Mitoza i mejoza

MITOZA – występuje w komórkach somatycznych, czyli budujących organizm. W wyniku mitozy powstają dwie komórki potomne, identyczne jak komórka macierzysta, o takiej samej liczbie chromosomów. Mitoza u ssaków trwa około 40 min., warunkuje wzrost, rozwój, regenerację.Przebieg mitozy:1.profaza: formowanie się chromatyny na drodze spiralizacji; zanik błony jądrowej i jąderka; pojawienie się wrzeciona kariokinetycznego uformowanego przez centromer (centrosom, centriole).2.metafaza: chromosomy układają się pojedynczo w płaszczyźnie równikowej komórki, będąc przyczepione do nici wrzeciona kariokinetycznego; pod koniec metafazy dzielą się na dwie chromatydy (chromosomy potomne); podział centromeru.3.anafaza: w wyniku skracanie się mikrotubul wrzeciona, chromosomy potomne przesuwają się w stronę biegunów komórki; dzięki temu każda z komórek potomnych otrzymuje komplet chromosomów.4.telofaza: zanikają nici wrzeciona kariokinetycznego (despiralizacja); odtwarzają się jądra z błoną jądrową i jąderkiem; kończy się kariokineza, a zaczyna cytokineza (powstaje wrzeciono cytokinetyczne, tzw. fragmoplast).MEJOZA – występuje w komórkach rozrodczych. Konsekwencją mejozy jest powstanie haploidalnych plemników, komórek jajowych lub zarodków (mejospory). Następuje zmniejszenie liczby chromosomów, zapobiega zwiększeniu liczby chromosomów u potomstwa, umożliwia rekombinację genetyczną (crosing-over, niezależne rozchodzenie się chromosomów do gamet). Mejoza obejmuje dwa następujące po sobie podziały: podział redukcyjny (redukcja chromosomów) i podział mitotyczny (redukcja ilości DNA).1.profaza I – z chromatyny powstają chromatydy (leptoten); chromosomy homologiczne (jeden od ojca, drugi od matki) łączą się (koniugacja) w pary (zygoten); chromosomy dzielą się podłużnie na dwie chromatydy, powstają tetrady, złożone z 4 chromatyd, zachodzi crosing-over, czyli wymiana odcinków chromosomów homologicznych (pachyten); chromosomy homologiczne częściowo oddzielają się od siebie i pozostają połączone jedynie w punktach zwanych chiazmami (diploten); zanikają jąderka i błona jądrowa, powstaję wrzeciono kariokinetyczne (diakineza).2.metafaza I – tetrady układają się parami w płaszczyźnie równikowej na przeciw siebie;centromer nie dzieli się3.anafaza I – chromosomy podzielone na dwie chromatydy są odciągane od biegunów komórki, w wyniku czego następuje redukcja chromosomów.4.telofaza I – powstają dwa jądra potomne o zredukowanej do połowy liczbie chromosomów. 5.profaza II – zanika błona jądrowa i jąderka; powstaje wrzeciono kariokinetyczne.6.metafaza II – chromosomy układają się w płaszczyźnie równikowej jądra.7.anafaza II – chromatydy (chromosomy potomne) są odciągane do przeciwległych biegunów komórki.8.telofaza II – powstaje wrzeciono cytokinetyczne (fragmaplast); po cytokinezie powstają 4 komórki potomne o zredukowanej do połowy liczbie chromosomów, są one haploidalne (1n).INTERFAZAJest najdłuższą fazą cyklu komórkowego. Zajmuje od 70% do 90% czasu całego cyklu mitotycznego. Jeżeli jest przygotowaniem do następnego podziału komórki, obejmuje wówczas G1, S, G2. jeżeli zakończona zostaje aktywność podziałowa po G1 następuje G0, czyli komórka przechodzi specjalizację (może ona kiedyś podjąć aktywność podziałową).G1 – przerwa pierwsza, komórka ma diploidalną liczbę chromosomów, w fazie tej komórka syntetyzuje konieczne związki, odżywia się, rośnie (nieraz bardzo intensywnie). Faza trwa od 4-10h.S – podwaja się ilość DNA (replikacja) i białek histonowych, synteza chromosomów.G2 – komórka jest gotowa do podziału, na początku syntetyzuje RNA i białka, a następnie poziom cAMP spada i rozpoczyna się mitoza.GAMETOGENEZADzieli się na spermatogenezę i oogenezę. Gamety powstają w gonadach (jądra, jajniki). Rozwój komórek przeznaczonych do tworzenia gamet rozpoczyna się poza gonadami, niezależnie od ich rozwoju.Diploidalne → pierwotne komórki płciowe → komórki prapłciowe → powstają we wczesnych etapach rozwoju osobnika. Mnożą się mitotycznie i migrują w kierunku niezróżnicowanych gonad, zasiedlając je. Tam ulegają różnicowaniu – specjalizacji w gamety. U człowieka komórki prapłciowe pojawiają się w 24 dniu rozwoju zarodka w pęcherzyku żółtkowym, następnie w ścianie jelita tylnego, krezce, a po około tygodniu w zawiązku gonady. SPERMATOGENEZAZachodzi w kanalikach nasiennych jądra. Prowadzi do wytworzenia komórek zwanych spermatydami. W dalszej przemianie (spermiogenezie) przekształcają się w plemniki.Spermatogonia – powstają w wyniku dojrzewania komórek prapłciowych diploidalne komórki stale dzielące się.Spermatogeneza – jest procesem ciągłym. Po osiągnięciu dojrzałości płciowej spermatogonia stale są źródłem nowych komórek. Pierwsze mitozy spermatogonii pojawiają się u chłopców w wieku 10 lat, prawidłowa spermatogeneza zaczyna się około 16 roku życia. Spermatogonia po okresie wzrostu stają się spermatocytami I rzędu. Rozpoczynają mejozę: komórki prapłciowe(mitoza)→ spermatogonia(wzrost)→spermatocyty I rzędu (mejoza)→spermatocyty II rzędu(mejoza)→4 spermatydy (spermatogeneza)→plemniki. Z jednego spermatocytu I rzędu powstają 2 spermatocyty II rzędu o haploidalnej liczbie chromosomów. Po drugim podziale mejotycznym powstają 4 haploidalne spermatydy. Podziały te są bardzo szybkie, dlatego komórki nie rosną, a potomne są o połowę mniejsze od macierzystych. Spermatydy w procesie spermiogenezy przekształcają się w plemniki.Budowa plemnika:Główka – kształt gruszkowaty, zawiera zagęszczony materiał jądrowy, osłoniony obkurczoną błoną komórkową.Akrosom – w zetknięciu z komórką jajową eksploduje, uwalniając hialuronidaze – enzym rozpuszczający błonę komórkową komórki jajowej.Szyjka, witka.Spermatogeneza – polega na całkowitej przebudowie spermatyd. Cytoplazma ulega redukcji, zanika większość struktur komórkowych. W jądrze kondensuje chromatyna, nie ma jąderek. Diktiosomy aparatu Golgiego przekształcają się w akrosom. Mitochondria stanowią magazyn energii. Komórka wydłuża się, wytwarza wić. Cykl prowadzący do wytworzenia plemnika trwa 74 dni.OOGENEZAProwadzi do powstania komórek jajowych o dużej masie. Wynika to z nagromadzenia w cytoplazmie materiałów zapasowych dla zarodka. Jajo wyposażone jest w komplet czynników niezbędnych do zapoczątkowania rozwoju. Bodźcem uruchamiającym rozwój jest plemnik, który wnosi do zygoty materiał genetyczny.Z komórek prapłciowych powstają oogonia, które dzielą się intensywnie, rośnie ich liczba. Część z nich przestaje się dzielić, a w cytoplazmie gromadzą się materiały zapasowe. Są to oocyty, które rozpoczynają podział mejotyczny. Oocyt I rzędu przechodzi mejozę, powstaje oocyt II rzędu o haploidalnej liczbie chromosomów. Powstaje również mniejsza komórka – I ciałko kierunkowe (polocyt). Następuje II podział mejotyczny. Powstaje duża dojrzała komórka jajowa i drugie ciałko kierunkowe. Pierwsze ciałko kierunkowe dzieli się, więc powstają trzy ciałka kierunkowe. Dzięki nierównym podziałom komórka jajowa ma większą ilość cytoplazmy z materiałem genetycznym i większą ilość materiału genetycznego.Oogeneza zaczyna się już po 3 mc życia płodowego. Mejoza zostaje zatrzymana na etapie diakinezy na kilkanaście – kilkadziesiąt lat. Noworodek żeński ma w jajnikach kilka tysięcy oocytów, które zaczną dalszy rozwój po osiągnięciu dojrzałości płciowej. Wiele z oocytów degeneruje, pozostałe stopniowo dojrzewają w pęcherzykach Graffa. Raz na miesiąc w pęcherzyku Graffa lewego lub prawego jajnika dojrzewa komórka jajowa kończąc pierwszy, rozpoczynając drugi podział mejotyczny. Na metafazie II mejoza zatrzymuje się. Jeśli nie nastąpi zapłodnienie po pęknięciu pęcherzyka Graffa – owulacja – kończy się jej podział, oddziela się II ciałko kierunkowe. Niezapłodniona komórka degeneruje.