UNIVERZITET CRNE GORE PRIRODNO-MATEMATIČKI FAKULTET STUDIJSKA GRUPA ZA BIOLOGIJU

Seminarski rad

Ćelijska dioba

prof: Doc. dr. Emilija Nenezić student: Jelena Popović, 21/11

1

Sadržaj:

Uvod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Ćelijski ciklus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Mitoza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Mejoza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Prva mejotička dioba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Druga mejotička dioba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Amitoza i endomitoza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Ćelijska proliferacija i diferencijacija . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2

Uvod

Ćelijski ciklus

sl.1 ćelije u različitim fazama ćelijskog ciklusa

Ćelijski ciklus predstavlja sve promjene koje se dešavaju u ćeliji u toku njenog života. U te promjene spadaju rast ćelije, obavljanje različitih funkcija, udvostručavanje genetskog materijala, i završavaju se diobom na dvije kćerke ćelije. Ove promjene raspoređene su u dvije osnovne faze: interfaza(intermitoza) i mitoza

Interfaza je početna i duža faza koja se završava početkom ćelijske diobe. Podijeljena je na tri podfaze: dvije G i jednu S, koje se razlikuju po vrsti materija koje ćelija sintetiše; u S fazi dolazi do sinteze DNK molekula, dok u G fazama ćelija sintetiše brojne druge vrste molekula.

U G1 fazi dolazi do sinteze molekula potrebnih za replikaciju DNK molekula: RNK, raznih regulatornih proteina i enzima, kao i molekula koji su značajni za upotpunjavanje DNK funkcija. Za vrijeme ove faze ćelija raste i obavlja funkcije koje su predviđene genetskim programom. Ćelije koje se ne dijele često (stabilne ćelijske populacije) u ovoj fazi mogu da ostanu jako dugo (čak i godinama). Tada se ova faza označava kao G0 faza ili ,,faza mirovanja,’’ koja prelazi u sledeću fazu tek poslije određene stimulacije.(iako ćelija potpuno normalno funkcioniše).Postoje i ćelije koje nemaju, ili su vremenom izgubile sposobnost diobe, i takve zauvijek napuštaju ćelijski ciklus i ostaju na nivou G0 faze do svoje smrti. Kod većine somatskih ćelija G1 faza traje oko 9 sati.

3

S faza predstavlja replikaciju DNK, odnosno duplikaciju genetičkog materijala. U prosjeku traje 7 sati.

G2 faza odigrava se uoči diobe, i predstavlja ubrzanu pripremu ćelije za mitozu: dolazi do akumulacije energije, i do sinteze tubulina(potrebnogza formiranje diobnog vretena) i dolazi do duplikacije centriola.

Za vrijeme mitoze ćelija ravnomjerno dijeli svoj genetski materijal i komponente citoplazme, a sve ostale aktivnosti bivaju obustavljene. Stvaraju se dvije identične kćerke ćelije. Faza je relativno brzo završena, najčešće poslije sat, dva.

Postoje dva tipa ćelijske diobe: mitoza(kod somatskih ćelija) i mejoza(kod polnih ćelija)

4

Mitoza

sl.2. mitoza

5

Mitotičkim diobama somatske ćelije se dijele, i od njih nastaju nove somatske ćelije koje su identične kao majke ćelije. Dolazi do ravnomjerne diobe citoplazme (citokeneze) i do ravnomjerne podjele jedrovog materijala (kariokineze). Uoči diobe dolazi do replikacije DNK materijala (u S fazi interfaze), kako bi kćerke ćelije imale identičan materijal kao majka ćelija, i do formiranja diobnog vretena(u profazi) kojim se taj materijal pravilno raspoređuje. Na osnovu izgleda i rasporeda hromozoma, mitoza se sastoji iz pet faza: profaza, prometafaza, metafaza, anafaza i telofaza.

Profaza je prva faza mejotičke diobe u kojoj dolazi do formiranja jasno definisanih hromozoma, kondenzovanjem hromatinskih niti. Hromozomi se sastoje iz sestrinskih hromatida spojenih centromerom. Dolazi i do migriranja centrozoma ka suprotnim polovima jedra, i do formiranja diobnog vretena. Jedarca iščezavaju.

Prometafaza: Pošto jedarce iščezne u profazi, ovdje dolazi do razgrađivanja i jedrovog omotača i skeleta. Hromozomi se raspoređuju po citoplazmi bez nekog posebnog reda. Diobno vreteno je formirano: dio mikrotubula vretena vezan je za kinetohore hromozoma, i oni vuku hromozome ka centru ćelije, dok ostatak mikrotubula prolazi pored hromozoma kroz ekvatornu ravan vretena.

Metafaza: Hromozomi su potpuno kondenzovani, i pomoću mikrotubula pravilno raspoređeni u središtu ćelije, gdje formiraju ekvatorsku (metafaznu) ploču. Hromatide su postavljene paralelno ekvatoru diobnog vretena, dok su mikrotubule i dalje vezane za njihove kinetohore.

Anafaza:Dolazi do dijeljenja hromozoma, odnosno odvajanja sestrinskih hromatida. Tada hromatide svakog hronozoma bivaju povučene ka suprotnim polovima diobnog vretena. Počinju i procesi citokineze, formiranjem cirkularnog udubljenja na površini ćelije.

Telofaza: Pošto se hromatide grupišu na polovima diobnog vretena, ono nestaje. Jedrov omotač se formira oko svake grupacije hromozoma, od membrane endoplazmatičnog retikuluma: formirana su dva jedra. Hromozom se despiralizuje, hromatinse niti se razmotavaju i formiraju se hetero hromatin i euhromatin. Jedarca se nanovo formiraju.

6

sl.3. kariokineza i citokineza

Kariokineza je završena formiranjem jedrovih membrana.

Po završetku kariokineze citokineza i dalje traje, dolazi do produbljavanja cirkularnog udubljenja (koje se formira u anafazi) i do formiranja diobne brazde. Ona u vidu prstena obavlja središte ćelije u ravni ekvatorske ploče diobnog vretena

7

.

sl.4.citokineza

8

Mejoza

Odvija se za vrijeme formiranja zrelih gameta, polnih ćelija. Dijelimo je u dvije diobe nezrelih polnih ćelija, poslije kojih je količina hromozoma i DNK redukovana i pri kojima dolazi do rekombinacije gena.

Za razliku od mitoze, mejozom nastaju četiri polne ćelije sa haploidnim brojem hromozoma(n=23) i haploidnom količinom DNK (n=23 mk) i genetskim materijalom koji nije isti kao roditeljski genetski materijal, i materijal ostalih gameta. Poslije prve mejotičke diobe količina hromozoma je redukovana i rekombinacija gena je izvršena, a nakon druge i količina DNK je redukovana.

Prva mejotička dioba

sl.5.mejoza I

Dolazi do citokineze i kariokineze muških i ženskih gameta. U profazu I ulazi već replikovana DNK (u s fazi ćelijskog ciklusa)

Profaza I izdijeljena je na 5 podfaza: leptoten, zigoten, pahiten, diploten i dijakineza. Leptoten: počinje kondenzovanje hromozoma. Svaki se sastoji iz dvije hromatide koje su povezane centromerom. Zigoten: homologi hromozomi se sparuju i povezuju pomoću sinaptonematskog

9

kompleksa, vrste proteinskog kompleksa. Povezani parovi dobijaju ime bivalenti, a formacije koje zajedno formiraju su tetrade (skup od 4 hromatide). Pahiten: hromozomi se i dalje kondenzuju, hromatide su deblje i tanje i postaju u očljive na svjetlosnom mikroskopu. Diploten: Uočavaju se hijazme, kontaktna mjesta, u vidu mostova, između hromatida homologih hromozoma. Preko njih se vrši razmjena hromatida, a taj proces nazivamo crossing-over. Poslije krosing overa stvorena je nova genetska konfiguracija od rekombinovanih gena. Dijakineza: hromozomi, koji su maksimalno kondenzovani, kreću se ka ekvatorijalnoj ploči.Na početku profaze I jedarce iščezava, a na njenom kraju razgrađuje se i jedrov omotač.

MetafazaI: Dolazi do spajanja homologih hromozoma, koji se zatim ređaju po ekvatorijalnoj ravni i formiraju metafaznu, ekvatorijalnu, ploču. Svaki homologi par sastoji se iz jednog majčinskog i jednog očinskog hromozoma, koji su postavljeni sa različite strane ekvatorijalne ploče, i izmiješani po principu slučajnosti (segregacija). Mikrotubuli diobnog vretena pričvršćeni su za kinetohore hromozoma.

AnafazaI: dolazi do odvajanja homologih hromozoma i migriranja ka suprotnim polovima diobnog vretena.

TelofazaI: Hromozomi su postavljeni na polovima diobnog vretena, a oko njih počinje da se formira jedrov omotač.

Kariokineza je gotova, poslije nje slijedi i završetak citokineze,, samo što ona, za razliku od kariokineze koja se odvija na isti način kod oba pola, ima drukčiji tok kod muškarca i kod žene. Od primarne spermatocite nastale su dvje sekundarne spermatocite, a od primarne oocite jedna sekundarna oocita i jedno polarno tijelo. Ove novonastale ćelije imaju haploidan broj hromozoma, ali diploidnu količinu DNK. Sekundarne spermatocite morfološki su identične ćelije, koje su povezane intercelularnim mostićem, tako da je kod primarnih spermatocita citokineza simetrična, ali nepotpuna. Kod primarne oocite citokineza je potpuna ali asimetrična, što znači da nastaju dvije potpuno morfološki različite ćelije: sekundarna oocita i polarno tijelo.

Prvi dio mejoze kod muškog pola traje nekoliko nedjelja, dok primarna oocita u profazi I može da provede i nekoliko decenija.

Interkineza je kratka interfaza koja nastupa poslije prve, i uoči druge mejotičke diobe. Za razliku od interfaze uoči mitoze, DNK sinteza u S fazi interkineze izostaje.

Mitoza II

Slična je mitotskoj diobi, sastoji se iz profaze II, metafaze II, anafaze II i telofaze II, poslije kojih slijedi citokineza. Svaki od 23 hromozoma dijeli se na dvije hromatide koje migriraju ka suprotnim polovima u anafazi II.

10

Ovom diobom dijele se sekundarna spermatoocita i sekundarna oocita, zbog čega krajnje kćerke ćelije (spermatide, jajna ćelije i drugo polarno tijelo) imaju upola manji broj hromozoma i DNK (1n) od somatskih ćelija.

Amitoza i endomitoza

Procesi kojima ćelija povećava količinu genetskog materijala, ali koji nisu praćeni citokinezom, dok do kariokineze može da dođe.

Amitoza predstavlja kariokinezu tokom koje se broj hromozoma udvostručava, ali ne dolazi do njihovog kondenzovanja, pa se teško uočavaju na SM. Novonastala ćelija je binukleusna, jer do citokineze ne dolazi. Obično se javlja kod zrelih ćelija (hepatociti, ganglijske ćelije itd.) Pretpostavlja se da je smisao mitoze udvostručavanje genetičkog materijala koje, ni u jednom trenutku, ne ometa ćeliju u obavljanju svojih specifičnih funkcija.

Endomitoza predstavlja višestruko udvajanje i cijepanje hromatida, bez njihovog razdvajanja. To je polipodija, i ovako količina DNK materijala može da bude uvećana dvostruko (tetrapodija), četvorostruko (oktapodija), itd. U metafazi endomitoze dolazi do raspoređivanja hromozoma u nekoliko ravni, u anafazi do njihovog grupisanja u zasebne grupice koje formiraju veći broj međusobno povezanih lobulusa u sklopu znatno uvećanog nukleusa. Ovako i citoplazma postaje voluminoznija. Javlja se kod hepatocita, megakariocita itd.

Ćelijska proliferacija i diferencijacija.

Proliferacija je produkcija novh ćelija serijskim diobama već postojećih ćelija. Sposobnost proliferacije po pravilu je obrnuto sazmjerna stepenu ćelijske zrelosti, odnosno stepenu specijalizovanosti ćelije. Tako, nespecijalizovane ćelije brzo i kontinuirano proliferišu, a specijalizovane proliferšu samo u slučaju gubitka dijela sopstvene populacije. Isto tako neke visoko specijalizovane ćelije ne posjeduju sposobnost proliferacije. U zavisnosti od stepena zrelosti i od nivoa mitotske aktivnosti, ćelije ljudskog tijela svrstavaju se u tri kategorije: matične, prelazne i zrele (diferencirane).

Matične ćelije imaju visok proliferativni potencijal i visoku sposobnost samoobnavljanja, kod njih dolazi do neprekidnih asimetričnih i simetričnih dioba. Simetričnom diobom majka ćelija dijeli se na dvije identične kćerke ćelije, koje mogu da budu istog ili višeg stepena specijalizovanosti. Asimetrična dioba predstavlja nastanak dvije kćerke ćelije koje se međusobno razlikuju. Jedna je identična roditeljskoj ćeliji, i služi kao rezerva za samoodržanje matičnih ćelija, dok druga kreće u pravcu morfološke i funkcionalne specijalizacije.

11

Ćelijska diferencijacija predstavlja sazrijevanje ćelija i njihovih potomaka u toku nekoliko uzastopnih ćelijskih ciklusa. U toku ovog procesa od nespecijalizovanih nastaju specijalizovane ćelije, koje obavljaju jednu a ponekad i više funkcija, koje su specifične samo za tu grupu ćelija. To su diferentovane ćelije.

Postoji nekoliko generacija između matičnih i diferentovanih ćelija, koje su sve većeg stepena specijalizovanosti. To su prelazne ćelije.

12

Literatura:

,,Ćelija i tkiva’’, dr.Z.Anđelković...

www.bionet-skola.com

www.biologyjunction.com

www.wikipedia.org

13