Podziały komórkowe (mitoza, mejoza) – matura biologia 2026 – kurs maturalny z biologii Biomedica

Wprowadzenie do cyklu komórkowego

Powtórka informacji o podziałach komórkowych

• Rozpoczęcie wykładu na temat podziałów komórkowych: mitoza, mejoza oraz cykl komórkowy.

• Wskazanie dwóch głównych faz cyklu komórkowego: faza M (podziałowa) i interfaza (faza między podziałowa).

Fazy interfazy

• Interfaza dzieli się na trzy etapy: G1, S i G2.

• Faza G1 to czas wzrostu nowej komórki po podziale.

• Faza S to replikacja DNA, gdzie ilość materiału genetycznego zwiększa się dwukrotnie.

• Wyjaśnienie terminologii diploidalności organizmów ludzkich (2c oznacza dwa zestawy chromosomów).

Przygotowanie do podziału

• Po fazie S następuje faza G2, która przygotowuje komórkę do podziału w fazie M.

• Opis fazy G0, w której komórka specjalizuje się i nie dzieli się.

Proces mitozy

Etapy mitozy

• Dwa główne procesy w fazie M: kariokineza (podział jądra) i cytokineza (podział cytoplazmy).

• Opis profazy: zanikanie otoczki jądrowej oraz pojawianie się chromosomów z rozluźnionej chromatyny.

Metafaza i anafaza

• W metafazie chromosomy układają się w jednej płaszczyźnie, co prowadzi do powstania płytki metafazowej.

• W anafazie chromosomy dzielą się na chromatydy siostrzane i są ciągnięte do przeciwnych biegunów komórki.

Cytokineza i końcowe etapy mitozy

• Zaczyna zachodzić cytokineza; widoczna jest despiralizacja chromosomów oraz przygotowanie do utworzenia dwóch nowych komórek potomnych.

Podział komórkowy: Mitoza i Mejoza

Mitoza

• Podczas mitozy chromosomy dzielą się na chromosomy potomne, co prowadzi do powstania dwóch komórek potomnych, z zachowaniem liczby chromosomów (2n) w organizmach diploidalnych.

• Po fazie S ilość informacji genetycznej wzrasta do 4C, ponieważ każda z dwóch komórek potomnych ma po 2C DNA.

• Cytokineza różni się w zależności od typu komórki; w komórkach zwierzęcych tworzy się bruzda podziałowa, a w roślinnych fragmoplast.

• Komórki zwierzęce nie mają ściany komórkowej, co pozwala na powstawanie bruzdy podziałowej. W roślinnych natomiast fragmoplast jest odpowiedzialny za rozdzielenie cytoplazmy.

• Fragmoplast składa się z wrzecion podziałowych oraz substancji syntetyzowanych przez aparat Golgiego, które są kluczowe dla budowy blaszki środkowej i ściany komórkowej.

Mejoza

• Mejoza to bardziej skomplikowany proces niż mitoza; prowadzi do powstania czterech komórek potomnych o zredukowanej liczbie chromosomów (o połowę).

• Podczas mejozy następuje redukcja materiału genetycznego o połowę; ważne jest zaznaczenie tego aspektu przy omawianiu podziału mejotycznego.

• W trakcie mejozy dochodzi do formowania biwalentów podczas profazy pierwszej, gdzie chromosomy homologiczne układają się parami.

• Proces crossing over polega na wymianie odcinków chromatyd siostrzanych pomiędzy chromosomami homologicznie sparowanymi, co zwiększa różnorodność genetyczną.

• W anafazie pierwszej całe chromosomy są ciągnięte do przeciwległych biegunów komórki; po telofazie pierwszej powstają dwie nowe komórki z mniejszą liczbą chromosomów.

Jak zachodzi mejoza?

Proces podziału komórkowego

• Mejoza składa się z dwóch podziałów, gdzie pierwszy podział jest redukcyjny, zmniejszając liczbę chromosomów z czterech do dwóch (1N).

• W drugiej komórce również zachodzi identyczny proces, prowadzący do powstania wrzecion podziałowych i ułożenia chromosomów w płaszczyźnie.

• Podczas metafazy drugiej chromosomy są odciągane do przeciwnych biegunów komórki, co prowadzi do powstania nowych komórek.

• Po pierwszym podziale mejozy następuje drugi podział, który nie jest redukcyjny, ale zmniejsza ilość DNA o połowę.

• Crossing over zachodzi w profazie mejozy i polega na wymianie odcinków chromatyd siostrzanych między chromosomami homologicznymi.

Kluczowe różnice między mitozą a mejozą

• Mitoza zachodzi w komórkach somatycznych i prowadzi do powstawania dwóch identycznych komórek; mejoza natomiast prowadzi do czterech komórek potomnych (1N).

• Mitoza nie powoduje zmian liczby chromosomów, podczas gdy mejoza to podział redukcyjny zmniejszający ich liczbę o połowę.

• Mejoza jest związana z rozmnażaniem płciowym oraz produkcją gamet lub zarodników w roślinach i grzybach.

• Znaczenie mitozy obejmuje wzrost i regenerację organizmu; mejoza natomiast wiąże się ze zmiennością genetyczną.

Kontrola cyklu komórkowego

• Cykl komórkowy kontrolowany jest przez białka takie jak p53 i rb1; mutacje w tych genach mogą prowadzić do niekontrolowanego podziału komórek.

• Transformacja nowotworowa może być wynikiem działania czynników chemicznych lub wirusowych oraz spontanicznych mutacji.

Pytania dotyczące chromatyny

• Chromatyna występuje w dwóch postaciach: euchromatyna (aktywnie genetyczna, luźniejsza struktura) oraz heterochromatyna (bardziej skondensowana).

• Euchromatyna umożliwia aktywność genetyczną dzięki swojej luźnej strukturze.

Dlaczego chromatyna musi ulegać kondensacji podczas podziału komórkowego?

Procesy związane z chromatyną i jej kondensacją

• Różne enzymy białkowe uczestniczą w procesach ekspresji genów, a heterochromatyna jest zbita i nieaktywna genetycznie. Interchromatyna jest bardziej rozproszona, co umożliwia dostęp do DNA dla enzymów transkrypcyjnych i replikacyjnych.

• W trakcie podziału komórki chromatyna zwija się i kondensuje, co jest kluczowe dla prawidłowego rozdzielenia materiału genetycznego do komórek potomnych.

• Pojawienie się chromosomów jest niezbędne, aby zapewnić dokładny podział materiału genetycznego. Chromosomy muszą być skondensowane, aby uniknąć błędów w rozdzielaniu DNA.

• Chromosomy tworzą płytkę metafazową, co pozwala na równomierne rozdzielenie materiału genetycznego między komórkami potomnymi. Kluczowym celem tego procesu jest zapewnienie identyczności zestawu chromosomów w każdej z nowych komórek.

• Rozproszenie chromatyny groziłoby nieprawidłowym podziałem DNA, co mogłoby prowadzić do mutacji lub braku informacji genetycznej w jednej z komórek potomnych.

Stabilność chromosomów a ryzyko uszkodzeń DNA

• Kondensacja chromatyny w chromosomy ułatwia ich równomierne rozdzielenie oraz zmniejsza ryzyko przerwania nici DNA podczas podziału.

• Dzięki kondensacji informacji genetyczna zostaje równomiernie podzielona pomiędzy komórki potomne, co minimalizuje ryzyko wystąpienia mutacji.

Cechy gatunkowe i różnorodność komórek

• Liczba chromosomów jest cechą gatunkową; somatyczne komórki człowieka mają 46 chromosomów (2n). Ważne pytanie dotyczy tego, czy wszystkie komórki organizmu mają ten sam zestaw chromosomów.

• Przykładami komórek o innym zestawie chromosomów są gamety (komórka jajowa i plemniki), które mają 1n oraz erytrocyty (które nie mają jądra).

Procesy powstawania nowych komórek

• Komórki powstają w wyniku mitozy, mejozy oraz endomitozy. Endomitoza to proces specyficzny dla pewnych typów organizmów.

• Interfaza stanowi najdłuższą fazę życia komórki; wyróżniamy fazy G1, S oraz G2. Każda z tych faz ma swoje specyficzne zadania związane z przygotowaniem do podziału.

Cytokineza w komórkach roślinnych i zwierzęcych

Różnice w cytokinezie

• Opis cytokinezy wskazuje na pierścień kurczliwy, co sugeruje, że dotyczy to komórek zwierzęcych. W komórkach roślinnych proces ten zachodzi z udziałem fragmoplastu.

• W komórkach roślinnych fragmoplast odgrywa kluczową rolę w cytokinezie, podczas gdy w komórkach zwierzęcych mamy do czynienia z bruzdą podziałową.

Mejoza a cykl mejotyczny

• Mejoza prowadzi do powstania gamet o zredukowanej liczbie chromosomów. Nie można jej nazwać cyklem mejotycznym, ponieważ jest to proces podziału, a nie cykl.

Nowotwory i kontrola cyklu komórkowego

• Komórki nowotworowe dzielą się niekontrolowanie z powodu zaburzeń w układzie kontroli cyklu komórkowego.

Apoptoza i programowana śmierć komórek

• Proces programowanej śmierci komórek nazywany apoptozą odpowiada za usuwanie starych lub uszkodzonych komórek z organizmu.

Cytokineza - różnice między typami komórek

• Cytokineza różni się znacząco dla komórek roślinnych i zwierzęcych; główną różnicą jest obecność ściany komórkowej w roślinach.

• Pierścień kurczliwy odpowiedzialny za cytokinezę występuje tylko w komórkach zwierzęcych, natomiast fragmoplast jest charakterystyczny dla roślin.

Rola aparatu Golgiego

• Aparaty Golgiego dostarczają materiał budulcowy potrzebny do odbudowy ściany komórkowej podczas cytokinezy u roślin.

Jądro i chromatyna

• Jądro komórki zwierzęcej oddzielone jest od cytoplazmy błoną jądrową. W interfazie znajduje się chromatyna w postaci rozproszonej, co umożliwia dostęp do DNA dla enzymów syntezujących RNA.

Replikacja DNA przed podziałem

• Przed mitotycznym podziałem następuje replikacja DNA, co jest kluczowe dla prawidłowego podziału. Replikacja ta odbywa się podczas fazy S cyklu komórkowego.

Chromatydy i centromer

• Chromatydy są dwiema identycznymi kopiami chromosomu po replikacji. Centromer łączy te chromatydy oraz przyczepia wrzeciona podziałowe podczas mitozy.

Replikacja DNA i Mitoza

Proces replikacji DNA

• Białka histonowe odgrywają kluczową rolę w organizacji DNA, a ich struktura jest bardziej rozluźniona podczas replikacji.

• Replikacja DNA prowadzi do powstania dwóch zestawów materiału genetycznego, które są następnie rozdzielane do komórek potomnych.

Zasklepienie ran skórnych

• W kontekście zasklepienia ran skórnych, istotne jest zrozumienie, że zadanie dotyczy mitozy, co wpływa na ilość materiału genetycznego.

• W fazie S oraz metafazie liczba chromosomów pozostaje na poziomie 2n, co jest typowe dla organizmów diploidalnych.

Liczba cząsteczek DNA

• Liczba cząsteczek DNA zmienia się w trakcie cyklu komórkowego: G1 (2c), S (4C), metafaza (4C).

• Erytrocyty nie są zdolne do hiperplazji ze względu na brak jądra komórkowego, co uniemożliwia podziały komórkowe.

Działanie enzymów i środków dopingujących

• Środki dopingujące mogą prowadzić do wzmożonej produkcji białek mięśniowych oraz przerostu mięśnia sercowego.

Fazy cyklu komórkowego

• Uczestnicy omawiają różne fazy cyklu komórkowego i odpowiadają na pytania dotyczące liczby jednostek DNA w różnych fazach.

• Podczas profazy mitozy w komórce potomnej spodziewana liczba jednostek DNA wynosi 20, a w fazie G1 będzie to 10.

Cechy budowy komórek

• Uczestnicy dyskutują o cechach budowy komórek roślinnych i zwierzęcych oraz o obecności centrioli jako kluczowej różnicy między nimi.

• Komórka dzieląca się może być haploidalna lub diploidalna; odpowiedź zależy od liczby chromosomów.

Haploidalność vs Diploidalność

• Komórka haploidalna ma nieparzystą liczbę chromosomów (np. 3), co potwierdza jej status jako haploidalnej.

Fazy podziału komórkowego i ich znaczenie

Wprowadzenie do faz podziału komórkowego

• Omówienie chromosomów w kontekście podziału komórkowego, gdzie każda z dwóch powstałych komórek ma po trzy chromosomy.

• Zidentyfikowanie fazy S jako kluczowej dla replikacji DNA, co prowadzi do zwiększenia liczby chromosomów z 2C do 4C.

Etapy mitozy

• Zadanie dotyczące uporządkowania rysunków przedstawiających etapy mitozy, zaczynając od interfazy.

• Potwierdzenie kolejności: najpierw interfaza, następnie kondensacja chromosomów oraz ich układ w płaszczyźnie metafazowej.

Interfaza i jej rola

• Pytanie o strukturę oznaczoną literą X na rysunku; identyfikacja jąderka jako struktury między podziałami.

• Wyjaśnienie, że jest to faza między podziałowa (interfaza), ponieważ chromatyna nie jest skondensowana.

Mejoza i jej znaczenie

• Przejście do zadań związanych z mejozą; pytania dotyczące ilości chromosomów w wyniku mejozy.

• Ustalenie liczby chromosomów w pojedynczej komórce po mejozie oraz biwalentów tworzących płytkę metafazową.

Kluczowe różnice między mitozą a mejozą

• Podkreślenie, że mejoza prowadzi do redukcji liczby chromosomów o połowę; przykład: 40 chromosomów zmienia się na 20.

• Wyjaśnienie pojęcia biwalentów jako par homologicznych chromosomów; potwierdzenie odpowiedzi uczestników dotyczącej liczby biwalentów.

Proces rekombinacji genetycznej

• Dyskusja na temat różnorodności genetycznej wynikającej z mejozy; uwzględnienie argumentu o niezależnej segregacji chromosomów.

• Opis procesu crossing-over podczas mejozy, który prowadzi do wymiany fragmentów chromatyd siostrzanych.

Zrozumienie Crossing Over i Mejozy

Proces Crossing Over

• W trakcie mejozy, podczas profazy pierwszej, chromosomy homologiczne układają się obok siebie, co prowadzi do powstania biwalentu.

• Crossing over polega na wymianie odcinków chromatyd siostrzanych pomiędzy chromosomami homologiczny.

• Schematycznie przedstawiono proces, gdzie jeden chromosom jest oznaczony na różowo, a drugi w innym kolorze.

Fazy Cyklu Komórkowego

• Profaza pierwsza rozpoczyna pierwszy podział mejotyczny, natomiast profaza druga rozpoczyna drugi podział mejotyczny.

• W trakcie mejozy zachodzi zanik struktury jąderka oraz rozpad otoczki jądrowej.

Rola Mitozy i Mejozy w Cyklu Życiowym

• Na schemacie przedstawiono rolę mitozy i mejozy w cyklu życiowym organizmu zwierzęcego; należy określić dominującą fazę (diplofaza czy haplofaza).

• Odpowiedź na pytanie o dominującą fazę można znaleźć poprzez analizę schematu; diplofaza dominuje nad haplofazą.

Znaczenie Mejozy

• Mejoza prowadzi do powstania gamet oraz redukcji liczby chromosomów o połowę.

• Ważne jest zaznaczenie, że mejoza to podział redukcyjny; niektóre odpowiedzi mogą być zaliczane tylko wtedy, gdy uwzględniają ten aspekt.

Fazy Kariokinezy

• Zanik otoczki jądrowej zachodzi w fazie M cyklu komórkowego; jest to kluczowe dla kariokinezy.

• W trakcie profazy mitozy następuje zanik otoczki jądrowej, co umożliwia dalsze etapy podziału komórkowego.

Struktura Komórkowa

• Siateczka śródplazmatyczna szorstka odpowiada za biosyntezę białek dzięki obecności rybosomów.

• Siateczka gładka nie zawiera rybosomów i pełni inne funkcje w komórce.

Analiza Rysunku Metafazy

• Na rysunku metafazy nie ma płytki metafazowej; wskazuje to na anafazę mitozy jako poprawną odpowiedź.

• Chromosomy potomne są widoczne na rysunku; ich rozmieszczenie sugeruje anafazę mitozy jako właściwą interpretację.

Regeneracja komórek i enzymy

Proces regeneracji narządów

• Komórki mogą się różnić, a proces regeneracji jest kluczowy w przypadku uszkodzenia narządu. Regeneracja wymaga wyspecjalizowanych komórek, które odbudowują uszkodzony narząd.

• W fazie S replikacji DNA, komórki te muszą być odpowiednio przygotowane do podziału i dalszego rozwoju. Tematy związane z metabolizmem będą omawiane w przyszłości.

Pytania dotyczące enzymów

• Nauczyciel zachęca uczniów do zadawania pytań dotyczących enzymów oraz prosi o sygnały, jeśli coś wymaga dodatkowego wyjaśnienia.

• Uczniowie są informowani o nadchodzącej dyskusji na temat enzymów w środę oraz o suplementach diety zawierających celulazę.

Rola celulazy

• Celulaza jest odpowiedzialna za trawienie wiązań celulozowych. Jej obecność nie jest szkodliwa dla organizmu, ponieważ nie prowadzi do całkowitego zniknięcia błonnika.

• Błonnik składa się z różnych cukrów, które nie są trawione przez człowieka. Warto zwiększyć spożycie błonnika, mimo że jego składniki są częściowo niestrawne.

Podsumowanie spotkania

• Nauczyciel dziękuje uczniom za udział i przypomina o kolejnej lekcji w środę, gdzie omówią trudniejsze tematy związane z trawieniem pokarmu.