Biologija ćelije

Od nastanka ćelije (deobom majke ćelije) do njenog prestanka (njena vlastita deoba ili apoptoza)

Genetski program ćelije

Generaciono vreme ćelija varira:

• Brzo deleće (7-8h ćelije crevnog epitela)

• Sporo deleće (100 dana kod hepatocita)

Ć. ciklus obuhvata dve faze:

1. Faza deobe – mitotska faza – (1-2h) – kariokineza i citokineza

2. Period između dve deobe – interfaza – obavljanje f-je i priprema za deobu (replikacija DNK, sinteza proteina)

G1 (najvarijabilnij);

G0 (privremena/trajna)

S (5-8h)

G2 (0,5-4h)

Faktori :

• Unutrašnji – MPF (Maturation Promoting Factor)

– katačitička kompnenta (protein kinaze - Cdk)

- Regulatorna komponenta (ciklini)

Faktori :

• Spoljašnji (epigenetski) – mitogeni faktori (faktori rasta, hormoni i citokini)

Biološki programiran proces

Za svaki organizam počinje deobom zigota (oplođene jajne ćelije) – kontinuirano tokom života = rast i razvoj organizma, sve do smrti

Zamena funkcionalno istrošenih ćelija

Produženje vrste formiranjem gameta – formirnaje ćelija jedinstvenih genetičkih svojstava – nove jedinke

1. Mitoza – deoba i nastajanje somatskih ćelija

2. Mejoza – nastajanje gameta (polnih ćelija)

proces deobe jedra u somatskim ćelijama (1-2h)

2n - 46 hromozoma – 23 para hromozoma - homologi hromozomi (sadrže verzije (alele) istih gena )

Novonastale ćelije su uzajamno genetički identične i identične ćeliji od koje su nastale

Uslov za odvijanje mitoze

– formiranje dve identične kopije genoma majke ćelije (S faza interfaze) –Udvostručena količina DNK u formi hromozoma (“dupli hromozomi“- od dve identične, sestrinske hromatide, povezane centromerom; deobom svaka ćerka ćelija dobija po jednu hromatidu)

- Duplikacija centrozoma (S faza)

Tokom deobe, skoro sva E ćelije usmerena na odvajanje hromozoma

Suštinska je promena citoskeleta - hromozomski (kinetohorni) mikrotubuli koji formiraju deobno vreteno, astralni mikrotubuli i polarni mikrotubuli

Profaza

- kondenzacija hromatina do mitotskih hromozoma

- Odvajanje udvojenih centrozoma; astralne mikrotubule

- Počinje formiranje deobnog vretena

Prometafaza

- Dezintegracija citoskeleta i jedrovog omotača

- GA i ER se fragmentišu

- Hromozomi se kreću prema ekvatorijalnoj ravni

Metafaza

- Hromozomi pravilno raspoređeni u ekvatorijalnoj ravni deobnog vretena

- Hromozomskim (kinetohornim) mikrotubulima vezani za polove vretena – centrozome

Anafaza

- Centromere hromozoma se cepaju – razdvajanje hromatida

- Hromozomi se pomeraju ka suprotnim polovima deobnog vretena

- E kretanja obezbeđuju dinein i kinezin; obezbeđuju kretanje od (+) ka (-) kraju mikrotubula

Telofaza

- Počinje dekondenzacija hromozoma na polovima

- Obrazuje se jedrov omotač

- Ponovo se formiraju ER i GA

- Otpočinje citokineza – aktinski i miozinski filamenti koji obrazuju kontraktilni prsten

Interfaza Profaza

Citokineza

Prometafaza

Metafaza

Anafaza

Telofaza

Formiranje gameta – gametogeneza

Redukciona deoba - gameti (j.ćelija i spermatozoidi) su 1n – haploidan broj hromozoma – 23

Novonastali gamet je genetički jedinstveni, različit od istovremeno nastalih gameta i od roditeljske ćelije

Fertilizacijom genetski jedinstveni 1n gameti formiraju 2n zigot iz koga se razvija jedinstvena jedinka

Dvostepeni proces – nakon replikacije DNK u S fazi interfaze, dolaze dve uzastopne deobe hromozoma -> rezultat su 4 haploidnih jedarara ćerki ćelija (imaju samo po jedan – očev ili majčin- hromozom iz svakog para homologih hromozoma)

Mitoza

Mejoza

- složen proces spajanja parova homologih hromozoma (nema u mitozi) – sinaptonemski kompleks-kompleksna proteinska struktura u vidu lestvice koja drži u vezi homologe hromozome –bivalenti (2 hromozoma) ili tetrade (4 hromatide)

- Druga suštinska razlika u odnosu na mitozu – formiranje jedinstvenih ćerki ćelija – odvijaju se događaji čija je posledica genetska varijabilnost

1. Crossing over – fizička razmena delova između homologih parova hromozoma

2. Segregacija – nasumično raspoređivanje roditeljskih hromozoma sa jedne i druge strane metafazne ploče

-> nemoguća pojava dva genetički identična gameta

Mejoza I Profaza I

- leptoten – hromatin kondenzovan do hromozoma vidljivih SM

- Zigoten – homologi hromozomi se prepoznaju i sparuju formiranjem sinapse – tetrade

- Pahiten – traje nedeljama; učvršćuju se, rekombinacioni čvirić na EM

- Diploten – sinaptonemski kompleks se razlaže; vezani hijazmama – rekombinacija gena – crossing over; traje dugo; rast i metabolička aktivnost primarne oocite i primarne spermatocite; hromozomi difuzno raspoređeni

- Dijakineza – završni stadijum - priprema tetrada za spajanje sa mikrotubulima deobnog vretena; iščezavanje jedarceta, jedrovog omotača; kretanje tetrada prema metafaznoj ploči

Metafaza I

- Tetrade u ekvatorijalnoj ravni deobnog vretena – metafazna ploča

- Svaki hromozomski mikrotubul vezan za obe hromatide jednog hromozoma

Anafaza I

- Homoloi hromozomi se odvajaju jedan od drugog

- Hromozomi svake tetrade se odvajaju u dve ćerke ćelije – svaka ćelija dobija samo 1 hromozom (majčin ili očev) iz svakog para hromozoma

Telofaza I

- Hromozomi se ne dekondenzuju, niti se ponovo formira jedrov omotač

- Period između mejoze I i II je naziva interkineza –

- Ćelije u ovom stadijumu su sekundarne oocite ili spermatocite.

Imaju haploidan broj hromozoma, ali diploidnu količinu DNK – svaki hromozom je još uvek sastoji od dve hromatide

Mejoza II – deoba u kojoj

svaka ćelija dobija po jednu hromatidu iz haploidnoh seta hromozoma

Rezultat mejoze je haploidna ćelija - haploidan broj hromozoma i haploidna količina DNK

kod muškog pola – primarna spermatocita -> 4 strukturno iste, a genetički različite spermatide -> 4 spermatozoida

Kod ženskog pola – primarna oocita -> 1 zrela jajna ćelija i 3 polarna telašca - degeneracija