Przeczytaj
Cykl komórkowy
Cykl komórkowy to sekwencja następujących po sobie procesów zachodzących od powstania komórki do jej podziału na dwie komórki potomne. Obejmuje on dwa etapy: interfazę (składającą się z faz GIndeks dolny 11, S i GIndeks dolny 22), w której komórka rośnie, zwiększa liczbę swoich organelli i replikuje DNA, oraz etap podziału (fazę M), w którym dzieli się najpierw jej jądro, a potem cytoplazma (C).
Modyfikacje cyklu komórkowego
Najbardziej powszechnym cyklem komórkowym jest ten zakończony mitozą. Cykl komórkowy nie zawsze prowadzi do podziału komórki na dwie potomne z identycznym materiałem genetycznym. Na mitozę składają się: profazaprofaza, metafazametafaza, anafazaanafaza i telofazatelofaza. Modyfikacje tego cyklu to: mejoza, amitoza oraz endoreplikacja (która także występuje w kilku wariantach).
Mejoza
To najbardziej powszechna modyfikacja cyklu komórkowego, istotna dla rozmnażania płciowego np. u człowieka. W wyniku mejozy zachodzącej w diploidalnych komórkach macierzystych gamet liczba chromosomów w gametach zostaje zredukowana o połowę i są one haploidalne. Zaś po zapłodnieniu powstaje diploidalna zygota. W komórce macierzystej gamet przed podziałem mejotycznym następuje replikacja DNA, po której każdy chromosom składa się z dwóch chromatyd. Komórka taka dzieli się początkowo na dwie komórki potomne (profaza I, metafaza I, anafaza I i telofaza I), które otrzymują zredukowaną o połowę liczbę chromosomów z 2n do 1n. Później następuje kolejny podział każdej z dwóch haploidalnych komórek, podobny w przebiegu do mitozy (profaza II, metafaza II, anafaza II i telofaza II). W wyniku tego podziału w komórkach potomnych zmniejsza się o połowę liczba cząsteczek DNA. Ostatecznie mejoza prowadzi do powstania czterech komórek haploidalnych z jednej komórki diploidalnej, która przeszła podział mejotyczny.
W pierwszym podziale mejotycznym można zaobserwować charakterystyczne jego cechy: w profazie I ma miejsce crossing‑overcrossing‑over, w metafazie I włókna wrzeciona kariokinetycznego przyłączają się do chromosomów w liczbie jednego włókna na chromosom, w anafazie I całe chromosomy przemieszczają się do przeciwległych biegunów komórki, a w telofazie I odtwarzają się dwie otoczki jądrowe wokół dwóch „grup” nieulegających dekondensacji chromosomów. Na tym etapie powstają dwie haploidalne komórki.
Profaza II, metafaza II, anafaza II i telofaza II przebiegają identycznie, co odpowiadające im fazy mitozy. Na końcu ma miejsce cytokineza, czyli podział cytoplazmy i organelli komórkowych. W wyniku mejozy II każda z dwóch powstałych po mejozie I haploidalnych komórek dzieli się na dwie, dając ostatecznie cztery haploidalne komórki potomne z jednej diploidalnej komórki, która przeszła mejozę.
Amitoza
Jest to prosty mechanizm podziału jądra komórkowego, niewymagający dużego wydatku energetycznego. Komórka mająca pełny garnitur chromosomowygarnitur chromosomowy nie podwaja swojego materiału genetycznego tak, jak ma to miejsce w cyklu komórkowym z mitozą. Wewnątrz jej jądra chromatyna nie ulega kondensacji. Nie powstają chromosomy, wrzeciono kariokinetyczne ani nie ma miejsca żadna z faz mitozy lub mejozy. Jądro przewęża się w jego środkowej części aż do całkowitego połączenia przeciwległych części otoczki tak, że powstają dwa jądra potomne. Przewężenie jądra jest skutkiem zaciskania się pierścienia mikrofilamentów i mikrotubul wytwarzanych przez centriole. Znajdujące się w nim nici DNA są rozdzielane przypadkowo, zatem żadne z jąder potomnych nie zawiera pełnego garnituru chromosomowego.
Amitoza jest charakterystyczna dla komórek starzejących się, które w niedługim czasie wejdą na ścieżkę apoptozyapoptozy i które straciły zdolność do przeprowadzenia mitozy.
Fizjologiczny (czyli zupełnie normalny i niewywołany przez chorobę lub proces starzenia się) podział amitotyczny ma miejsce u człowieka w przypadku komórek wątroby, niektórych neuronów, komórek mięśnia sercowego oraz szyszynki. U roślin kwiatowych obserwujemy go w komórkach bielma, zaś u orzęsków, np. u pantofelka zachodzi w makronukleusie.
Endoreplikacja
Endoreplikacja to zwielokrotnienie materiału genetycznego (podobnie jak w przypadku replikacji przed podziałem mitotycznym), ale bez zajścia kariokinezy, cytokinezy i – co za tym idzie – podziału komórki. Ilość DNA w tym przypadku zwiększa się w postępie geometrycznym (2n → 4n → 8n → 16n → 32n itd.), niekiedy osiągając liczbę nawet kilku tysięcy kopii. Omawiany proces zachodzi w komórkach niezdolnych do podziału mitotycznego (podobnie jak w przypadku amitozy) i występuje w kilku odmianach. Są to:
Słownik
trzeci etap mitozy, w którym chromatydy (połówki chromosomów) rozsuwają się w stronę biegunów komórki
programowana śmierć komórki, może nastąpić pod wpływem czynników zewnętrznych lub wewnętrznych
chromosomy powstające w wyniku wielu kolejnych replikacji zespołu chromosomów bez rozejścia się siostrzanych chromatyd i podziału komórki (jak w mitozie), występujące np. u muchówek
losowa zamiana fragmentów chromatyd chromosomów homologicznych, dzięki której zwiększona zostaje zmienność genetyczna
pełna ilość materiału genetycznego, jaki zawierają komórki somatyczne danego organizmu; w przypadku człowieka jest to 46 chromosomów
drugi etap mitozy, w którym chromosomy ustawiają się w płaszczyźnie równikowej komórki; włókna wrzeciona przyczepiają się do centromerów chromosomów, a centromery pękają
pierwszy etap mitozy, w którym nić DNA ulega kondensacji i uwidaczniają się chromosomy, zanika otoczka jądrowa oraz formuje się wrzeciono podziałowe
czwarty etap mitozy, w którym chromosomy ulegają dekondensacji, przechodząc z powrotem do postaci chromatyny, i odtwarzają się otoczki jądrowe wokół dwóch skupisk chromatyd