Przeczytaj
Przemieszczanie się chromosomów w komórkach podczas podziałów mitotycznych i mejotycznych jest procesem ściśle uporządkowanym. Jak już wiesz, w trakcie mejozy zachodzi proces losowego rozdziału chromosomów pomiędzy komórki potomne. Mechanizm ten jest przyczyną zmienności genetycznej u potomstwa organizmów rozmnażających się płciowo. Losowość tego procesu dotyczy przypadkowego rozdziału chromosomów oraz chromatydchromatyd i jest kontrolowana na poziomie molekularnym. Podział komórkowy nie byłby możliwy bez określonej organizacji wewnętrznej komórki i licznych mechanizmów zachodzących z udziałem białek, dzięki którym możliwa jest precyzyjna regulacja całego procesu.
Układ chromosomów w jądrze komórkowym
Przed pojawieniem się w profazie chromosomów o charakterystycznym kształcie, które są następstwem kondensacji chromatynychromatyny, układ luźnych nici DNA jest tylko z pozoru chaotyczny. Za organizację materiału genetycznego w obrębie jądra komórkowego odpowiadają białka strukturalne. Ich główną frakcję stanowią laminylaminy jądrowe, które tworzą blaszkę jądrowąblaszkę jądrową. Nici chromatynowe, które luźno wypełniają jądro komórkowe, przyczepione są do lamin jądrowych i zajmują z góry określone miejsce. Dzięki temu możliwe jest odczytanie, w skoordynowany i szybki sposób, informacji genetycznej niezbędnej dla komórki. W trakcie podziału, zarówno mitotycznego, jak i mejotycznego (na etapie profazy), skondensowane nici chromatynowe przyjmują postać chromosomów, które również w początkowych stadiach podziału przyczepione są do blaszki jądrowej.
Na tym etapie w przypadku mejozy dochodzi do łączenia się ze sobą chromosomów homologicznychchromosomów homologicznych i wymiany fragmentów chromatyd niesiostrzanych. Chromosomy tworzą podczas tego procesu charakterystyczne układy, nazywane biwalentami. Początkowo ściśle przylegają do siebie za pomocą kompleksu synaptonemalnegokompleksu synaptonemalnego, a po jego rozpadzie połączenie to utrzymuje się dzięki miejscom wymiany chromatyd, czyli chiazmomchiazmom.
Pamiętasz zapewne, że istotą procesu mejozy oprócz tworzenia nowych układów genetycznych jest redukcja liczby chromosomów w komórkach potomnych. Już po pierwszym podziale mejotycznym liczba chromosomów komórek potomnych wynosi n. Pomiędzy pierwszym a drugim podziałem mejotycznym zachodzi proces nazywany interkinezą. W trakcie interkinezy nie następuje ponowna replikacja materiału genetycznego, dlatego w czasie mejozy dochodzi najpierw do procesu losowego rozdziału chromosomów, a następnie, podczas drugiego podziału mejotycznego, chromatyd. W rezultacie w wyniku podziału mejotycznego powstają cztery haploidalne (n) komórki. W przypadku mitozy chromosomy zbudowane są z dwóch chromatyd siostrzanych, które zostają rozdzielone w czasie jednego podziału. Końcowa liczba chromosomów w każdej z dwóch diploidalnych komórek potomnych wynosi po podziale mitotycznym tyle samo dla każdej komórki, czyli 2n.
Ruch chromosomów podczas podziału komórki
Precyzyjny rozdział chromosomów pomiędzy komórki potomne odbywa się dzięki działaniu wrzeciona podziałowegowrzeciona podziałowego (kariokinetycznego). Pod koniec profazy w komórkach zwierzęcych pary centriolicentrioli centrosomucentrosomu, tworzące wrzeciono kariokinetyczne, ustawiają się po przeciwległych stronach komórki. Otoczka jądrowa rozpada się, a mikrotubule wrzeciona podziałowego łączą ze specjalną płytką białkową – kinetochorem. Jest on fragmentem centromerucentromeru, czyli obszaru przewężenia chromosomu.
W trakcie metafazy chromosomy przeciągane są następnie na środek komórki i tworzą układ nazywany płytką metafazową. W przypadku podziału mejotycznego sposobem na odróżnienie metafazy I od metafazy II jest obserwacja figur tworzonych przez chromosomy. Jeżeli tworzą układ biwalentubiwalentu (patrząc z perspektywy chromatyd – tetrady), mamy do czynienia z pierwszym podziałem mejotycznym. Układ chromosomów stanowiący pojedynczy rząd (jak w trakcie mitozy) oznacza, iż komórka osiągnęła stadium metafazy drugiego podziału mejotycznego.
Anafaza to stadium podziału komórkowego, podczas którego dochodzi do rozdzielenia się chromatyd siostrzanych (mitoza lub mejoza II) bądź chromosomów homologicznych (mejoza I). Wrzeciono ulega stopniowemu skracaniu, a przyłączone za pomocą mikrotubul chromosomy przemieszczają się w przeciwległe bieguny komórki. W miejscu niedawnej płytki metafazowej, w komórkach pozbawionych ściany komórkowej, pojawia się przewężenie, co zapoczątkowuje proces cytokinezycytokinezy.
W telofazie obraz komórki wyraźnie wskazuje na końcowe etapy podziału. Chromosomy skupiają się na biegunie komórki i dekondensują, odtworzone zostają jądra komórkowe, a proces cytokinezy zamyka dwie potomne komórki, które od tego momentu są niezależne od siebie.
Słownik
gwiaździsty układ mikrotubul mających swój początek w centrosomie lub w biegunie wrzeciona mitotycznego, który pojawia się we wczesnej profazie mitozy i mejozy i jest wyznaczany przez bieguny wrzeciona podziałowego; mikrotubule astrosfery pełnią ważną funkcję podczas anafazy w procesie mitozy, odsuwając od siebie bieguny wrzeciona podziałowego
tetrada; para koniugujących chromosomów homologicznych w metafazie pierwszego podziału mejotycznego, utrzymywanych razem dzięki kompleksowi synaptonemalnemu, a później również chiazmom
liczne filamenty (włókienka) pośrednie przylegające do błony wewnętrznej otoczki jądrowej; zbudowane z białek — lamin; blaszka nadaje kształt jądru komórkowemu oraz bierze udział w organizacji chromatyny
organella komórkowa biorąca udział w tworzeniu wrzeciona podziałowego w dzielących się komórkach oraz w powstawaniu ciałek podstawowych rzęsek i wici; centriole nie występują u roślin nasiennych
(łac. centrum – środek; gr. méros – część) część chromosomu odpowiedzialna za segregację chromosomów podczas podziału komórki (mitozy i mejozy), która utrzymuje kontakt pomiędzy chromatydami siostrzanymi, aż do ich rozdzielenia podczas anafazy; w regionie centromeru znajdują się sekwencje wiążące białka tworzące kinetochor (struktura umożliwiająca połączenie chromatydy z mikrotubulami wchodzącymi w skład wrzeciona podziałowego)
(łac. centrum – środek; gr. sṓma – ciało) śródciałko; struktura stanowiąca wyodrębnioną część cytoplazmy; centrosom znajduje się w pobliżu jądra komórek zwierząt i roślin
nazwa pochodzi od greckiej litery chi, która ma kształt podobny do litery X; krzyżowa struktura pojawiająca się w profazie pierwszego podziału mejotycznego, która stanowi etap przejściowy w procesie wymiany informacji genetycznej między homologicznymi (niesiostrzanymi) chromatydami w biwalencie; powstaje w wyniku pęknięcia niesiostrzanych chromatyd i połączenia powstałego pęknięcia na krzyż
(gr. chrṓma – barwa; eídos –- postać, kształt) połowa chromosomu po replikacji DNA, widoczna jako odrębna jednostka morfologiczna w stadiach bezpośrednio poprzedzających podział materiału genetycznego (mitoza, mejoza); chromatydy siostrzane to dwie identyczne chromatydy powstałe po replikacji i połączone centromerem
(gr. chrṓma – barwa) postać materiału genetycznego, która występuje w jądrze komórkowym pomiędzy podziałami komórkowymi; wyróżnia się dwie podstawowe formy chromatyny: heterochromatyna jest silnie skondensowana i nie ulega transkrypcji, natomiast euchromatyna ma luźniejszą strukturę, która umożliwia transkrypcję
chromosomy zawierające równoważną informację genetyczną; w komórce diploidalnej występują zwykle po dwa chromosomy homologiczne, z których jeden pochodzi od matki, a drugi od ojca
etap w procesie podziału komórki polegający na podziale cytoplazmy
linia komórkowa wywodząca się z komórek raka szyjki macicy, pobranych w 1951 roku od 31‑letniej Henrietty Lacks, Afroamerykanki z Baltimore; komórki HeLa uważane są za nieśmiertelne, ponieważ są zdolne do nieskończenie wielu podziałów mitotycznych; hoduje się je w wielu laboratoriach nieprzerwanie od momentu pobrania
rodzaj białek fibrylarnych pełniących funkcje strukturalne i regulacyjne; w jądrze komórkowym tworzą strukturę blaszki jądrowej
miejsce na centromerze chromosomu, do którego przyczepiają się włókna wrzeciona kariokinetycznego w trakcie podziału komórki
struktura zbudowana z białek, łącząca dwa homologiczne chromosomy tworzące biwalent w czasie podziału mejotycznego
wrzeciono kariokinetyczne; struktura powstająca podczas podziału komórki, zbudowana z mikrotubul, układająca się w dwubiegunowe wrzeciono, umożliwiająca precyzyjny podział materiału genetycznego pomiędzy komórki potomne