Podział komórki: cykl komórkowy

Wzrost organizmu następuje w wyniku zwiększenia liczby komórek poprzez podział. Głównymi metodami podziału komórek w ciele człowieka są mitoza i mejoza. Procesy zachodzące podczas tych metod podziału komórek przebiegają w ten sam sposób, ale prowadzą do różnych rezultatów.

Mitotyczny podział komórek (mitoza) prowadzi do wzrostu liczby komórek i wzrostu organizmu. Metoda ta zapewnia odnowę komórek, gdy się zużyją lub obumrą. Obecnie wiadomo, że komórki naskórka żyją 10-30 dni, erytrocyty - do 4-5 miesięcy. Komórki nerwowe i mięśniowe (włókna) żyją przez całe życie człowieka.

Wszystkie komórki przechodzą zmiany podczas reprodukcji (podziału), które mieszczą się w ramach cyklu komórkowego. Cykl komórkowy to nazwa nadana procesom, które zachodzą w komórce od podziału do podziału lub od podziału do śmierci (śmierci) komórki. Cykl komórkowy rozróżnia przygotowanie komórki do podziału (interfaza) i mitozę (proces podziału komórki).

W interfazie, która trwa około 20-30 godzin, wzrasta tempo procesów biosyntezy, zwiększa się liczba organelli. W tym czasie podwaja się masa komórki i wszystkich jej składników strukturalnych, w tym centrioli.

Następuje replikacja (powtórzenie, podwojenie) cząsteczek kwasu nukleinowego. Jest to proces przenoszenia informacji genetycznej przechowywanej w macierzystym DNA poprzez dokładne jej powielanie w komórkach potomnych. Łańcuch macierzystego DNA służy jako matryca do syntezy potomnego DNA. W wyniku replikacji każda z dwóch potomnych cząsteczek DNA składa się z jednego starego i jednego nowego łańcucha. W okresie przygotowania do mitozy w komórce syntetyzowane są białka niezbędne do podziału komórki. Pod koniec interfazy chromatyna w jądrze ulega kondensacji.

Mitoza (od greckiego mitos – nić) to okres, w którym komórka macierzysta dzieli się na dwie komórki potomne. Mitotyczny podział komórki zapewnia równomierne rozmieszczenie struktur komórkowych, jej substancji jądrowej – chromatyny – między dwiema komórkami potomnymi. Czas trwania mitozy wynosi od 30 minut do 3 godzin. Mitozę dzielimy na profazę, metafazę, anafazę, telofazę.

W profazie jąderko stopniowo rozpada się, a centriole rozchodzą się w kierunku biegunów komórki. Mikrotubule centrioli są skierowane w stronę równika, a w rejonie równikowym zachodzą na siebie.

W metafazie błona jądrowa ulega zniszczeniu, nici chromosomowe są kierowane do biegunów, utrzymując połączenie z regionem równikowym komórki. Struktury siateczki śródplazmatycznej i aparatu Golgiego rozpadają się na małe pęcherzyki (pęcherzyki), które wraz z mitochondriami są rozprowadzane do obu połówek dzielącej się komórki. Pod koniec metafazy każdy chromosom zaczyna dzielić się na dwa nowe chromosomy potomne przez podłużną szczelinę.

W anafazie chromosomy oddzielają się od siebie i przemieszczają się w kierunku biegunów komórki z szybkością do 0,5 μm/min. Pod koniec anafazy błona komórkowa wnika wzdłuż równika komórki prostopadle do jej osi podłużnej, tworząc bruzdę podziałową.

W telofazie chromosomy, które rozeszły się do biegunów komórki, dekondensują, stają się chromatyną, a transkrypcja (produkcja) RNA rozpoczyna się. Tworzą się błona jądrowa i jąderko, a struktury błonowe przyszłych komórek potomnych są szybko formowane. Na powierzchni komórki, wzdłuż jej równika, zwężenie pogłębia się, a komórka dzieli się na dwie komórki potomne.

W wyniku podziału mitotycznego komórki potomne otrzymują zestaw chromosomów identyczny z matczynym. Mitoza zapewnia stabilność genetyczną, wzrost liczby komórek, a co za tym idzie wzrost organizmu, a także procesy regeneracji.

Mejozę (z greckiego meiosis – redukcja) obserwuje się w komórkach płciowych. W wyniku podziału tych komórek powstają nowe komórki z pojedynczym (haploidalnym) zestawem chromosomów, co jest ważne dla przekazywania informacji genetycznej. Gdy jedna komórka płciowa łączy się z komórką płci przeciwnej (podczas zapłodnienia), zestaw chromosomów podwaja się, staje się kompletny, podwójny (diploidalny). W diploidalnej (dwujądrowej) zygocie powstałej po połączeniu komórek płciowych występują dwa zestawy identycznych (homologicznych) chromosomów. Każda para homologicznych chromosomów organizmu diploidalnego (zygoty) pochodzi z jądra komórki jajowej i z jądra plemnika.

W wyniku mejozy komórek płciowych w dojrzałym organizmie każda komórka potomna zawiera tylko jedną ze wszystkich par homologicznych chromosomów komórek pierwotnych. Staje się to możliwe, ponieważ podczas mejozy następuje tylko replikacja DNA i dwa kolejne podziały jąder. W rezultacie z jednej komórki diploidalnej powstają dwie komórki haploidalne. Każda z tych komórek potomnych zawiera połowę liczby chromosomów (23) w porównaniu z jądrem komórki macierzystej (46). W wyniku mejozy haploidalne komórki płciowe mają nie tylko połowę mniejszą liczbę chromosomów, ale także inny układ genów w chromosomach. Dlatego nowy organizm niesie nie tylko sumę cech swoich rodziców, ale także swoje własne (indywidualne) cechy.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]