Κυτταρική Διαίρεση (Μίτωση και Μείωση) Μέρος Β

Transcript

1 Κυτταρική Διαίρεση (Μίτωση και Μείωση) Μέρος Β Μοριακή Βιολογία και Γενετική BIOL 123 Άνοιξη 2015 Δρ. Χαρίτα Χρίστου Παρουσιάσεις Power Point με υλικό από: Campbell και Reece (2010) ΒΙΟΛΟΓΙΑ τόμος Ι, 1 η έκδοση (και η αντίστοιχη αγγλική έκδοση) Alberts et al (2006) Βασικές Αρχές Κυτταρικής Βιολογίας, 2 η έκδοση (και η αντίστοιχη αγγλική έκδοση) Cain et al (2009) Discover Biology, 4 th Edition

2 Μείωση Χρησιμοποιείται για την παραγωγή των γεννητικών κυττάρων Ωάρια και σπερματοζωάρια Ο αριθμός των χρωμοσωμάτων μειώνεται στο μισό (απλοειδή) Το ζυγωτό είναι διπλοειδές μετά τη γονιμοποίηση του ωαρίου από το σπερματοζωάριο Το ζυγωτό διαιρείται με τη μίτωση και γίνεται ένα έμβρυο Μείωση 2n n Γονιμοποίηση 2n Μίτωση 2n

3 Μείωση Σωματικά κύτταρα είναι διπλοειδή 2 ομόλογες σειρές χρωμοσωμάτων (2n) Στον άνθρωπο υπάρχουν 46 χρωμοσώματα 2 ομόλογες σειρές 23, 2n=46) ΜΕΙΩΣΗ: προκαλεί ελάττωση κατά το ήμισυ του αριθμού των χρωματοσωμάτων Δημιουργία γαμετών (ωάρια και σπερματοζωάρια) Γαμέτες έχουν μόνο μια σειρά χρωμοσωμάτων απλοειδή κύτταρα (n) Στον άνθρωπο οι γαμέτες έχουν 23(n=23) χρωμοσώματα Γονιμοποίηση: σύντηξη των πυρήνων των γαμετών ζυγωτό Ζυγωτό είναι διπλοειδής κύτταρο Από τη μίτωση του ζυγωτούπροκύπτει το έμβρυο

4 Κλείδα Απλοειδής γαμέτες (n = 23) Απλοειδής(n) Ωάριο(n) Διπλοειδής(2n) ΜΕΙΩΣΗ Σπερματοζωάριο(n) ΓΟΝΙΜΟΠΟΙΗΣΗ Ωοθήκη Όρχις Διπλοειδές ζυγωτό (2n= 46) Πολυκύτταροι διπλοειδής ενήλικοι(2n= 46) Μίτωση και ανάπτυξη

5 Μείωση Περιλαμβάνει δύο διαιρέσεις Μείωση I ΜείωσηII Γονάδες(ωοηθήκες και όρχεις) Οδηγεί στην παραγωγή των 4 απλοειδών κυττάρων

6 Μείωση Ι Τα ομόλογα χρωμοσώματα που έχουν αντιγραφεί (δυο αδερφές χρωματίδες) ζευγαρώνουν Σύναψη(ζεύγος διπλασιασμένων χρωμοσωμάτων 4 μόρια DNA 4 χρωματίδες Επιχιασμός: ανταλλαγή αντίστοιχων τμημάτων DNA μεταξύ μη αδελφών χρωματίδων (ανταλλαγή γενετικού υλικού που κληρονομήθηκε από το θηλυκό και αρσενικό γονέα)

7 Μείωση Ι

8 Μείωση ΙΙ Μετά την μείωση Ι τα χρωμοσώματα δεν μπαίνουν σε φάση μεσόφασης Δεν αποσυμπυκνώνονται εντελώς Κάθε χρωμόσωμα αποτελείται 2 χρωματίδες Διαχωρισμός χρωματίδων στην μείωση ΙΙ Προϊόντα τις μείωσης ΙΙ = απλοειδές αριθμός χρωμοσωμάτων 1 χρωμόσωμα από ζευγάρι ομολόγων χρωμοσωμάτων Κάθε χρωμόσωμα αποτελείται από 1 χρωματίδα

9 Μείωση ΙΙ

10 Μεσόφαση πριν την Μείωση

11 Μείωση: Πρόφαση I

12 Μείωση: Μετάφαση I

13 Μείωση: Αρχή της ΑνάφασηςI

14 Μείωση: Τελόφαση I

15 Μείωση: Πρόφαση II

16 Μείωση: Μετάφαση II

17 Μείωση:Ανάφαση II

18 Μείωση: Τελόφαση ΙΙ

19 Σημασία της Μείωσης Μείωση του αριθμού των χρωματοσωμάτων στο μισό στα θυγατρικά κύτταρα (γαμέτες) Δημιουργία ποικιλομορφίας μεταξύ των οργανισμών του ιδίου είδους λόγω ανάμειξης του γενετικού υλικού (DNA) των γαμετών των γονιών

20

21 Σύγκριση Μίτωσης Και Μείωσης

22 Μείωση I vs. Μίτωση Πρόφαση Μετάφαση Ανάφαση Τελόφαση και κυτταροκίνηση Μίτωση Χρωμοσώματα ευθυγραμμίζονται στον ισημερινό Αδελφές χρωματίδες χωρίζονται Πρόφαση Μετάφαση Ανάφαση Τελόφαση και κυτταροκίνηση Μείωση Ομόλογα χρωμοσώματα ζευγαρώνουν Ομόλογα χρωμοσώματα χωρίζονται

23 Μείωση II: Ίδια με τη Μίτωση Μετάφαση Ανάφαση Τελόφαση & κυτταροκίνηση Τα χρωμοσώματα ευθυγραμμίζονται Οι χρωματίδες διαχωρίζονται Κάθε κύτταρο διαιρείται πάλι και το αποτέλεσμα είναι 4 κύτταρα με τον ½ αριθμό χρωμοσωμάτων

24 Σημασία της Μείωσης Μείωση του αριθμού των χρωματοσωμάτων στο μισό στα θυγατρικά κύτταρα (γαμέτες) Δημιουργία ποικιλομορφίας μεταξύ των οργανισμών του ιδίου είδους λόγω ανάμειξης του γενετικού υλικού (DNA) των γαμετών των γονιών Δημιουργία γενετικής ποικιλομορφίας λόγω του ανεξάρτητου συνδυασμού των χρωμοσωμάτων κατά τη μετάφασηι και της διαδικασίας του επιχιασμού Νέοι συνδυασμοί στους γαμέτες

25 Προέλευση γενετικής ποικιλομορφίας Ανεξάρτητος συνδυασμός των χρωμοσωμάτων Επιχιασμός Τυχαία γονιμοποίηση

26 Ανεξάρτητος συνδυασμός των χρωμοσωμάτων Στη μετάφαση Ι τα ομόλογα χρωμοσώματα αποτελούνται από ένα μητρικό κι ένα πατρικό χρωμόσωμα Ο προσανατολισμός των ομόλογων χρωμοσωμάτων στην ισημερινή πλάκα είναι τυχαίος (50% πιθανότητα το ένα θυγατρικό κύτταρο της μείωσης Ι να λάβει το μητρικό χρωμόσωμα και 50% το πατρικό) Κάθε ζεύγος ομόλογων χρωμοσωμάτων παίρνει θέση στην ισημερινή πλάκα ανεξάρτητα από τα άλλα ζεύγη ανεξάρτητος συνδυασμός

27 Ανεξάρτητος συνδυασμός χρωμοσωμάτων Τυχαία κατανομή χρωματοσωμάτων κατά τη μετάφαση I (νέοι συνδυασμοί στους γαμέτες)

28 Επιχιασμός Παραγωγή ανασυνδυασμένων χρωμοσωμάτων (τα χρωμοσώματα φέρουν γονίδια (DNA)προερχόμενα και από τους δυο γονείς) Ξεκινά με την έναρξη της πρόφασης Ι, κατά το στάδιο στο οποίο τα ομόλογα χρωμοσώματα ζευγαρώνουν χαλαρά καθ ολο το μήκος τους

29 Επιχιασμός Επακριβή στοίχιση γονιδίων Ανταλλαγή αντίστοιχων τμημάτων DNA ανάμεσα στις δύο μη αδελφές χρωματίδες (ανάμεσα σε μια μητρική και μια πατρική χρωματίδα ενός ομόλογου ζεύγους χρωμοσωμάτων)

30 Επιχιασμός Μείωση Ι Δημιουργία ανασυνδυασμένων χρωμοσωμάτων (με γονίδια και από τους 2 γονείς) Μη αδελφές χρωματίδες ανταλλάζουν γενετικό υλικό Γενετική ποικιλομορφία

31 Επιχιασμός Η αλληλουχία/θέση των γονιδίων σε ένα μόριο DNA ΔΕΝαλλάζει Τα γονίδια έχουν διάφορες παραλλαγές αλληλόμορφα Ο επιχιασμός δημιουργεί μωσαϊκό αλληλόμορφων Γενετική ποικιλομορφία

32 Τυχαία γονιμοποίηση Η γονιμοποίσηδύο γαμετών δημιουργεί έναζυγωτόπου φέρει έναν από τους 70 τρισεκατομμύρια διπλοειδήςσυνδυασμούς Ανεξάρτητος συνδυασμός χρωμοσωμάτων Αρσενικός γαμέτης 2 23 συνδυασμούς Θηλυκός γαμέτης 2 23 συνδυασμούς Επιχιασμός

33 Σημασία της Μείωσης Η ποικιλομορφία που δημιουργεί η μείωση είναι πολύ σημαντική για την εξέλιξη των οργανισμών και τη δυνατότητα προσαρμογής και επιβίωσής τους στις μεταβαλλόμενες συνθήκες του περιβάλλοντος. Αυτή είναι η κύρια σημασία της μείωσης

34 Κουίζ Ποιο από τα ακόλουθα ΔΕΝ ΕΙΝΑΙσωστό για την μεσόφαση; A. Το κύτταρο μεγαλώνει B. Τα χρωμοσώματα διπλασιάζονται C. Η μεσόφαση χωρίζεται σε τρεις φάσεις D. Τα χρωμοσώματα διαχωρίζονται στα δύο θυγατρικά κύτταρα

35 Κουίζ Ποιο από τα ακόλουθα είναι σωστό για τα ομόλογα χρωμοσώματα; A. Και τα δύο προέρχονται από τον ίδιο γονέα. B. Το κάθε ένα χωρίζεται σε κάθε θυγατρικό κύτταρο κατά την διάρκεια της μείωσης. C. Μένουν μαζί και τα δύο στη μείωση Ι. D. Όλα τα 22 ζεύγη χρωμοσωμάτων είναι πάντα ομόλογα.

36 Κουίζ Η μείωση εξασφαλίζει ότι: A. Κάθε γαμέτης λαμβάνει τα ίδια γονίδια. B. Ο αριθμός των χρωμοσωμάτων διπλασιάζεται στους γαμέτες. C. Τα ζυγωτικά που παράγονται κατά την γονιμοποίηση έχουν τον φυσιολογικό αριθμό χρωμοσωμάτων. D. Όλα τα πατρικά χρωμοσώματα καταλήγουν στο ίδιο γαμέτη.

37 Ερωτήσεις Το σχεδιάγραμμα δείχνει ζωικό κύτταρο (2n=4) σε στάδιο κυτταρικής διαίρεσης A.Τι παριστάνουν οι αριθμοί 1-3; B.Το κύτταρο είναι ζωικό ή φυτικό; Εξηγήστε. C.Η κυτταρική διαίρεση είναι μείωση ή μίτωση; Εξηγήστε.

38 Ερωτήσεις D. Σε ποια φάση της κυτταρικής διαίρεσης βρίσκεται το κύτταρο; E. Να σχεδιάσετε την αμέσως επόμενη φάση και να την ονομάσετε. F. Να αναφέρετε τρεις τρόπους με τους οποίους η μείωση οδηγεί στην ποικιλομορφία. Γιατί η ποικιλομορφία είναι σημαντική για τους οργανισμούς;

39 Ερωτήσεις Το κύτταρο στα δεξιά βρίσκεται στην αρχική φάση της τελόφασης II της μείωσης A. Πόσα ήταν τα χρωματοσώματα στο αρχικό μητρικό κύτταρο; B. Να περιγράψετε μια διαφορά μεταξύ της τελόφασης II και (i) τελόφασης I της μείωσης (ii) τελόφασης της μίτωσης C. Να περιγράψετε το στάδιο πριν την τελόφαση II