Komórka - odkrycie i badania

• W 1665 roku angielski uczony Robert Hooke przy zastosowaniu wynalezionego właśnie mikroskopu stwierdził, ze korek składa się z małych jamek które nazwał komórkami.

• W 1839 roku dwaj uczeni niemieccy, botanik Schleiden i zoolog Schwann, ogłosili, że ciała wszystkich roślin i zwierząt składają się z komórek.

• W 1855 roku Virchov ogłosił, że nowe komórki mogą powstawać tylko przez podział komórek już istniejących.

Teoria komórkowa (T. Schwann)

• głosi, że komórka jest podstawową jednostką zarówno strukturalną, jak i najmniejszą reprezentatywną cząstką funkcjonalną wykazującą wszystkie charakterystyczne właściwości istot żywych

Budowa komórki zwierzęcej

• jąderko - element jądra komórkowego odpowiedzialny za syntezę RNA, głównie rRNA. Jakościowo stanowi zagęszczenie chromatyny.

• błona jądrowa - podwójna błona białkowo-lipidowa odgraniczająca wnętrze jądra komórkowego od cytoplazmy.

• mitochondrium - organellum komórki eukariotycznej, w którym zachodzą procesy będące głównym źródłem energii (w postaci ATP) dla komórki

• aparat Golgiego - organellum występujące niemal we wszystkich komórkach eukariotycznych, służące chemicznym modyfikacjom substancji zużywanych przez komórkę, bądź wydzielanych poza nią

• rybosomy - organelle służące do produkcji białek w ramach translacji. Są zbudowane z rRNA i białek

• retikulum endoplazmatyczne - wewnątrzkomórkowy i międzykomórkowy system kanałów odizolowanych od cytoplazmy podstawowej błonami (membranami) biologicznymi. Tworzy nieregularną sieć cystern, kanalików i pęcherzyków

• centriola - jedna z dwóch walcowatych, zbudowanych z 9 grup mikrotubul, struktur wchodzących w skład centrosomu

• centrosom - wyspecjalizowana struktura w pobliżu jądra komórkowego odgrywająca istotną rolę w procesie formowania wrzeciona podziałowego w komórkach zwierzęcych

• mikrotubule - wraz z innymi strukturami pełnią funkcję cytoszkieletu nadając komórce kształt, biorą udział w transporcie wewnątrzkomórkowym, biorą udział w czasie podziału komórki tworząc wrzeciono kariokinetyczne

• lizosom - stanowią organelle komórkowe w których zachodzi nie tylko proces trawienia komórkowego wchłoniętych pokarmów, ale także rozkład niepotrzebnych już cząsteczek

• błona komórkowa - półprzepuszczalna błona biologiczna oddzielająca wnętrze komórki od świata zewnętrznego

Jądro komórkowe

• organellum znajdujące się w każdej komórce eukariotycznej (wyjątek to komórki tracące jądro w procesie dojrzewania, np. erytrocyty ssaków lub zrogowaciałe komórki naskórka; takie komórki nie są w stanie rozmnażać się i szybko tracą zdolność do życia)

• posiada własną otoczkę, mieści się zwykle w pobliżu środka komórki i przeważnie ma kształt kulisty. Wewnątrz jądra znajduje się maleńkie ciałko zwane jąderkiem

Każdy organizm ma charakterystyczną, ściśle określoną liczbę chromosomów we wszystkich komórkach ciała.

W każdej komórce ciała człowieka znajduje się 46 chromosomów zawierających 23 ich różne pary.

Komórki zawierające dwa kompletne zespoły chromosomów nazywa się diploidalnymi.

Gamety męskie (plemniki) i żeńskie (komórki jajowe), które maja tylko po jednym chromosomie każdego rodzaju, określa się jako haploidalne.

Gamety zawierają o połowę mniejszą liczbę chromosomów niż komórki somatyczne organizmu tego samego gatunku.

Przy zapłodnieniu komórki jajowej przez plemnik następuje połączenie dwu tych haploidalnych zespołów i zostaje ponownie odtworzona podwójna liczba chromosomów.

Cykl komórkowy

• Każda komórka potomna powstała w wyniku podziału podwaja swoje składniki, po czym dzieli się znowu na dwie komórki potomne

• Każda komórka „rodzi się” w wyniku podziału komórki macierzystej, a następnie przechodzi okres wzrostu i ulega kolejnemu podziałowi na dwie komórki potomne.

• Prawidłowy przebieg procesu podziału komórkowego zapewnia, że każda komórka potomna otrzyma taka sama liczbę i te same rodzaje chromosomów, jakie zawierała komórka macierzysta.

MITOZA

• odnosi się do podziału jądra na dwa jądra potomne, natomiast podział cytoplazmy prowadzący do powstania dwu komórek potomnych, z których każda zawiera jądro potomne, określa się terminem cytokinezy.

procesowi podziału jądra komórkowego towarzyszy precyzyjne rozdzielenie chromosomów do dwóch komórek potomnych; powstają komórki, które dysponują materiałem genetycznie identycznym z komórką macierzystą. Jest to najważniejsza z różnic między mitozą a mejozą. Mitoza zachodzi w komórkach somatycznych zwierząt

Podział jądra i cytoplazmy są procesami zsynchronizowanymi.

Każdy podział mitotyczny jest procesem ciągłym, jedno stadium przechodzi niedostrzegalnie w następne.

Stadia mitozy:

• profaza

• metafaza

• anafaza

• telofaza

Okres pomiędzy podziałami mitotycznymi jadra nazwano interfazą

1. profaza

• następuje kondensacja chromatyny

• chromosomy zaczynają być widoczne

• ujawnia się struktura chromosomu

• chromatydy ulegają pogrubieniu, widać miejsce ich złączenia (centromer)

• formuje się wrzeciono podziałowe (kariokinetyczne)

• zanik jąderka

• zanika otoczka jądrowa

2. metafaza

• rozpad błony jądrowej (w tym momencie rozpoczyna się metafaza)

• następuje przyczepienie wrzeciona podziałowego do centromerów

• chromosomy ustawiają się w płaszczyźnie równikowej komórki, tworząc płytkę metafazową

3. anafaza

• następuje rozdzielenie chromatyd siostrzanych, powstają chromosomy potomne (jest to właściwym początkiem anafazy)

• chromosomy potomne wędrują do przeciwległych biegunów komórki

• podział organelli na równe zespoły

4. telofaza

• wokół skupisk chromosomów powstaje błona jądrowa

• wyodrębniają się jądra potomne identyczne z jądrem rodzicielskim

• chromosomy ulegają despiralizacji do chromatyny

• dochodzi do cytokinezy (czasami proces ten dokonuje się już w anafazie)

• powstają dwie diploidalne komórki potomne

interfaza

• nie jest częścią mitozy. Stanowi część cyklu komórkowego pomiędzy podziałami komórki.

• jest najdłuższą fazą życia komórki, należącą do cyklu komórkowego. Jest etapem, w którym komórka przygotowuje się do podziału mitotycznego lub mejotycznego. Interfazę stanowią trzy stadia:

• Faza G1- poprzedza ją zakończony podział mitotyczny i jest fazą wzrostową komórki

• Faza S - dochodzi do replikacji DNA, czyli do podwojenia ilości kwasu

• Faza G2 - następuje synteza białek wrzeciona podziałowego, głównie tubuliny jak również składników błony komórkowej potrzebnych do jej wytworzenia po zakończonym podziale

MEJOZA

• proces podziału redukcyjnego jądra komórkowego, z którego powstają 4 jądra o połowie chromosomów (po jednym z każdej pary) komórki macierzystej

• utrzymuje stałość liczby chromosomów w komórkach kolejnych pokoleń

• zachodzi podczas tworzenia się gamet - komórek jajowych lub plemników

• obejmuje dwa podziały komórkowe, w wyniku czego liczba chromosomów zostaje zredukowana do połowy tak, że gamety otrzymują tylko połowę tej ilości chromosomów, która występuje w innych komórkach ciała. Kiedy dwie gamety łączą się w procesie zapłodnienia, zostaje odtworzona liczba chromosomów 2n.

• Rozdział chromosomów homologicznych (ojcowskich i matczynych) do dwóch jąder potomnych jest przypadkowy, w skutek czego następuje wymieszanie cech rodzicielskich w komórkach rozrodczych potomka, a ponadto dzięki wymianie segmentów między chromosomami homologicznymi w procesie crossing-over powstać mogą nowe kombinacje genów.

Zjawisko to zachodzi w profazie mejozy, w czasie koniugacji chromosomów. Crossing - over prowadzi do rekombinacji genetycznej.

• Mejoza obejmuje dwa kolejne, bezpośrednio po sobie następujące podziały jąder, które, podobnie jak w przypadku mitozy, podzielić można na cztery główne fazy:
  1) profaza I - chromosomy ulegają silnemu skróceniu wskutek spiralizacji nici chromatynowych, przy czym chromosomy homologiczne pochodzące od organizmu ojcowskiego i matecznego łączą się wzdłuż parami, tworząc tzw. biwalenty, każdy złożony z 4 chromatyd (koniugacja), w trakcie tego połączenia między chromatydami zachodzić może wymiana odcinków, zwana crossing-over, czyli wymiana materiału genetycznego, pod koniec profazy I zanika błona jądrowa i jąderka,
  
  2) metafaza I - wytwarza się wrzeciono podziałowe, a biwalenty układają się w płaszczyźnie równikowej,
  
  3) anafaza I - następuje całkowity zanik połączeń między chromosomami w biwalentach, chromosomy rozchodzą się do przeciwległych biegunów, przy czym podział ten jest losowy, niezależny od ich pierwotnej przynależności do genomu ojcowskiego lub matecznego, a w każdym jądrze potomnym znajduje się tylko jeden chromosom z danej pary,
  
  4) telofaza I - dookoła dwóch jąder potomnych o zredukowanej liczbie chromosomów odtwarza się błona jądrowa.

• Po krótkiej fazie przejściowej (interfaza) następuje drugi podział mejotyczny o przebiegu identycznym jak w mitozie:
  
  1) w profazie II formowanie nowego wrzeciona podziałowego, zanika błona jądrowa

2) w metafazie II połączone dotąd centromerami chromatydy poszczególnych chromosomów rozdzielają się

3) w anafazie II chromosomy potomne rozchodzą do przeciwległych biegunów,

4) w telofazie II odtwarzana jest błona jądrowa i jąderka.

Po każdym z podziałów następuje podział komórki. W końcowym efekcie w wyniku mejozy powstają 4 komórki potomne o zredukowanej (haploidalnej) liczbie chromosomów. Mejoza jest procesem znacznie dłuższym od mitozy, szczególnie długa jest profaza I.

---