Stanični i životni ciklus

STANIČNI I ŽIVOTNI

CIKLUS

mr. sc. Ivana Dujmović

STANIČNI I ŽIVOTNI CIKLUS

Životni ciklus - događaji od reprodukcije jedne generacije do reprodukcije druge generacije

Stanični ciklus - događaji između dviju dioba

Protisti i prokarioti stanični ciklus = životni

ciklus

stanična dioba = reprodukcija

Eukarioti

mitoza

mejoza

STANIČNI CIKLUS

INTERFAZA

G1, S i G2 faza

DIOBA

mitoza

mejoza

kontroliran nizom proteina – kinaza

čimbenici rasta

odgovorni za staničnu proliferaciju (diobe u skladu s

potrebama organizma)

humane st. trajanje ciklusa od 24 sata:

G1-faza oko 11 sati, S-faza oko 8sati,

G2- faza oko 4sata i M-faza oko 1 sat

INTERFAZA

Razdoblje između dviju

staničnih dioba

Faze interfaze:

G1 – faza (eng. gap = rupa,

prekid)

sintetiza proteina i staničnih

dijelova

volumen stanice se povećava

S – faza (eng. synthesis =

sinteza, spajanje)

udvostručenje DNA

G2 – faza

priprema stanice za diobu

Sinteza proteina nužnih za

mitozu

G0 – faza

stanice koje se ne dijele, već

obavljaju određenu djelatnost

njihove jezgre su radne jezgre

histone protein

chromosome

DNA Kromosom

tjelešca koja se boje

građen od dvostruke niti DNA molekule – kromoneme

DNA molekule namotane oko bjelančevina

8 histonskih molekula

Kromomere - jače obojena mjesta na kromosomu

prokariotske stanice nukleoid

gola, prstenasta molekula DNA (“bakteriokromosom”)

eukariotske stanice - kromosom u jezgri

interfaza - despiraliziran u obliku kromatinskih zrnaca

u diobi stanice - vidljivi, spiralizirani kromosomi

Kromosomi dvije kromatide

spojene na utanjenom, neobojenom mjestu - centromera

nastale udvostručavanjem (replikacijom) DNA molekule u S-fazi interfaze

prije ove faze bili su jednostruki

kinetohore ili pričvrsnice - mjesta u području centromere na koja se vežu niti diobenog vretena

tijekom diobe kromosomi se rastavljaju na dvije kromatide koje odlaze u dvije novonastale stanice

Kromosomi

svaka vrsta ima točno određen i stalan broj kromosoma

morfološka i kemijska individualnost

razlikuju se prema izgledu, obliku i veličini

tjelesne (somatske) stanice -broj kromosoma dvostruk, diploidan-2n

održava se mitozom

spolne stanice (gamete) -broj kromosoma polovičan, haploidan-n

nastaje mejozom

2n čovjeka=46

2n čimpanza=48

2n crveni luk=16

2n domaća kokoš=78

2n kvaščeve gljivice=32

Kromosomi Homologni kromosomi

dva ista kromosoma u jednom paru

Autosomi

svi isti kromosomi, čovjek 22 para

Spolni kromosomi ili gonosomi

tip XY (muški spolni par) i tip XX (ženski spolni par)

GENOM

haploidna garnitura kromosoma

KARIOTIP

diploidna garnitura kromosoma čovjeka

svrstani u parove prema veličini

označeni brojevima od 1-23

Geni -

kromosomska teorija nasljeđivanja

nalaze se u kromosomima

poredani u nizu - linearno

locus gena

točno određeno mjesto

gena u kromosomu

izvankromosomski geni

u mitohondrijima i

kloroplastima

Mitoza

dioba nespolnih (tjelesnih) stanica

jedna stanica s 2n brojem kromosoma nastaju dvije stanice kćeri s 2n brojem kromosoma

4 faze:

profaza

metafaza

anafaza

telofaza

http://esminfo.prenhall.com/science/BiologyArchive/lectureanimations/closerlook/mitosis.html

http://www.cellsalive.com/mitosis.htm

Profaza

Kromatin se spiralizira,

skraćuje i deblja

kromosomi postaju vidljivi

sastoje se od dvije kromatide-

dvostruki kromoomi

Razgrađuje se jezgrica,

nestaje jezgrina ovojnica

Centrosom se podijeli na

dva centriola

putuju na suprotne polove

stanice

putem se stvara diobeno

vreteno

Prometafaza

Vlakna diobenog vretena se

hvataju za centromere

Stvaraju se kinetohore

Mikrotubuli se hvataju za

kinetohore

Povezuju se centromere i

centriole

kromosomi se pokreću

2. Metafaza

Kromosomi dobro vidljivi u stanici

dostigli su najviši stupanj sažimanja

Smješteni u ekvatorijalnoj ploči

Kromatide spojene samo na mjestu pričvrsnice (centromere)

Niti diobenog vretena potpuno sintetizirane

pričvršćene za centromeru

3.Anafaza

Razdvajanje kromatida na

mjestu pričvrsnice

Niti diobenog vretena

skraćuju se

vuku kromatide prema

suprotnim polovima

Svaka kromatida postaje

jednostruki samostalni

kromosom

Stanica se izdužuje

4.Telofaza

kromatide su na polovima stanice

počinje despiralizacija

kromosomi se izdužuju, postaju sve tanji, poprimaju oblik prividno zrnatog kromatina

razgrađuju se niti diobenog vretena

dolazi do kariokineze Nastaju dvije jezgre

sinteza jezgrinih ovojnica

u jezgrama postaju vidljive jezgrice

slijedi citokineza - dioba citoplazme tj. dioba stanice

Mitoza Životinjska stanica uteže se u sredini

nastaju dvije stanice

Biljna stanica po sredini stvara poprečnu

stijenku s obje strane membrane

nastaju dvije stanice

Rezultat mitoze: stanice majka - dvije potpuno iste

stanice kćeri

jednaki broj kromosoma i nasljedna uputa

identične kao stanica majka

Mitoza u stanica crvenog lupa

(Allium cepa)

Mejoza-redukcijska ili zoridbena dioba

dioba tijekom koje nastaju

spolne stanice – gamete

ženska spolna stanica -

jajna stanica

muška spolna stanica -

spermij

Mejoza Oogeneza

mejoza u ženskom organizmu

nastaje jedna ženska spolna stanica - jajna stanica (jaje) i tri polocite koje propadaju

ženske spolne žlijezde - jajnici (ovariji)

Spermatogeneza

mejoza u muškom organizmu

nastaju 4 muške spolne stanice – spermiji

muške spolne žlijezde - sjemenici (testisi)

Organizmi koji se spolno razmnožavaju

započinju život u trenutku oplodnje

Oplodnja stapanje gameta - jajne stanice i

spermija

gamete su haploidne stanice (n)

imaju polovičan broj kromosoma

nastaje oplođena jajna stanica ili zigota

ujedinjuje u sebi dvije skupine kromosoma, majčeve i očeve

diploidna stanica (2n) - dvostruki broj kromosoma

Mejoza

miješanja genetičkog materijala

nastaju nove kombinacije gena

potomci se razlikuju od svojih roditelja

razlikuju se i međusobno

Mejoza II odvaja

sestrinske kromatide

Mejoza I odvaja

homologne parove

Mejoza

replikacija DNA

Meiosis 1

Meiosis 2

Human female karyotype

46 chromosomes

23 pairs

Human male karyotype

46 chromosomes

23 pairs

Mejoza

Mejoza

I mejotička dioba

(redukcijska):

profaza I,

metafaza I,

anafaza I,

telofaza I

II mejotička dioba

(ekvacijska-mitoza):

profaza II,

metafaza II,

anafaza II,

telofaza II

razdvajanje sestrinskih

kromatida

(1n 1n)

* kao mitoza *

odvajanje homolognih

parova kromosoma

(2n 1n)

“redukcijska dioba”

http://www.cellsalive.com/meiosis.htm

2n = 6

double

stranded

2n = 6

single

stranded

Priprema za mejozu

Duplikacija DNA

Mejoza evolucijski naprednija od

mitoze

Koristi iste mehanizme kao i mitoza

DNA se replicira u S fazi interfaze

MEJOZE

(identično mitozi)

M1 prophase

2n = 4

jednostruki

kromosomi Mejoza 1

2n = 4

dvostruki

kromosomi profaza 1

tetrade

sinapsa

1n = 2

dvostruki

kromosomi

telofaza 1

2n = 4

dvostruki

kromosomi metafaza 1

Mejoza II

1n = 2

dvostruki

kromosomi metafaza 2

1n = 2

jednostruki

kromosomi

telofaza 2

profaza 2

1n = 2

dvostruki

kromosomi

4

Crossing over

Za vrijeme Profaze 1, dijelovi sestrinskih

kromatida se izmjenjuju

sinapse

homologni parovi izmjenjuju

dijelove kromosoma

DNA se cijepa & ponovo spaja

tetrade

sinapsa

profaza 1

Izmjenjivanje dijelova DNA

Mitosis vs. Meiosis

mitosis

zygote

Učinak mejoze i mitoze

23

23 46

egg

sperm

46

meiosis 46 23

23

fertilization mitosis & development

mejoza fertilizacija mitoza + razvitak

46

46

46

46

46

46

46 46

gametes

Značaj spolnog razmnožavanja

omogućava genetičku varijabilnost

genetička rekombinacija za vrijeme mejoze

Nezavisno raspoređivanje kromosoma

Slučajno raspoređivanje homolognih kromosoma u Mejozi 1

crossing over

slučajna fertilizacija

Koji spermij će oploditi koje jaje?

Razvoj evolucije

Varijabilnost za prirodnu selekciju

Metafaza 1

Varijabilnost nastala genetičkom

rekombinacijom Nezavisno raspoređivanje kromosoma

Mejoza osigurava genetičku varijabilnost

Gamete potomaka imaju različitu kombinaciju gena od roditelja

Slučajno raspoređivanje u ljudi osigurava 223 (8,388,608) različitih kombinacija gameta

from Dad from Mom offspring new gametes

made by offspring

Varijacije nastale crossing overom

Stvara kompletno nove kombinacije svojstava na

svakom kromosomu od 8 milijuna različitih gameta “nemjerljivo”

OPLODNJA

STARENJE

1. Gomilanje nasljednih mutacija do kritične razine

2. Gomilanje metaboličkih oštećenja, poremećaj metabolizma do smrti

Kategorije procesa starenja:

promjena specifičnih organela

oštećenja na submikroskopskoj razini (više veza DNA i histona)

gomilanje tvari u stanicama (keratin u epitalnim st. ili hemoglobin u eritrocitima)

postmitotsko gomilanje pigmenata (stvaranje lipofuscin) u dugoživućim stanicama (neuroni, mišići, kosti)

promjena u strukturi makromolekula iz topljivih u netopljivi oblik (kolagen)

APOPTOZA – programirana smrt

Dnevna eliminacija 5X1011stanica

krvi

Uklanjanje tijela ličinke tijekom metamorfoze

Živčani sustav kod sisavaca – stvara se 50% više neurona koji se u toku razvoja unište (ostaju oni s pravilnim vezama)

Virusi mogu inducirati programiranu smrt

KASPAZA - egzekutor programirane smrt

Pojačana aktivnost lizosoma – samouništenje

Ekstracelularni matrix (hormoni – tiroksin)

APOPTOZA