Cykl komórkowy biologia, Notatki z Biologia

Pobierz Cykl komórkowy biologia i więcej Notatki w PDF z Biologia tylko na Docsity!

TEMAT: Cykl komórkowy. Mitoza i mejoza.

Wzrost i podział komórek

Termin wzrost i podział komórek nie są synonimami. Mówimy o wzroście populacji komórek, polegającym na zwiększeniu się ich liczebności. Lecz kiedy rośnie komórka? Jest zrozumiałe, że rośnie ona w okresie między kolejnymi podziałami. I tu rodzą się kolejne pytania – kiedy komórka wie, że ma się podzielić? W jaki sposób zjawiska syntezy lub replikacji są koordynowane? Skąd komórka otrzymuje wiadomości, kiedy wszystkie jej części zostaną podwojone, tak że może ona wówczas dokonać ich równego podziału? Jednym z głównych uogólnień biologicznych jest stwierdzenie, że wszystkimi tymi czynnościami kierują chromosomy, i to one są odpowiedzialne za podziały komórek, a tym samym za cały cykl komórkowy. Pamiętajmy, że pod pojęciem cyklu komórkowego kryją się zmiany zachodzące w komórce pomiędzy końcem jednego, a końcem następnego podziału komórkowego. Jest on złożony z INTERFAZY – czyli okresu pomiędzy podziałami oraz samego PODZIAŁU KOMÓRKI w czasie którego dochodzi do KARIOKINEZY (podziału jądra komórkowego) i CYTOKINEZY (podziału cytoplazmy do komórek potomnych). Omówmy sobie pokrótce co dzieje się w tych okresach życia komórki.

Interfaza

Interfazę można podzielić na kilka etapów:

Faza G

trwa między końcem podziału komórki, a rozpoczęciem syntezy DNA, kiedy komórka przede wszystkim rośnie. Następuje tutaj intensywna synteza białek, głównie budulcowych – zaznaczę tu, że białka histonowe na tym etapie też już są wytwarzane, aby potem mogły być wykorzystane w następnym etapie. Podczas Fazy G1 dochodzi też do licznych podziałów organelli półautonomicznych, czyli mitochondriów, a w komórkach roślinnych także plastydów. Wzrost liczby tych organelli jest pożądany, gdyż wraz z podziałem cytoplazmy do każdej z komórek potomnych przeszła ich mniej więcej połowa. Niektóre z komórek po Fazie G1 mogą przejść w FAZĘ G0 , gdzie następuje ich specjalizacja. Zaprzestają one w tym okresie swojej aktywności podziałowej czasowo lub na stałe.

Faza S

To kolejna faza INTERFAZY, gdzie ma miejsce replikacja DNA, a także dalsza synteza białek histonowych i ich łączenie z nowo powstałymi cząsteczkami DNA.

Faza G

Rozpoczyna się po zakończeniu replikacji DNA i trwa do początku podziału jądra komórkowego. W fazie tej następuje przede wszystkim synteza tubuliny – białka, które tworzy mikrotubule (składniki wrzeciona podziałowego) Po interfazie przychodzi kolej na podział samej komórki. Tu przytoczę jedno z fundamentalnych twierdzeń biologii: „ każda komórka może powstać tylko z innej komórki ”. To oznacza, że nowa komórka może powstać tylko w wyniku podziału komórki macierzystej. Ogólnie proces ten umożliwia powstawanie nowych organizmów oraz wzrost i rozwój. Pamiętaj, że u organizmów jednokomórkowych podział komórki jest jednocześnie procesem rozmnażania. Jeśli chodzi o komórki eukariotycznych to wyróżnia się 2 podstawowe typy podziału jądra komórkowego: mitozę i mejozę. Terminami tymi określa się również rodzaj podziału całej komórki. Znajomość ich przebiegu, w tym różnic między nimi jest niezbędna, aby zrozumieć jak wielką rolę odgrywają one w funkcjonowaniu świata. Zacznijmy od prostszego w przebiegu i jednocześnie najpowszechniej spotykanego podziału.

Mitoza

Mitoza jest podziałem jądra komórkowego, prowadzącym do powstania dwóch identycznych jąder potomnych (o takiej samej liczbie chromosomów co jądro wyjściowe), a następnie dwóch identycznych komórek (po mitozie następuje zwykle cytokineza). Może zachodzić w komórkach haploidalnych (1n) jak i diploidalnych (2n). W ten sposób dzielą się tzw. komórki somatyczne, czyli budujące ciało (łac. Soma

• ciało). Mitoza warunkuje stałość zespołu czynników dziedzicznych w powstałych komórkach organizmu w kolejnych pokoleniach, jak i też umożliwia jego wzrost i regenerację. Przyjęło się też ogólne stwierdzenie, że mitoza jest charakterystyczna dla wszystkich komórek, za wyjątkiem komórek rozrodczych. W przebiegu mitozy można wyróżnić cztery fazy: profazę, metafazę,

Mejoza składa się z dwóch cykli podziałowych, między którymi nie zachodzi replikacja DNA i z których każdy składa się z czterech faz. Ucząc się przebiegu poszczególnych etapów, ważne jest aby zawsze pamiętać o numerze podziału o którym mówimy.

Pierwszy (I) podział mejotyczny

Profaza I

Jest dłuższa niż profaza mitozy, bardziej skomplikowana i składa się z kilku etapów:

o Leptoten : podobnie jak w mitozie dochodzi do kondensacji chromatyny i uwidocznienia się chromosomów.

o Zygoten : chromosomy układają się w specyficzny, nieprzypadkowy sposób – dobierają się w tzw. pary chromosomów homologicznych. Są to chromosomy o zbliżonej budowie i zawierające taki sam układ genów. W komórkach diploidalnych występują po 2 chromosomy homologiczne każdego rodzaju – po jednym z każdego organizmu rodzicielskiego. W zygotenie ma miejsce połączenie (tzw. koniugacja) chromosomów homologicznych. Mówimy wtedy o powstaniu BIWALENTÓW.

o Pachyten : koniugujące chromosomy dalej kondensują, przez to ulegają skróceniu i pogrubieniu. (dlatego chromosomy w biwalentach uwidaczniają się w postaci tetrad – 4 chromatyd) W tym stadium ma miejsce crossing-over , czyli wymiana fragmentów materiału genetycznego między chromatydami chromosomów homologicznych. Proces ten jest jednym ze sposobów

powstawania nowych układów genów, czyli rekombinacji genetycznej, która odpowiada za istnienie zmienności organizmów. Miejsce połączenia chromosomów nazywamy chiazmami.

o Diploten : to kolejne stadium profazy I gdzie pary chromatyd w biwalentach zaczynają oddzielać się od siebie. Pozostają złączone tylko w miejscach chiazm.

o Diakineza : chromosomy w biwalentach ulegają maksymalnemu skróceniu, zanika otoczka jądrowa i jąderko. Profaza I podziału jest najdłuższą fazą całej mejozy. Przez cały okres profazy I tworzy się wrzeciono kariokinetyczne.

Metafaza I

W tym etapie biwalenty układają się w płaszczyźnie równikowej komórki.

Anafaza I

„Biwalenty pękają” – następuje rozdział chromosomów homologicznych każdego biwalentu i ich rozejście do dwóch biegunów komórki.

Telofaza 1

Powstają dwa jądra potomne, następuje też częściowa despiralizacja chromosomów. Po podziale jądra w pierwszym podziale mejotycznym rozpoczyna się cytokineza I, która prowadzi do powstania dwóch komórek. W ten sposób powstają dwie komórki potomne o zredukowanej liczbie chromosomów (2n → 1n), ale materiał genetyczny dalej jest podwojony, ponieważ każdy z chromosomów składa się nadal z dwóch chromatyd. Aby powstały gamety/zarodniki konieczny jest II podział mejotyczny, który przebiega w sposób bardzo podobny do mitozy.

Drugi (II) podział mejotyczny

Profaza II

w krótkim czasie zanika otoczka jądrowa, chromatyna ponownie kondensuje do postaci chromosomów, powstaje wrzeciono podziałowe

Metafaza II

wrzeciona podziałowe grupują chromosomy w płaszczyźnie równikowej. Skracające się wrzeciona rozrywają chromosomy na chromatydy

Anafaza II

chromatydy wędrują do przeciwległych biegunów komórek jako chromosomy potomne.

Telofaza II

Storyboardthat.com APOPTOZA – programowana śmierć komórki, komórkowe „samobójstwo”