Na fotografii liść rośliny w powiększeniu mikroskopowym. Widoczne wybarwione komórki z zaznaczoną wyraźnie ścianą komórkową. W środku każdej z komórek widoczny duży, czerwony punkt wypełniający w środku jej przestrzeń. Część z nich przechodzi podział mitotyczny uchwycony w różnych stadiach.
Na fotografii liść rośliny w powiększeniu mikroskopowym. Widoczne wybarwione komórki z zaznaczoną wyraźnie ścianą komórkową. W środku każdej z komórek widoczny duży, czerwony punkt wypełniający w środku jej przestrzeń. Część z nich przechodzi podział mitotyczny uchwycony w różnych stadiach.
Podziały komórkowe
Komórka spędza większość swojego życia w interfazie, a jednym z najważniejszych procesów, do których przygotowuje się przez ten czas, jest podział. Zdjęcie przedstawia wybarwione komórki, z których część przechodzi podział mitotyczny, uchwycony w różnych stadiach.
Źródło: Flickr, licencja: CC BY-NC-SA 2.0.
Cykl komórkowy
Twoje cele
Wyjaśnisz pojęcie cyklu komórkowego.
Poznasz fazy cyklu komórkowego.
Scharakteryzujesz procesy zachodzące w cyklu komórkowym.
Cykl komórkowy, czyli cykl życiowy komórki to okres od początku jednego podziału komórkowego do początku drugiego. Wyróżnia się w nim dwie wyraźne fazy: podziału, określaną również jako faza M oraz międzypodziałową, czyli interfazę podczas której komórka rośnie i specjalizuje się.
mitoza
sposób podziału jądra komórkowego, w wyniku którego powstają dwa jądra potomne; każde z nich otrzymuje zestaw chromosomów identyczny pod względem ich liczby, jak ten, który miało jądro komórkowe przed podziałem
Fazy cyklu komórkowego
Interfaza jest najdłuższym etapem cyklu komórkowego. Wyróżnia się w niej kilka następujących po sobie faz: GIndeks dolny 11, S i GIndeks dolny 22. Fazy GIndeks dolny 11 i GIndeks dolny 22 (ang. gap – przerwa) to okresy, w których zachodzą procesy przygotowujące komórkę do replikacji DNA (GIndeks dolny 11) lub podziału (GIndeks dolny 22). W fazie S natomiast, odbywa się replikacja DNA, czyli proces podwojenia ilości materiału genetycznego.
Faza M obejmuje podział komórki i składa się z mitozymitozamitozy oraz cytokinezy.
RS8uhz2lmWRsE
Grafika przedstawia fazy cyklu komórkowego. Cykl rozpoczyna się od podziału oznaczonego literą M. Pozostałe fazy należą do interfazy. Pierwsza fazą interfazy jest faza G indeks dolny 1. Podczas niej dochodzi do wzrostu komórki, syntezy fosfolipidów oraz syntezy białek budulcowych i enzymatycznym. Faza G indeks dolny 1 może przechodzić w fazę G indeks dolny 0, w której dochodzi do różnicowania komórek i odwrotnie. Kolejną fazą interfazy jest faza S. Podczas jej trwania w komórce dochodzi do replikacji DNA oraz syntezy histonów. Ostatnią fazą jest faza G indeks dolny 2. Dochodzi w niej do syntezy tubuliny oraz podziału organelli półautonomicznych. Faza G indeks dolny 2 następnie przechodzi w podział M. Cykl zamyka się.
Grafika przedstawia fazy cyklu komórkowego. Cykl rozpoczyna się od podziału oznaczonego literą M. Pozostałe fazy należą do interfazy. Pierwsza fazą interfazy jest faza G indeks dolny 1. Podczas niej dochodzi do wzrostu komórki, syntezy fosfolipidów oraz syntezy białek budulcowych i enzymatycznym. Faza G indeks dolny 1 może przechodzić w fazę G indeks dolny 0, w której dochodzi do różnicowania komórek i odwrotnie. Kolejną fazą interfazy jest faza S. Podczas jej trwania w komórce dochodzi do replikacji DNA oraz syntezy histonów. Ostatnią fazą jest faza G indeks dolny 2. Dochodzi w niej do syntezy tubuliny oraz podziału organelli półautonomicznych. Faza G indeks dolny 2 następnie przechodzi w podział M. Cykl zamyka się.
Fazy cyklu komórkowego.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
GIndeks dolny 11 (interfaza)
GIndeks dolny 11 (interfaza)
Jest to faza następująca po zakończeniu mitotycznego podziału komórkowego. W młodej komórce obserwuje się intensywne procesy metaboliczne. Komórka intensywnie rośnie, zachodzi wzmożona synteza makrocząsteczek (m.in. białek i RNA) i budowa organelli. Pod koniec tej fazy komórka albo przechodzi do fazy S, albo może opuścić cykl komórkowy i wejść w fazę GIndeks dolny 00.
S (replikacja DNA)
S (replikacja DNA)
Replikacja DNA to proces biosyntezy DNA, w wyniku którego z jednej dwuniciowej cząsteczki DNA powstają dwie cząsteczki DNA identyczne pod względem sekwencji nukleotydów. Do każdej z dwóch „starych” nici DNA zostaje dobudowana „nowa” nić. W wyniku tego procesu ilość DNA w komórce zostaje podwojona. Proces replikacji DNA jest bardzo precyzyjny i stanowi podstawę przekazywania identycznej informacji genetycznej do nowych komórek.
GIndeks dolny 22
GIndeks dolny 22
To stosunkowo krótka faza, w której komórka rośnie i przygotowuje się do podziału. Zachodzi m.in. synteza białek niezbędnych do tworzenia wrzeciona podziałowegowrzeciono podziałowewrzeciona podziałowego i składników błon komórkowych oraz budowa organelli. W komórkach zwierzęcych podwajają się centriolecentriolacentriole.
M (mitoza)
M (mitoza)
Mitoza to podział jądra komórkowego poprzedzony interfazą. W wyniku mitozy powstają dwa jądra potomne – każde z nich otrzymuje taki sam zestaw chromosomów jak ten, który miało jądro komórkowe przed podziałem.
C (cytokineza)
C (cytokineza)
W fazie tej dochodzi do podziału cytoplazmy po podziale jądra komórkowego.
GIndeks dolny 00 (faza spoczynku)
GIndeks dolny 00 (faza spoczynku)
Po zakończeniu fazy GIndeks dolny 11 komórki mogą wejść w fazę spoczynku GIndeks dolny 00. Komórki takie zaprzestają aktywności podziałowej. Niektóre z nich mogą wrócić po pewnym czasie do cyklu komórkowego i znów zacząć się dzielić, a niektóre po zróżnicowaniu się nie powrócą już nigdy do podziału komórkowego.
centriola
cylindryczne struktury znajdujące się w pobliżu jądra komórkowego, które biorą udział w organizowaniu wrzeciona podziałowego podczas podziału komórki
wrzeciono podziałowe
struktura zbudowana z mikrotubul, która tworzy się podczas podziału komórki. Umożliwia ono równomierne rozdzielenie chromosomów do dwóch komórek potomnych.
Niektóre komórki po podziale mogą przejść w fazę spoczynku (różnicowania) nazywaną fazą GIndeks dolny 00. Komórki tracą wówczas zdolność do kolejnego podziału i różnicują się w określony typ tkanki. W ten sposób z dzielących się komórek szpiku kostnego powstają komórki krwi, a z dzielących się komórek w stożkach wzrostu roślin, komórki różnych tkanek roślinnych.
W odpowiedzi na czynniki wewnętrzne i zewnętrzne niektóre komórki znajdujące się w fazie GIndeks dolny 00 mogą powrócić do cyklu komórkowego i rozpoczynać podział. Proces ten nazywa się odróżnicowaniem. Sytuacja taka ma miejsce np. po zranieniu rośliny, kiedy uszkodzone miejsce jest pokrywane przez kalus powstający w wyniku odróżnicowania komórek miękiszowych. Niektóre komórki po wejściu w fazę spoczynku nie mają zdolności powrotu do cyklu komórkowego, np. dojrzałe neurony.
Zmiany ilości DNA podczas cyklu komórkowego
Ilość DNA w komórce diploidalnejkomórka diploidalnakomórce diploidalnej przed replikacją jest określana jako 2c i ulega zmianie w trakcie cyklu komórkowego. Jednak każda komórka potomna ma ostatecznie taką samą ilość DNA, jak komórka rodzicielska.
W fazie G1 komórka haploidalnakomórka haploidalnakomórka haploidalna (1n) zawiera 1c DNA, natomiast komórka diploidalna (2n) – 2c DNA. W obu komórkach w fazie G1 chromosomy składają się z jednej chromatydychromatydachromatydy. Podczas fazy S – replikacji – dochodzi do podwojenia ilości DNA z 1c do 2c w komórce haploidalnej i z 2c do 4c w komórce diploidalnej. Chromosomy po replikacji składają się z dwóch chromatyd.
R56DUQPCBTT82
Film nawiązujący do treści materiału
Film nawiązujący do treści materiału
Zmiany ilości DNA podczas cyklu komórkowego
Źródło: Inga Wójtowicz, reż. Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Źródło: Inga Wójtowicz, reż. Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Film nawiązujący do treści materiału
Polecenie 1
R1PGBZ9XJTNOR
Podaj, ile wynosi liczba chromosomów (n) i ilość DNA (c) w komórce diploidalnej 2n=12 w fazie G1 i G2 tej samej interfazy?
Zwróć uwagę, że w fazie S następuje podwojenie ilości DNA.
Polecenie 2
Zapoznaj się z treścią zadania. Swoją odpowiedź zapisz w formularzu. Następnie obejrzyj film i sprawdź, czy twoje wyjaśnienie jest prawidłowe.
Na schemacie przedstawiono zarówno cykl komórkowy, w którym wyróżnia się podział jądra komórkowego – mitozę (M) wraz z towarzyszącą mu cytokinezą, jak i czas między podziałami komórki – interfazę, na którą składają się fazy: GIndeks dolny 11, S, GIndeks dolny 22. Po zakończeniu podziału większość komórek organizmu człowieka wchodzi w fazę GIndeks dolny 00. Komórki takie nie ulegają dalszym podziałom, a po różnicowaniu pełnią określone funkcje w tkankach i narządach. Jednak niewielki, stały odsetek komórek znajdujących się w fazie GIndeks dolny 00 zachowuje zdolność do podziału.
RZnwbOjQYiBwk
Grafika przedstawia schemat cyklu komórkowego. Na planie koła literami oznaczono kolejne fazy: mitozę, która następnie przechodzi w fazę G indeks dolny 1 lub G indeks dolny 0. Następnie następuje faza S, a na końcu faza G indeks dolny 2.
Na podstawie: Fizjologia człowieka z elementami fizjologii stosowanej i klinicznej, red. Władysław Z. Traczyk i Andrzej Trzebski, PZWL, Warszawa 2001.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R151ERVFNXAXM
Określ, jakie znaczenie dla narządów organizmu człowieka ma fakt, że komórki fazy G0 mogą wrócić do cyklu komórkowego. (Uzupełnij).
RXJU5TDJLAN5K
Określ, jakie znaczenie dla narządów organizmu człowieka ma fakt, że komórki fazy G0 mogą wrócić do cyklu komórkowego. (Uzupełnij).
chromatyda
jedna z dwóch identycznych nici DNA, połączonych ze sobą w centromerze, które powstają w wyniku replikacji jednej nici DNA przed podziałem komórki. Dwie chromatydy siostrzane tworzą razem jeden chromosom podwójny, a podczas podziału komórki zostają rozdzielone do komórek potomnych.
komórka diploidalna
komórka zawierająca podwójny zestaw chromosomów
komórka haploidalna
komórka zawierająca pojedynczy zestaw chromosomów
Czas trwania cyklu komórkowego
Czas trwania cyklu komórkowego jest różny i zależy od rodzaju komórki i gatunku, u którego ta komórka występuje. U bakterii średnia długość trwania cyklu życiowego wynosi ok. 30 minut, natomiast u roślin i zwierząt od 8 do 24 godz., przy czym krótszy cykl komórkowy mają zawsze komórki zarodkowe, a dłuższy - wyspecjalizowane. Niektóre komórki po osiągnięciu dojrzałości tracą zdolność do podziałów, np. komórki mięśni szkieletowych czy komórki nerwowe. Inne natomiast, dzielą się nieustannie, np. komórki tkanki twórczej u roślin czy komórki naskórka kręgowców.
Dla zainteresowanych
Regulacja cyklu komórkowego
Precyzyjna regulacja cyklu komórkowego ma zasadnicze znaczenie szczególnie dla eukariontów o bardziej złożonej budowie. Dwa najważniejsze punkty kontroli cyklu komórkowego to przejście z fazy GIndeks dolny 11 do S oraz z fazy GIndeks dolny 22 do M. Przejście komórki przez te punkty kontrolne jest zależne od obecności aktywnego kompleksu dwóch białek. Pierwszym z nim jest specyficzna dla danego etapu cyklina. Białko to pojawia się wyłącznie w ściśle określonym etapie cyklu komórkowego po spełnieniu pewnych warunków związanych z gotowością przejścia komórki do następnego etapu, np. gdy osiągnie ona odpowiednią wielkość lub gdy została zakończona replikacja DNA. Drugim białkiem jest określona kinazakinazykinaza, zależna od cyklin. Zatrzymanie cyklu może nastąpić w punktach kontrolnych, np. przy uszkodzeniu DNA. Zaburzenia przekazywania sygnałów regulujących cykl komórkowy są zazwyczaj pierwszym etapem powstawania nowotworunowotwórnowotworu.
kinazy
grupa enzymów z klasy transferaz; katalizują reakcję przeniesienia grupy fosforanowej z ATP na inne związki; reakcja ta nazywa się fosforylacją
nowotwór
Niekontrolowany i nieprawidłowy rozrost komórek organizmu, który powstaje w wyniku zaburzeń cyklu komórkowego. Komórki nowotworowe dzielą się w sposób nieograniczony, ignorując mechanizmy regulujące wzrost i śmierć komórek (np. apoptozę), co może prowadzić do tworzenia guzów i uszkodzenia tkanek.
Podsumowanie
Cykl komórkowy – to czas od początku jednego podziału komórkowego do początku drugiego.
Fazy cyklu komórkowego obejmują interfazę i fazę M - podział jądra i cytoplazmy.
Fazy interfazy: - Faza G₁ – intensywny wzrost komórki, synteza białek i organelli. - Faza S (syntezy) – replikacja DNA, powstają chromatydy siostrzane. - Faza G₂ – dalszy wzrost, przygotowanie do podziału (synteza białek potrzebnych do mitozy).
Zaburzenia cyklu komórkowego mogą prowadzić do niekontrolowanych podziałów i powstania nowotworów.
Ćwiczenia utrwalające
R193FQU7GV5MC
Ćwiczenie 1
Schemat przedstawia cykl życiowy haploidalnej komórki dzielącej się mitotycznie. Obok komórek przedstawionych przy fazach G2 i G1 wpisz liczbę chromosomów i ilość DNA właściwą dla tych faz cyklu życiowego komórki.
Schemat przedstawia cykl życiowy haploidalnej komórki dzielącej się mitotycznie. Obok komórek przedstawionych przy fazach G2 i G1 wpisz liczbę chromosomów i ilość DNA właściwą dla tych faz cyklu życiowego komórki.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RAU5LSKT2511X
Ćwiczenie 1
Ćwiczenie 1 Do definicji przyporządkuj nazwy pojęć:
1. interfaza, 2. kinazy, 3. telofaza, 4. cykl komórkowy
cykl życiowy komórki; uporządkowany ciąg zdarzeń zachodzących w komórce; można go podzielić na dwa okresy: interfazę oraz podział komórki
1. interfaza, 2. kinazy, 3. telofaza, 4. cykl komórkowy
etap cyklu komórkowego obejmujący czas między kolejnymi podziałami komórkowymi, najdłuższe stadium cyklu komórkowego (z wyjątkiem komórek dzielących się bardzo intensywnie); interfaza jest okresem najbardziej aktywnych przemian metabolicznych
1. interfaza, 2. kinazy, 3. telofaza, 4. cykl komórkowy
grupa enzymów z klasy transferaz; katalizują reakcję przeniesienia grupy fosforanowej z wysokoenergetycznego ATP na inne związki z wytworzeniem ich pochodnych fosforanowych; reakcja ta nazywa się fosforylacją
1. interfaza, 2. kinazy, 3. telofaza, 4. cykl komórkowy
końcowa faza podziału jądra komórkowego, w której organizują się jądra potomne
Ćwiczenie 1 Do definicji przyporządkuj nazwy pojęć:
1. interfaza, 2. kinazy, 3. telofaza, 4. cykl komórkowy
cykl życiowy komórki; uporządkowany ciąg zdarzeń zachodzących w komórce; można go podzielić na dwa okresy: interfazę oraz podział komórki
1. interfaza, 2. kinazy, 3. telofaza, 4. cykl komórkowy
etap cyklu komórkowego obejmujący czas między kolejnymi podziałami komórkowymi, najdłuższe stadium cyklu komórkowego (z wyjątkiem komórek dzielących się bardzo intensywnie); interfaza jest okresem najbardziej aktywnych przemian metabolicznych
1. interfaza, 2. kinazy, 3. telofaza, 4. cykl komórkowy
grupa enzymów z klasy transferaz; katalizują reakcję przeniesienia grupy fosforanowej z wysokoenergetycznego ATP na inne związki z wytworzeniem ich pochodnych fosforanowych; reakcja ta nazywa się fosforylacją
1. interfaza, 2. kinazy, 3. telofaza, 4. cykl komórkowy
końcowa faza podziału jądra komórkowego, w której organizują się jądra potomne
Rsfnkdy6EklJ71
Ćwiczenie 2
Uporządkuj poszczególne elementy cyklu komórkowego w prawidłowej kolejności tak, aby przedstawiały losy komórki tuż po podziale komórkowym. Elementy do uszeregowania: 1. faza G2, 2. kariokineza, 3. faza G1, 4. faza S, 5. cytokineza
Uporządkuj poszczególne elementy cyklu komórkowego w prawidłowej kolejności tak, aby przedstawiały losy komórki tuż po podziale komórkowym. Elementy do uszeregowania: 1. faza G2, 2. kariokineza, 3. faza G1, 4. faza S, 5. cytokineza
RHKMS3AMN5CQD
Ćwiczenie 3
Przyporządkuj fazy cyklu komórkowego do odpowiadających im opisów. Faza G1 Możliwe odpowiedzi: 1. Dochodzi do podwojenia centrioli i syntezy tubuliny., 2. Zachodzi intensywny wzrost komórki, co wiąże się z intensywną syntezą związków budulcowych (m.in. białek)., 3. Składa się z kariokinezy i cytokinezy., 4. Następuje synteza DNA oraz synteza białek histonowych., 5. Faza spoczynku. Komórka zaprzestaje aktywności podziałowej; różnicuje się, pełniąc określone funkcje. Faza S Możliwe odpowiedzi: 1. Dochodzi do podwojenia centrioli i syntezy tubuliny., 2. Zachodzi intensywny wzrost komórki, co wiąże się z intensywną syntezą związków budulcowych (m.in. białek)., 3. Składa się z kariokinezy i cytokinezy., 4. Następuje synteza DNA oraz synteza białek histonowych., 5. Faza spoczynku. Komórka zaprzestaje aktywności podziałowej; różnicuje się, pełniąc określone funkcje. Faza G0 Możliwe odpowiedzi: 1. Dochodzi do podwojenia centrioli i syntezy tubuliny., 2. Zachodzi intensywny wzrost komórki, co wiąże się z intensywną syntezą związków budulcowych (m.in. białek)., 3. Składa się z kariokinezy i cytokinezy., 4. Następuje synteza DNA oraz synteza białek histonowych., 5. Faza spoczynku. Komórka zaprzestaje aktywności podziałowej; różnicuje się, pełniąc określone funkcje. Faza G2 Możliwe odpowiedzi: 1. Dochodzi do podwojenia centrioli i syntezy tubuliny., 2. Zachodzi intensywny wzrost komórki, co wiąże się z intensywną syntezą związków budulcowych (m.in. białek)., 3. Składa się z kariokinezy i cytokinezy., 4. Następuje synteza DNA oraz synteza białek histonowych., 5. Faza spoczynku. Komórka zaprzestaje aktywności podziałowej; różnicuje się, pełniąc określone funkcje. Faza M Możliwe odpowiedzi: 1. Dochodzi do podwojenia centrioli i syntezy tubuliny., 2. Zachodzi intensywny wzrost komórki, co wiąże się z intensywną syntezą związków budulcowych (m.in. białek)., 3. Składa się z kariokinezy i cytokinezy., 4. Następuje synteza DNA oraz synteza białek histonowych., 5. Faza spoczynku. Komórka zaprzestaje aktywności podziałowej; różnicuje się, pełniąc określone funkcje.
Przyporządkuj fazy cyklu komórkowego do odpowiadających im opisów. Faza G1 Możliwe odpowiedzi: 1. Dochodzi do podwojenia centrioli i syntezy tubuliny., 2. Zachodzi intensywny wzrost komórki, co wiąże się z intensywną syntezą związków budulcowych (m.in. białek)., 3. Składa się z kariokinezy i cytokinezy., 4. Następuje synteza DNA oraz synteza białek histonowych., 5. Faza spoczynku. Komórka zaprzestaje aktywności podziałowej; różnicuje się, pełniąc określone funkcje. Faza S Możliwe odpowiedzi: 1. Dochodzi do podwojenia centrioli i syntezy tubuliny., 2. Zachodzi intensywny wzrost komórki, co wiąże się z intensywną syntezą związków budulcowych (m.in. białek)., 3. Składa się z kariokinezy i cytokinezy., 4. Następuje synteza DNA oraz synteza białek histonowych., 5. Faza spoczynku. Komórka zaprzestaje aktywności podziałowej; różnicuje się, pełniąc określone funkcje. Faza G0 Możliwe odpowiedzi: 1. Dochodzi do podwojenia centrioli i syntezy tubuliny., 2. Zachodzi intensywny wzrost komórki, co wiąże się z intensywną syntezą związków budulcowych (m.in. białek)., 3. Składa się z kariokinezy i cytokinezy., 4. Następuje synteza DNA oraz synteza białek histonowych., 5. Faza spoczynku. Komórka zaprzestaje aktywności podziałowej; różnicuje się, pełniąc określone funkcje. Faza G2 Możliwe odpowiedzi: 1. Dochodzi do podwojenia centrioli i syntezy tubuliny., 2. Zachodzi intensywny wzrost komórki, co wiąże się z intensywną syntezą związków budulcowych (m.in. białek)., 3. Składa się z kariokinezy i cytokinezy., 4. Następuje synteza DNA oraz synteza białek histonowych., 5. Faza spoczynku. Komórka zaprzestaje aktywności podziałowej; różnicuje się, pełniąc określone funkcje. Faza M Możliwe odpowiedzi: 1. Dochodzi do podwojenia centrioli i syntezy tubuliny., 2. Zachodzi intensywny wzrost komórki, co wiąże się z intensywną syntezą związków budulcowych (m.in. białek)., 3. Składa się z kariokinezy i cytokinezy., 4. Następuje synteza DNA oraz synteza białek histonowych., 5. Faza spoczynku. Komórka zaprzestaje aktywności podziałowej; różnicuje się, pełniąc określone funkcje.
Polecenie 3
Wróć do polecenia na stronie „Na dobry początek” i dopisz brakujące definicje. Pamiętaj, żeby nie kopiować słownika, ale wyjaśnić każde słowo kluczowe w miarę możliwości swoimi słowami.
