Podziały komórkowe cz. II

MEJOZA

Mejozę odkryto w 1883 roku, gdy zauważono, że zapłodnione jajo

jednego z robaków zawiera cztery chromosomy, natomiast
gamety tego robaka (plemniki u samców i jaja u samic)miały ich
tylko dwa. Wtedy po raz pierwszy uświadomiono sobie, że
gamety, komórki wyspecjalizowane w rozmnażaniu płciowym, są
haploidalne,

czyli

zawierają

tylko

pojedynczy

zestaw

chromosomów. Natomiast wszystkie pozostałe komórki ciała,
włącznie z komórkami linii płciowej, które dają początek
gametom, są diploidalne, ponieważ mają dwa zestawy
chromosomów, jeden pochodzący od organizmu matczynego, a
drugi od ojcowskiego. Ta informacja nasunęła przypuszczenie, że
plemniki i jaja muszą powstawać na drodze specjalnego podziału
komórkowego, w trakcie którego liczba chromosomów zostaje
zredukowana dokładnie do połowy. Taki typ podziału
komórkowego nazywamy mejozą.

Przypomnienie:

Komórka haploidalna (1n)

– komórka zawierająca

pojedynczy zestaw chromosomów - gamety– plemniki,
komórki jajowe,

Komórka diploidalna (2n)

– komórka zawierająca podwójny

zestaw chromosomów – każda komórka ciała (komórka
somatyczna).

Człowiek ma w każdej komórce somatycznej 46

chromosomów (2n=46).

Gamety człowieka zawierają n=23 chromosomy.

MEJOZA

• Składa się z dwóch cykli podziałowych, pomiędzy

którymi nie ma replikacji DNA.

• Zachodzi w żeńskich i męskich organach rozrodczych u

zwierząt i części roślin – powstają wówczas gamety.
Mitoza poprzedza także powstanie zarodników u roślin i
grzybów.

• Z jednej komórki diploidalnej powstają cztery

haploidalne. Mitoza zmienia więc liczbę chromosomów
w jądrach potomnych z 2n do n, jednocześnie z 2c do c.
Dlatego nazywa się podziałem redukcyjnym. (R!).

I cykl podziałowy

II cykl podziałowy

Mejoza

Składa się z dwóch cykli podziałowych. Pierwszy nazywany jest

heterotypowym, ponieważ w nim następuje redukcja liczby
chromosomów z 2n do n i ilości DNA z 4c do 2c. W tym czasie
zachodzi także crossing – over, prowadzący do wymieszania
(rekombinacji) materiału genetycznego pochodzącego od
rodziców. Pierwszy cykl podziałowy składa się z czterech
etapów, z których najdłuższy jest pierwszy – profaza I. ze
względu na skomplikowany przebieg podzielona na pięć
stadiów:

• leptoten
• zygoten
• pachyten
• diploten
• diakineza

• Leptoten

– jest to pierwsze stadium profazy, w którym

zreplikowane DNA ulaga kondensacji i pojawiają się
chromosomy w postaci cienkich nici przyczepionych
końcami do otoczki jądrowej.

• Zygoten

–

nazywany

jest

stadium

synapsis.

Charakterystycznym procesem tego stadium jest
koniugacja chromosomów zwanych homologicznymi.
Jeden z danej pary chromosomów pochodzi od matki,
drugi od ojca. Chromosomy homologiczne rozpoznają
się i dobierają parami. Ułożona równolegle para tworzy
biwalent. U człowieka w ten sposób powstają 23
biwalenty (ponieważ u człowieka 2n=46).

• Pachyten

– stadium grubych nici. W tej fazie

chromosomy homologiczne w biwalentach skracają się i
ściśle do siebie przylegają, przy czym każdy chromosom
złożony jest z dwóch chromatyd (połączonych
centromerami). Tak więc w każdym biwalencie znajdują
się 4 chromatydy. W pachytenie odbywa się ważny
proces zwany

crossing – over

. Polega on na krzyżowaniu

się chromatyd chromosomów homologicznych oraz na
wymianie odcinków pomiędzy nimi, co prowadzi do
rekombinacji genów w chromosomach. Wymiana
zachodzi

w

skutek

pękania

chromatyd

w

odpowiadających

sobie

miejscach

chromosomów

homologicznych,

po

czym

następuje

wymiana

powstałych w ten sposób odcinków i wreszcie ponowne
spojenie w nowej kombinacji.

Crossing - over

1

2

3

4

Chromosomy homologiczne

1 – chromatydy, 2 – chromosom, 3 – chiazma, 4 – zrekombinowane chromatydy
5 - centromer

5

• Diploten

– w tym stadium profazy kompleks

synaptyczny zostaje rozłożony i w biwalentach zanika
ścisłe

połączenie

chromosomów

homologicznych.

Wyjątek stanowią miejsca, w których zaszedł crossing –
over. Miejsca te, w których chromosomy są nadal
połączone, nazywają się chiazmami.

• Diakineza

– chromosomy ulegają dalszej kondensacji i

skróceniu, a chiazmy przesuwają się przy tym w
kierunku końców chromosomów.

Profaza I kończy się zanikiem otoczki jądrowej i jąderka.

Metafaza I

– pojawia się wrzeciono podziałowe, a biwalenty

ustawiają się w jego płaszczyźnie równikowej. W wyniku
skurczu włókien wrzeciona dochodzi do rozerwania
wszystkich chiazm.

Anafaza I

– chromosomy homologiczne odciągane są do

przeciwległych biegunów komórki. Tak więc, z każdego
biwalentu jeden chromosom „idzie” do jednego bieguna,
a drugi do drugiego.

Telofaza I

– wokół zredukowanych do połowy zespołów

chromosomów odtwarzana jest otoczka jądrowa.
Równocześnie może przebiegać cytokineza i wówczas
powstają dwie haploidalne komórki.

Mejoza – I cykl podziałowy

PROFAZA I METAFAZA I ANAFAZA I
TELOFAZA I

para chromosomów

homologicznych

rozdzielenie

chromosomów

homologicznych

II cykl podziałowy

Nazywany jest cyklem homotypowym, ponieważ nie zmienia

liczby

chromosomów.

Przypomina

zwykłą mitozę.

Pomiędzy I i II cyklem podziałowym może nastąpić krótka
interfaza, lecz

nigdy nie zajdzie w niej replikacja DNA

,

stąd też w II cyklu podziałowym dochodzi do zmniejszenia
ilości cząsteczek DNA z 2c do c.

II cykl podziałowy składa się z 4 etapów:
• profazy II
• matafazy II
• anafazy II
• telofazy II

Profaza II

– chromosomy obu jąder grubieją, tworzy się

wrzeciono podziałowe, zanika jąderko i otoczka jądrowa.

Metafaza II

– chromosomy ustawiają się w płytce

matafazowej wrzeciona.

Anafaza II

– do przeciwległych biegunów wędrują połówki

chromosomów, czyli chromatydy lub chromosomy

potomne. Zwykle również w tym czasie rozpoczyna się w

każdej komórce cytokineza – powstają cztery komórki

Telofaza II

– odtwarza się otoczka jądrowa, pojawiają się

jąderka, chromosomy ulegają despiralizacji.

Mejoza – II cykl podziałowy

PROFAZA II METAFAZA II ANAFAZA II
TELOFAZA II

MITOZA - ZNACZENIE

Umożliwia utrzymanie stałej, charakterystycznej dla

danego gatunku liczby chromosomów w kolejnych
pokoleniach.

Jest także źródłem zmienności genetycznej organizmów,

ponieważ

prowadzi

do

wymieszania

informacji

genetycznej (m.in. dzięki crossing – over).

Mitoza - znaczenie

PLEMNIK (n)

KOMÓRKA JAJOWA (n)

ZAPŁODNIENIE

ZYGOTA (2n)

MITOZY - WZROST

(2n)

MEJOZA W JAJNIKACH I JĄDRACH

(2n)

(2n)

Zmiany ilości materiału genetycznego w

dzielącej się mejotycznie komórce

diploidalnej

Porównanie mitozy i mejozy

MITOZA

MEJOZA

Zachodzi w komórkach

somatycznych

Zachodzi w komórkach

macierzystych gamet (w jej wyniku

powstają gamety)

Służy do namnażania materiału

genetycznego wzrost i rozwój)

Rozdzielenie jednostek

dziedzicznych, prowadzące do

rekombinacji materiału

genetycznego ( crossing – over)

Jeden podział, powstają dwie

komórki

Dwa podziały, powstają cztery

komórki

Każda komórka potomna ma tę

samą liczbę chromosomów, co

komórka macierzysta

Każda komórka potomna ma o

połowę mniejszą liczbę

chromosomów niż komórka

macierzysta

Te same fazy podziałowe

Te same fazy podziałowe

Porównanie mitozy i mejozy

MITOZA

MEJOZA

Profaza krótka

Profaza długa

W metafazie w płaszczyźnie

równikowej wrzeciona ustawiają się

chromosomy, złożone z dwóch

chromatyd

W metafazie I w płaszczyźnie

równikowej wrzeciona ustawiają się

biwalenty – pary chromosomów

homologicznych

W anafazie do biegunów wrzeciona

rozchodzą się chromatydy

W anafazie I do biegunów wrzeciona

rozchodzą się chromosomy, a

dopiero w anafazie II - chromatydy

Amitoza

Jest to bezpośredni podział jądra komórkowego , w czasie

którego nie wyodrębniają się ani chromosomy ani
wrzeciono podziałowe. W środkowej części jądra
komórkowego

pojawia

się

przewężenie,

które

rozbudowuje się i ostatecznie dzieli jądro na dwie części.
Ten typ podziału występuje bardzo rzadko i zwykle
sygnalizuje

starzenie

się

komórki.

W

jądrach

poliploidalnych (zawierających zwielokrotniony genom)
amitoza

jest

jedyną

drogą

podziału

materiału

genetycznego ponieważ w takim jądrze ilość cząsteczek
DNA wyklucza możliwość uporządkowania tylu nici
chromatynowych.

Literatura:

• Szweykowska A., Szweykowski J., 2004. Botanika –

morfologia. PWN, Warszawa

• Lewiński W., Walkiewicz J., 2000. Biologia 1. Operon,

Rumia

• Villee i inni, 1996. Biologia. Multico, Warszawa
• Biologia, 1994, Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i

Leśne, Warszawa

• Alberts B.,1999. Podstawy biologii komórki. PWN,

Warszawa