ZADANIA GENETYCZNE CZ.1

Zadanie 1

U gryzoni allel czarnej sierści dominuje nad allelem sierści białej i brązowej. Allel sierści krótkiej dominuje całkowicie nad allelem sierści długiej, zaś umaszczenie łaciate dominuje nad umaszczeniem jednolitym. Wszystkie te cechy dziedziczą się niezależnie. Skrzyżowano homozygotycznie osobnika brązowego z jednolicie czarnym. Całe potomstwo miało czarne łaty. Ustal genotypy rodziców i jakie otrzymano genotypy w pokoleniu F₂, gdyby skrzyżowano 2 z pokolenia F_1.

A - czarny, a – brązowy, B – łaciate, b – jednolite.

P. aaBB                X             AAbb

G. aB, aB                             Ab, Ab

F₁.

Kobieta Mężczyzna	aB	aB
Ab	AaBb	AaBb
Ab	AaBb	AaBb

 G. Ab, AB, ab, aB

F₂.

Mężczyzna Kobieta	Ab	AB	ab	aB
Ab	AAbb	AABb	Aabb	AaBb
AB	AABb	AABB	AaBb	AaBB
ab	Aabb	AaBb	aabb	aaBb
aB	Aabb	AaBb	aabb	aaBb

               

9/16 – czarne łaciate

3/16 – czarne jednolite

3/16 - brązowe łaciate

1/16 – brązowe jednolite 

Zadanie 2

Skrzyżowano 2 szczury o sierści szarej. W wyniku tej krzyżówki otrzymano 25 % osobników o sierści czarnej, 25 osobników o sierści szarej, 25 % osobników o sierści białej. Podaj genotypy rodziców i dziadków i określ jaki jest sposób dziedziczenia barwy sierści u szczurów.

P. AA     x             aa – dziadkowie

G. A, A, a, a

F₁. Aa    x             Aa – rodzice

G. A, a, A, a

F₂. AA, Aa, Aa, aa

Niepełna dominacja cechy.

Zadanie 3

Gen warunkujący silne owłosienie łodygi u pomidorów jest recesywny i silnie letalny w stanie homozygotycznym (powoduje śmierć). Skrzyżowano 2 heterozygoty o łodygach nieowłosionych. Podaj rozkład genotypów i fenotypów w pokoleniu F₁.

            A-     Brak włosków    a – owłosione łodygi

P. Aa     x     Aa

G. A,a     A,a

F₁.

Kobieta                              Mężczyzna	A	A
A	AA	Aa
a	Aa

Odp: fenotypowe 3:0; genotypowe 1:2

Zadanie 4

Pręgowany kot ma potomstwo z 3 kocicami. Z pręgowaną kocicą miał czarne kociątko, z czarną pręgowane, z drugą czarną pręgowane. Pręgowana i czarna sierść u kotów warunkowane są przez różne 2 allele tego samego genu. Podaje genotypy rodziców i potomstwa.

I.                    Aa     x    Aa -- > aa

II.                  aa     x    Aa -- > Aa

III.                aa     x    Aa -- > Aa

Zadanie 5

Barwa kwiatów pewnego gatunku petunii zależy od 2 genów P^B warunkuje kwiaty białe, a P^F kwiaty fioletowe. Rośliny o genotypie P^BP^F mają kwiaty niebieskie. Przedstaw krzyżówkę genetyczną linii czystych petunii o kwiatach białych i fioletowych. Określ fenotyp F₁ i stosunek fenotypów w F₂.

P^B- kwiaty białe

P^F- kwiaty fioletowe

P^BP^F – kwiaty niebieskie

P. P^BP^B     x     P^FP^F

F_1.

KOBIETA                                           MĘŻCZYZNA	PF	PF
PB	PB PF	PB PF
PB	PB PF	PB PF

  Odp. 4 niebieskie.

G. P^B ,P^F ,P^B ,P^F

F₂

KOBIETA                                            MĘŻCZYZNA	PB	PF
PB	PB PB	PF PB
PF	PF PB	PF PF

 Odp. ¼ - białe, ¼ - fioletowe, ½ - niebieskie

Geny są sprzężone tzn. leżą na 1 chromosomie. Silniej sprzężone są, gdy leżą bliżej siebie.

Częstotliwość procesu crossing over zależy od odległości między genami na chromosomie, czyli im geny leżą bliżej siebie na chromosomie tym proces crossing over dotyczy ich rzadziej, jeśli leżą dalej dotyczy ich częściej.

Częstotliwość crossing over przedstawia się w jednostkach mapowych.

Jednostka mapowa - % gamet zrekombinowanych do ogólnej ilości gamet danego osobnika.

8,3% crossing over – odległość między genami wynosi 8,3 j. mapowe. 

CHROMOSOMOWA TEORIA DZIEDZICZNOŚCI

Twórcą chromosomowej teorii dziedziczności jest Tomasz Morgan (1866-1945). Obiektem badań Morgana i jego pomocników była muszka owocowa (Drosophila melanogaster). Muszka ta jest doskonałym obiektem badań, bo:

      ·         Ma małą liczbę chromosomów – 4 pary.

      ·         Jest to gatunek o bardzo dużej zmienności (często się mutuje)

      ·         Wydaje bardzo liczne potomstwo

      ·         Muszka uzyskuje pełną dojrzałość płciową w niespełna 3 tygodnie po złożeniu jaj.

Teorie nazwano chromosomową Morgana, bo Morgan wykazał, że na chromosomach są geny.

Każdy gen ma w chromosomie stałe miejsce na chromosomie tzw. locus (loci genów).

Wiedząc, gdzie ulokowany jest gen tworzy się tzw. Mapy chromosomowe (ustalanie w której parze, w którym miejscu leży gen odpowiadający za daną cechę.)

Allele – są to wszystkie odmiany jednego genu np. grupy krwi I^A, I^B, i.

Tyle jest odmian alleli danego genu ile odmian tej cechy.

W genomie ludzkim jest ponad 100 tys. genów. Większość z nich warunkuje konkretne cechy.

Wśród genów są geny:

        ·         Regulatory – odpowiadają za czas ujawniania się innych genów tzn. kiedy mają się ujawnić.

        ·         Modyfikatory – żadnej cechy nie wykazują tylko wpływają na stopień jej ujawnienia się, czyli intensywność jakiejś cechy.

Dziedziczenie może być:

        ·         Monogeniczne (jedno genowe) –oznacza to, że za 1 cechę odpowiada 1 para alleli (1 para genów).

        ·         Poligeniczne – za dziedziczenie jednej cechy odpowiada cała grupa genów np. wzrost u ludzi, inteligencja – 10 par, barwa ludzkiej skóry – 8 par, czynnik Rh – 3 pary alleli.

Im więcej genów dominujących tym skóra ciemniejsza, poziom inteligencji wyższy.

        ·         Plejotropiczne – jedna para genów warunkuje kilka cech np. gen który warunkuje czerwoną barwę kwiatów u grochu wpływa na przebarwienia liści i ogonków liściowych.

Geny są sprzężone tzn. leżą na jednym chromosomie. Silniej sprzężone są, gdy leżą bliżej siebie.

Częstotliwość procesu crossing over zależy od odległości pomiędzy genami na chromosomie, czyli im geny leżą bliżej siebie na chromosomie tym proces crossing over dotyczy ich rzadziej, jeśli leżą dalej dotyczy ich częściej.

Częstotliwość crossing over przedstawia się w jednostkach mapowych.

Jednostka mapowa - % gamet zrekombinowanych do ogólnej ilości gamet danego osobnika.

8,3% crossing over – odległość między genami wynosi 8,3 jednostki mapowe.

Liczbę gamet tworzonych przez osobnika liczymy:

2ⁿ, gdzie n – liczba heterozygot

DZIEDZICZENIE CECH

Podstawy dzisiejszej genetyki stworzył czeski naukowiec Grzegorz Mendel – zakonnik w Brnie. Ogłosił swoje prawa w 1866 r. –XIX w. Nie używał pojęcia genu tylko związek dziedziczny. Obserwował rośliny rosnące w ogrodzie zakonnym. Pierwszym obiektem jego obserwacji był groszek pachnący- wydający kwiaty o różnych kolorach. Wziął pod uwagę kolor biały i czerwony.

Gen dominujący- oznaczamy wielką literą, warunkuje cechy dominujące.

Gen recesywny – oznaczamy małą literą.

Cecha dominująca -  ujawnia się w heterozygocie i warunkują gen dominujący.

Cecha recesywna – nie ujawnia się w heterozygocie

P- pokolenie rodzicielskie

F₁, F₂- pokolenie mieszańców

X- skrzyżowanie

G – gamety

Mendel krzyżował rośliny o kwiatach czerwonych i o kwiatach białych – skrzyżowanie = przeniesienie pyłku z pręcika kwiatka białego na słupek czerwonego lub odwrotnie.  Organizm na każdą cechę otrzymuje od każdego rodzica po 1 genie – każdą cechę warunkują 2 cechy. Gen kwiatów czerwonych jest dominujący. (A – gen na kwiaty czerwone, a – gen na kwiaty białe).

Jeśli roślina ma gen A posiada zdolność do syntezy antocyjanów.

Mendel brał do swych doświadczeń czyste linie tzw. Homozygoty – oba geny takie same. Czerwone kwiaty to fenotyp – to, co widać, cechy które się ujawniają.

AA – to genotyp –geny, które te cechy warunkują.

Aa – heterozygota – zygota, a potem organizm, który ma 2 różne geny na dowolną cechę.

Rozszczepienie :

         ·         Cechy fenotypowe 3:1 (3/4 – czerwone; 1/4 - białe)

         ·         Cechy genotypowe 1:2:2:1 (25% AA, 50% Aa, 25% aa)

Następnie Mendel zajął się obserwacją lwiej paszczy (dziwaczki):

W przypadku tych roślin (innych niż groszek) brak pełnej dominacji genu kwiatów czerwonych nad genem kwiatów białych.

Wykazano różnice w sposobie dziedziczenia.

Żeby udowodnić, że organizm jest pod względem genetycznym heterozygotą dominującą trzeba wykonać krzyżówkę testową – krzyżowanie badanego osobnika z homozygotą recesywną.

I prawo Mendla – Prawo czystości gamet

Geny do gamet segregują pojedynczo, gamet są więc czyste, bo mają 1 gen na daną cechę. Pierwsze pokolenie mieszańców jest zawsze jednorodne (I reguła Mendla). W drugim pokoleniu mieszańców następuje rozszczepienie, czyli segregacja cechy.

II prawo Mendla – Prawo niezależnego dziedziczenia cech

Cechy dziedziczą się niezależnie, czyli dziedziczenie cechy A nie jest powiązane z dziedziczeniem cechy B. Prawo nie dotyczy cech sprzężonych. 

MODEL OPERONU LAKTOZOWEGO

Wszystkie geny otrzymujemy w momencie zapłodnienia. Nie wszystkie geny ujawniają się równocześnie. Są mechanizmy pozwalające genom ujawniać się w odpowiednim czasie.

Najlepiej mechanizm ten poznano u bakterii. Pierwszym poznanym modelem był model operonu laktozowego który odpowiada za wchłanianie laktozy.

Eserichia coli to bakteria żyjąca w jelicie człowieka i żywiąca się glukozą wchłanianą z jelita. Glukoza wchłania się w każdej sytuacji i stanowi dla niej energię.

Kiedy bakteria znajdzie się w pobliżu cukru mlekowego (laktozy) zaczyna go przyswajać po pewnym czasie. Jeśli umie ją przyswajać to znaczy, że potrafi tworzyć enzymy do trawienia laktozy. Enzymy te powstają po zetknięciu z laktozą. Kontakt z laktozą odblokowuje geny odpowiedzialne za przyswajanie laktozy.

Twórcami modelu operonu laktozowego są: Jacob i Monod.

Prowadzili badania w II poł XX wieku i stwierdzili, że na DNA bakterii znajdują się geny które umożliwiają przyswajanie laktozy. Odpowiadają za to 3 geny (geny struktury).

Na matrycy genów struktury powstaje białko enzymatyczne (enzymy) odpowiedzialne za przyswajanie laktozy. Są to : permeaza laktozowa, transacetylaza galaktozy, β-galaktozydaza

W pobliżu genów struktury leżą dwa inne promotor i operator. 5 genów razem wziętych to operon.

Z dala od genów operonu znajduje się gen regulator, a na matrycy tego genu powstaje białko represor.

Jak długo w otoczeniu białka nie ma laktozy to białko represor połączone jest z operatorem i w ten sposób niemożliwa jest transkrypcja genów struktury.

Gdy laktoza zjawi się w otoczeniu bakterii i niewielkie ilości laktozy przenikną do wnętrza komórki białko represor połączy się z laktozą. Dzieje się tak, ponieważ białko represor ma duże powinowactwo do laktozy. Polimeraza RNA przyłącza się do promotora. Zachodzi transkrypcja na tych 3 genach. Tylko w operonach wszystkie 3 geny są transkrybowane na jeden mRNA. Po transkrypcji odbywa się translacja białek enzymatycznych.

Enzymy pozwalają na wnikanie laktozy do komórki, żeby uległa rozkładowi na galaktozę i glukozę. Następnie oda te cukry są wykorzystywane do produkcji energii.

Gdy laktozy w otoczeniu nie ma lub przy niskim poziomie laktozy cząsteczka represor wraca na swoje miejsce do operatora. Służy to oszczędności energii i substratów, bo po co tworzyć enzymy do przyswajania laktozy skoro jej w otoczeniu nie ma. 

KOD GENETYCZNY

Kod genetyczny – przetłumaczenie kolejności nukleotydów w DNA, a ostatecznie w mRNA na język aminokwasów w białku. Mówi jaka trójka nukleotydów odpowiada wbudowanemu aminokwasowi.

Cechy kodu genetycznego:

     1.       Trójkowy – za jeden aminokwas  białku odpowiadają 3 nukleotydy np. UAG- STOP, GGG- glicyna, AAA – lizyna, UAU- tyrozyna

     2.       Niezachodzący – jest niezachodzący we wszystkich kombinacjach tj. kodony nie zachodzą na siebie, tzn. nukleotyd należący do jednego kodonu nie może być składnikiem innego kodonu.

UAG-GCA-GAA-AGG

Wyjątek stanowią wirusy, bo mają niewielką porcję materiału genetycznego i u nich kod może być zachodzący.

     3.       Bezprzecinkowy – pomiędzy nukleotydami, a szczególnie między kodonami nie ma żadnych innych znaków

     4.       Jednoznaczny – jeśli trójka AUG koduje metionine, UUA – leucyne to dana trójka koduje tylko jeden aminokwas.

     5.       Zdegenerowany – nie precyzyjny, głównie w 3 literze, za ten sam aminokwas w białku odpowiada najczęściej więcej niż jeden kodon. Zwykle kodony kodujące ten sam aminokwas różnią się trzecim nukleotydem (tylko dla metioniny kod nie jest zdegenerowany).

     6.       Liniowy –każdy kolejny kodon na mRNA koduje jakiś aminokwas

     7.       Uniwersalny – taki sam dla wszystkich organizmów na ziemi

     8.       Kod nie ulega ewolucji – jest taki sam na przełomie lat 

TRANSLACJA

W procesie biosyntezy białka uczestniczą mRNA i tRNA.

W mRNA SA 3 nukleotydy tj. kodony które decydują o rodzaju i kolejności aminokwasów w białku.

tRNA to przenośnik który przenosi aminokwasy z cytoplazmy do rybosomów. Po przyłączeniu aminokwasu tRNA nazywany jest aminoacylotRNA.

tRNA + aminokwas + ATP – aminoacylacja (aktywacja aminokwasu) -- > aminoacylotRNA +AMP+P’

RYBOSOMY

 Leżą w komórce na szorstkim retikulum, w cytoplazmie, są wewnątrz mitochondriów i chloroplastów, ale te w mitochondriach i chloroplastach to rybosomy małe (prokariotyczne).

W komórkach prokariotycznych są wyłącznie rybosomy małe 70s.

Rybosom składa się z 2 podjednostek mniejszej i większej, ma formę spłaszczonego grzybka . 

Są to twory nie obłonione. Jego składnikami są: RNA (rRNA) – 50% i białka 50% 

Translacja zachodzi w rybosomach i składa się z 3 etapów:

      1.       INICJACJA – zapoczątkowanie

mRNA łączy się z małą podjednostką rybosomu do tej podjednostki podłącza się aatRNA, a jest to najczęściej aametionylotRNA.

Metionina to aminokwas od którego proces translacji się rozpoczynam a koduje ją kodon AUG – jest to kodon startowy. mRNA przesuwa się wzdłuż podjednostki rybosomu aż znajdzie kodon start. Na środku pętli aatRNa jest antykodon – UAC. Antykodony są komplementarne do kodonów.

Przyłącza się 2 podjednostka rybosomu i w rybosomie wyznaczają się 3 wyraźne miejsca:

 A – miejsce aminokwasowe (aminoacetylowe) w tym miejscu będzie wnikał transfer z aminokwasem.

 P – miejsce peptydowe – w tym miejscu będzie tworzony łańcuch białkowy

 E – miejsce wyjścia (exit) – tRNA wychodzi z rybosomu do cytoplazmy bez aminokwasu

tRNA po opuszczeniu rybosomu szukają takiego samego aminokwasu i łączą się z nim w procesie aminacji i czekają w pobliżu rybosomu na swoją kolej.

      2.       ELONGACJA – tworzenie, wydłużanie łańcucha polipeptydowego

W miejscu A znajduje się kodon który mówi „ma zielone światło tRNA który ma antykodon komplementarny do kodonu w miejscu A”.

mRNA – GAA – Glutaminian      GGA – prolina

Między pierwszym i drugim aminokwasem tworzy się wiązanie peptydowe. Energia pochodzi z ATP. Gdy połączy się pierwszy aminokwas z drugim cały aparat translacyjny przesuwa się o jedno miejsce.

A [GAA] -- > P [AGG] -- > E [AUG]

Pierwszy kodon przesuwa się do miejsca E.

Ten tRNA który opuścił Rybosom szuka takiego samego aminokwasu i łączy się z nim w procesie aminacji i czaka w pobliżu rybosomu na swoją kolej.

W ten sposób miejsce A jest wolne i jest w nim kolejny kodon.

mRNA – GAA  tRNA – CUU

Aminokwas trzeci [prolina] łączy się z drugim aminokwasem wiązaniami peptydowymi.

Odbywa się kolejne przesuniecie o 1 miejsce w rybosomie.

To mRNA decyduje o rodzaju białka, bo rodzaj białka zależy od:

      ·         Liczby aminokwasów (minimum 100 aminokwasów)

      ·         Kolejności, czyli sekwencji aminokwasów w białku

      ·         Rodzaju aminokwasów wbudowanych do białka

Tak naprawdę o rodzaju tworzonego białka decyduje DNA, a mRNA jest pośrednikiem, bo DNA jest w jądrze.

3.   TERMINACJA – wynika z pojawienia się kodonu STOP (terminacyjny, nonsensowny), kodony wśród których nie ma odpowiednika tRNA.

64 kodony = 61 antykodony + 3 kodony STOP

UAA, UAG, UGA – kodony STOP

Kiedy na rybosomie znajdzie się kodon STOP żaden aatRNA nie dostał zielonego światła, wobec tego nie dobudowywane są aminokwasy. Dwie podjednostki rybosomu się rozdzielają, odpada mRNA.

Polirybosom- zespół rybosomów w których w tym samym czasie odbywa się translacja na tej samej cząsteczce mRNA. W każdym z tych rybosomów toczy się synteza takiego samego białka.

Zwykle na końcu mRNA jest kilka kodonów STOP.

TRANSKRYPCJA (POWSTAWANIE RNA)

Proces tworzenia RNA na matrycy DNA. Zachodzi w całej interfazie. Do transkrypcji służą geny, czyli małe fragmenty DNA.

Gen – mały fragment DNA na matrycy którego powstaje RNA; fragment ten decyduje o powstawaniu jakiegoś białka w komórce.

Transkrypcja może zachodzić w miejscu występowania DNA, czyli w jądrze komórkowym, mitochondriach, chloroplastach.

Proces transkrypcji ma wiele cech podobnych do replikacji, tyle, że replikacja zachodzi na całej cząsteczce DNA, a transkrypcja na małym fragmencie (genie). W procesie tym bierze udział jeden z łańcuchów DNA.

     ·         Nić sensowna – biorąca udział w transkrypcji

     ·         Nić antysensowna – nie bierze udziału w transkrypcji

W procesie tym biorą udział podobne enzymy, czyli helikaza i polimeraza RNA.

Podwójna helisa za sprawą helikazy rozkręca się na pewnym fragmencie.

Nić sensowna to nić 3’ -- > 5’, bo polimeraz tworzy nić od 5’ do 3’ i na niej zachodzi transkrypcja.

W skutek działania polimerazy  powstaje pre mRNA.

GGACTACCGCTTAATCA – prekursor mRNA (heterogenny RNA)

Pre mRNA ulega obróbce po transkrypcyjnej, podobnie jak reszta transkrypcji ma miejsce w jądrze.

Na matrycy genu są fragmenty:

      ·         Eksony – fragmenty kodujące białko

      ·         Introny – fragmenty niekodujące białko

Pre mRNA w jądrze ulega obróbce po transkrypcyjnej, bo już w DNA są części niekodujące – introny, rozdzielające eksony.

Po transkrypcji introny są wycinane, a pozostałe eksony są łączone (zszywane) za pomocą enzymu z grupy ligaz – splazing.

Splazing może być alternatywny.

Zaobserwowano, że podczas obróbki po wycięciu intronów eksony ułożone są w różny sposób co wpływa na różnorodność genetyczną.

Po wycięciu intronów i złączeniu eksonów ostateczny mRNA w jądrze otacza się białkiem. Płaszcz białkowy pełni rolę ochronną przed rybonukleazami.

Rybonukleazy  - enzymy niszczące i rozcinające fragmenty RNA, są po to by niszczyć obce RNA np. wirusowe.

W tej postaci jako informosom (ostateczny mRNA otoczony płaszczem białkowym) przez pory jądrowe wychodzi do cytoplazmy.

W komórce eukariotycznej transkrypcja i translacja są rozdzielone czasowo i przestrzennie.

U bakterii nie ma rozdzielenia czasowego i przestrzennego. U nich toczy się transkrypcja i jeszcze nie dobiegnie końca, a RNA już łączy się z rybosomami, bo:

     ·         Mają naga nić DNA

     ·         Nie mają jądra komórkowego

     ·         Nie ma obróbki po transkrypcyjnej, co znaczy, że nie ma u nich intronów i eksonów. 

3mamy kciuki za biologów ;)

BUDOWA I RODZAJE KWASÓW RNA

Kwasy RNA zbudowane są z :

    ·         4 zasady azotowe: adenina, guanina, cytozyna, uracyl

    ·         Cukier ryboza

    ·         Reszta kwasu H₃PO₄

Kwasy RNA powstają na matrycy kwasów DNA w procesie transkrypcji.

Rodzaje kwasów RNA:

    ·         mRNA (matrycowy, informacyjny)

    ·         rRNA (rybosomalny)

    ·         tRNA(transferowy, transportujący)

tRNA jest wyjątkowym RNA, bo jego fragmenty stworzyły komplementarne pary, między A–U i C–G

tRNA jest najmniejszy ze wszystkich RNA nie buduje go więcej niż 80 nukleotydów.

tRNA przyjmuje taką formę, bo naprzeciw siebie leżą komplementarne nukleotydy i mogą powstawać między nimi wiązania wodorowe.

Otwarte pętle są to miejsca niekomplementarne.

Antykodon w każdym tRNA jest inny i jest 61 możliwości antykodonu; składa się on z nukleotydów na środkowej pętli .

tRNA – odpowiada za transport aminokwasów z cytoplazmy komórki do rybosomów. Od kodonu zależy to jaki aminokwas transportuje. 

SPOSOBY PODZIAŁU KOMÓREK

Amitoza (podział bezpośredni komórki) -  właściwy komórkom prokariotycznym (bakteryjnym); następuje w nim replikacja DNA. Przewęża się cała komórka tworząc 2 potomne. Jest to szybki podział, bo trwa od 20 d0 30 min. Proces taki przydarza się komórkom eukariotycznym starzejącym się, degenerującym i nowotworowym. U orzęsków makronukleus również dzieli się amitotycznie.

Mitoza –podział komórek somatycznych, ale u roślin dotyczy również gamet (soma – komórki ciała, czyli wszystkie poza gametami). Mitozie zawdzięczmy wzrost, regeneracje i rozwój. Mitoza zachodzi w 2 etapach:

I.                    Kariokineza – podział jądra komórkowego

II.                  Cytokineza – podział cytoplazmy

Każdy podział komórki poprzedzony jest interfazą która trwa od kilkunastu do kilkudziesięciu godzin i składa się z 3 etapów:

I.                    Faza G₁ – czas kiedy komórka jest tuż po podziale; odbywają się w niej intensywne syntezy; syntezy dominują nad rozkładem; komórka odbudowuje te wszystkie struktury które w wyniku podziału utraciła.

II.                  Faza S – (najważniejsza) – odbywa się w niej replikacja DNA i synteza histonów (składników chromosomów i chromatyny).

III.                Faza G_2­ – odbywa się w niej synteza białka tubuliny; tu odbywa się powielanie mitochondriów i plastydów, następuje przygotowanie do podziału.

Cały podział komórki trwa około 2 godzin z czego na profazę przypada 45-60 min, na metafazę kilka do kilkunastu minut, anafaza trwa kilkanaście minut i telofaza około 1 godziny.

Profaza – z chromatyny w wyniku jej spiralizacji powstają chromosomy (liczba chromosomów jest stała dla gatunku); zaczyna rozpraszać się błona jądrowa (kariolemma); za sprawą centrioli u zwierząt i mikrotubul u roślin zanika jąderko.

Metafaza – może trwać od kilku do kilkunastu minut; wrzeciona kariokinetyczne łączą się z chromosomami w miejscu centromeru, a dokładnie do kinetochoru; chromosomy ustawiają się w płaszczyźnie równikowej wrzeciona kariokinetycznego tworząc tzw. Płytkę metafazową, czyli płytkę równikową. Jest to moment kiedy chromosomy są w komórce najlepiej widoczne.

Anafaza – pękają centromery, chromatydy siostrzane odciągane są do przeciwległych biegunów komórki; chromatydy siostrzane w momencie osiągnięcia biegunów komórki będą się nazywać chromosomy potomne; anafaza to moment kiedy liczba chromosomów ulega podwojeniu.

Telofaza – nazywana jest odwrotnością profazy; chromosomy rozplątują się (przestają być widoczne) i powstają fibrylle chromatynowe, a później chromatyna; odtwarzana jest błona jądrowa na 2 jądrach potomnych (odtwarzana jest z błon siateczki śródplazmatycznej); odtwarzane są jąderka z satelity, czyli trabanta; w telofazie powstają 2 jądra potomne z niezmienioną liczbą (haploidalne z haploidalnych; diploidalne z diploidalnych).

Skończyła się kariokineza, a teraz następuje cytokineza:

•      W komórce roślinnej po środku powstaje fragmoplast, czyli wrzeciono cytokinetyczne rozpoczyna się odkładanie pektyny na nim i powstaje blaszka środkowa, następnie odkłada się celuloza i buduje się po środku ściana komórkowa która rozdziela komórkę na 2 potomne.
•      W komórce zwierzęcej na równiku komórki (po środku komórki) skupiają się elementy cytoszkielet i tworzą tzw. pierścień zaciskowy, skurcz elementów cytoszkieletu prowadzi do powstania bruzdy podziałowej której skurcz prowadzi do rozdzielenia komórki.

Mejoza – do mejozy zdolne są tylko komórki diploidalne, bo mejoza to podział redukcyjny, a celem mejozy jest zrobienie z 1 komórki diploidalnej 2 komórek haploidalnych.

Mejoza wymaga dobierania się chromosomów w homologiczne pary:

Para homologiczna chromosomów – chromosomy mające tę samą długość, tak samo położone centromery, czyli ramiona są takie same, a co najważniejsze w chromosomach tych położone są naprzeciw siebie te same cechy. Parę chromosomów homologicznych tworzy jeden chromosom matczyny i jeden ojcowski, bo mejoza ma miejsce u ludzi i zwierząt przy tworzeniu gamet u roślin zaś przy tworzeniu zarodników.

Mejoza to tworzenie gamet i zachodzi w gonadach, czyli jajnikach i jądrach.

Mejoza to 2 następujące po sobie podziały z których pierwszy to właściwy podział mejotyczny. Drugi podział do którego przystępuje każda z dwóch komórek powstałych w pierwszym podziale ma przebieg jak mitoza.

Mejozę również poprzedza interfaza – poprzedza całą mejozę, a pomiędzy I i II podziałem nie ma już interfazy. Interfaza przed mejozą nie posiada fazy G_2.

2n4c DNA	1n2c	1n1c
		1n1c
	1n2c	1n1c
		1n1c

Pierwszy podział mejotyczny.

W pierwszym podziale mejotyczny są takie etapy jak w mitozie.

Profaza – jest bardzo skomplikowana.

    1)      leptoten -  z sieci chromatynowej powstają chromosomy

    2)      zygoten – chromosomy homologiczne dobierają się w pary tworząc biwalenty, czyli pary homologiczne chromosomów.

    3)      pachyten – następuje spiralizacja chromosomów homologicznych i w miejscach zwanych chiazmami  może dojść do wymiany fragmentów chromatyd między chromosomami homologicznymi – proces ten to rekombinacja, czyli crossing over, a jest to mieszanie genów.

Celem rekombinacji jest zwiększenie różnorodności gatunkowej.

    4)      diploten – w tym etapie toczy się nadal i kończy się proces crossing over.

    5)      diakineza – następuje rozproszenie otoczki jądrowej, rozproszenie jąderka, wytworzenie wrzeciona kariokinetycznego.

Metafaza – w płaszczyźnie równikowej wrzeciona kariokinetycznego ustawiają się zrekombinowane biwalenty.

Anafaza – do przeciwległych biegunów komórki odciągane są całe dwuchromatydowe chromosomy z każdej pary (biwalentu) jeden. Jest to mement redukcji chromosomów.

Telofaza – formują się 2 jądra potomne z liczbą chromosomów o połowę mniejszą, zachodzi cytokineza, a czasem nie ma cytokinezy i komórka przystępuje do 2 podziału, czyli każda z 2 komórek ulega podziałowi zbliżonemu do mitozy.

CHROMATYNA I CHROMOSOMY

Chromatyna jest najważniejsza w jądrze, zbudowana z histonowych białek (o charakterze zasadowym) oraz DNA.

W chromatynie występuje 5 rodzajów histonów: H₁, H_2A, H_2B­, H₃, H_4.

   H_2A, H_2B­, H₃, H₄ tworzą oktamery białkowe, na oktamery nawijają się niepełne 2 skręty DNA i taka jednostka nazywa się nukleosom.

Nukleosom to podstawowa jednostka chromatyny. Pomiędzy nukleosom wbudowują się cząsteczki histonu H₁ jako stabilizatory, w ten sposób cała nić DNA nawija się ja kolejne nukleosomy.  

W takiej formie chromatyna występuje w jądrze, gdy komórki się nie dzielą, a gdy przystępuje do podziału z chromatyny tworzą się chromosomy.

Fibrylla chromatynowa (nić chromatynowa) – jest to jedna bardzo długa cząsteczka DNA.

Chromosomy powstają w procesie kondensacji. Nić chromatynowa zwija się bardzo ciasno i tworzy solenoid, solenoid następnie tworzy pętle, są to pętle solenoidu tzw. domeny. Domeny tworzą chromatydę, a z 2 chromatyd powstaje chromosom.

Liczba chromosomów które wykształcają się z chromatyny jest stała dla gatunku.

     ·         Zdrowy człowiek 23 pary = 46

     ·         Ziemniak 24 pary = 48

     ·         Muszka owocowa 4 pary = 8

     ·         Kaczka 40 par = 80

Liczba chromosomów nie decyduje o poziomie ewolucyjnego rozwoju gatunku. Liczba chromosomów nigdy nie przekracza 100 par = 200.

Kinetochor – miejsce, gdzie do chromosomu przyczepia się wrzeciono kariokinetyczne podczas podziału komórki, trzyma razem chromatydy.    

W chromosomie są 2 cząsteczki DNA, a w jednej chromatydzie jest 1 cząsteczka DNA. 

W jądrze są 2 typy chromatyny:

Euchromatyna – chromatyna luźniejsza; aktywniejsza, mniej skondensowana, zapewnia dziedziczenie cech .

Heterochromatyna –bardziej skondensowana i mniej aktywna w procesach dziedziczenia. 

REPLIKACJA

Musi zajść przed każdym podziałem komórkowym. DNA musi się podwajać, bo każda komórka ma taki sam DNA i w takiej samej ilości. Jest możliwa dzięki:

    1)      Zasadzie komplementarności

    2)      Faktowi, że DNA jest 2 niciowe

Replikacja jest procesem, w którym zdarzają się błędy. Jeśli zdarzy się błąd to jest wycinany, a jeśli tak się nie stanie to jest mutacja.

Ponieważ występuje błąd w DNA będzie się powielał i będzie trwał w czasie.

Replikacja składa się z 3 etapów:
- inicjacja – początek rozpoczęcie
- elongacja – wydłużanie, trwanie łańcucha
- germinacja – zakończenie procesu

INICJACJA

Enzym helikaza nazywa wiązania wodorowe na jednym końcu cząsteczki tworząc tzw. Widełki replikacyjne. Rozsuwa 2 łańcuchy, proces ten będzie się pogłębiał.

Enzym polimeraza DNA (enzym z grupy ligaz) dobudowuje łańcuch polimerowy tylko w jedną stronę i biegnie on od 5’ do 3’, a matryca do jego stworzenia jest łańcuch biegnący w stronę przeciwną. Drugi łańcuch tworzony jest małymi fragmentami (fragmenty Okazaki).Druga syntetyzowana nić jest to nić opóźniona, a nić syntetyzowana w sposób ciągły to nić wiodąca.

Nić jest opóźniona, ponieważ synteza łańcucha zaczyna się od odcinka składającego się z kilku nukleotydów. Odcinek ten ulegnie później wygięciu. W przypadku syntetyzowania łańcucha ciągłego starter jest jeden, a na drugim łańcuchu jest wiele starterów, które muszą być odcięte następnie jest zszywanie tych fragmentów przez enzymy z grupy ligaz.

Ponieważ cząsteczki DNA są duże osiągające nawet metr. Dlatego taka synteza byłaby zbyt długotrwała. Starter replikacji (miejsce inicjacji, replikacji rozpoczyna się w wielu miejscach, czyli jest wiele miejsc inicjacji, replikacji). Prokariotyczny DNA jest mały i ma tylko 1 miejsce inicjacji replikacji.

Replikacja jest procesem syntezy – anabolizm. W replikacji biorą udział 3 fosforany nukleozydów energia tych dwóch wiązań przyniesionych przez nukleotydy służy do powstania wiązań wodorowych i diestrowych. W przypadku  replikacji sam substrat jest źródłem energii.

Replikacja semikonserwatywna (półzachowawcza), bo w każdej nowo powstałej cząsteczce jedna nić jest ze starej cząsteczki, a druga jest na nowo syntetyzowana. Jest to najczęstszy typ replikacji.

Replikacja konserwatywna(zachowawcza) nowa cząsteczka ma dwie nici nowo syntetyzowane, a druga jest zbudowana ze starych nici.

Replikacja przypadkowa – powielaniu ulegają tylko pewne fragmenty w obu łańcuchach.