Dva typy cyklů buněčného dělení

Buněčná reprodukce následuje jeden ze dvou typů cyklů buněčného dělení: mitóza nebo meióza.

A reprodukce buněk mitózou rozděluje se na dva po sérii kroků, které vedou k vytvoření dvou identických dceřiných buněk. K reprodukci tímto způsobem je nutná pouze jedna buňka a všechny buňky vytvořené mitózou jsou kopiemi původní mateřské buňky, která slouží jako základní definice buněčného dělení.

Meióza však zahrnuje delší proces, který umožňuje vytváření a spojování spermií a vaječných buněk. Meióza produkuje buňky potřebné k vytvoření nového organismu, který se geneticky liší od obou mateřských organismů.

Jednobuněčné organismy, které se reprodukují nepohlavně, jako jsou bakterie a řasy, procházejí mitózou. Organismus replikuje svou DNA a rozdělí se na dvě části a distribuuje jednu kopii do každé ze dvou nových dceřiných buněk. Mitóza se vyskytuje ve složitějších organismech jako způsob opravy a náhrady poškozených buněk a umožnění růstu, jako je tvorba nové kůže, vlasů nebo svalových buněk.

Meióza, která produkuje spermie a vajíčka nezbytná pro pohlavní rozmnožování, se vyskytuje ve všech eukaryotických organismech včetně zvířat a rostlin. Meióza vyžaduje dva celé cykly. Během prvního cyklu meiózy, označovaného jako meióza já, rodičovská buňka se rozdělí na dvě dceřiné buňky, z nichž každá má celou sadu chromozomů.

Dceřiné buňky poté podstoupí druhý cyklus meiózy, meióza II. Během druhého cyklu se každá dceřiná buňka rozdělí na dvě části a vytvoří celkem čtyři haploidní buňky, z nichž každá obsahuje polovinu genetického materiálu nezbytného k vytvoření nového organismu.

Buňka procházející mitózou prochází šesti kroky nebo fázemi:

1. Mezifáze
2. Prophase
3. Metafáze
4. Anafáze
5. Telophase
6. Cytokineze

V prvním kroku, interfáze, mateřská buňka roste, vyvíjí a duplikuje každý chromozom. Chromozomy obsahují genetický materiál nebo DNA.

Během profáze se nově zkopírované chromozomy spárují a slepí, aby se vytvořily sesterské chromatidy. Membrána jádra, která obvykle obsahuje chromozomy, se rozpouští a umožňuje chromatidům posouvat se a polární vlákna se tvoří jako vlákna ukotvující chromatidy k opačným pólům v buňce.

Během metafáze se chromatidy seřadí podél rovníku buňky. Jejich polární vlákna se plně vytvořila a drží chromatidy v poloze. V anafázi se chromatidy dělí na sesterské chromozomy. Jak se každý chromozom odděluje od své kopie, polární vlákna pomalu přitahují chromozomy k pólům buňky.

Během telofázy buňka vytvoří dvě nové jaderné membrány kolem dvou identických skupin chromozomů. Buňka se prodlužuje a buněčná membrána se připravuje na rozdělení.

Cytokineze je posledním krokem mitózy, při které se membrána podlouhlé buňky začne svírat k sobě podél rovníku buňky, dokud se membrány nesetkají. Obě poloviny se poté od sebe oddělí a vytvoří dvě nové dceřiné buňky, identické s mateřskou.

Rostliny, zvířata a jiné organismy, které se pohlavně rozmnožují, používají meiózu k vytváření svých reprodukčních buněk, což umožňuje genetickou rozmanitost, která není možná prostřednictvím mitózy. Během meiózy jsou vyžadovány dva odlišné cykly nebo rozdělení. Stejně jako u mitózy prochází první cyklus, meióza I, šesti kroky:

1. Mezifáze I
2. Prophase I
3. Metafáze I
4. Anafáze I.
5. Telophase I.
6. Cytokineze I

Během interfáze I kopíruje somatická buňka nebo buňka, která má dvě sady chromozomů, svou DNA. V profáze I se homologní nebo odpovídající chromozomy shodují a vytvářejí páry zvané dvojmocné nebo tetrady. Každý bivalent má dva chromozomy, jeden od matky a otce organismu a čtyři chromatidy. Jaderná membrána se začíná rozpouštět.

Během metafáze I se bivalenty seřadí podél rovníku buňky. Směr, kterým čelí, je náhodný, takže existuje šance 50:50, že každá dceřiná buňka obdrží chromozom obsahující DNA matky nebo otce organismu.

Dále se v anafáze I páry chromozomů oddělují a jsou přitahovány ke kterémukoli pólu, ale každý chromozom si stále zachovává dvě chromatidy. Telophase I začíná, když se kolem každé sady chromozomů tvoří jaderné membrány. Některé buňky poté podstoupí cytokinezi I a rozdělí se na dvě oddělené sesterské buňky, i když u mnoha zvířat se sesterské buňky před začátkem meiózy II úplně nerozdělí.

Během meiózy II procházím obě dceřiné buňky vytvořené během meiózy pětikrokovým dělícím cyklem, včetně:

1. Prophase II
2. Metafáze II
3. Anafáze II
4. Telophase II
5. Cytokineze II

Mezifáze je přeskočena, protože toto druhé rozdělení není určeno k vytváření kopií, ale spíše k rozdělení dvou chromatidů každého chromozomu a přípravě buněk na sexuální reprodukce. Během profázy II se nově vytvořené jaderné membrány začaly rozpouštět a páry chromatidů začaly driftovat na své místo.

V metafázi II se spárované chromatidy srovnávají podél rovníků každé dceřiné buňky, zatímco polární vlákna je tvoří na místě. Během anafáze II se chromatidy každého chromozomu oddělují a jsou přitahovány k samostatným pólům. Telopháza II pak začíná jadernými membránami, které se tvoří kolem každé sady chromozomů.

Nakonec nastává cytokineze II. Buněčné membrány se začnou sevřít a obě dceřiné buňky se rozdělí na dvě celkem čtyři haploidní buňky, jejichž chromozomy mají pouze jeden chromatid. Vajíčko i spermie jsou haploidní buňky vytvořené meiózou.

Když ti dva haploidní buňky kombinovat, chromatidy odpovídajících chromozomů se shodují a poskytnou genetický materiál nezbytný k vytvoření nového organismu.