Podziały komórkowe

Obejmuje on ściśle ze sobą związane procesy podziału jądra komórkowego, czyli kariokinezę, oraz podziału cytoplazmy, czyli cytokinezę. W zależności od przebiegu kariokinezy wyróżnia się nastepujące rodzaje podziału komórki: mitozę, mejozę oraz rzadziej obserwowane : amitazę i endominazę.

Cykl życiowy komórki

Wraz z powstaniem nowej komórki rozpoczyna się jej cykl życiowy (cykl komórkowy). Obejmuje on wzrost komórki, a następnie jej podział na dwie komórki potomne. W przebiegu cyklu komórkowego wyróżnia się: Ilość DNA w komórce diploidalnej określa się jako 2c. W trakcie cyklu komórkowego ulega ona zmienie Ostatecznie jednak każda z komórke potomnych ma taką samą ilość DNA jak komórka rodzicielska.



Interfaza zajmuje ok 70-90% czasu cyklu komórkowegi. Obejmuje trzy fazy, określane jako G1, S i G2. W ich trakcie następuje przygotowanie komórki do podziału (faza M).
Faza G1 - wzrost komórki aż do kolejnej fazy polegającej m.in. na zwiększeniu liczby organelli i syntezie enzymów niezbędnych do replikacji DNA.
Faza S - podwojenie ilości DNA(replikacja DNA) i połączenie nowo powstałych cząsteczek DNA z wcześniej wytworzonymi białkami histonowymi. Dzięki tym procesom każda z dwóch komórek potomnych, które powstaną podczas najbliższej mitozy otrzyma materiał genetyczny identyczny z komórką rodzicielską.

Mitoza

Mitoza zachodzi w komórkach somatycznych u zwierząt oraz komórkach somatycznych i generowanych u roślin. Podział mitotyczny jest procesem ciągłym, jednak umownie dzieli się go na cztery fazy: profazę, metafazę, anafazę i trlofazę.



  1. Profaza - rozpoczyna się postępującą kondensacją chromatyny, w której wyniku uwidaczniają się chromosomy. W fazie S interfazy odbywa się replikacja DNA, dlatego każdy chromosom składa się z dwóch chromatyd. W profazie następuje również zanik otoczki jądrowej i jąderek. Zaczyna też powstawać wrzeciono podziałowe zbudowane z mikrotubul. Umożliwia ono kontrolowane przemieszczanie się chromosomów podczas podziału komórki
  2. Metafaza - W tej fazie chromosomy osiągają maksymalny poziom kondensacji - są krótkie i grrube i dobrze widoczne pod mikroskopem optycznym. Każdy chromosom jest zbudowany z dwóch chromatyd. Chromosomy połączone sia włóknami całkowicie uformowanego wrzeciona podziałowego, układają się w płaszczyźnie równikowej komórki, tworząc płytkę metafazową
  3. Anafaza - faza ta rozpoczyna się podziałem centronów co prowadzi do rozdzielenia każdego chromosomu na dwie chromatydy. Od tego momentu każda chromatyda staje się odrębnym chromosomem tzw. chromosomem potomnym. Chromosomy potomne przemieszczają się do przeciwległych biegunów komórki dzięki dzięki skracającym się włóknom wszeciona podziałowego
  4. Telofaza - Struktura chromosomów potomnych zgromadzonych na biegunach komóki podlega stopniowemu

Cytokineza

Podział cytoplazmy (cytozolu i organelli komórkowych) rozpoczyna sie w anafazie lub pod koniec telofazy. W komórce roślinnej, w wyniku przekształceń wrzeciona kariokinetycznego, formuje się wtedy specjalna struktura nazywana fragmaplastem lub wrzecionem cytokinetycznym. W płaszczyźnie równikowej fragmaplastu układaja się pęcherzyki aparatu Golgiegi. Dostaczają one materiału do budowy brakujących błon oraz ścian komórkowych nowo powstających komórek potomnych.

W komórkach zwierzęcych w trakcie telofazy mikrofilamentytworzą w płaszzyźnie równikowej pierścień, który kurcząc się powoduje powstanie niewielkiego przewężenia, tzw. bruzdy podziałowej. Zaciskający się pierścień ostatecznie prowadzi do człkowitego rozdziału cytozolu i zanurzonych w nim organelli do boku komórek potomnych.


Znaczenie mitozy

W wyniku mitotycznego podziału jądra oraz cytoplazmy powstają dwie komórki potomne wyposażone w taki sam zestaw chromosomów, jakim dysponowała komórka rodzicielska. Ten rodzaj podziału umożliwia więc zwiększenie liczby komórek identycznych pod względem genetycznym. Leże on u podstaw procesów wzrostu i rozwoju organizmów. Umożliwia też regenerację uszkodzonych , zużytych lub utraconych elementów budowy organizmu (momórek, tkanek a nawet całych organów), np wymianę krwinek czerwonych, zabliźnianie ran i odrastanie organów, np. ogona jaszczórki. Za pewnia również bezpłciowe rozmnażanie się wieku organizmów.

Progamowana śmierć komórki

Liczba komórke somatycznych w organizmie wielokomórkowym musi być utrzymana na stałym poziomie. Jeśli więc jedne komórki ulegają podziałom, to inne muszą umierać.

Gdy komórka przestaje być potrzebma, rozpoczyna się u niej proces apoptozy, nazywany równeiż programowaną śmiercią komórki. Wówczas komórka traci wodę i kurczy się, jej cytoszkielet się rozpada (ulega degradacji), otoczka jądrowa znika, a DNA ulega fragmentacji. Taka obumierająca komórka jest natychmiast usuwana dzięki komórkom żernym układu odpornościowego. W dojrzałych tkankach śmierć komórek równoważy procesy podziału, zapobiegając nadmiernemu rozrastaniu się narządów.

Kiedy komórki nadmiernie się dzielą

W komórkach eukariotycznych nad prawidłowym przebiegiem cyklu komórkowego czuwa specjalny, złożony z białek regulatorowych układ kontroli cyklu komórkowego. Dzięki niemu etapy cyklu komórkowego przebiegają w okreslonej kolejności, np. podział komórki nie rozpocznie się doppuki nie zostanie zakończona replikacja DNA, a po podziale komórka przejdzie do fazy G1 lub G0. W organizmie wielokomórkowym układ kontroli cyklu komórkowego reguluje liczbę kmórek w tkankach i narządach organizmu. Czasami dochodzi jednak do zaburzeń cyklu komórkowego, co przejawia się niekontrolowanymi podziałami komórek, Prowadzą one do przemiany komórki prawidłowej w komórkę nowotworową, co określa się mianem transformacji nowotworowej Gdy regulacja ulega zaburzeniu, podziały komórkowe są nadmierne i komórki nie ulegają programowej śmierci, powstają nowotwory.

Mechanizmy powodujące transformacje nowotworową są niezwykle złożone. Znane są jednak różne czynniki, które mogą ją wywołać. Zalicz aię do nich:

Mejoza

Podział mejotyczny zachodzi tylko tylko u organizmów rozmnażających się płciowo. W jego wyniku powsają cztery komórki potomne. W porównaniu z komórką roszicielską mają one zredukowaną do połowy liczbę chromosomów. W ten sposób powstają zwykle gamety zwierząt, a także zarodki roślin i grzybów. Nie ulegają one kolejnym podziałom, dlatego w wypadku mejozy nie można mówić o cyklu komórkowym. Mejoza trwa znacznie dłużej niż mitoza. Może być też zatrzymana na jednym z etapów nawet przez kilkanaście lat (np. w trakcie gametogenezy człowieka i innych ssaków).

Znaczenie mejozy