Interfaza to okres między dwoma podziałami komórkowymi. W interfazie jądro jest zwarte, nie ma wyraźnej struktury, jąderka są wyraźnie widoczne. Zestaw chromosomów interfazowych to chromatyna. W skład chromatyny wchodzą: DNA, białka i RNA w stosunku 1:1,3:0,2, a także jony nieorganiczne. Struktura chromatyny jest zmienna i zależy od stanu komórki.
Chromosomy nie są widoczne w interfazie, dlatego ich badanie przeprowadza się metodami mikroskopii elektronowej i biochemicznej. Interfaza obejmuje trzy etapy: presyntetyczny (G1), syntetyczny (S) i postsyntetyczny (G2). Symbol G jest skrótem od języka angielskiego. przerwa - interwał; symbol S jest skrótem od języka angielskiego. synteza — synteza. Rozważmy te etapy bardziej szczegółowo.
Etap presyntetyczny (G1). Każdy chromosom jest oparty na jednej dwuniciowej cząsteczce DNA. Ilość DNA w komórce na etapie presyntetycznym oznaczona jest symbolem 2c (z treści angielskiej). Komórka aktywnie rośnie i funkcjonuje normalnie.
Etap syntetyczny (S). Następuje samopodwojenie lub replikacja DNA. Jednocześnie niektóre części chromosomów podwajają się wcześniej, a inne później, czyli replikacja DNA przebiega asynchronicznie. Równolegle następuje podwojenie centrioli (jeśli występują).
Etap postsyntetyczny (G2). Replikacja DNA jest zakończona. Każdy chromosom zawiera dwie podwójne cząsteczki DNA, które są dokładną kopią oryginalnej cząsteczki DNA. Ilość DNA w komórce na etapie postsyntetycznym oznaczona jest symbolem 4c. Syntetyzowane są substancje niezbędne do podziału komórki. Pod koniec interfazy procesy syntezy zatrzymują się.
Proces mitozy
profaza jest pierwszą fazą mitozy. Chromosomy spiralizują się i stają się widoczne pod mikroskopem świetlnym w postaci cienkich włókien. Centriole (jeśli występują) rozchodzą się w kierunku biegunów komórki. Pod koniec profazy jąderka zanikają, otoczka jądrowa rozpada się, a chromosomy wyłaniają się do cytoplazmy.
W profazie zwiększa się objętość jądra, aw wyniku spiralizacji chromatyny powstają chromosomy. Pod koniec profazy każdy chromosom składa się z dwóch chromatyd. Stopniowo jąderka i błona jądrowa rozpuszczają się, a chromosomy są losowo rozmieszczone w cytoplazmie komórki. Centriole przesuwają się w kierunku biegunów komórki. Powstaje wrzeciono achromatynowe, którego część nitek przechodzi od bieguna do bieguna, a część jest przyczepiona do centromerów chromosomów. Zawartość materiału genetycznego w komórce pozostaje niezmieniona (2n2хр).
Ryż. 1. Schemat mitozy w komórkach korzenia cebuli
Ryż. 2. Schemat mitozy w komórkach korzenia cebuli: 1 - interfaza; 2,3 - profaza; 4 - metafaza; 5,6 - anafaza; 7,8 - telofaza; 9 - utworzenie dwóch komórek
Ryż. Ryc. 3. Mitoza w komórkach wierzchołka korzenia cebuli: a - interfaza; b - profaza; c - metafaza; g - anafaza; l, f - wczesne i późne telofazy
Metafaza. Początek tej fazy nazywany jest prometafazą. W prometafazie chromosomy są ułożone raczej losowo w cytoplazmie. Powstaje aparat mitotyczny, który obejmuje wrzeciono podziału i centriole lub inne centra organizacji mikrotubul. W obecności centrioli aparat mitotyczny nazywany jest astralnym (u zwierząt wielokomórkowych), a przy ich braku anastralnym (u roślin wyższych). Wrzeciono podziałowe (wrzeciono achromatynowe) to system mikrotubul tubulinowych w dzielącej się komórce, który zapewnia segregację chromosomów. Wrzeciono podziału składa się z dwóch rodzajów włókien: polarnych (podtrzymujących) i chromosomalnych (ciągnących).
Po utworzeniu aparatu mitotycznego chromosomy zaczynają przesuwać się do płaszczyzny równikowej komórki; ten ruch chromosomów nazywa się metakinezą.
W metafazie chromosomy są maksymalnie spiralne. Centromery chromosomów znajdują się w płaszczyźnie równikowej komórki niezależnie od siebie. Biegunowe nici wrzeciona podziału rozciągają się od biegunów komórki do chromosomów, a nici chromosomalne - od centromerów (kinetochorów) - do biegunów. Zestaw chromosomów w płaszczyźnie równikowej komórki tworzy płytkę metafazową.
Anafaza. Chromosomy dzielą się na chromatydy. Od tego momentu każda chromatyda staje się niezależnym chromosomem jednochromatydowym, który opiera się na jednej cząsteczce DNA. Chromosomy jednochromatydowe w grupach anafazowych rozchodzą się w kierunku biegunów komórki. Kiedy chromosomy rozdzielają się, mikrotubule chromosomalne skracają się, a mikrotubule biegunowe wydłużają. W tym przypadku nici polarna i chromosomalna przesuwają się po sobie.
telofaza. Wrzeciono podziału zostaje zniszczone. Chromosomy na biegunach komórki ulegają despiralizacji, wokół nich tworzą się otoczki jądrowe. W komórce powstają dwa jądra, genetycznie identyczne z pierwotnym jądrem. Zawartość DNA w jądrach potomnych staje się równa 2c.
Cytokineza. W cytokinezie następuje oddzielenie cytoplazmy i utworzenie błon komórek potomnych. U zwierząt cytokineza zachodzi w wyniku ligacji komórek. U roślin cytokineza przebiega inaczej: w płaszczyźnie równikowej tworzą się pęcherzyki, które łączą się, tworząc dwie równoległe błony.
To kończy mitozę i rozpoczyna się następna interfaza.
Mitoza- główna metoda podziału komórek eukariotycznych, w której najpierw następuje podwojenie, a następnie równomierne rozmieszczenie materiału dziedzicznego między komórkami potomnymi.
Mitoza jest procesem ciągłym, w którym występują cztery fazy: profaza, metafaza, anafaza i telofaza. Przed mitozą komórka przygotowuje się do podziału lub interfazy. Okres przygotowania komórki do mitozy i sama mitoza składają się na siebie cykl mitotyczny. Poniżej znajduje się krótki opis faz cyklu.
Interfaza składa się z trzech okresów: presyntetycznego lub postmitotycznego, - G 1, syntetycznego - S, postsyntetycznego lub pretotycznego, - G 2.
Okres presyntetyczny (2N 2C, Gdzie N- liczba chromosomów, Z- liczba cząsteczek DNA) - wzrost komórek, aktywacja procesów syntezy biologicznej, przygotowanie do kolejnego okresu.
Okres syntetyczny (2N 4C) to replikacja DNA.
Okres postsyntetyczny (2N 4C) - przygotowanie komórki do mitozy, synteza i akumulacja białek i energii do zbliżającego się podziału, wzrost liczby organelli, podwojenie centrioli.
profaza (2N 4C) - demontaż błon jądrowych, rozbieżność centrioli do różnych biegunów komórki, powstawanie nici wrzeciona rozszczepienia, "zanikanie" jąderek, kondensacja chromosomów dwuchromatydowych.
metafaza (2N 4C) - wyrównanie najbardziej skondensowanych chromosomów dwuchromatydowych w płaszczyźnie równikowej komórki (płytka metafazowa), przyłączenie włókien wrzeciona jednym końcem do centrioli, drugim - do centromerów chromosomów.
Anafaza (4N 4C) - podział chromosomów dwuchromatydowych na chromatydy i rozbieżność tych siostrzanych chromatyd do przeciwległych biegunów komórki (w tym przypadku chromatydy stają się niezależnymi chromosomami jednochromatydowymi).
telofaza (2N 2C w każdej komórce potomnej) - dekondensacja chromosomów, tworzenie się błon jądrowych wokół każdej grupy chromosomów, rozpad nici wrzeciona rozszczepienia, pojawienie się jąderka, podział cytoplazmy (cytotomia). Cytotomia w komórkach zwierzęcych zachodzi z powodu bruzdy rozszczepienia, w komórkach roślinnych - z powodu płytki komórkowej.
1 - profaza; 2 - metafaza; 3 - anafaza; 4 - telofaza.
Biologiczne znaczenie mitozy. Komórki potomne powstałe w wyniku tej metody podziału są genetycznie identyczne z komórkami matki. Mitoza zapewnia stałość zestawu chromosomów w wielu pokoleniach komórek. U podstaw takich procesów jak wzrost, regeneracja, rozmnażanie bezpłciowe itp.
- Jest to szczególny sposób podziału komórek eukariotycznych, w wyniku którego następuje przejście komórek ze stanu diploidalnego do stanu haploidalnego. Mejoza składa się z dwóch kolejnych podziałów poprzedzonych pojedynczą replikacją DNA.
Pierwszy podział mejotyczny (mejoza 1) nazywamy redukcją, ponieważ to podczas tego podziału liczba chromosomów zmniejsza się o połowę: z jednej komórki diploidalnej (2 N 4C) tworzą dwa haploidalne (1 N 2C).
Interfaza 1(na początku - 2 N 2C, na koniec - 2 N 4C) - synteza i gromadzenie substancji i energii niezbędnych do realizacji obu podziałów, wzrostu wielkości komórki i liczby organelli, podwojenia centrioli, replikacji DNA, która kończy się profazą 1.
profaza 1 (2N 4C) - demontaż błon jądrowych, rozbieżność centrioli do różnych biegunów komórki, powstawanie włókien wrzeciona rozszczepienia, "zanikanie" jąderek, kondensacja chromosomów dwuchromatydowych, koniugacja chromosomów homologicznych i crossing-over. Koniugacja- proces konwergencji i przeplatania się homologicznych chromosomów. Nazywa się parę sprzężonych homologicznych chromosomów dwuwartościowy. Crossing over to proces wymiany homologicznych regionów między homologicznymi chromosomami.
Profaza 1 jest podzielona na etapy: leptoten(zakończenie replikacji DNA), zygoten(koniugacja chromosomów homologicznych, tworzenie biwalentów), pachyten(crossing over, rekombinacja genów), diploten(wykrywanie chiasmata, 1 blok ludzkiej oogenezy), diakineza(terminalizacja chiazmy).
1 - leptoten; 2 - zygoten; 3 - pachyten; 4 - diploten; 5 - diakineza; 6 - metafaza 1; 7 - anafaza 1; 8 - telofaza 1;
9 - profaza 2; 10 - metafaza 2; 11 - anafaza 2; 12 - telofaza 2.
Metafaza 1 (2N 4C) - wyrównanie biwalentów w płaszczyźnie równikowej komórki, przyczepienie nici wrzeciona rozszczepienia na jednym końcu do centrioli, a drugim - do centromerów chromosomów.
Anafaza 1 (2N 4C) - losowa niezależna dywergencja chromosomów dwuchromatydowych do przeciwnych biegunów komórki (z każdej pary chromosomów homologicznych jeden chromosom przesuwa się na jeden biegun, a drugi na drugi), rekombinacja chromosomów.
Telofaza 1 (1N 2C w każdej komórce) - tworzenie błon jądrowych wokół grup chromosomów dwuchromatydowych, podział cytoplazmy. W wielu roślinach komórka z anafazy 1 natychmiast przechodzi do profazy 2.
Drugi podział mejotyczny (mejoza 2) zwany równanie.
Interfaza 2, Lub interkineza (1n 2c), to krótka przerwa między pierwszym a drugim podziałem mejotycznym, podczas której nie zachodzi replikacja DNA. charakterystyczne dla komórek zwierzęcych.
profaza 2 (1N 2C) - demontaż błon jądrowych, rozbieżność centrioli do różnych biegunów komórki, powstawanie włókien wrzeciona.
Metafaza 2 (1N 2C) - wyrównanie chromosomów dwuchromatydowych w płaszczyźnie równikowej komórki (płytka metafazowa), przyczepienie włókien wrzeciona jednym końcem do centrioli, drugim - do centromerów chromosomów; 2 blok oogenezy u ludzi.
Anafaza 2 (2N 2Z) - podział chromosomów dwuchromatydowych na chromatydy i rozbieżność tych siostrzanych chromatyd do przeciwległych biegunów komórki (w tym przypadku chromatydy stają się niezależnymi chromosomami jednochromatydowymi), rekombinacja chromosomów.
Telofaza 2 (1N 1C w każdej komórce) - dekondensacja chromosomów, tworzenie się błon jądrowych wokół każdej grupy chromosomów, rozpad nici wrzeciona rozszczepienia, pojawienie się jąderka, podział cytoplazmy (cytotomia) z utworzeniem czterech komórek haploidalnych jako wynik.
Biologiczne znaczenie mejozy. Mejoza jest centralnym wydarzeniem gametogenezy u zwierząt i sporogenezy u roślin. Będąc podstawą zmienności kombinatywnej, mejoza zapewnia różnorodność genetyczną gamet.
Amitoza
Amitoza- bezpośredni podział jądra międzyfazowego przez zwężenie bez tworzenia chromosomów, poza cyklem mitotycznym. Opisane jako starzejące się, zmienione patologicznie i skazane na śmierć komórki. Po amitozie komórka nie jest w stanie powrócić do normalnego cyklu mitotycznego.
cykl komórkowy
cykl komórkowy- życie komórki od momentu jej pojawienia się do podziału lub śmierci. Obowiązkowym składnikiem cyklu komórkowego jest cykl mitotyczny, który obejmuje okres przygotowania do podziału i właściwej mitozy. Ponadto w cyklu życiowym występują okresy spoczynku, podczas których komórka wykonuje własne funkcje i wybiera swój dalszy los: śmierć lub powrót do cyklu mitotycznego.
Iść do wykłady nr 12"Fotosynteza. chemosynteza"
Iść do wykłady nr 14„Rozmnażanie organizmów”
Mitoza- główna metoda podziału komórek eukariotycznych, w której najpierw następuje podwojenie, a następnie równomierne rozmieszczenie materiału dziedzicznego między komórkami potomnymi.
Mitoza jest procesem ciągłym, w którym występują cztery fazy: profaza, metafaza, anafaza i telofaza. Przed mitozą komórka przygotowuje się do podziału lub interfazy. Okres przygotowania komórki do mitozy i sama mitoza składają się na siebie cykl mitotyczny. Poniżej znajduje się krótki opis faz cyklu.
Interfaza składa się z trzech okresów: presyntetycznego lub postmitotycznego, - G 1, syntetycznego - S, postsyntetycznego lub pretotycznego, - G 2.
Okres presyntetyczny (2N 2C, Gdzie N- liczba chromosomów, Z- liczba cząsteczek DNA) - wzrost komórek, aktywacja procesów syntezy biologicznej, przygotowanie do kolejnego okresu.
Okres syntetyczny (2N 4C) to replikacja DNA.
Okres postsyntetyczny (2N 4C) - przygotowanie komórki do mitozy, synteza i akumulacja białek i energii do zbliżającego się podziału, wzrost liczby organelli, podwojenie centrioli.
profaza (2N 4C) - demontaż błon jądrowych, rozbieżność centrioli do różnych biegunów komórki, powstawanie nici wrzeciona rozszczepienia, "zanikanie" jąderek, kondensacja chromosomów dwuchromatydowych.
metafaza (2N 4C) - wyrównanie najbardziej skondensowanych chromosomów dwuchromatydowych w płaszczyźnie równikowej komórki (płytka metafazowa), przyłączenie włókien wrzeciona jednym końcem do centrioli, drugim - do centromerów chromosomów.
Anafaza (4N 4C) - podział chromosomów dwuchromatydowych na chromatydy i rozbieżność tych siostrzanych chromatyd do przeciwległych biegunów komórki (w tym przypadku chromatydy stają się niezależnymi chromosomami jednochromatydowymi).
telofaza (2N 2C w każdej komórce potomnej) - dekondensacja chromosomów, tworzenie się błon jądrowych wokół każdej grupy chromosomów, rozpad nici wrzeciona rozszczepienia, pojawienie się jąderka, podział cytoplazmy (cytotomia). Cytotomia w komórkach zwierzęcych zachodzi z powodu bruzdy rozszczepienia, w komórkach roślinnych - z powodu płytki komórkowej.
1 - profaza; 2 - metafaza; 3 - anafaza; 4 - telofaza.
Biologiczne znaczenie mitozy. Komórki potomne powstałe w wyniku tej metody podziału są genetycznie identyczne z komórkami matki. Mitoza zapewnia stałość zestawu chromosomów w wielu pokoleniach komórek. U podstaw takich procesów jak wzrost, regeneracja, rozmnażanie bezpłciowe itp.
- Jest to szczególny sposób podziału komórek eukariotycznych, w wyniku którego następuje przejście komórek ze stanu diploidalnego do stanu haploidalnego. Mejoza składa się z dwóch kolejnych podziałów poprzedzonych pojedynczą replikacją DNA.
Pierwszy podział mejotyczny (mejoza 1) nazywamy redukcją, ponieważ to podczas tego podziału liczba chromosomów zmniejsza się o połowę: z jednej komórki diploidalnej (2 N 4C) tworzą dwa haploidalne (1 N 2C).
Interfaza 1(na początku - 2 N 2C, na koniec - 2 N 4C) - synteza i gromadzenie substancji i energii niezbędnych do realizacji obu podziałów, wzrostu wielkości komórki i liczby organelli, podwojenia centrioli, replikacji DNA, która kończy się profazą 1.
profaza 1 (2N 4C) - demontaż błon jądrowych, rozbieżność centrioli do różnych biegunów komórki, powstawanie włókien wrzeciona rozszczepienia, "zanikanie" jąderek, kondensacja chromosomów dwuchromatydowych, koniugacja chromosomów homologicznych i crossing-over. Koniugacja- proces konwergencji i przeplatania się homologicznych chromosomów. Nazywa się parę sprzężonych homologicznych chromosomów dwuwartościowy. Crossing over to proces wymiany homologicznych regionów między homologicznymi chromosomami.
Profaza 1 jest podzielona na etapy: leptoten(zakończenie replikacji DNA), zygoten(koniugacja chromosomów homologicznych, tworzenie biwalentów), pachyten(crossing over, rekombinacja genów), diploten(wykrywanie chiasmata, 1 blok ludzkiej oogenezy), diakineza(terminalizacja chiazmy).
1 - leptoten; 2 - zygoten; 3 - pachyten; 4 - diploten; 5 - diakineza; 6 - metafaza 1; 7 - anafaza 1; 8 - telofaza 1;
9 - profaza 2; 10 - metafaza 2; 11 - anafaza 2; 12 - telofaza 2.
Metafaza 1 (2N 4C) - wyrównanie biwalentów w płaszczyźnie równikowej komórki, przyczepienie nici wrzeciona rozszczepienia na jednym końcu do centrioli, a drugim - do centromerów chromosomów.
Anafaza 1 (2N 4C) - losowa niezależna dywergencja chromosomów dwuchromatydowych do przeciwnych biegunów komórki (z każdej pary chromosomów homologicznych jeden chromosom przesuwa się na jeden biegun, a drugi na drugi), rekombinacja chromosomów.
Telofaza 1 (1N 2C w każdej komórce) - tworzenie błon jądrowych wokół grup chromosomów dwuchromatydowych, podział cytoplazmy. W wielu roślinach komórka z anafazy 1 natychmiast przechodzi do profazy 2.
Drugi podział mejotyczny (mejoza 2) zwany równanie.
Interfaza 2, Lub interkineza (1n 2c), to krótka przerwa między pierwszym a drugim podziałem mejotycznym, podczas której nie zachodzi replikacja DNA. charakterystyczne dla komórek zwierzęcych.
profaza 2 (1N 2C) - demontaż błon jądrowych, rozbieżność centrioli do różnych biegunów komórki, powstawanie włókien wrzeciona.
Metafaza 2 (1N 2C) - wyrównanie chromosomów dwuchromatydowych w płaszczyźnie równikowej komórki (płytka metafazowa), przyczepienie włókien wrzeciona jednym końcem do centrioli, drugim - do centromerów chromosomów; 2 blok oogenezy u ludzi.
Anafaza 2 (2N 2Z) - podział chromosomów dwuchromatydowych na chromatydy i rozbieżność tych siostrzanych chromatyd do przeciwległych biegunów komórki (w tym przypadku chromatydy stają się niezależnymi chromosomami jednochromatydowymi), rekombinacja chromosomów.
Telofaza 2 (1N 1C w każdej komórce) - dekondensacja chromosomów, tworzenie się błon jądrowych wokół każdej grupy chromosomów, rozpad nici wrzeciona rozszczepienia, pojawienie się jąderka, podział cytoplazmy (cytotomia) z utworzeniem czterech komórek haploidalnych jako wynik.
Biologiczne znaczenie mejozy. Mejoza jest centralnym wydarzeniem gametogenezy u zwierząt i sporogenezy u roślin. Będąc podstawą zmienności kombinatywnej, mejoza zapewnia różnorodność genetyczną gamet.
Amitoza
Amitoza- bezpośredni podział jądra międzyfazowego przez zwężenie bez tworzenia chromosomów, poza cyklem mitotycznym. Opisane jako starzejące się, zmienione patologicznie i skazane na śmierć komórki. Po amitozie komórka nie jest w stanie powrócić do normalnego cyklu mitotycznego.
cykl komórkowy
cykl komórkowy- życie komórki od momentu jej pojawienia się do podziału lub śmierci. Obowiązkowym składnikiem cyklu komórkowego jest cykl mitotyczny, który obejmuje okres przygotowania do podziału i właściwej mitozy. Ponadto w cyklu życiowym występują okresy spoczynku, podczas których komórka wykonuje własne funkcje i wybiera swój dalszy los: śmierć lub powrót do cyklu mitotycznego.
Iść do wykłady nr 12"Fotosynteza. chemosynteza"
Iść do wykłady nr 14„Rozmnażanie organizmów”
Podział komórki jest procesem biologicznym leżącym u podstaw reprodukcji i indywidualnego rozwoju wszystkich żywych organizmów.
Najbardziej rozpowszechnioną formą rozmnażania się komórek w organizmach żywych jest podział pośredni, czyli mitoza (z greckiego „mitos” – nić). Mitoza składa się z czterech następujących po sobie faz. Mitoza zapewnia równomierny rozkład informacji genetycznej komórki macierzystej między komórkami potomnymi.
Okres życia komórki między dwiema mitozami nazywa się interfazą. Jest dziesięć razy dłuższy niż mitoza. Zachodzi w nim szereg bardzo ważnych procesów poprzedzających podziały komórkowe: syntetyzowane są cząsteczki ATP i białek, każdy chromosom podwaja się, tworząc dwie siostrzane chromatydy połączone wspólnym centromerem, zwiększa się liczba podstawowych organelli komórkowych.
Mitoza
Istnieją cztery fazy mitozy: profaza, metafaza, anafaza i telofaza.
- I. Profaza jest najdłuższą fazą mitozy. Chromosomy, składające się z dwóch chromatyd siostrzanych utrzymywanych razem przez centromer, spiralizują się w nim iw efekcie gęstnieją. Pod koniec profazy błona jądrowa i jąderka znikają, a chromosomy rozpraszają się w komórce. W cytoplazmie pod koniec profazy centriole przemieszczają się do prążków i tworzą wrzeciono podziałowe.
- II. Metafaza - chromosomy kontynuują spiralizację, ich centromery znajdują się wzdłuż równika (w tej fazie są najbardziej widoczne). Włókna wrzeciona są do nich przyczepione.
- III. Anafaza - centromery dzielą się, chromatydy siostrzane oddzielają się od siebie i na skutek skurczu włókien wrzeciona przesuwają się na przeciwne bieguny komórki.
- IV. Telofaza - cytoplazma dzieli się, chromosomy się rozwijają, ponownie tworzą się jąderka i błony jądrowe. Następnie w strefie równikowej komórki powstaje zwężenie, oddzielające dwie siostrzane komórki.
Tak więc z jednej komórki pierwotnej (matczynej) powstają dwie nowe - potomne, mające zestaw chromosomów, który jest całkowicie identyczny z komórką rodzicielską pod względem ilościowym i jakościowym, pod względem zawartości informacji dziedzicznej, morfologicznej, anatomicznej i fizjologicznej cechy.
Wzrost, indywidualny rozwój, ciągła odnowa tkanek organizmów wielokomórkowych determinowana jest przez procesy mitotycznego podziału komórek.
Wszystkie zmiany zachodzące podczas mitozy są kontrolowane przez układ neuroregulacyjny, czyli układ nerwowy, hormony nadnerczy, przysadki mózgowej, tarczycy itp.
Mejoza (z greckiego „mejoza” - redukcja) to podział w strefie dojrzewania komórek rozrodczych, któremu towarzyszy zmniejszenie o połowę liczby chromosomów. Składa się również z dwóch kolejnych podziałów, które mają takie same fazy jak mitoza. Jednak czas trwania poszczególnych faz i procesy w nich zachodzące znacznie różnią się od procesów zachodzących w mitozie.
Różnice te są głównie następujące. W mejozie profaza I jest dłuższa. W nim zachodzi koniugacja (połączenie) chromosomów i wymiana informacji genetycznej. (Na powyższym rysunku profaza jest oznaczona numerami 1, 2, 3, koniugacja jest pokazana pod numerem 3). W metafazie zachodzą te same zmiany, co w metafazie mitozy, ale z haploidalnym zestawem chromosomów (4). W anafazie I centromery, które utrzymują razem chromatydy, nie dzielą się, a jeden z homologicznych chromosomów przesuwa się na bieguny (5). W telofazie II powstają cztery komórki z haploidalnym zestawem chromosomów (6).
Interfaza przed drugim podziałem w mejozie jest bardzo krótka, DNA nie jest w niej syntetyzowane. Komórki (gamety) powstałe w wyniku dwóch podziałów mejotycznych zawierają haploidalny (pojedynczy) zestaw chromosomów.
Kompletny zestaw chromosomów - diploidalny 2n - jest przywracany w organizmie podczas zapłodnienia komórki jajowej, podczas rozmnażania płciowego.
Rozmnażanie płciowe charakteryzuje się wymianą informacji genetycznej między samicami i samcami. Jest to związane z tworzeniem i fuzją specjalnych haploidalnych komórek rozrodczych - gamet, powstałych w wyniku mejozy. Zapłodnienie to proces fuzji komórki jajowej i plemnika (gamety żeńskiej i męskiej), w którym odtwarzany jest diploidalny zestaw chromosomów. Zapłodnione jajo nazywa się zygotą.
W procesie zapłodnienia można zaobserwować różne warianty łączenia gamet. Na przykład, gdy obie gamety, które mają te same allele jednego lub więcej genów, łączą się, powstaje homozygota, w której potomstwie wszystkie cechy są zachowane w czystej postaci. Jeśli geny w gametach są reprezentowane przez różne allele, powstaje heterozygota. U jej potomstwa znaleziono dziedziczne podstawy odpowiadające różnym genom. U ludzi homozygotyczność jest tylko częściowa dla poszczególnych genów.
Główne wzorce przekazywania cech dziedzicznych z rodziców na potomstwo zostały ustalone przez G. Mendla w drugiej połowie XIX wieku. Od tego czasu w genetyce (nauce o prawach dziedziczności i zmienności organizmów) mocno ugruntowały się takie pojęcia, jak cechy dominujące i recesywne, genotyp i fenotyp itp. Dominujące cechy są dominujące, recesywne - gorsze lub zanikające w kolejnych pokoleniach. W genetyce cechy te oznacza się literami alfabetu łacińskiego: dominujące dużymi, recesywnymi małymi. W przypadku homozygotyczności każda para genów (alleli) odzwierciedla cechy dominujące lub recesywne, które w obu przypadkach wykazują swoje działanie.
W organizmach heterozygotycznych dominujący allel znajduje się na jednym chromosomie, a recesywny, stłumiony przez dominujący, znajduje się w odpowiednim regionie drugiego homologicznego chromosomu. Podczas zapłodnienia powstaje nowa kombinacja zestawu diploidalnego. Dlatego tworzenie nowego organizmu rozpoczyna się od połączenia dwóch komórek rozrodczych (gamet) powstałych w wyniku mejozy. Podczas mejozy następuje u potomstwa redystrybucja materiału genetycznego (rekombinacja genów) czyli wymiana alleli i ich łączenie w nowe wariacje, co determinuje pojawienie się nowego osobnika.
Wkrótce po zapłodnieniu następuje synteza DNA, podwojenie chromosomów i pierwszy podział jądra zygoty, który jest przeprowadzany przez mitozę i stanowi początek rozwoju nowego organizmu.
Rozwój i wzrost żywych organizmów jest niemożliwy bez procesu podziału komórki. W przyrodzie istnieje kilka rodzajów i metod podziału. W tym artykule krótko i przejrzyście omówimy mitozę i mejozę, wyjaśnimy główne znaczenie tych procesów oraz przedstawimy, czym się różnią i jak są do siebie podobne.
Mitoza
Proces pośredniego rozszczepienia lub mitozy występuje najczęściej w przyrodzie. Opiera się na podziale wszystkich istniejących komórek niepłciowych, a mianowicie mięśniowej, nerwowej, nabłonkowej i innych.
Mitoza składa się z czterech faz: profazy, metafazy, anafazy i telofazy. Główną rolą tego procesu jest równomierne rozprowadzenie kodu genetycznego z komórki macierzystej do dwóch komórek potomnych. Jednocześnie komórki nowej generacji są bliźniaczo podobne do komórek macierzystych.
Ryż. 1. Schemat mitozy
Czas między procesami rozszczepienia nazywa się interfaza . Najczęściej interfaza jest znacznie dłuższa niż mitoza. Okres ten charakteryzuje się:
- synteza białek i cząsteczek ATP w komórce;
- duplikacja chromosomów i tworzenie dwóch siostrzanych chromatyd;
- wzrost liczby organelli w cytoplazmie.
Mejoza
Podział komórek rozrodczych nazywa się mejozą, towarzyszy mu zmniejszenie o połowę liczby chromosomów. Specyfika tego procesu polega na tym, że odbywa się on w dwóch etapach, które w sposób ciągły następują po sobie.
TOP 4 artykułykto czyta razem z tym
Interfaza między dwoma etapami podziału mejotycznego jest tak krótka, że jest prawie niezauważalna.
Ryż. 2. Schemat mejozy
Biologiczne znaczenie mejozy polega na tworzeniu czystych gamet, które zawierają haploid, innymi słowy, pojedynczy zestaw chromosomów. Diploidalność zostaje przywrócona po zapłodnieniu, czyli fuzji komórek matczynych i ojcowskich. W wyniku połączenia dwóch gamet powstaje zygota z pełnym zestawem chromosomów.
Zmniejszenie liczby chromosomów podczas mejozy jest bardzo ważne, ponieważ w przeciwnym razie liczba chromosomów wzrastałaby z każdym podziałem. Dzięki podziałowi redukcyjnemu zachowana jest stała liczba chromosomów.
Charakterystyka porównawcza
Różnica między mitozą a mejozą polega na czasie trwania faz i zachodzących w nich procesów. Poniżej przedstawiamy Państwu tabelę „Mitoza i mejoza”, która pokazuje główne różnice między tymi dwiema metodami podziału. Fazy mejozy są takie same jak fazy mitozy. Możesz dowiedzieć się więcej o podobieństwach i różnicach między tymi dwoma procesami w opisie porównawczym.
|
Fazy |
Mitoza |
Mejoza |
|
|
Pierwsza dywizja |
Drugi podział |
||
|
Interfaza |
Zestaw chromosomów komórki macierzystej jest diploidalny. Syntetyzowane są białka, ATP i substancje organiczne. Chromosomy podwajają się i tworzą dwie chromatydy połączone centromerem. |
diploidalny zestaw chromosomów. Zachodzą te same działania, co w mitozie. Różnica polega na czasie trwania, zwłaszcza w tworzeniu jaj. |
haploidalny zestaw chromosomów. Brakuje syntezy. |
|
krótka faza. Błony jądrowe i jąderko rozpuszczają się i powstaje wrzeciono. |
Trwa dłużej niż mitoza. Znikają również otoczka jądrowa i jąderko i powstaje wrzeciono rozszczepienia. Ponadto obserwuje się proces koniugacji (zbliżenia i fuzji homologicznych chromosomów). W tym przypadku dochodzi do crossing-over - wymiany informacji genetycznej na niektórych obszarach. Po rozbieżności chromosomów. |
Według czasu trwania - krótka faza. Procesy są takie same jak w mitozie, tylko z chromosomami haploidalnymi. |
|
|
metafaza |
Obserwuje się spiralizację i ułożenie chromosomów w części równikowej wrzeciona. |
Podobny do mitozy |
To samo co w mitozie, tylko ze zbiorem haploidalnym. |
|
Centromery są podzielone na dwa niezależne chromosomy, które rozchodzą się do różnych biegunów. |
Podział centromeru nie występuje. Jeden chromosom, składający się z dwóch chromatyd, odchodzi do biegunów. |
Podobny do mitozy, tylko z zestawem haploidalnym. |
|
|
telofaza |
Cytoplazma jest podzielona na dwie identyczne komórki potomne z zestawem diploidalnym, powstają błony jądrowe z jąderkami. Wrzeciono podziału znika. |
Czas trwania jest krótką fazą. Chromosomy homologiczne znajdują się w różnych komórkach o zestawie haploidalnym. Cytoplazma nie we wszystkich przypadkach ulega podziałom. |
Cytoplazma się dzieli. Powstają cztery komórki haploidalne. |
Ryż. 3. Schemat porównawczy mitozy i mejozy
Czego się nauczyliśmy?
W naturze podział komórek różni się w zależności od ich przeznaczenia. Na przykład komórki niepłciowe dzielą się przez mitozę, a komórki płciowe - przez mejozę. Procesy te mają na niektórych etapach podobne schematy podziału. Główną różnicą jest obecność liczby chromosomów w powstającej nowej generacji komórek. Tak więc podczas mitozy nowo utworzone pokolenie ma diploidalny zestaw, a podczas mejozy haploidalny zestaw chromosomów. Różny jest również czas faz podziału. Obie metody podziału odgrywają ogromną rolę w życiu organizmów. Bez mitozy nie następuje ani jedna odnowa starych komórek, reprodukcja tkanek i narządów. Mejoza pomaga utrzymać stałą liczbę chromosomów w nowo powstałym organizmie podczas rozmnażania.
Kwiz tematyczny
Zgłoś ocenę
Średnia ocena: 4.3. Łączna liczba otrzymanych ocen: 4199.