Κυτταρικός κύκλος: Μιτωτική και μειωτική διαίρεση του πυρήνα

Transcript

1 Κυτταρικός κύκλος: Μιτωτική και μειωτική διαίρεση του πυρήνα Ο κυτταρικός κύκλος περιλαμβάνει 5 φάσεις: Τη Μεσόφαση και τις 4 Φάσεις της Μιτωτικής διαίρεσης (Πρόφαση, μετάφαση, ανάφαση, τελόφαση) G1= grow (του κυττάρου S= Synthesis(του DNA και συγκρότηση των χρωμοσωμάτων) G2=Grow (δομών που εμπλέκονται στη μιτωτική διαίρεση που θα ακολουθήσει ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

2 Χρονική διάρκεια του κυτταρικού κύκλου (σε ώρες) Το στάδιο της μεσόφασης καταλαμβάνει το 90% περίπου του ΚΚ και κάθε άλλο παρά φάση ηρεμίας είναι. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

3 Η μιτωτική διαίρεση και τα χρωμοσώματα. Ως φαινόμενο τόσο η μίτωση όσο και η Κυτταροδιαίρεση αφορά μόνο το νεαρό αδιαφοροποίητο Κύτταρο ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

4 Chromatin

5 CHROM words Chromatin uncoiled DNA + proteins Chromosome coiled DNA + proteins (Looks like an X) Chromatid only half of a chromosome Sister chromatids Two chromatids joined together, by a centromere, to form a chromosome

6 Τα χρωμοσώματα Είναι δομές που χαρακτηρίζουν τον πυρήνα των Ευκαρυωτικών κύτταρων. Ο φορέας της γενετικής πληροφορίας (DNA) είναι υπό μορφή μοριακού συμπλόκου με πρωτεΐνες(χρωματίνη). Από το σύνολο του DΝΑ, τo 90% και πλέον φαίνεται να έχει μόνο δομικό ρόλο στη κατασκευή του χρωμοσώματος ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

7 Η θέση του κεντρομέρους Η παρουσία δευτερογενών περισφίξεων και η θέση τους Μέγεθος χρωμοσωμάτων Συνδυασμός των Παραπάνω Μορφολογία χρωμοσωμάτων (Κυτταρογενετική) ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

8 Η μετάφαση της Μιτωτικής διαίρεσης είναι το στάδιο το οποίο προσφέρεται για τη μελέτη της μορφολογίας των χρωμοσωμάτων ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

9 Χαρακτηριστικά της χρωμοσωματικής οργάνωσης των κυττάρων /οργανισμών Χρωμοσωματικός Βασικοί ορισμοί αριθμός Βασικός Χρωμοσωματικός αριθμός Απλοειδής σειρά Μορφολογία χρωμοσωμάτων Ομόλογα χρωμοσώματα (Απλοειδής σειρά) Καρυότυπος Ιδιόγραμμα

10 Μορφολογία χρωμοσωμάτων και καρυοτύπων (α: 2Χ= 10,β:4Χ =20, γ:4χ=20, Χ=5= 3m+1sm+1st

11 Καρυοτυπική ποικιλότητα: Ασύμμετροι (Α) και συμμετρικοί(β) καρυότυποι

12 Καρυότυποι (καρυογράμματα)

13 Μορφολογία χρωμοσωμάτων Η θέση του κεντρομέρους Η παρουσία δευτερογενών περισφίξεων και η θέση τους ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

14

15 Τύποι χρωμοσωμάτων στο γένος Allium με βάση τη θέση του κεντρομέρους και των δευτερογενών περισφίξεων

16 Υπολογισμός του σχετικού μήκους για συγκριτικές μελέτες: l:μήκος του μεγαλύτερου βραχίονα, s: μήκος του μικρότερου βραχίονα, n: αριθμός χρωμοσωμάτων

17 Χρωμοσωματικοί αριθμοί

18 Ιδιογράμματα (Σχηματική απεικόνιση της Βασικής απλοειδούς χρωμοσωματικής σειράς) σε είδη του γένουςpaeonia :

19 Χρωμοσωματικές μεταλλάξεις Μετατοπίσεις Αμοιβαίες ή μη αμοιβαίες Αναστροφές παρακεντρικές περικεντρικές

20 Δομικές χρωμ. ανωμαλίες (Χρωμοσωματικές μεταλλάξεις)

21 Πολυπλοειδίες Η εμφάνιση περισσότερων των 2 χρωμοσωματικών σειρών στα κύτταρα (3χ, 4χ, 5χ, 6χ κλπ. Αυτοπολυπλοειδία ( σειρές Χ όμοιες) Αλλοπόλυπλοειδία (σειρές Χ διαφορετικές) Μερική αλλοπολυπλοειδία ( σειρές Χ έν μέρει όμοιες

22 Μορφολογία χρωμοσωμάτων και καρυοτύπων (2Χ,4Χ): Απλοειδής χρωμοσωματική σειρά Χ= 3m+1sm+1st

23 Paeonia: Βασικές απλοειδείς σειρές

24 Bellevalia Brevipedicellata(1, 2Χ=8) & B. sitiaca (2, 4χ=16)

25 Bellevalia:Τα διπλοειδή και τετραπλοειδή δεν έχουν ίδιες απλοειδείς σειρές και υποδηλώνουν υβριδογενή προέλευση(μπαρέκα 2008)

26 Η μειωτική διαίρεση ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

27 Μίτωση/ Μείωση Στην μιτωτική διαίρεση από ένα πυρήνα (κύτταρο) με π.χ. 2x =10 χρωμοσώματα, παίρνουμε 2 νέα κύτταρα με τον ίδιο αριθμό χρωμοσωμάτων(2χ= 10) και με την ίδια ακριβώς γενετική πληροφορία το κάθε ένα όπως και με το μητρικό(ισότιμη, συντηρητική διαίρεση). Στη μειωτική διαίρεση από το παραπάνω κύτταρο (2x =10) παίρνουμε 4 κύτταρα(πυρήνες) με το μισό αριθμό χρωμοσωμάτων (χ=5) το κάθε ένα. Ουσιαστικά στη μειωτική διαίρεση έχουμε δυο διαδοχικές πυρηνοδιαιρέσεις την πρώτη όπου έχουμε τη μείωση (στο μισό) του αριθμού των χρωμοσωμάτων στα 2 νέα κύτταρα και την δεύτερη όπου, στην ουσία, το κάθε ένα από τα 2 παραπάνω κύτταρα υφίσταται μια κανονική μιτωτική διαίρεση και δίνει 2 νέα κύτταρα Που είναι το κλειδί: στην ανάφαση της πρώτης διαίρεσης (ΑΙ)όπου έχουμε μετακίνηση στους πόλους ολόκληρων χρωμοσωμάτων(ένα από τα 2 ομόλογα) και όχι χρωματίδων (μισών χρωμοσωμάτων)

28 Η μειωτική διαίρεση, σε σχέση με τη μιτωτική διαίρεση (αριστερά) ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

29 Μειωτική διαίρεση, και ποικιλότητα /βιοποικιλότητα Ανακατεύει τα χρωμοσώματα των 2 γονέων στην πρώτη μειωτική διαίρεση (ανάφαση Ι). Π.χ. πόσοι δυνατοί συνδυασμοί μπορούν να προκύψουν στην ΑΙ ενός ανθρώπινου κυττάρου με 2Χ=46 χρωμοσώματα(23 ζευγάρια ομολόγων); Διαχωρίζει συνδεδεμένα γονίδια μέσω του διασκελισμού(ανταλλαγή χρωμοσωματικού υλικού μεταξύ μη αδελφικών χρωματίδων) ομολόγων χρωμοσωμάτων στην μειωτική διαίρεση Συνυπάρχει με την φυλετική αναπαραγωγή

30 Meiosis: Crossing over

31 Meiosis Crossover Event

32 Crossover Event Synapsis Chiasma Chromosome Breakage Reformation Gene Exchange Dissociation BBbb Ear ly Aa Aa BB Mid bb A a BB a A bb Late

33 Μειωτική διαίρεση: εικόνες των διαφόρων φάσεων (μετάφαση, ανάφαση)

34

35 Η κυτταροδιαίρεση είναι μια ιδιαίτερα σύνθετη και οργανωμένη διεργασία ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

36 Ποικιλομορφία και διαφοροποίηση των ΦΚ Στα πλαίσια της οργάνωσης του φυτικού κόσμου υπάρχει μια τεράστια ποικιλία μορφών κυττάρων, τόσο μεταξύ των διαφόρων οργανισμών όσο και στα πλαίσια του κύκλου ζωής του ίδιου οργανισμού. Φαίνεται να υπάρχει μια άμεση σχέση μορφής και λειτουργίας των Φ.Κ. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

37 Χαρακτηριστικά της κυτταρικής οργάνωσης του σώματος των φυτικών οργανισμών (σε σχέση με τους ζωικούς) Το μέσο μέγεθος των ΦΚ ( μm) είναι μεγαλύτερο. Μέγεθος και δραστηριότητα, γενικά, είναι μεγέθη αντιστρόφως ανάλογα Υπάρχει μεγαλύτερη ποικιλότητα ως προς τα μεγέθη των ΦΚ.(0,5 - μερικά cm) Το σχήμα των ΦΚ είναι συνάρτηση, του επιπέδου οργάνωσης(μόνο- πολύ Κ) και του τρόπου συγκρότησης του αντίστοιχου ιστού. Στους Φυτικούς, πολυκύτταρους οργανισμούς ένας μεγάλος αριθμός νεκρών ΦΚ συμμετέχει στη δομή του σώματος τους. Οι τεράστιες απώλειες φυτικών κυττάρων ανανεώνονται περιοδικά και από συγκεκριμένε θέσεις. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

38 Κατηγορίες φυτικών κυττάρων και ιστών Η ιστολογική συγκρότηση είναι χαρακτηριστικό των πλέον εξελιγμένων χερσαίων φυτών. Τα χερσαία φυτά χαρακτηρίζονται από πολυπλοκότητα αλλά και ομοιογένεια ιστολογικών δομών. Οι παραπάνω ιστολογικές δομές είναι αποτέλεσμα προσαρμογών στις δύσκολες συνθήκες της χερσαίας διαβίωσης. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

39 Προβλήματα και προσαρμογές στη χερσαία διαβίωση Υπερβολική εξάτμιση Ανάγκη πρόσληψης και μεταφοράς νερού και θρεπτικών συστατικών Ανάγκη στήριξης του φυτικού σώματος Παραγωγής και αποταμίευσης οργανικών ουσιών Παραγωγή νέων κυττάρων Επιδερμίδα(Ανάπτυξη καλυπτήριου ιστού) Αγωγός ιστός Στηρικτικός ιστός Φωτοσυνθετικοί και αποταμιευτικοί ιστοί (παρέγχυμα) Μεριστώματα ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

40 Σύστημα ταξινόμησης των φυτικών ιστών με κριτήριο 1. το λειτουργικό τους ρόλο, 2. την προέλευση τους, 3. την ικανότητα των κυττάρων να διατηρούν την ικανότητα να διαιρούνται, 4 τη θέση τους και 4. το πόσες κατηγορίες κυττάρων συμβάλουν στην συγκεκριμένη λειτουργία ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

41 ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

42 Μεριστωματικοί ιστοί ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

43 Θέσεις των αρχέγονων μεριστωμάτων ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

44 Μοντέλο κυτταρικής διαφοροποίησης ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

45 Παρέγχυμα (παρεγχυματικά Κ) Ονομάζεται και θεμελιώδης ιστός γιατί 1. Μέσα σε αυτόν βρίσκουμε όλους τους άλλους 2. Από αυτόν μπορεί να προέλθουν, οντογενετικά, όλοι οι άλλοι. 3. Ως ο πιο αρχέγονος φαίνεται να είναι αυτός από τον οποίο, φυλογενετικά προήλθαν όλοι οι άλλοι ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

46 Παρέγχυμα Είναι ο ιστός με τη χαμηλότερου βαθμού διαφοροποίηση. 1. Τα κύτταρα του ιστού αυτού μπορούν να κάνουν διαφορετικού είδους λειτουργίες (Φωτοσύνθεση, αποταμίευση κλπ.) 2. Είναι η μόνη κατηγορία μόνιμου ιστού που τα κύτταρα του μπορεί να επανακτήσουν τη μεριστωματική τους ιδιότητα (να διαιρούνται και να δίνουν νέα κύτταρα) ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

47 Παρεγχυματικά Κύτταρα Ζωντανά Πολυεδρικά Λεπτά Κ. Τοιχ. Ποικιλία σχημάτων ανάλογα με τη λειτουργία τους Μεσοκυττάριοι χώροι ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

48 Κατηγορίες παρεγχυμάτων Φωτοσυνθετικό (χλωρέγχυμα) Αποταμιευτικό υδατέχυμα, αερέγχυμα Μεταγωγό ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ