Materiały pochodzą z Platformy
Edukacyjnej Portalu
www.szkolnictwo.pl
Wszelkie treści i zasoby edukacyjne publikowane na łamach Portalu www.szkolnictwo.pl mogą być wykorzystywane przez jego
Użytkowników
wyłącznie
w zakresie własnego użytku osobistego oraz do użytku w szkołach podczas zajęć dydaktycznych. Kopiowanie, wprowadzanie zmian,
przesyłanie,
publiczne
odtwarzanie
i wszelkie wykorzystywanie tych treści do celów komercyjnych jest niedozwolone. Plik można dowolnie modernizować na potrzeby
własne
oraz
do
wykorzystania
w szkołach podczas zajęć dydaktycznych.
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