Wykład 3

Zasady podziału

komórek (mitoza,

mejoza)

Genetyka

Prof. Jawień

• Podział komórki - proces zachodzący u

wszystkich żywych organizmów, w
którym komórka macierzysta dzieli się
na dwie lub więcej komórek
potomnych.

• Najpierw następuje podział jądra

komórkowego poprzez mitozę, mejozę
lub amitozę.

• Po podziale jądra dzieli się cytoplazma

- cytokineza.

• Podział komórkowy jest jedną z faz

cyklu komórkowego.

• Podział komórki może być uważany za

formę rozmnażania. Prosty podział komórki

(monotomia) jest pospolity u organizmów

jednokomórkowych i prowadzi do

powstania dwóch identycznych jak

komórka macierzysta organizmów

potomnych, które przed rozpoczęciem

podziałów dorastają wielkości komórki

macierzystej. Ten typ rozmnażania spotyka

się u bakterii, sinic, glonów, grzybów i

pierwotniaków.

• Tylko niektóre komórki zachowują zdolność

do podziału, inne są wyspecjalizowane i

nie dzielą się

Cykl komórkowy

Cykl komórkowy lub cykl podziału komórki jest

serią zdarzeń, które zachodzą w komórce

eukariotycznej, prowadząc do jej podziału.
Ogólnie zdarzenia te można podzielić na 2 krótkie

okresy:

interfazę

- w trakcie której komórka

wzrasta, gromadząc składniki odżywcze

niezbędne do mitozy i podziału swojego materiału

genetycznego (DNA);

fazę mitotyczną (M)

-

podczas której komórka dzieli się na 2 oddzielne

komórki, zwane komórkami potomnymi.

Cykl komórkowy jest procesem życiowym, który

umożliwia jednokomórkowej zygocie rozwinąć się

w dojrzały organizm, jak również procesem, dzięki

któremu skóra, włosy, komórki krwi i niektóre inne

narządy wewnętrzne ulegają odnowie.

Fazy cyklu komórkowego

• Cykl komórkowy składa się z 4 oddzielnych faz:

fazy G1, fazy S, fazy G2 (zwanych łącznie

interfazą) oraz fazy M.

• Faza M składa się z kolei z 2 ściśle połączonych ze

sobą procesów:

mitozy

, w czasie której

chromosomy komórki zostają rozdzielone

pomiędzy 2 przyszłe komórki potomne i

cytokinezy

, w czasie której dochodzi do podziału

cytoplazmy z uformowaniem odrębnych komórek.

• Aktywacja każdej fazy jest zależna od właściwego

postępu i ukończenia poprzedzającej ją fazy.

• O komórce, która czasowo i w sposób odwracalny

zatrzymała swoje podziały, mówi się, że weszła w

fazę spoczynkową, zwaną fazą G0.

etapy cyklu komórkowego

Interfaza

Mejoza

Mitoza

• Interfaza

nie jest częścią mitozy. Stanowi część cyklu

komórkowego pomiędzy podziałami komórki. Stanowi

najdłuższą fazę życia komórki, należącą do cyklu

komórkowego. Jest etapem, w którym komórka przygotowuje

się do podziału mitotycznego lub mejotycznego. Interfazę

stanowią trzy stadia:

• Faza G1

(z ang. gap1 - przerwa) – poprzedza ją zakończony

podział mitotyczny i jest fazą wzrostową komórki. Następuje

synteza różnych rodzajów białek, m.in. strukturalnych czy

enzymatycznych i zwiększenie organelli, takich jak:

mitochondria, czy lizosomy. Komórka w tej fazie zwiększa swoją

masę i objętość, osiągając stadium komórki macierzystej. Pod

koniec fazy G1 dochodzi do syntezy specjalistycznych białek

regulatorowych, odpowiedzialnych za przejście komórki w fazę

S.

• Faza S

(z ang. synthesis - synteza) - dochodzi do replikacji

DNA, czyli do podwojenia ilości kwasu

deoksyrybonukleinowego (z 2c do 4c, gdzie c oznacza ilość

DNA). Poza tym zachodzi synteza histonów, a pod koniec fazy

replikacja centriol. Proces ten u człowieka zachodzi zazwyczaj

w ciągu 8 godzin.

• Faza G2

(z ang. gap2 - przerwa)– następuje synteza

białek wrzeciona podziałowego, głównie tubuliny jak

również składników błony komórkowej potrzebnych

do jej wytworzenia po zakończonym podziale. Pod

koniec fazy G2 dochodzi do syntezy

specjalistycznych białek regulatorowych,

odpowiedzialnych za przejście komórki w mitozę.

• Faza G0

(z ang. gap0 - przerwa)- w przypadku, gdy

nie dojdzie do wytworzenia białek odpowiedzialnych

za przejście faz G1 i G2 do następnego stadium,

komórka przechodzi w fazę G0. Interfaza ulega

wtedy zatrzymaniu, komórka traci zdolność

replikacji DNA i zaczyna się specjalizować. Dotyczy

to np. komórek nerwowych czy mięśniowych. W

niektórych przypadkach może dojść do powrotu do

cyklu komórkowego poprzez stymulację komórek

np. hormonami.

MITOZA

• 1)

profaza

– formowanie chromosomów

(zanik błony jądrowej i jąderka)

• 2)

metafaza

– chromosomy dzielą się na 2

chromatydy połączone przez wrzeciona
kariokinetyczne

• 3)

anafaza

– następuje kurczenie i

odciąganie chromatyd przez wrzeciono
cytokinetyczne

• 4)

telofaza

– następuje proces tworzenia się

nowych jąder

Główne etapy, czyli fazy mitozy w

komórkach Eukariotycznych

Profaza

Jest to pierwszy etap podziału komórki eukariotycznej.

• a) następuje kondensacja chromatyny
• b) chromosomy zaczynają być widoczne
• c) ujawnia się struktura chromosomu
• d) chromatydy ulegają pogrubieniu, widać miejsce ich

złączenia (centromer)

• e) formuje się wrzeciono podziałowe

(kariokinetyczne)

• f ) zanik jąderka
• g) zanika otoczka jądrowa

Metafaza

• a) rozpad błony jądrowej (w tym

momencie rozpoczyna się metafaza)

• b) następuje przyczepienie wrzeciona

podziałowego do centromerów

• c) chromosomy ustawiają się w

płaszczyźnie równikowej komórki,
tworząc płytkę metafazową

Anafaza

• a) następuje rozdzielenie chromatyd

siostrzanych, powstają chromosomy
potomne (jest to właściwym
początkiem anafazy)

• b) chromosomy potomne wędrują do

przeciwległych biegunów komórki

• c) podział organelli na równe zespoły

Telofaza

• a) wokół skupisk chromosomów powstaje

błona jądrowa

• b) wyodrębniają się jądra potomne

identyczne z jądrem rodzicielskim

• c) chromosomy ulegają despiralizacji do

chromatyny

• d) dochodzi do cytokinezy (czasami proces

ten dokonuje się już w anafazie)

• e) powstają dwie diploidalne komórki

potomne

Właściwy podział mitotyczny poprzedza przygotowująca do
niego interfaza, które razem tworzą cykl komórkowy.

mitoza

Mejoza – podział redukcyjny

• Mejoza, skrót: R! (R – od redukcji) – proces podziału

redukcyjnego jądra komórkowego, z którego powstają 4

jądra o połowie chromosomów (po jednym z każdej pary)

komórki macierzystej.

Podczas mejozy zachodzą dwa sprzężone ze sobą podziały:

• I podział mejotyczny

(mejoza I – podział redukcyjny)

• II podział mejotyczny

(mejoza II – podział zachowawczy,

czyli ekwacyjny; przebieg podobny jak w mitozie)

Pomiędzy chromatydami skoniugowanych chromosomów

następuje wymiana krótkich odcinków DNA, czyli

crossing-

over

. Miejsca wymiany materiału genetycznego widoczne

są jako węzły zwane chiazmami.

Pierwszy podział:

1) profaza

• leptoten

– pojawienie się cienkich, nitkowatych

chromosomów, ułożonych bezładnie

• zygoten

– następuje koniugacja w tzw. biwalenty

(homologiczne chromosomy)

• pachyten

– splatanie, grubienie i wymiana fragmentów

(„

crossing-over

”) pozostają tzw.

chiazmy

• diploten

– częściowe rozdzielenie chromosomów

(złączone tylko w chiazmach – miejscach crossing-
over)

• diakineza

– chromosomy skręcają się i grubieją jeszcze

bardziej oraz rozsuwają się w jądrze

MEJOZA – podział

redukcyjny

2) metafaza – biwalenty w płaszczyźnie

równikowej komórki

3) anafaza – biwalenty podążają do różnych

biegunów

4) telofaza – jądra potomne

• Drugi podział – jak w mitozie

MEJOZA – podział

redukcyjny (c.d.)

• Crossing over

to zatem wymiana

fragmentów pomiędzy
niesiostrzanymi chromatydami
chromosomów homologicznych

Znaczenie mejozy

• Podczas mejozy powstaje komórka o zredukowanej

liczbie chromosomów, dzięki czemu w procesie

zapłodnienia zostaje odtworzona diploidalna komórka.

• Komórki haploidalne powstające po podziale posiadają

nowe kombinacje genów

. Wynika to z faktu, że do

jąder potomnych wędrują przypadkowe chromosomy

spośród chromosomów homologicznych (anafaza I), a

poza tym w trakcie mejozy następuje również losowa

wymiana części chromatyd chromosomów

homologicznych pochodzących od obojga rodziców

(crossing-over) świadcząca o zmienności genetycznej.

mejoza

Dlaczego zatem rodzeństwo jest różne

(z wyjątkiem bliźniąt jednojajowych) ?

odpowiedzią jest tworzenie się gonad w

mejozie

zatem mamy w tym przykładzie 6 różnych typów

gonad

(a były to tylko 3 pary chromosomów

homologicznych)

a jeszcze do tego dochodzi zjawisko crossing-over

1

2

3

4

5

6