European Union flag

2.1. Nasljeđivanje na razini stanice

Uvod

Mule su potomci magarca (Equus asinus; 2n = 62) i kobile (Equus caballus; 2n = 64) korisne za nošenje tereta na teško dostupna mjesta. Takve životinje nazivamo međuvrsnim križancima. Obilježje međuvrsnih križanaca, pa tako i mula, jest da su neplodni.

 

Mule su potomci magarca (Equus asinus; 2n = 62) i kobile (Equus caballus; 2n = 64). Korisne su za nošenje tereta na teško dostupna mjesta.
Životinje kao što su mule nazivamo međuvrsnim križancima.
Obilježje međuvrsnih križanaca, pa tako i mula, jest da su neplodni.

 


Prisjetite se što ste učili o mejozi. Objasnite zašto mule ne stvaraju funkcionalne spolne stanice.
 

Konji (2n = 64) i magarci (2n = 62) imaju različit broj kromosoma, što znači da u stanicama mula (2n = 63) postoje kromosomi koji nemaju svoj homologni par do čijega bi spajanja trebalo doći u profazi I mejoze prilikom nastanka njihovih spolnih stanica.

Molekula DNA ima sposobnost replikacije

Životni ciklus stanice jest razdoblje od njezina nastanka pa sve do njezine diobe mitozom na dvije nove stanice. Životni ciklus stanice možemo podijeliti na interfazu (razdoblje između dviju mitoza) i mitozu. Već ste naučili da mitozom od jedne tjelesne stanice s diploidnim brojem kromosoma nastaju dvije nove tjelesne, genski identične stanice od kojih svaka također ima dipoloidan broj kromosoma. Primjerice, mitozom ljudske stanice od jedne stanice s 46 kromosoma nastaju dvije stanice s po 46 kromosoma. To je moguće zahvaljujući replikaciji molekule DNA, odnosno sposobnosti molekule DNA da samu sebe umnaža. Do replikacije molekule DNA dolazi tijekom interfaze.

Riješite zadatak. Svakom od lanaca molekule DNA pridružite odgovarajuću bazu.  

Molekula DNA ima sposobnost replikacije.

Životni ciklus stanice jest razdoblje:
- od nastanka stanice
- do stanične diobe mitozom na dvije nove stanice.

Životni ciklus stanice možemo podijeliti na:

  • interfazu (razdoblje između dviju mitoza)
  • mitozu.


Mitozom se jedna tjelesna stanica s diploidnim brojem kromosoma dijeli na dvije.
Nove stanice, kao i stanica od koje su nastale, imaju diploidan broj kromosoma.
Dvije nove stanice genski su identične sa stanicom od koje su nastale.

  • Primjerice, mitozom ljudske stanice od jedne stanice s 46 kromosoma nastaju dvije stanice s po 46 kromosoma.

Identičnost novih stanica moguća je zahvaljujući replikaciji molekule DNA. Replikacija jest sposobnost molekule DNA da samu sebe umnaža.
Do replikacije molekule DNA dolazi tijekom interfaze.

 

  • Riješite zadatak. Svakom od lanaca molekule DNA pridružite odgovarajuću bazu.  

 

Što se događa s kromosomima u mitozi

Kromosomi se formiraju od kromatina na samome početku mitoze kako bi se genski materijal lakše raspodijelio na dvije nove stanice. Po kemijskome sastavu i kromatin i kromosomi sastoje se od molekula DNA koja se namata oko posebnih proteina, a razlika je samo u stupnju kondenzacije. Naime, kromatin su duge tanke niti, a kromsomi su kratki štapići.

Slika 2.1.1.: Oblikovanje kromosoma od kromatina

 

Kromosomi se formiraju od kromatina na samome početku mitoze.
Tim se procesom genski materijal lakše dijeli na dvije nove stanice.  
Po kemijskome sastavu i kromatin i kromosomi sastoje se od molekula DNA koja se omata oko posebnih proteina.

  • Razlika je samo u stupnju kondenzacije.

Kromatin su duge tanke niti, a kromosomi su kratki štapići.

Prikazana je molekula DNA koja je najprije spiralna, a zatim se kao nit čvrsto omotava oko proteina koji se formiraju u povezane nizove (kromatin). Kromatin se tijekom diobe stanica kondenzira se kako bi se tvorili kromosome. Kromosom se sastoji od gornjega i donjega para jednako dugačkih oblih dijelova koji se u sredini spajaju.

Slika 2.1.1.: Oblikovanje kromosoma od kromatina

 

Tijekom mitoze kromosomi mogu biti:

  • jednostruki – izgrađeni od jedne kromatide
  • dvostruki – izgrađeni od dviju sestrinskih kromatida.

Svaka kromatida izgrađena je od jedne molekule DNA. Sestrinske kromatide sadrže identične molekule DNA jer je jedna molekula DNA proizvela drugu procesom replikacije.

Slika 2.1.2.: Ljudski kromosom broj 1; elektronski mikroskop, povećanje 16 000x

Tijekom mitoze kromosomi mogu biti:

  • jednostruki – izgrađeni od jedne kromatide
    • Svaka kromatida izgrađena je od jedne molekule DNA.
  • dvostruki - izgrađeni od dviju sestrinskih kromatida
    • Sestrinske kromatide sadrže identične molekule DNA jer je jedna molekula DNA proizvela drugu procesom replikacije.

Na slici je vidljiv kromosom koji se sastoji od dva para identičnih kromatida spojenih u središtu centromerom. Sestrinske su kromatide štapićastoga, ovalnog oblika istih dužina. Izgledaju kao da su sastavljene od mnoštva ružičastih sitnih okruglastih komada.

Slika 2.1.2.: Ljudski kromosom broj 1; elektronski mikroskop, povećanje 16 000x

 

Pogledajte u videozapisu što se događa s kromosomima u mitozi. Obratite pozornost u kojim su fazama mitoze kromosomi jednostruki, a u kojima dvostruki. Zatim odgovorite na pitanja.

 

  • Pogledajte  u videozapisu što se događa s kromosomima u mitozi.
  • Obratite pozornost u kojim su fazama mitoze kromosomi jednostruki, a u kojima dvostruki.
  • Zatim odgovorite na pitanja.

 

Tijekom profaze u sredini kuglaste stanice nestaje jezgrina ovojnica unutar koje se stvaraju kromosomi oblika slova X. Diobeno vreteno se sastoji od dviju, sitnih kuglastih tvorbi koje se nalaze na nasuprotnim stranama kuglate stanice i iz njih izlaze niti prema sredini u kojoj su kromosomi. Svaki kromosom vezan je za niti s obje strane. U metafazi, kromosomi su poredani jedan ispod drugog u sredini stanice, svaki kromosom i dalje je vezan nitima diobenog vretena s obje strane. Niti povlače kromosome prema sebi s obje strane i kromosomi pucaju, razdvajaju se na dva jednaka dijela. Svaka polovica kromosoma, odnosno kromatida putuje prema nasuprotnom polu stanice. U telofazi se kromatide na svakom polu stanice raspetljavaju, a oko njih se sa svake strane stanice stvara nova jezgra. Citoplazma stanice se zatim razdvaja na dva dijela i nastaju dvije nove, kuglaste stanice, svaka sa svojom jezgrom.



U kojoj se fazi mitoze nalazi prikazana stanica snimljena svjetlosnim mikroskopom?

Stanica se nalazi u metafazi.



U kojoj se fazi mitoze nalazi prikazana stanica snimljena svjetlosnim mikroskopom?

Stanica se nalazi u anafazi.

Mejozom nastaju stanice s upola manje kromosoma

Mejozom od jedne diploidne ishodišne tjelesne stanice koja se nalazi u spolnim žlijezdama nastaju četiri haploidne, genski različite spolne stanice. Spolne stanice (jajne stanice i spermiji) nastaju od posebnih tjelesnih stanica u spolnim žlijezdama (jajnicima i sjemenicima).

 

Mejozom od jedne diploidne ishodišne tjelesne stanice koja se nalazi u spolnim žlijezdama nastaju četiri haploidne, genski različite spolne stanice.
Spolne stanice (jajne stanice i spermiji) nastaju od posebnih tjelesnih stanica u spolnim žlijezdama (jajnicima i sjemenicima).

 

Zašto je bitno da spolne stanice imaju upola manje kromosoma od tjelesnih?

 

Spolne stanice imaju upola manje kromosoma jer se spajanjem dviju spolnih stanica tijekom oplodnje opet uspostavlja diploidni broj kromosoma u stanicama potomaka. 

Mejozi (kao i mitozi) prethodi interfaza u kojoj dolazi do intenzivne sinteze proteina, rasta stanica i replikacije molekula DNA.

S pomoću slike koja prikazuje faze mejoze prisjetite se što se događa u kojoj fazi te svaku fazu ukratko opišite. Usporedite faze mejoze s fazama mitoze.

Slika 2.1.3.: Mejoza

 

Mejozi (kao i mitozi) prethodi interfaza u kojoj dolazi do:

- intenzivne sinteze proteina,

- rasta stanica i

- replikacije molekula DNA.

S pomoću slike koja prikazuje faze mejoze:

  • prisjetite se što se događa u kojoj fazi te svaku fazu ukratko opišite, 
  • usporedite faze mejoze s fazama mitoze.

a prikazu vidimo diobu- mejozu. Stanica je prikazana kao plavi krug koji u sebi sadrži tri para nitastih struktura. Svaki par čine dvije plave i dvije crvene spiralne niti (kromosomi). Vidljivo je da se u profazi I, metafazi I, anafazi I i telofazi I stanica dijeli na dvije nove stanice s prepolovljenim brojem kromosoma. U profazi II, metafazi II, anafazi II i telofazi II svaka se nova stanica ponovno dijeli na dvije nove stanice. Na kraju vidimo četiri manje stanice koje su nastale diobom početne stanice.

Slika 2.1.3.: Mejoza

 

Ključni događaj tijekom mejoze jest spajanje homolognih parova kromosoma u profazi I. Homologni par čine dva kromosoma koji su jednake veličine i oblika te na istome mjestu sadrže gen za isto obilježje (npr. boja kose). Jedan kromosom u homolognome paru naslijeđen je od oca, a drugi od majke. U profazi I među homolognim kromosomima može doći do kromatidne izmjene (crossing overa). To je izmjena dijelova njihovih nesestrinskih kromatida. Tako nastaju kromosomi koji na sebi imaju drukčije kombinacije gena nego što to ima majčin odnosno očev kromosom. Homologni parovi kromosoma još se nazivaju:

  • bivalenti – jer ga čine dva kromosoma
  • tetrade – jer ga čine četiri kromatide.

Slika 2.1.4.: Crossing over

 

Ključni događaj u mejozi jest spajanje homolognih parova kromosoma u profazi I.

  • Homologni par čine dva kromosoma koji su jednake veličine i oblika te na istome mjestu sadrže gen za isto obilježje (npr. boja kose).
  • Jedan kromosom u homolognome paru naslijeđen je od oca, a drugi od majke.
  • U profazi I među homolognim kromosomima može doći do kromatidne izmjene (crossing overa).
  • Crossing over jest izmjena dijelova njihovih nesestrinskih kromatida. Tako nastaju kromosomi koji na sebi imaju drukčije kombinacije gena nego što to ima majčin odnosno očev kromosom.

Homologni parovi kromosoma još se nazivaju:

  • bivalenti – jer ga čine dva kromosoma
  • tetrade – jer ga čine četiri kromatide.

Vidljiva su dva kromosoma koji se dodiruju, jedan je žute boje, drugi je narančaste. U sljedećoj slici unutarnja dva kraka oba kromosoma se prekriže i izmijene dio svoje DNA. U zadnjoj slici vidljiv je isti žuti kromosom s narančastim krakom te isti narančasti kromosom sa žutim krakom.

Slika 2.1.4.: Crossing over

 

 

Za kraj...

  • Mitoza je dioba tjelesnih stanica pri čemu od jedne tjelesne stanice s diploidnim brojem kromosoma nastaju dvije genski identične stanice s diploidnim brojem kromosoma.
  • Replikacijom molekule DNA od jedne molekule DNA nastaju dvije identične molekule DNA te se tako omogućuje da obje stanice nastale mitozom imaju diploidan broj kromosoma.
  • Mejoza je dioba tjelesnih stanica pri čemu od jedne diploidne stanice nastaju četiri genski različite haploidne spolne stanice.

 

  • Mitoza je dioba tjelesnih stanica pri čemu:
    • od jedne tjelesne stanice s diploidnim brojem kromosoma
    • nastaju dvije genski identične stanice s diploidnim brojem kromosoma.

 

  • Replikacijom molekule DNA
    • od jedne molekule DNA
    • nastaju dvije identične molekule DNA.
    • Identičnost molekula DNA omogućuje da obje stanice nastale mitozom imaju diploidan broj kromosoma.

 

  • Mejoza je dioba tjelesnih stanica pri čemu:
    • od jedne diploidne stanice
    • nastaju četiri genski različite haploidne spolne stanice
2.2. Mutacije 2.1. Nasljeđivanje na razini stanice