Geny i chromosomy
Podziały komórki
ChromosomyChromosomy to struktury zbudowane z DNA. Podczas podziału jądra komórkowego są dobrze widoczne w mikroskopie; można wtedy określić ich liczbę i wygląd, które są cechami stałymi dla każdego gatunku.
Chromosom to skondensowana forma DNA gotowa do podziału
U organizmów jądrowych (eukariotycznych) materiał genetyczny przechowywany jest w jądrze komórkowym. Tylko niewielka ilość DNA znajduje się w mitochondriach i w chloroplastach.
Kiedy komórka się nie dzieli, DNA zawarte w jądrze komórkowym ma postać długich cienkich nici.
W trakcie podziału jądra komórkowego długie, cienkie nici skręcają się, tworząc widoczne pod mikroskopem pałeczkowate struktury – chromosomy. Każdy chromosom składa się z dwóch chromatydchromatyd, które łączą się ze sobą w miejscu zwanym centromeremcentromerem. Każda chromatyda zbudowana jest z jednej cząsteczki DNA.
DNA występujący w mitochondriach i chloroplastach nie tworzy chromosomów.
Komórki diploidalne i haploidalne różnią się liczbą chromosomów
W komórkach somatycznych (komórkach ciała z wyjątkiem gamet) wielu organizmów chromosomy występują parami. W skład każdej pary wchodzą dwa podobne do siebie chromosomy zawierające informacje dotyczące tych samych cech organizmu. Takie chromosomy nazywamy homologicznymihomologicznymi.
W komórkach somatycznych człowieka jest 46 chromosomów (23 pary chromosomów homologicznych). Komórki, które zawierają taki podwójny zestaw chromosomów, nazywa się komórkami diploidalnymi i oznacza jako 2n. Ludzkie gamety natomiast, zawierają 23 chromosomy, czyli pojedynczy zestaw chromosomów. Takie komórki nazywa się komórkami haploidalnymi i oznacza jako 1n.
Kariotyp to kompletny zestaw chromosomów komórki somatycznej organizmu. Prawidłowy kariotyp człowieka składa się z 22 par autosomówautosomów (chromosomów nie będących chromosomami płci) oraz 1 pary chromosomów płci oznaczanych symbolami X i Y (XX u kobiet i XY u mężczyzn).
W komórkach niektórych organizmów może znajdować się potrójny, poczwórny, a nawet liczniejszy zestaw chromosomów. Dzieje się tak głównie u roślin, które dzięki temu odznaczają się większą odpornością, żywotnością i rozmiarami. Są wśród nich rośliny uprawne, takie jak zboża czy arbuzy.
Wszystkie komórki organizmu powstają po podziałach innych komórek
Podziały komórkowe umożliwiają organizmom wzrost i rozwój, a także rozmnażanie się. Proces podziału komórki jądrowej składa się z dwóch etapów: podziału jądra komórkowego oraz podziału cytoplazmy.
U organizmów jądrowych wyróżnia się dwa podstawowe typy podziałów komórkowych. Jeden prowadzi do wytworzenia komórek o takiej samej liczbie chromosomów i nosi nazwę mitozymitozy. Efektem drugiego, mejozymejozy, jest powstanie komórek o zredukowanej o połowę liczbie chromosomów.
Mitoza - podział zachodzący w komórkach somatycznych
Mitoza zachodzi w komórkach somatycznychkomórkach somatycznych, a jej wynikiem jest powstanie dwóch komórek potomnych. Każda nowa komórka ma taką samą liczbę chromosomów jak komórka macierzystakomórka macierzysta i jest jej genetyczną kopią.
Mitoza u organizmów wielokomórkowych umożliwia wzrost i regenerację komórek, a w przypadku jednokomórkowców eukariotycznych - zwiększenie liczby osobników.
Częstotliwość podziałów mitotycznych może być różna w różnym okresie życia organizmu oraz w różnych obszarach ciała. Zwykle bardziej intensywna jest na wczesnych etapach rozwoju, a później ulega zwolnieniu. Komórki niektórych tkanek dzielą się intensywnie przez całe życie, np. komórki naskórka u człowieka, komórki tkanki twórczej u roślin.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/RhFNHuJoX6j3K
Film pod tytułem Podział komórki somatycznej (mitoza).
Mitozę mogą przechodzić zarówno komórki diploidalnekomórki diploidalne, jak i komórki haploidalnekomórki haploidalne. W wyniku podziału mitotycznego z komórki diploidalnej powstaną dwie komórki diploidalne, a z haploidalnej – dwie komórki haploidalne.
Obserwując roślinną tkankę twórczą, łatwo dostrzec komórki w trakcie podziału. W odróżnieniu od innych, zawierają wyraźnie widoczne chromosomy.
Mejoza – podział prowadzący do powstania gamet
Mejoza prowadzi do powstania czterech komórek potomnych z jednej komórki macierzystej. Każda z komórek potomnych zawiera tylko połowę materiału genetycznego (1n) komórki macierzystej (2n). W wyniku mejozy u człowieka i innych gatunków powstają komórki rozrodcze (gamety).
Mejoza nie jest możliwa w komórkach haploidalnych.
Mejoza składa się z dwóch następujących po sobie podziałów: redukcyjnego oraz podobnego do mitozy. Podczas podziału redukcyjnego chromosomy tworzące parę, czyli homologiczne, zbliżają się do siebie, tworząc grupę złożoną z 4 chromatyd. Dwie z nich w swoim składzie mają materiał genetyczny pochodzący od ojca, dwie od matki. Chromatydy okręcają się wokół siebie. Proces ten może powodować pękanie chromatyd. Takie pęknięcia od razu są naprawiane, ale czasem dochodzi do zamiany fragmentów chromatyd pomiędzy chromosomami homologicznymi. Następnie pary chromosomów homologicznych ustawiają się pośrodku komórki, a wrzeciona podziałowewrzeciona podziałowe odciągają pojedyncze chromosomy (zbudowane z dwóch chromatyd) w przeciwne strony. Po tym podziale następuje kolejny, podobny do mitozy.
Film dostępny pod adresem /preview/resource/R12wpp6KVfuCQ
Film pod tytułem Jak powstają gamety.
Dzięki mejozie, gamety wytwarzane przez osobnika różnią się między sobą materiałem genetycznym. Jest to możliwe, ponieważ:
między chromosomami tej samej pary (homologicznymi) zachodzi proces losowej wymiany fragmentów chromatyd, w rezultacie którego każdy chromosom zawiera genygeny matczyne i ojcowskie;
chromosomy pochodzące od ojca i matki rozchodzą się do nowopowstałych komórek, czyli gamet losowo.
Podczas zapłodnienia, w wyniku połączenia plemnika i komórki jajowej, powstaje unikatowy zestaw genów. Dlatego też dzieci tych samych rodziców różnią się między sobą wieloma cechami.
Mejoza trwa znacznie dłużej niż mitoza. Powstawanie komórek jajowych u dziewcząt rozpoczyna się jeszcze na etapie rozwoju płodowego i zostaje zatrzymane na początkowym etapie mejozy. Mejoza jest kontynuowana dopiero podczas okresu pokwitania, gdy dziewczyna osiąga dojrzałość płciową. Dojrzewanie komórek trwa przez cały okres płodności kobiety, czyli nawet przez 40 lat.
U chłopców powstawanie plemników rozpoczyna się dopiero w okresie dojrzewania i trwa 10–12 dni.
To ważne!
Każdy chromosom składa się z dwóch chromatyd połączonych centromerem.
Komórki diploidalne zawierają podwójny zestaw chromosomów, a komórki haploidalne – pojedynczy.
Mitoza to podział jądra, dzięki któremu z jednej komórki macierzystej diploidalnej lub haploidalnej powstają dwie komórki potomne mające identyczną informację genetyczną.
Mejoza to podział jądra, dzięki któremu z jednej diploidalnej komórki macierzystej powstają cztery haploidalne komórki potomne różniące się pod względem genetycznym od siebie i komórki macierzystej.
Mitoza umożliwia wzrost i rozwój organizmów wielokomórkowych oraz rozmnażanie organizmów jednokomórkowych.
Mejoza prowadzi do powstania komórek rozrodczych (gamet).
Na pożegnanie
Oceń prawdziwość zdań i zaznacz odpowiedź Prawda lub Fałsz.
| Prawda | Fałsz | |
| DNA może występować w jądrze komórkowym w postaci luźno ułożonych nici lub chromosomów. | □ | □ |
| Jądra haploidalne zawierają pojedynczy zestaw chromosomów. | □ | □ |
| Na podział komórki eukariotycznej składają się podział jądra komórkowego i podział cytoplazmy oraz zawartych w niej organelli. | □ | □ |
| Chromosom składa się z jednej lub dwóch chromatyd i centromeru. | □ | □ |
| W wyniku mejozy z jednej diploidalnej komórki macierzystej powstają dwie diploidalne komórki potomne. | □ | □ |
| W wyniku mitozy z jednej diploidalnej komórki macierzystej powstają cztery haploidalne komórki potomne. | □ | □ |
| Chromosomy płci występują tylko w gametach. | □ | □ |
W tabeli przedstawiono liczbę chromosomów charakterystyczną dla wybranych organizmów zwierzęcych.
Organizm | Liczba chromosomów | |
|---|---|---|
2n | 1n | |
Człowiek | 46 | 23 |
Pies | 78 | 39 |
Jeż | 48 | 24 |
Mucha domowa | 12 | 6 |
Ułóż zestaw 5 zadań dla innych uczniów korzystających z tego podręcznika, które sprawdzą wiedzę o podziałach komórki. Do każdego pytania w zadaniu podaj 4 proponowane odpowiedzi, ale tylko jedna ma być prawidłowa. Pytanie z odpowiedziami wyślij Twojemu nauczycielowi, który włączy je do quizu Milionerzy.
Za Tobą moduł o genach i chromosomach. 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.