Cykl komórkowy

W wyniku podziału komórki powstaje komórka potomna, która ma o połowę mniej DNA od komórki macierzystej i jest o połowę mniejsza. Aby komórka potomna była zdolna do kolejnego podziału musi osiągnąć rozmiary komórki macierzystej i przygotować się do kolejnego podziału. Dzieje się to podczas tzw. interfazy. Interfaza razem z podziałem, który zachodzi po niej, składają się na cykl komórkowy, lub też cykl życiowy komórki. W trakcie interfazy materiał genetyczny nieco zmienia swą formę. Fibrylle chromatynowe ulegają rozluźnieniu i są nieuporządkowane. Gdy komórki wchodzi w etap podziału następuje kondensacja chromatyny w chromosomy.

Interfaza:

Interfaza to niemal 90% cyklu komórkowego. Dzieli się na 3 fazy: G1, S i G2.

Faza G1:

Faza S:

- replikacja DNA
- intensywna synteza histonów
- podwojenie ilości chromatyny w jądrze komórkowym (jest jej teraz tyle samo, co w komórce macierzystej)

Faza G2:

- dalsze syntezy białek i lipidów --> wzrost rozmiarów komórki
- intensywna produkcja tubuliny – białka budujące wrzeciono podziałowe
- podział organelli półautonomicznych (mitochondrium, plastydy)
- wyraźne i ostateczne przygotowanie do podziału

EFEKT: - równa ilość DNA jak w komórce macierzystej i wielkość komórki macierzystej --> Komórka gotowa do kolejnego podziału!

Mitoza:

Mitoza jest jednym z rodzajów kariokinezy, zatem jest podziałem jądra komórkowego. Oprócz kariokinezy na mitozę składa się również cytokineza, a więc podział cytoplazmy. Mitoza składa się z czterech faz. Są to: profaza, metafaza, anafaza i telofaza.

Profaza:

- fibryle chromatynowe kondensujÄ… w chromosomy
- powstaje wrzeciono kariokinetyczne (podziałowe) – tworzy się z mikrotubul na biegunach komórki
- każdy chromosom jest z budowany z dwóch wyraźnie wykształconych chromatyd
- zanika jąderko i następuje rozpad otoczki jądrowej

Chromosomy różnią się pod względem sekwencji nukleotydów w DNA. Sekwencje chromatyd tych samych chromosomów mają identyczną sekwencję, ponieważ powstały w wyniku replikacji tej samej cząsteczki DNA (w fazie S). Komórka, która inicjuje proces podziału posiada zestaw różnych pod względem genetycznym chromosomów, ale każdy z tych chromosomów ma parę identycznych genetycznie chromatyd.

Chromosomy homologiczne to chromosomy, które cechuje podobieństwo w wielkości i kształcie. Występują w komórkach eukariotycznych tworząc pary. Nie są one jednak identyczne pod względem genetycznym, gdyż pochodzą od innym organizmów – organizmów rodzicielskich. Komórki, które posiadają pary chromosomów homologicznych, a więc podwójny zestaw chromosomów, określa się mianem diploidalnych, natomiast te bez chromosomów homologicznych, a więc z pojedynczym zestawem chromosomów, to komórki haploidalne. Liczba chromosomów w komórkach haploidalnych to n, a w komórkach diploidalnych 2n.

Metafaza:

- maksymalny poziom kondensacji chromosomów; chromatydy są połączone w miejscu zwanym centromerem
- włókna wrzeciona podziałowego łączą się z centromerami chromosomów, tym samym każdy chromosom jest połączony z dwoma biegunami dzielącej się komórki
- chromosomy ustawiają się w płaszczyźnie równikowej komórki w sposób indywidualny dla każdego z nich
- rozpad centromerów pod koniec fazy, co powoduje powstanie chromatyd potomnych

Anafaza:

- odciągniecie chromatyd potomnych (po pęknięciu centromerów) do przeciwległych biegunów przez włókna wrzeciona podziałowego.

Telofaza:

- odtworzenie otoczek jądrowych wokół chromatyd
- dekondensacja chromatyd z powrotem w nieuporzÄ…dkowane fibrylle chromatynowe
- odtworzenie jÄ…derek

Każde z powstających jąder komórkowych ma o połowę mniej materiału genetycznego od komórki macierzystej. Oba jądra są identyczne w jądrem macierzystym komórki, co związane jest z identycznością chromatyd potomnych. Pod koniec telofazy rozpoczyna się cytokineza, a więc podział cytoplazmy. Powstają wówczas dwie komórki potomne, a każda z nich ma mniejsze o połowę rozmiary komórki w stosunku do komórki macierzystej.

Podsumowanie:

W wyniku mitozy z jednej komórki macierzystej powstają dwie identyczne genetycznie komórki potomne, o połowę mniejsze od komórki macierzystej. Proces ten zachodzi zarówno w komórkach diploidalnych, jak i haploidalnych.

Jeżeli mitozie podlegają komórki diploidalne, w jej wyniku powstają dwie komórki diploidalne, jeśli komórki haploidalne dzielą się mitotycznie – dwie komórki haploidalne. Podczas interfazy komórki przygotowuje się na podział, zwiększając swą masę, a podczas podziału masa komórek potomnych maleje dwukrotnie w stosunku do tej, która w podział weszła. W mitozie nie dochodzi do zmniejszenia liczby chromosomów, ale ma miejsce zmiana ilości DNA. Komórka diploidalna przystępująca do podziału ma ilość DNA na poziomie 4c, a komórki haploidalne – 2c. W wyniku mitozy ilość DNA w potomnych komórkach diploidalnych wynosi 2c, a w potomnych komórkach haploidalnych c. Podczas fazy S interfazy, w której ma miejsce replikacja, ilość DNA wraca do normy.