Ћелијски циклус Ћелијске деобе

ЦИКЛУС ЋЕЛИЈЕ Живот вишећелијског организма почиње од оплођене јајне ћелије – зигота. Зигот пролази кроз серију од више хиљада деоба при чему настају све ћелије и ткива вишећелијског организма. Код човека, тај број је око ћелија.

Вишећелијски организам се састоји од: –телесних (соматских) и –полних (герминативних) ћелија или гамета.

раст и диференцијација соматксих ћелија одвија се кроз деобу МИТОЗУ, а обезбеђивање следеће генерације кроз формирање полних ћелија одвија се кроз деобу МЕЈОЗУ

Период између две деобе се назива интерфаза Интерфаза је период раста и припреме ћелије за деобу. најдужа фаза у животу ћелије Интерфаза

Процес деобе заузима веома мали део укупног ћелијског циклуса Ако бисмо претпоставили да циклус ћелије траје 24 часа, митоза би трајала 4, а приод интерфазе 20.

Фазе интерфазе

G1 Одмах након деобе, ћелије улазе у G1 фазу интерфазе у којој се одвија: –растење ћерке ћелије –диференцијација ћелија –транскрипција DNK, синтеза RNK, синтеза протеина Најдуже траје У овој фази сваки хромозом се састоји од једне хроматиде, односно једног молекула DNK. Код сисарских ћелија ова фаза траје 6-12 сати у зависности од типа ћелије. Неке ћелије остају у овој фази месецима, чак годинама (јајне ћелије)

S Фаза синтезе DNK Репликација DNK Сваки хромозом, који је у претходној G1 фази имао 1 молекул DNK, на крају S- фазе изграђен је од два молекула DNK (две сестринске хроматиде). У овој фази се одвија и синтеза хистона и дуплирање центриола (од једног настају два пара центриола који се у деоби распоређују на полове ћелије). Синтетичка фаза траје 6-8 сати.

G2 фаза која непосредно предходи митози –Припрема за деобу –у овој фази је количина DNK у ћелији дупло већа него у G1 фази. –Раст се наставља

Кључни процеси у интерфази су: раст ћелије до величине карактеристичне за њену врсту; ћелија која не достигне одређену величину неће моћи да се подели; репликација DNK која омогућава да у деоби кћерке ћелије добију међусобно исту количину ДНК, односно исте гене; сестринске хроматиде су, уствари, будући хромозоми кћерки-ћелија које ће настати деобом.

*Ћелије које немају способност дељења, као што су попречно-пругасте мишићне ћелије, нервне ћелије или, рецимо, еритроцити уласком у Г1 фазу у њој трајно остају. Пошто Г1 фаза истовремено представља читав ћелијски циклус ових ћелија, она се у том случају означава као Г0 фаза. Ћелије које се током целог свог живота налазе у Г0 фази називају се нецикличне ћелије. Оне свој животни век окончавају ћелијским умирањем, а ћелије које имају способност деобе завршавају деобом на нове ћелије.

МИТОЗА Митозом се деле соматске ћелије са диплоидним бројем ромозома Кћерке ћелије добијају међусобно једнак број хромозома (обе су диплоидне) и количину DNK, а истовремено имају и једнак број хромозома као мајка-ћелија (2n) од које су настале. Процес митозе је континуиран али јасно се разликује 5 фаза.

ПРОФАЗА Скраћивање и задебљавање хроматинских конаца тј. формирање видљивих хромозома. Центриоле крећу ка половима ћелије Почиње образовање деобног вретена кога граде микротубуле нанизане једна на другу од центриола ка екватору ћелије Дезинтегрише се једрова опна Jедарца се губе.

ПРОМЕТАФАЗА После разлагања једрове опне, хромозоми се распоређују по ћелији и каче за микротубуле растућег деобног вретена Суперспирализација се наставља, али није потпуна

МЕТАФАЗА Хромозоми су максимално спирализовани Завршава се образовање деобног вретена (конци деобног вретена се пружају од центриола на половима ћелије до хромозома на екватору ћелије) хромозоми се налазе на екватору ћелије где образују екваторијалну раван сваки хромозом је, преко кинетохора, повезан концима деобног вретена и са једним и са другим полом ћелије (пошто је кинетохор паран, један се везује за један, а други за супротни пол ћелије)

AНАФАЗА Центромере се уздужно деле чиме се сестринске хроматиде раздвајају – хромозом се поделио на два нова хромозома. Хроматиде, које су сада нови хромозоми, се крећу ка половима скраћивањем микротубула деобног вретена. За кретање хроматида ка половима потроши се неколико молекула ATP-a. Од сваког хромозома једна хроматида одлази на један, а друга на други пол ћелије – тиме се на половима налази подједнак број хроматида. У људској ћелији, чијих се 46 хромозома поделило на 92 хроматиде, по 46 хроматида (нових хромозома) се налази на сваком полу ћелије.

Телофаза Завршна фаза митозе (грч. тхелос = крај), обухвата: хромозоми се декондезују (деспирализују); ишчезавају конци деобног вретена; око хромозома на половима ћелије образује се једрова опна; образује се једарце; на екватору ћелије се образује деобна бразда којом се равномерно подели цитоплазма на две кћерке-ћелије (цитокинеза) кћерке-ћелије имају упола мању количину цитоплазме од мајке-ћелије. Када уђу у интерфазу током периода раста оне ће достићи величину мајке ћелије

МЕЈОЗА У полним органима животиња и биљака настају полне ћелије – гамети. При томе се једна диплоидна ћелија два пута дели и настају четири хаплоидне ћелије Гамети имају половину укупног броја хромозома од оног који је карактеристичан за телесне ћелије. То је хаплоидни број n. У процесу оплођења, мушки и женски гамети се спајају у зигот са 2n хромозома из кога се развија новa јединкa. Телесне ћелије нове јединке имају диплоидан број хромозома 2n.

Мејоза се још назива и редукциона деоба јер се у њој број хромозома смањује са диплоидног на хаплоидни број. Биолошки смисао редукционе деобе – мејозе је одржавање сталног броја хромозома тј. константне количине наследног материјала карактеристичног за врсту.

Прва мејотичка деоба - Мејоза I

Профаза I Веома комплексан процес, за разлику од профазе митозе, у коме се дешавају процеси са важним генетичким последицама. –парење хомологих хромозома кросинговер –одвија се кросинговер. биваленти тетраде –хромозоме називамо биваленти или тетраде јер садрже 4 хроматиде.

Профаза мејозе I траје дуже од профазе митозе и у њој се одвијају неки процеси којих нема у митози. Дели се на 5 подфаза: 1.лептотен, 2.зиготен, 3.пахитен, 4.диплотен и 5.дијакинезис.

Прва подфаза профазе I је лептотен. У њој почиње кондезовање хроматина па се хромозоми уочавају као кончасте творевине везане својим ктајевима за једрову мембрану. Хромозом се састоји од 2 хроматиде, али су оне приљубљене једна уз другу па се не уочавају. У зиготену долази до спаривања хомологих хромозома тј. синапси. Пар хомологих хромозома назива се бивалент или тетрада (грч. тетра = четири, зато што сваки бивалент има 4 хроматиде). У пахитену долази до кросинг-овера (енгл. crossing-over) који представља размену генетичког материјала између несестринских хроматида хомологих хромозома. После извршеног кросинг-овера хромозом из мајчине гарнитуре садржи део очевог хомологог хромозома и обрнуто У диплотену се хромозоми удаљавају, али се не одвајају потпуно већ остају спојени на местима која се називају хијазме. Хијазме означавају где се вршио кросинг-овер. У дијакинезису ишчезава једрова опна и једарце.

Метафаза I Као и метафаза митозе, метафаза I мејозе почиње када једарна овојница нестане Деобно вретено је формирано и парови хомологих хромозома се постављају у екваторијалну раван Центромере бивалента су оријентисане ка супротним половима

Кључна фаза мејозе у којој се у ствари дешава редукција Кидају се спојеви на хијазмама, хомологи хромозоми се раздвајају и цели хромозоми одлазе на супротне полове ћелије уочимо разлику у односу на митозу – у анафази митозе долази до поделе хромозома тако да њихове уздужне половине, тј. хроматиде, се раздвајају и одлазе на супротне полове ћелије Анафаза I

Број хромозома се тако своди на половину, а како се биваленти раздвајају независно, мајчински и очински хромозоми се раздвајају у случајним комбинацијама. Могућ број комбинација за 23 хромозома је 2 23 тј. више од 8 милиона. Различитост генетичког материјала који потомци приме од родитеља је и већи због кросинговера.

Телофаза I Два хаплоидна сета хромозома се групишу на супротним половима ћелије Појављује се једарце Ствара се нова једрова опна око нових гарнитура хромозома Јавља се преграда која дели цитоплазму на две ћерке ћелије

Друга мејотичка деоба – Мејоза II Слична је митози Број хромозома који улази у митозу II је хаплоидан Кључна фаза је анафаза II у којој се ДЕЛЕ центромере и на полове одлазе хроматиде Коначни резултат су 4 хаплоидне ћерке ћелије, а сваки хромозом има једну хроматиду (1 молекул DNK).

Генетичке последице мејозе 1.Мејозом се одржава сталан број хромозома из генерације у генерацију (родитељи, њихова деца, унуци итд.). Када се број хромозома у полним ћелијама не би редуковао, дошло би до његовог дуплирања у свакој наредној генерацији. Израчунато је да би код човека, у том случају, на крају десете генерације број хромозома износио Сегрегација различитих облика гена (алела) и њихово мешање у кросинговеру 3.Мешање генетичког материјала раздвајањем хомолога у случајним комбинацијама у анафази I

Гаметогенеза Образовање полних ћелија (гамета) човека назива се гаметогенеза (генезис = постанак). Разликују се два типа гаметогенезе: сперматогенеза (образовање сперматозоида) и овогенеза (образовање јајне ћелије, овум= јајна ћелија). При сперматогенези од једне ћелије мејозом постају 4 сперматозоида и сви су функционални (имају способност да оплоде јајну ћелију). У женском полу од једне ћелије такође настају 4 ћелије, али је само једна од њих функционална – јајна ћелија, док остале три пропадају