Rozmnażanie komórkowe przebiega według jednego z dwóch rodzajów cykli podziału komórkowego: mitozy lub mejozy.
ZA rozmnażanie się komórek poprzez mitozę dzieli się na dwie części po serii kroków, które prowadzą do utworzenia dwóch identycznych komórek potomnych. Do rozmnażania się w ten sposób potrzebna jest tylko jedna komórka, a wszystkie komórki powstałe w wyniku mitozy są kopiami pierwotnej komórki macierzystej, która służy jako podstawowa definicja podziału komórek.
Mejoza to jednak dłuższy proces, który pozwala na tworzenie i łączenie plemników z komórkami jajowymi. Mejoza wytwarza komórki potrzebne do stworzenia nowego organizmu, który różni się genetycznie od obu organizmów macierzystych.
Dwa rodzaje podziału komórek
Organizmy jednokomórkowe, które rozmnażają się bezpłciowo, takie jak bakterie i glony, przechodzą mitozę. Organizm replikuje swoje DNA i dzieli się na dwie części, rozprowadzając po jednej kopii każdej z dwóch nowych komórek potomnych. Mitoza występuje w bardziej złożonych organizmach jako sposób na naprawę i wymianę uszkodzonych komórek oraz umożliwienie wzrostu, takiego jak tworzenie nowych komórek skóry, włosów lub mięśni.
Mejoza, która wytwarza plemniki i komórki jajowe niezbędne do rozmnażania płciowego, występuje we wszystkich organizmach eukariotycznych, w tym u zwierząt i roślin. Mejoza wymaga dwóch pełnych cykli. Podczas pierwszego cyklu mejozy, określanego jako mejoza ja, komórka rodzicielska dzieli się na dwie komórki potomne, każda z pełnym zestawem chromosomów.
Komórki potomne przechodzą następnie drugi cykl mejozy, mejoza II. Podczas drugiego cyklu każda komórka potomna dzieli się na dwie, tworząc w sumie cztery komórki haploidalne, z których każda zawiera połowę materiału genetycznego niezbędnego do stworzenia nowego organizmu.
Zrozumienie mitozy
Komórka przechodząca mitozę przechodzi przez sześć etapów lub faz:
- Międzyfaza
- Profaza
- Metafaza
- Anafaza
- Telofaza
- Cytokineza
W pierwszym kroku, interfazie, komórka macierzysta rośnie, rozwija się i duplikuje każdy chromosom. Chromosomy zawierają materiał genetyczny, czyli DNA.
Podczas profazy nowo skopiowane chromosomy łączą się w pary i sklejają, tworząc chromatydy siostrzane. Błona jądra, która zwykle zawiera chromosomy, rozpuszcza się, aby umożliwić chromatydom do przesunięcia i polaryzacji włókien tworzą się jak nici zakotwiczające chromatydy do przeciwnych biegunów w komórce.
Podczas metafazy chromatydy ustawiają się wzdłuż równika komórki. Ich włókna polarne są w pełni uformowane i utrzymują chromatydy na miejscu. W anafazie chromatydy rozdzielają się na swoje siostrzane chromosomy. Gdy każdy chromosom oddziela się od swojej kopii, włókna polarne powoli przyciągają chromosomy do biegunów komórki.
Podczas telofazy komórka tworzy dwie nowe błony jądrowe wokół dwóch identycznych grup chromosomów. Komórka wydłuża się, a błona komórkowa przygotowuje się do rozszczepienia.
Cytokineza jest ostatnim etapem mitozy, w którym błona wydłużonej komórki zaczyna się ściskać wzdłuż równika komórki, aż do zetknięcia się błon. Dwie połówki oddzielają się od siebie, tworząc dwie nowe komórki potomne, identyczne z komórką macierzystą.
Mejoza I
Rośliny, zwierzęta i inne organizmy rozmnażające się płciowo wykorzystują mejozę do tworzenia swoich komórek rozrodczych, umożliwiając różnorodność genetyczną, która nie jest możliwa poprzez mitozę. Podczas mejozy wymagane są dwa odrębne cykle lub podziały. Podobnie jak w przypadku mitozy, pierwszy cykl, mejoza I, składa się z sześciu etapów:
- Międzyfaza I
- Profaza I
- Metafaza I
- Anafaza I
- Telofaza I
- Cytokineza I
Podczas interfazy I komórka somatyczna lub komórka, która ma dwa zestawy chromosomów, kopiuje swoje DNA. W profazie I homologiczne lub pasujące chromosomy dopasowują się, tworząc pary zwane dwuwartościowymi lub tetradami. Każdy dwuwartościowy ma dwa chromosomy, po jednym od matki i ojca organizmu, oraz cztery chromatydy. Błona jądrowa zaczyna się rozpuszczać.
Podczas metafazy I, biwalenty ustawiają się wzdłuż równika komórki. Kierunek, w którym się znajdują, jest losowy, więc istnieje szansa 50:50, że każda komórka potomna otrzyma chromosom zawierający DNA matki lub ojca organizmu.
Następnie, w anafazie I, pary chromosomów rozdzielają się i są przyciągane w kierunku jednego z biegunów, ale każdy chromosom nadal zachowuje dwie chromatydy. Telofaza I zaczyna się, gdy błony jądrowe tworzą się wokół każdego zestawu chromosomów. Niektóre komórki przechodzą następnie cytokinezę I i dzielą się na dwie oddzielne komórki siostrzane, chociaż u wielu zwierząt komórki siostrzane nie rozdzielają się całkowicie przed rozpoczęciem mejozy II.
Mejoza II
Podczas mejozy II obie komórki potomne powstałe podczas mejozy I przechodzą pięciostopniowy cykl podziału obejmujący:
- Profaza II
- Metafaza II
- Anafaza II
- Telofaza II
- Cytokineza II
Interfaza jest pomijana, ponieważ ten drugi podział nie jest przeznaczony do tworzenia kopii, ale raczej do podziału dwóch chromatyd każdego chromosomu i przygotowania komórek do rozmnażanie płciowe. Podczas profazy II nowo utworzone błony jądrowe zaczynają się rozpuszczać, a pary chromatyd zaczynają dryfować na swoje miejsce.
W metafazie II sparowane chromatydy ustawiają się wzdłuż równików każdej komórki potomnej, podczas gdy włókna polarne tworzą ich kotwicę w miejscu. Podczas anafazy II chromatydy każdego chromosomu rozdzielają się i są przyciągane w kierunku oddzielnych biegunów. Telofaza II zaczyna się wtedy od formowania się błon jądrowych wokół każdego zestawu chromosomów.
Wreszcie dochodzi do cytokinezy II. Błony komórkowe zaczynają się ściskać i obie komórki potomne dzielą się na dwie, co daje w sumie cztery komórki haploidalne, których chromosomy mają tylko jedną chromatydę. Zarówno komórki jajowe, jak i plemniki są komórkami haploidalnymi powstałymi w wyniku mejozy.
Kiedy dwoje komórki haploidalne łączą się, chromatydy odpowiednich chromosomów dopasowują się, aby zapewnić materiał genetyczny niezbędny do stworzenia nowego organizmu.