Mitoza, mejoza i cykl komórkowy

Dwie formy podziału jądra rozprowadzają chromosomy do nowych komórek: mitoza kopiuje pełny zestaw do każdej komórki potomnej, podczas gdy mejoza zmniejsza zestaw o połowę, tworząc gamety i generując zmienność genetyczną.

Definition

Mitoza to podział, który prowadzi do powstania dwóch genetycznie identycznych jąder potomnych, mejoza to dwuetapowy podział redukcyjny, który prowadzi do powstania haploidalnych gamet, a cykl komórkowy to regulowana sekwencja zdarzeń, poprzez którą komórka rośnie, replikuje swoje DNA i dzieli się.

Scope

Ten temat obejmuje fazy cyklu komórkowego i jego punkty kontrolne, etapy mitozy, które prowadzą do powstania dwóch genetycznie identycznych komórek potomnych, dwa podziały mejozy, które redukują liczbę chromosomów o połowę, parowanie homologów i crossing-over w mejozie I, a także sposób, w jaki zdarzenia mejotyczne stanowią fizyczną podstawę praw Mendla. Omówiono w nim uporządkowany rozdział chromosomów; błędy w tym procesie są omawiane w kontekście aneuploidii.

Core questions

• Jakie są fazy cyklu komórkowego i w jaki sposób punkty kontrolne regulują jego przebieg?
• W jaki sposób mitoza zapewnia, że każda komórka potomna otrzymuje kompletny zestaw chromosomów?
• W jaki sposób dwa podziały mejozy zmniejszają liczbę chromosomów o połowę?
• W jaki sposób parowanie homologów i crossing-over w mejozie stanowią podstawę praw Mendla?

Key concepts

• Fazy cyklu komórkowego i punkty kontrolne
• Etapy mitozy
• Mejoza I i mejoza II
• Parowanie homologów i crossing-over
• Podział redukcyjny i tworzenie gamet

Mechanisms

DNA jest replikowane w fazie S, a podczas podziału wrzeciono przyczepia się do centromerów, aby rozdzielić materiał genetyczny; w mitozie chromatydy siostrzane rozdzielają się, dając identyczne komórki, natomiast w mejozie chromosomy homologiczne najpierw parują i wymieniają segmenty poprzez crossing-over, a następnie rozdzielają się, po czym następuje drugi podział rozdzielający chromatydy siostrzane, zmniejszając liczbę chromosomów o połowę i tasując allele.

Clinical relevance

Mejotyczne zdarzenia separacji homologów wyjaśniają, w jaki sposób rekombinacja i niezależna segregacja generują różnorodność gamet, podczas gdy błędy w kontroli cyklu komórkowego leżą u podstaw raka, a błędy w separacji mejotycznej powodują aneuploidie obserwowane w poronieniach i stanach takich jak zespół Downa.

History

Flemming opisał mitozę w latach 80. XIX wieku, a mejoza została scharakteryzowana wkrótce potem; uznanie, że zachowanie chromosomów mejotycznych odzwierciedla segregację mendlowską, ugruntowało teorię chromosomową, a molekularne mechanizmy kontroli cyklu komórkowego zostały wyjaśnione pod koniec XX wieku, co zostało uhonorowane Nagrodą Nobla w 2001 roku.

Key figures

• Walther Flemming
• Theodor Boveri
• Paul Nurse

Seminal works

• klug2019

Frequently asked questions

Jaka jest główna różnica między mitozą a mejozą?

Mitoza prowadzi do powstania dwóch komórek potomnych genetycznie identycznych z komórką macierzystą i ze sobą nawzajem, podczas gdy mejoza obejmuje dwa podziały, które zmniejszają liczbę chromosomów o połowę i, poprzez crossing-over oraz niezależną segregację, prowadzą do powstania czterech genetycznie zróżnicowanych gamet.

Dlaczego mejoza jest ważna dla zmienności genetycznej?

Mejoza tasuje allele na dwa sposoby: crossing-over wymienia segmenty między chromosomami homologicznymi, a niezależna segregacja losowo rozdziela chromosomy matczyne i ojcowskie, tak że każda gameta zawiera unikalną kombinację alleli.