się w płaszczyźnie równika, tworząc tak zwaną płytkę metafazową. W komórkach zwierzęcych, na biegunach wokół centrioli, widoczne są kuliste figury. W tej fazie można policzyć liczbę chromosomów w komórce. Zbiór materiału genetycznego to 2n4s.
Płytka metafazowa jest wykorzystywana w badaniach cytogenetycznych do określania liczby i kształtu chromosomów.
W anafazie (z greki.άνά - do góry) chromatydy siostrzane odsuwają się od siebie, łącząc je są rozdzielone centromer wątek. Wszystkie centromery dzielą się w tym samym czasie. Każda chromatyda z oddzielnym centromer staje się chromosomem potomnym i zaczyna przemieszczać się wzdłuż nitek wrzeciona do jednego z biegunów. Zbiór materiału genetycznego to 2n2s.
Telofaza (z greckiego.τέλος - koniec) - końcowy etap mitozy. Rewers w stosunku do profazy. Chromosomy, które dotarły do biegunów, składające się z pojedynczej nici, stają się cienkie, długie i niewidoczne w mikroskopie świetlnym. Doświadczają despiralizacji, tworzą sieć rdzenia międzyfazowego. Powstaje błona jądrowa, pojawia się jąderko. W tym czasie aparat mitotyczny znika i następuje cytokineza - oddzielenie cytoplazmy z utworzeniem dwóch komórek potomnych. Zbiór materiału genetycznego to 2n2s.
Częstotliwość mitozy w różnych tkankach i różnych organizmach jest bardzo różna. Na przykład w ludzkim czerwonym szpiku kostnym co sekundę pojawia się 10 milionów mitoz.
Obecnie nie wiadomo dokładnie, jakie czynniki wywołują w komórce mitozę, ale uważa się, że istotną rolę odgrywa w tym stosunek objętości jądra i cytoplazmy (stosunek jądrowo-cytoplazmatyczny). Wzrost objętości komórki związany jest z syntezą białek, kwasów nukleinowych, lipidów i innych chemicznych składników komórki. Dlatego nadchodzi czas, kiedy powierzchnia jądra jest niewystarczająca, aby zapewnić wymianę substancji między jądrem a cytoplazma, potrzebne do dalszego wzrostu. Podział komórki znacznie zwiększa powierzchnię zarówno samej komórki, jak i jej jądra, bez zwiększania ich objętości; dlatego uważa się, że czynnik ograniczający stosunek jądrowo-cytoplazmatyczny w jakiś sposób indukuje podział komórki do mitotycznego.
Biologiczne znaczenie mitozy. Mitoza jest najczęstszą metodą rozmnażania komórek zwierzęcych, roślinnych i pierwotniaków. Jest to podstawa wzrostu i rozmnażania wegetatywnego wszystkich eukariontów - organizmów posiadających jądro. Jej główną rolą jest dokładne rozmnażanie komórek, zapewnienie równomiernego rozmieszczenia chromosomów komórki macierzystej pomiędzy dwiema komórkami potomnymi, które z niej powstają oraz utrzymanie stałości liczby i kształtu chromosomów we wszystkich komórkach roślinnych i zwierzęcych. Mitoza sprzyja wzrostowi organizmu w okresie embrionalnym i poembrionalnym, kopiowaniu informacji genetycznej i tworzeniu genetycznie równoważnych komórek. Dlatego organizmy rozmnażające się wegetatywnie (grzyby, glony, pierwotniaki, wiele roślin) tworzą dużą liczbę identycznych osobników, czyli klonów. Klonowanie jest możliwe w niektórych organizmach wielokomórkowych, które potrafią zregenerować cały organizm z części ciała: koelenteraty, robaki. Klonowanie kręgowców następuje tylko we wczesnych stadiach embriogenezy. Tak więc u zwierząt i ludzi bliźnięta jednojajowe powstają z jednego zapłodnionego jaja w wyniku jego podziału mitotycznego. W wyniku mitozy wszystkie przestarzałe funkcjonalnie komórki organizmu zostają zastąpione nowymi. Ta separacja leży u podstaw procesu regeneracji - odbudowy utraconych tkanek.
Amitoza. Amitoza następuje przez podział jądra, a następnie cytoplazmy. Podczas amitozy jąderko wydłuża się, podwiązuje, a następnie jądro również się rozciąga. W niektórych przypadkach w jądrze pojawia się przegroda, która dzieli je na dwie części. Podziałowi jądra czasami towarzyszy podział cytoplazmy (ryc. 1.75).
Ryż. 1,75. Amitoza. reprodukcja ameby:
a - 0 min; b - 6 min; c - 8 min; d - 13 min; e - 18 min; - 21 min.
Istnieje kilka form amitozy: jednorodna, gdy tworzą się dwa równe jądra; nierówne, gdy tworzą się nierówne jądra; fragmentacja, gdy jądro rozpada się na wiele małych jąder o tej samej lub różnych rozmiarach.
Tak więc amitoza jest podziałem, który zachodzi bez spiralizacji, bez tworzenia chromosomów i wrzeciona podziału. Nie wiadomo, czy istnieje wstępna synteza DNA przed wystąpieniem amitozy i jak jest ona rozłożona między jądrami potomnymi. Czasami podczas podziału niektórych komórek mitoza przeplata się z amitozą.
Amitoza to szczególny rodzaj separacji, który czasami obserwuje się podczas normalnej aktywności komórki, ale głównie z naruszeniem funkcji, często pod wpływem promieniowania lub innych szkodliwych czynników. Jest nieodłącznym elementem wysoce zróżnicowanych komórek. Amitoza jest mniej powszechna niż mitoza i odgrywa niewielką rolę w podziale komórek w ogromnej większości żywych organizmów.
Mitoza- metoda pośredniego podziału komórek somatycznych.
Podczas mitozy komórka przechodzi szereg następujących po sobie faz, w wyniku których każda komórka potomna otrzymuje taki sam zestaw chromosomów jak w komórce macierzystej.
Mitozę dzieli się na cztery główne fazy: profazę, metafazę, anafazę i telofazę. Profaza- najdłuższy etap mitozy, podczas którego zachodzi kondensacja chromatyny, w wyniku której widoczne są chromosomy w kształcie litery X, składające się z dwóch chromatyd (chromosomów potomnych). W tym przypadku jąderko znika, centriole rozchodzą się w kierunku biegunów komórki i zaczyna tworzyć się wrzeciono achromatyny (wrzeciono) mikrotubul. Pod koniec profazy błona jądrowa rozpada się na oddzielne pęcherzyki.
V metafaza chromosomy ustawiają się wzdłuż równika komórki z ich centromerami, do których przyczepione są mikrotubule w pełni uformowanego wrzeciona podziału. Na tym etapie podziału chromosomy są najbardziej gęste i mają charakterystyczny kształt, co umożliwia badanie kariotypu.
V anafaza w centromerach dochodzi do szybkiej replikacji DNA, w wyniku której chromosomy rozpadają się, a chromatydy rozchodzą się w kierunku biegunów komórki, rozciąganej przez mikrotubule. Rozkład chromatyd musi być absolutnie równy, ponieważ to właśnie ten proces utrzymuje stałość liczby chromosomów w komórkach ciała.
Na scenie telofaza chromosomy potomne gromadzą się na biegunach, despiralizują, wokół nich z pęcherzyków tworzą się otoczki jądrowe, aw nowo powstałych jądrach pojawiają się jąderka.
Po podziale jądra następuje podział cytoplazmy - cytokineza, podczas którego następuje mniej lub bardziej równomierne rozmieszczenie wszystkich organelli komórki macierzystej.
Tak więc w wyniku mitozy z jednej komórki macierzystej powstają dwie komórki potomne, z których każda jest genetyczną kopią komórki macierzystej (2n2c).
W chorych, uszkodzonych, starzejących się komórkach i wyspecjalizowanych tkankach organizmu może zachodzić nieco inny proces podziału - amitoza. Amitoza zwany bezpośrednim podziałem komórek eukariotycznych, w którym nie dochodzi do powstania genetycznie równoważnych komórek, ponieważ składniki komórkowe są rozmieszczone nierównomiernie. Występuje w roślinach w bielmie oraz u zwierząt w wątrobie, chrząstce i rogówce oka.
Mejoza. Fazy mejozy
Mejoza- jest to metoda pośredniego podziału pierwotnych komórek zarodkowych (2n2c), w wyniku której powstają komórki haploidalne (1n1c), najczęściej zarodkowe.
W przeciwieństwie do mitozy, mejoza składa się z dwóch następujących po sobie podziałów komórkowych, z których każdy jest poprzedzony interfazą. Pierwszy podział mejozy (mejoza I) nazywa się zmniejszenie, ponieważ w tym przypadku liczba chromosomów jest zmniejszona o połowę, a drugi podział (mejoza II) - równanie, ponieważ w jego procesie liczba chromosomów jest zachowana.
Międzyfaza I przebiega podobnie do interfazy mitozy. Mejoza I dzieli się na cztery fazy: profazę I, metafazę I, anafazę I i telofazę I. profaza I zachodzą dwa główne procesy - koniugacja i krzyżowanie. Koniugacja- jest to proces fuzji chromosomów homologicznych (sparowanych) na całej długości. Pary chromosomów powstałe podczas koniugacji są zachowywane do końca metafazy I.
Przechodzić przez- wzajemna wymiana regionów homologicznych chromosomów homologicznych. W wyniku krzyżowania chromosomy otrzymane przez organizm od obojga rodziców nabywają nowe kombinacje genów, co prowadzi do pojawienia się zróżnicowanego genetycznie potomstwa. Pod koniec profazy I, podobnie jak w profazie mitozy, zanika jąderko, centriole rozchodzą się w kierunku biegunów komórki, a otoczka jądrowa rozpada się.
V metafaza I pary chromosomów układają się wzdłuż równika komórki, mikrotubule wrzeciona rozszczepienia są przyłączone do ich centromerów.
V anafaza I całe chromosomy homologiczne składające się z dwóch chromatyd rozchodzą się do biegunów.
V telofaza I wokół skupisk chromosomów na biegunach komórki tworzą się błony jądrowe, tworzą się jąderka.
Cytokineza I zapewnia podział cytoplazm komórek potomnych.
Komórki potomne powstałe w wyniku mejozy I (1n2c) są genetycznie niejednorodne, ponieważ ich chromosomy, losowo rozproszone na biegunach komórki, zawierają nierówne geny.
Interfaza II bardzo krótkie, ponieważ nie występuje w nim podwojenie DNA, to znaczy nie ma okresu S.
Mejoza II również podzielona na cztery fazy: profazę II, metafazę II, anafazę II i telofazę II. V profaza II te same procesy zachodzą jak w profazie I, z wyjątkiem koniugacji i krzyżowania.
V metafaza II Chromosomy znajdują się wzdłuż równika komórki.
V anafaza II Chromosomy rozszczepiają się w centromerze, a chromatydy rozciągają się w kierunku biegunów.
V telofaza II błony jądrowe i jąderka tworzą się wokół skupisk chromosomów potomnych.
Później cytokineza II wzór genetyczny wszystkich czterech komórek potomnych to 1n1c, ale wszystkie mają inny zestaw genów, co jest wynikiem krzyżowania się i przypadkowej kombinacji chromosomów matczynych i ojcowskich w komórkach potomnych.
Rodzaje podziału komórek somatycznych
Mitoza - pośredni podział komórek, w wyniku którego powstają dwie komórki o równomiernie rozłożonym materiale genetycznym.
Amitoza - bezpośredni podział komórek na pół, co nie zapewnia równomiernego rozmieszczenia materiału genetycznego między komórkami potomnymi.
Endomitoza - proces duplikacji DNA, któremu towarzyszy wielokrotne podwojenie chromosomów bez podziału cytoplazmy.
Politenia - wzrost ilości DNA, bez wzrostu liczby chromosomów. Chromosomy stają się gigantyczne.
cykl komórkowy- jest to istnienie komórki od momentu jej powstania poprzez podział komórki macierzystej do jej własnego podziału lub śmierci.
Cykl mitotyczny- zespół zdarzeń zachodzących w procesie przygotowania komórki do podziału i podczas samego podziału.
Biologiczne znaczenie mitozy polega na tym, że w wyniku tego powstają dwie komórki potomne z zestawem chromosomów identycznym z zestawem komórki macierzystej. Fazy mitozy ˸ interfaza (G – presyntetyczna, S – syntetyczna, G – okresy postsyntetyczne), profaza, metafaza, anafaza, telofaza.
Chromosomy w dzielącej się komórce mają kształt prostych lub zakrzywionych prętów. Każdy chromosom jest podzielony na dwa ramiona przez pierwotne zwężenie lub centromer. W zależności od umiejscowienia przewężenia pierwotnego rozróżnia się trzy typy chromosomów: równe lub metacentryczne, nierówne ramiona lub submetacentryczne i akrocentryczne (z jednym długim i drugim bardzo krótkim ramieniem). Niektóre chromosomy mają wtórne zwężenie (organizator jąderkowy). W tym regionie chromosomu w jądrze międzyfazowym tworzy się jąderko. Chromosom metafazowy składa się z dwóch chromatyd - spiralnie skręconych nici połączonych ze sobą w sferze pierwotnego zwężenia. Po zakończeniu podziału komórki chromatydy każdego chromosomu wchodzą do różnych komórek i przekształcają się w niezależne chromosomy. Głównymi składnikami chemicznymi chromosomów są DNA (około 40%) i białka (około 60%). W skład chromosomów wchodzą również RNA, lipidy, węglowodany, jony metali.
Liczba chromosomów w komórkach każdego typu organizmu jest stała. Zestaw chromosomów w komórkach zarodkowych nazywa się haploidami i jest oznaczony łacińską literą n. Zestaw sparowanych chromosomów w komórkach somatycznych nazywa się diploidalnym i jest oznaczony przez 2n. Zbiór chromosomów w komórkach organizmów należących do tego samego gatunku charakteryzuje się określoną wielkością, kształtem, liczbą i nazywany jest kariotypem. Wszystkie chromosomy w komórce można podzielić na dwie grupy: autosomy, czyli chromosomy inne niż płciowe, oraz chromosomy płciowe – heterochromosomy. Heterochromosomy określają cechy płciowe organizmu. Ludzki kariotyp jest reprezentowany przez 46 chromosomów, z których 44 to autosomy i dwa chromosomy płci.
Rodzaje podziału komórek somatycznych – pojęcie i rodzaje. Klasyfikacja i cechy kategorii „Rodzaje podziału komórek somatycznych” 2015, 2017-2018.
Najbardziej uniwersalny sposób podziału komórek somatycznych, czyli komórki ciała (z greckiego soma - ciało), to mitoza. Ten typ podziału komórki został po raz pierwszy opisany przez niemieckiego histologa W. Fleminga w 1882 roku, który obserwował powstawanie i opisał zachowanie struktur nitkowatych w jądrze w okresie podziału.
Stąd wzięła się nazwa procesu podziału – mitosis (z greckiego mitos – nitka).
Podczas podziału mitotycznego w jądrze komórkowym zachodzi szereg ściśle uporządkowanych, sekwencyjnych zmian, w wyniku których powstają specyficzne struktury nitkowate. W mitozie wyróżnia się kilka faz: profazę, prometafazę, metafazę, anafazę i telofazę (ryc. II.2).
Profaza to pierwszy etap przygotowań do podziału. W profazie struktura sieciowa jądra stopniowo zamienia się w widoczne (chromosomowe) nitki w wyniku spiralizacji, skracania i pogrubiania chromosomów. W tym okresie można zaobserwować podwójną naturę chromosomów, ponieważ. każdy chromosom wygląda na podłużnie podwojony. Te połówki chromosomów (wynik reduplikacji (podwojenia) chromosomów w fazie 3), zwane chromatynami siostrzanymi, są utrzymywane razem przez jedno wspólne miejsce - centromer. Rozpoczyna się rozbieżność centrioli do biegunów i powstanie wrzeciona podziału (2n4c).
W prometafazie trwa spiralizacja nitek chromosomowych, zanika błona jądrowa, kariolimfa i cytoplazma mieszają się z tworzeniem myksoplazmy, co ułatwia ruch chromosomów do płaszczyzny równikowej komórki (2n4c).
W metafazie wszystkie chromosomy znajdują się w strefie równikowej komórki, tworząc tak zwaną „płytkę metafazową”. Na etapie metafazy chromosomy są najkrótsze, ponieważ w tym czasie są najsilniej spiralizowane i skondensowane. Ten etap jest najbardziej odpowiedni do zliczania liczby chromosomów w komórce, badania i opisywania ich struktury, określania rozmiarów itp. Układ chromosomów względem siebie jest losowy. Wrzeciono podziału jest w pełni uformowane, a nici wrzeciona są przyczepione do centromerów chromosomów (2n4c).
| Anafaza to kolejna faza mitozy, w której centromery chromosomów dzielą się. Włókna wrzeciona ciągną chromatydy siostrzane, które od tego momentu można nazwać chromosomami potomnymi, do różnych biegunów komórki. Zapewnia to spójną i dokładną dystrybucję materiału chromosomalnego do komórek potomnych (2n2c). W telofazie chromosomy potomne ulegają despiralizacji i stopniowo tracą swoją widoczną indywidualność. Powstaje powłoka jądra, symetryczny podział ciała komórki rozpoczyna się od utworzenia dwóch niezależnych komórek (2n2c), z których każda wchodzi w okres O, interfaza. I cykl się powtarza. Biologiczne znaczenie mitozy jest następujące. 1. Zdarzenia zachodzące w procesie mitozy prowadzą do powstania dwóch genów - | Ryż. II.2. Schemat podziału komórki mitotycznej: a - interfaza; 6c, d, e - różne etapy profazy; f, g - prometafaza; h, ja - metafaza; do - anafaza; l, m ~ telofaza; oraz - tworzenie dwóch komórek potomnych |
netycznie identyczne komórki potomne, z których każda zawiera dokładne kopie materiału genetycznego komórki przodków (matki).
2. Mitoza zapewnia wzrost i rozwój organizmu w okresie embrionalnym i postembrionalnym. Ciało dorosłego człowieka składa się z około 1014 komórek, co wymaga około 47 cykli podziału komórki pojedynczej komórki jajowej (zygoty) zapłodnionej przez plemnik.
3. Mitoza to uniwersalny, ewolucyjnie utrwalony mechanizm regeneracji, czyli odbudowy utraconych lub funkcjonalnie przestarzałych komórek organizmu.
Więcej na temat II.3. MITOZA - PODZIAŁ KOMÓREK SOMATYCZNYCH:
- 3. Nieśmiertelność staje się rzeczywistością (1999) wywiad z doktorem nauk technicznych, starszym badaczem NASA, profesorem Alexandrem Bolonkinem
- METODY GENETYCZNEGO BADANIA ZABURZEŃ ROZWOJOWYCH. DIAGNOZA PRENATALNA. UWZGLĘDNIENIE DANYCH O CZYNNIKACH GENETYCZNYCH I PRENOTALNYCH W ANALIZY I DIAGNOZIE PSYCHOLOGICZNEJ.
cykl komórkowy- okres życia komórki od momentu jej powstania poprzez podział matki do własnego podziału.
Metody podziału komórek somatycznych:
1) podział na dwie lub binarnie;
2) amitoza - podział bezpośredni;
3) mitoza - podział pośredni;
4) mejoza - podział redukcyjny.
Dzielenie na dwie lub binarne charakterystyczne dla komórek prokariotycznych (bakterii), które mają nukleoid- aparat genetyczny komórki bakteryjnej (chromosom bakteryjny). Jest to cząsteczka DNA w kształcie pierścienia, która nie jest połączona z histonami. Nukleoid znajduje się zwykle w centrum komórki i nie jest oddzielony błoną od zawartości komórki. Podział nukleoidu następuje po zakończeniu replikacji DNA. Rozbieżność potomnego DNA jest zapewniona przez wzrost błony komórkowej. Przed podziałem komórki DNA podwaja się, tworząc 2 koliste cząsteczki DNA. Następnie błona komórkowa wrasta w cytoplazmę, jest osadzona między 2 cząsteczkami DNA i dzieli komórkę na dwie.
Amitoza - podział bezpośredni jądro międzyfazowe komórki przez zwężenie, w którym nie dochodzi do powstania wrzeciona podziału. Podczas amitozy jądro dzieli się, podczas gdy cytoplazma może pozostać niepodzielna. W tym przypadku chromosomy są rozmieszczone nierównomiernie. Przez amitozę komórki dzielą się, w których zachodzą procesy patologiczne, na przykład komórki nowotworów złośliwych. U ludzi i zwierząt komórki wątroby, chrząstki i rogówki oka dzielą się amitotycznie. W roślinach komórki bielma dzielą się amitotycznie. Znaki charakteryzujące amitozę:
1) podział jądrowy może nastąpić bez podziału cytoplazmy;
2) występuje w wyspecjalizowanych komórkach (w komórkach tkanki chrzęstnej, rogówce oka);
3) komórka, w której wystąpiła amitoza, nie jest zdolna do mitozy.
Mitoza jest głównym rodzajem podziału komórek eukariotycznych.
Mitoza to pośredni podział komórek somatycznych organizmów eukariotycznych, w którym jądra potomne mają taką samą liczbę chromosomów jak komórka rodzicielska. Mitoza zapewnia wzrost liczby komórek w ciele, wzrost, procesy regeneracji.W 1874 r. I.D. Chistyakov opisał niektóre fazy mitozy w zarodnikach mchu widłaka i skrzypu. Następnie niemiecki botanik E. Strasburger (1876-1879) szczegółowo badał mitozę w komórkach roślinnych, a niemiecki cytolog W. Flemming (1882) w komórkach zwierzęcych.
Cykl mitotyczny- zespół procesów zachodzących w komórce podczas jej przygotowania do podziału i podczas jej podziału.
Cykl mitotyczny dzieli się na interfazę i mitozę(rys. 26). Międzyfaza to odstęp czasu między podziałami komórek. Interfaza jest podzielona na trzy fazy - G 1, S, G 2.
W okresie postmitotycznym (presyntetycznym) - faza G 1 komórka przygotowuje się do duplikacji DNA: intensywny wzrost komórki; aktywna biosynteza RNA, białek, lipidów, węglowodanów, ATP i enzymów.
W okresie syntetycznym – faza S, którego czas trwania wynosi 6-8 godzin, przeprowadzany jest główny proces - replikacja DNA (podwojenie chromosomów). Metoda syntezy DNA - replikacja lub samopodwojenie molekuły DNA. Podczas replikacji przeniesienie informacji dziedzicznej z DNA matki na DNA potomne następuje poprzez dokładne jej odtworzenie. W wyniku replikacji DNA każdy chromosom podwaja się i składa się z dwóch chromatyd. Chromatydy są połączone w regionie centromeru.
W okresie premitotycznym (postsyntetycznym) - faza G 2, trwające od 2 do 6 godzin, następuje: podwojenie organelli; synteza białek, lipidów, węglowodanów, synteza ATP; syntetyzowane są białka niezbędne do tworzenia mikrotubul wrzeciona.
Ryż. 26. Schemat cyklu mitotycznego
Organelle, centrum komórkowe (centrosomy), bierze udział w podziale komórek zwierzęcych. Jest to organella bezbłonowa zlokalizowana w pobliżu jądra, w cytoplazmie komórki. Centrum komórkowe bierze udział w tworzeniu wrzeciona podziału podczas reprodukcji komórek. Chromosomy w interfazie są podwojone i wchodząc w mitozę składają się z dwóch chromosomów siostrzanych. Mitoza (M) dzieli się na 4 fazy: profaza, metafaza, anafaza i telofaza(rys. 27).
Profaza - etap mitozy, podczas którego dochodzi do kondensacji chromosomów, rozpadają się jąderka, zaczyna tworzyć się wrzeciono podziału . V profaza Każdy chromosom składa się z dwóch chromatyd połączonych ze sobą w centromerze. Pod koniec profazy jąderko znika, centriole rozchodzą się w kierunku biegunów komórki. Powstaje wrzeciono mitotyczne składające się z mikrotubul.
metafaza- etap mitozy, w którym chromosomy ustawiają się na równiku wrzeciona, tworząc płytkę metafazową. Na początku metafaza pęka koperta jądrowa. Każdy chromosom jest przyłączony swoim centralnym regionem (centromerem) do jednego z mikrotubul. Istnieje również kinetochor, który znajduje się w pobliżu centromety i reguluje położenie i kierunek ruchu chromosomów. W metafazie chromosomy znajdują się w rejonie równikowym komórki, tworząc płytkę metafazową.
Chromatydy są wyraźnie rozróżnialne podczas metafazy mitozy, kiedy chromosom składa się z dwóch chromatyd.
Anafaza - etap mitozy, charakteryzujący się rozbieżnością chromatyd siostrzanych do przeciwnych biegunów komórki. To najkrótszy etap mitozy. Po podziale centromerów chromatydy rozchodzą się w jądra potomne i stają się niezależnymi chromosomami.
Ruch chromosomów odbywa się dzięki niciom kinetochorowym i wrzecionowym, które kurczą i rozciągają chromatydy od równika do biegunów komórki
Telofaza- etap mitozy, charakteryzujący się tworzeniem jąder potomnych. Na biegunach komórek chromosomy ulegają despiralizacji i przybierają postać długich włókien, co jest charakterystyczne dla niedzielącego się jądra. Powstają jądra potomne, aw nich - jąderka. Jądra potomne tworzą otoczkę jądrową, nukleoplazmę. Podczas telofazy cytokineza- podział cytoplazmy, w wyniku którego dwie identyczne komórki potomne zostają oddzielone od siebie. Stanowią genetyczną kopię komórki macierzystej i zawierają diploidalny zestaw chromosomów - 2nc.
Ryż. 27. Fazy mitozy w komórce zwierzęcej : profaza A-B; G - prometafaza; D - metafaza; E - anafaza; G - telofaza; Z-cytokineza
Biologiczne znaczenie mitozy. Mitoza zapewnia ciągłość genetyczną pokoleń komórek, stabilność genetyczną, czyli gatunkową stałość liczby chromosomów w komórkach.
Indeks mitotyczny(m) jest stosunkiem liczby komórek przechodzących mitozę w tkance do całkowitej liczby komórek w tkance lub hodowli. Indeks mitotyczny określa się wzorem m = Nm/N, gdzie Nm to liczba komórek przechodzących mitozę w tkance, a N to całkowita liczba komórek tkanki (1000 komórek). Każda tkanka ma swój własny indeks mitotyczny. Jej wyższe wartości są typowe dla listka zarodkowego skóry (0,7), merystemu wierzchołkowego i bocznego (0,7), nabłonka jelita cienkiego (0,78), krwinek czerwonych szpiku (0,74), a niższe wartości dla tkanka mięśni szkieletowych (0,001) i tkanka nerwowa (0,001).
Mejoza
Mejoza to proces podziału diploidalnych komórek gonad, podczas którego obserwuje się podział redukcyjny, prowadzący do zmniejszenia liczby chromosomów w komórkach potomnych o połowę i równy podział, prowadzący do powstania gamet. Mejoza została odkryta przez W. Flemminga w 1882 roku u zwierząt, a E. Strasburgera w 1888 roku ujawnił zmniejszenie liczby chromosomów w roślinach.
interfaza mejozy. W interfazie podwojenie cząsteczek DNA następuje w okresie syntetycznym. To podwaja chromosomy. Każdy chromosom zawiera 2 chromatydy (2n2c).
1. Pierwszy podział mejozy
Profaza 1. Chromosomy podwojone w interfazie wchodzą w profazę 1.
Dlatego na początku profazy chromosomy są podwojone (zestaw diploidalny) i każdy z nich zawiera 2 chromatydy (2n2c). Następnie przeprowadzane są procesy (ryc. 28) koniugacji i krzyżowania. W profazie-1 wyróżnia się stadia: leptoten, zygoten, pachyten, diploten, diakineza.
Koniugacja chromosomów to proces parami czasowej konwergencji homologicznych chromosomów. Leptotena- etap cienkich nitek. Na etapy zygotenu chromosomy homologiczne łączą się w pary i tworzą tetrady - struktury czterech chromatyd, lub dwuwartościowe. Dzięki koniugacji każda biwalentna składa się z 4 chromatyd siostrzanych. Wzór materiału genetycznego to 2n4c.
Crossing over to skrzyżowanie homologicznych chromosomów lub chromatyd, któremu towarzyszy wymiana odpowiednich odcinków między chromatydami (proces rekombinacji). Na etapy pachytenowe w biwalentach dochodzi do skrzyżowania: wzajemna wymiana identycznych odcinków na długości chromosomów homologicznych, tworzą się chiasmata - miejsca skrzyżowania chromosomów. Ponieważ każdy chiasm odpowiada jednemu zdarzeniu skrzyżowania, w którym uczestniczą dwie niesiostrzane chromatydy, intensywność procesu skrzyżowania można ocenić na podstawie liczby chiasmata. W zestawie chromosomów ludzkich liczba chiasmata waha się od 35 do 66. Możliwa jest wymiana skrawków między chromatydami niesiostrzanymi sąsiednich chromosomów – (wymiana niesiostra) lub między chromatydami siostrzanymi – w obrębie tego samego chromosomu (wymiana siostrzana) .
Genetyczną konsekwencją krzyżowania jest rekombinacja genów, tworzenie materiału niejednorodnego genetycznie, pojawienie się różnic genetycznych między chromatydami, co zapewnia dużą zmienność genetyczną gamet. Na stopnie diplotenowe kompleks tetrad zostaje zniszczony. Homologowie odpychają się nawzajem. diakineza- etap dopełniający profazę mejozy-1, przejściową do metafazy-1. Biwalenty ulegają skróceniu, jądro ulega zniszczeniu i zaczyna się formować wrzeciono rozszczepienia.
Metafaza 1. Biwalenty, już niejednorodne genetycznie, ułożone są w 2 warstwach wzdłuż równika komórki.
Anafaza 1. W anafazie chromosomy składające się z 2 chromatyd rozchodzą się do biegunów, tj. rozchodzą się połówki dwuwartościowych. Ten proces nazywa się podział redukcyjny, w wyniku czego powstają dwie komórki, które zawierają jeden chromosom, ale każdy chromosom składa się z dwóch chromatyd. Powstaje haploidalny zestaw chromosomów. Dlatego wzór materiału genetycznego w anafazie-1 ma postać - n2c).
Telofaza 1. Tworzą się 2 komórki z haploidalnym zestawem chromosomów i podwójną ilością DNA. Wrzeciono podziału jest zniszczone. Pojawia się koperta jądrowa. Pod koniec telofazy 1 dochodzi do cytokinezy (podział cytoplazmy za pomocą zwężenia), dodatkowo powstają diady, tj. Każda komórka zawiera 2 siostrzane chromatydy połączone centromerem.
Tak więc już po pierwszym podziale mejotycznym komórka zawiera haploidalny zestaw chromosomów, a każdy chromosom składa się z dwóch chromatyd.
2. Drugi podział mejozy - podział wyrównawczy (mitoza mejozy). Między pierwszym a drugim działem mejozy jest okres - interkineza. W przeciwieństwie do interfazy, DNA nie replikuje się w interkinezie i nie dochodzi do podwojenia chromosomów.
Drugi podział mejozy obejmuje te same fazy co pierwszy podział - profaza-2, metafaza-2, anafaza-2, telofaza-2.
W profazie-2 i metafazie-2 mejozy dwie chromatydy są nadal zachowane w każdym chromosomie. W profazie II mejozy zestaw chromosomów komórki można zapisać wzorem 1 n 2 c (n to liczba chromosomów, c to liczba chromatyd).
W anafazie-2 chromatydy siostrzane rozchodzą się do biegunów komórki, a każda z nich staje się niezależnym chromosomem. W wyniku rozbieżności chromatyd do biegunów komórki, egalitarny podział.
W telofazie -2 wzór materiału genetycznego to nc.
Ryż. 28 . etapy mejozy. Zachowanie chromosomów. Chromosomy ojcowskie są czarne, chromosomy matczyne są białe.
W ten sposób mejoza składa się z dwóch następujących po sobie podziałów (redukcja i wyrównanie). Przed pierwszym podziałem mejozy, w interfazie, następuje synteza DNA, w wyniku której w każdym chromosomie pojawią się dwie chromatydy (pojedyncza replikacja DNA - 2n2c). Podział redukcyjny kończy się utworzeniem dwóch komórek zawierających haploidalny zestaw chromosomów składający się z dwóch chromatyd (1n2c). Nie ma interfazy przed drugim podziałem w mejozie. Dlatego drugi podział nie jest poprzedzony syntezą DNA i podwojeniem chromosomów. W wyniku podziału wyrównawczego (mitozy mejozy) z jednej wyjściowej komórki diploidalnej gonady powstają 4 haploidalne genetycznie niejednorodne komórki. Po podziale wyrównawczym wzór materiału genetycznego wygląda następująco - 1n1c.
Biologiczne znaczenie mejozy polega na: 1) powstawaniu materiału zróżnicowanego genetycznie w wyniku krzyżowania; 2) w różnorodności gatunków, ponieważ mejoza stanowi podstawę kombinacyjnej zmienności organizmów; 3) w tworzeniu gamet biorących udział w rozmnażaniu płciowym; 4) w utrzymaniu stałości genetycznej gatunków.
