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.