1.23. Podziały komórki i przekazywanie informacji genetycznej Opracowała Bożena Smolik Konsultant Arleta Poręba-Konopczyńska

Zazwyczaj najpierw dochodzi do podziału Podziałem komórkowym nazywamy proces, w wyniku, którego powstają dwie lub więcej komórek potomnych. Zazwyczaj najpierw dochodzi do podziału jądra komórkowego - kariokineza, a potem cytoplazmy - cytokineza. U organizmów jednokomórkowych podział komórki jest jednocześnie procesem rozmnażania się. 2

Chromosomy są najważniejszymi strukturami jądra komórkowego Zwoje podwójnej spirali DNA powiązane z białkami tworzą chromatynę. Chromatyna ulega dalszej spiralizacji i upakowaniu, tworząc ostatecznie chromosomy. Chromosomy są widoczne w jądrze komórkowym tuż przed podziałem komórki.

Replikacja DNA Replikacja jest to podwojenie ilości DNA. Zachodzi przed każdym podziałem komórkowym. W wyniku replikacji powstają dwie helisy DNA. Każda zawiera jedną nić pochodzącą z wyjściowej cząsteczki DNA i jedną nową, dobudowaną na zasadzie komplementarności zasad. Po replikacji, przed samym podziałem komórki, podwojona chromatyna zwija się w chromosomy. Każdy chromosom składa się teraz z dwóch chromatyd siostrzanych

Główne typy podziałów komórkowych to mitoza i mejoza. Wszystkie komórki żywe powstają wyłącznie z podziałów komórek już istniejących. W każdym jądrze komórkowym żywego organizmu znajduje się bardzo duża ilość materiału genetycznego. Tym materiałem genetycznym jest DNA, występującym w postaci chromozomów. Chromosomy występują parami. Para chromosomów to chromosomy homologiczne. Chromosomy homologiczne są do siebie podobne pod względem wielkości i kształtu, i zawierają geny (allele) tych samych cech. Ilość chromosomów jest stała dla danego gatunku i wynosi 2n ( jest to międzynarodowy symbol) Np. królik – 2n= 44; pomidor - 2n= 24; człowiek – 2n= 46, groch - 2n = 14. Jeżeli komórka zawiera ilość 2n chromosomów, to mówimy, że jest diploidalna. Komórka haploidalna ma pojedynczy komplet chromosomów- n. W trakcie podziału komórki musi nastąpić szybki i precyzyjny podział materiału genetycznego, czyli chromosomów.

Mitoza - znaczenie W wyniku mitozy powstają dwie komórki potomne o identycznym składzie materiału genetycznego Mitoza pozwala zachować komórkom diploidalną ilość chromosomów. Umożliwia wzrost i regenerację organizmu. Mitotyczny podział dotyczy komórek somatycznych (komórek ciała). Umożliwia rozmnażanie bezpłciowe wielu organizmów ( przez podział komórki). Obejrzyj animację mitozy, która pomoże zrozumieć i wyobrazić ten skomplikowany proces http://www.scholaris.pl/cms/index.php/resources/animacja_mitotyczny_pod zia%C5%82_kom%C3%B3rki.html 2n 2n 2n

Mitoza METAFAZA- chromosomy podzielone na dwie chromatydy ustawiają się w płaszczyźnie równikowej wrzeciona kariokinetycznego PROFAZA- krótka, - chromosomy dzielą się na dwie chromatydy      TELOFAZA- chromatydy osiągają biegun komórki, - powstają dwa jądra potomne o diploidalnej liczbie chromosomów, - zachodzi cytokineza, - powstają dwie komórki potomne ANAFAZA- w wyniku kurczenia się włókien wrzeciona kariokinetycznego do biegunów komórki rozchodzą się chromatydy     

Mejoza – I podział ( redukcyjny) koniugacja chromosomów homologicznych chromosomy osiągają biegun komórki, - powstają dwa jądra potomne o haploidalnej liczbie chromosomów, - nie zachodzi cytokineza pary chromosomów homologicznych  podzielonych na cztery chromatydy ustawiają się w płaszczyźnie równikowej wrzeciona kariokinetycznego do biegunów komórki rozchodzą się , w wyniku kurczenia się włókien wrzeciona kariokinetycznego, całe chromosomy

Mejoza - II podział chromosomy dzielą się na dwie chromatydy chromosomy podzielone na dwie chromatydy ustawiają się w płaszczyźnie równikowej wrzeciona kariokinetycznego chromatydy osiągają biegun komórki, - powstają dwa jądra potomne o diploidalnej liczbie chromosomów, - zachodzi cytokineza, - powstają dwie komórki potomne, do biegunów komórki rozchodzą się chromatydy, w wyniku kurczenia się włókien wrzeciona kariokinetycznego

Mejoza – charakterystyka Mejoza dotyczy powstawania komórek rozrodczych – gamet, służących do rozmnażania płciowego. Z jednej komórki macierzystej powstają 4 komórki potomne. W gametach znajduje się zredukowana o połowę ilość chromosomów – haploidalna ( n) n n n 2n n n n

Mejoza - znaczenie Redukcja ilości chromosomów o połowę podczas mejozy umożliwia utrzymanie stałej liczby chromosomów w wyniku zapłodnienia Znaczenie mejozy przedstawia animacja na podanej niżej stronie http://www.scholaris.pl/cms/index.php/resources/animacja_znaczenie_mejozy.html zapłodnienie 2n n n

Porównanie mitozy i mejozy Proces Liczba komórek potomnych Liczba chromosomów w komórkach potomnych Komórki powstałe w wyniku podziału Mitoza 2 2n Komórki somatyczne (ciała) Mejoza 4 n Komórki rozrodcze (gamety)

Zadania Wyjaśnij na czym polega różnica pomiędzy komórką haploidalną i diploidalną. Podaj ile chromosomów homologicznych jest w komórce człowieka. Podaj ilość chromosomów w komórkach pomidora i grochu po mitozie. Podaj nazwę procesu, w którym powstają chromatydy siostrzane. Wybierz komórki, które powstają w procesie mejozy: A. komórka drożdży, B. komórka włosa, C. komórka jajowa, D. komórka naskórka, E. plemnik

Źródła W.Lewiński,J.Prokop, Biologia 2, Operon, Gdynia, 2004 J.Loritz-Dobrowolska i wsp., Biologia, Operon, Gdynia, 2007 B.Sągin, MSęktas, Puls życia, Nowa Era, 2008 B.Klimuszko, Biologia III, Żak, Warszawa 2001 E.Kłos i wsp., Ciekawa biologia, WSiP, Warszawa, 2002 E.Wierbiłowicz, Biologia, ABC, Poznań, 2001 B.Potocka, W.Górski, Biologia 2, MAC Edukacja,2003