Mitoza i mejoza w rozwoju i rozmnażaniu

W organizmach wielokomórkowych podziały komórkowe są konieczne do wzrostu, odnowy tkanek, rozwoju zarodkowego i rozmnażania. Nie wszystkie podziały mają jednak ten sam cel. W biologii człowieka szczególne znaczenie mają mitoza i mejoza.

Mitoza służy głównie zwiększaniu liczby komórek ciała oraz zastępowaniu komórek zużytych lub uszkodzonych. Dzięki niej organizm może rosnąć, goić rany i regenerować niektóre tkanki.

Mejoza jest związana z rozmnażaniem płciowym. Jej zadaniem jest wytworzenie komórek rozrodczych o zmniejszonej liczbie chromosomów oraz zwiększenie różnorodności genetycznej potomstwa.

Każdy podział poprzedza cykl komórkowy, w którym ważne miejsce zajmuje interfaza. To etap intensywnej aktywności komórki: rośnie ona, syntetyzuje potrzebne związki i przygotowuje aparat podziałowy.

Najważniejszym wydarzeniem interfazy jest replikacja DNA, czyli podwojenie materiału genetycznego. Dzięki temu przed podziałem każdy chromosom składa się z dwóch chromatyd siostrzanych połączonych w centromerze. To konieczne, aby potomne komórki otrzymały pełny zestaw informacji genetycznej.

U człowieka większość komórek ciała jest diploidalna i ma $2n$, czyli 46 chromosomów. Po replikacji nie zmienia się liczba chromosomów, ale zwiększa się ilość DNA w komórce.

Mitoza to podział jądra komórkowego, który prowadzi do powstania dwóch komórek potomnych o takiej samej liczbie chromosomów jak komórka macierzysta. Typowo wyróżnia się profazę, metafazę, anafazę i telofazę, a po podziale jądra zwykle zachodzi jeszcze podział cytoplazmy.

W profazie chromosomy stają się widoczne. W metafazie ustawiają się w płaszczyźnie równikowej komórki. W anafazie rozdzielają się chromatydy siostrzane, które wędrują do przeciwnych biegunów. W telofazie odtwarzają się jądra potomne.

Znaczenie mitozy jest bardzo duże w życiu organizmu:

• umożliwia wzrost liczby komórek,
• warunkuje rozwój zarodkowy od zygoty do organizmu wielokomórkowego,
• odpowiada za regenerację i gojenie tkanek,
• jest podstawą rozmnażania bezpłciowego u wielu organizmów.

Komórki potomne są na ogół bardzo podobne genetycznie do komórki macierzystej, ponieważ otrzymują taki sam zestaw chromosomów.

Mejoza to podział redukcyjny, w którym z jednej komórki diploidalnej powstają ostatecznie cztery komórki o liczbie chromosomów zmniejszonej do haploidalnej. U człowieka są to komórki zawierające 23 chromosomy.

Mejoza obejmuje dwa kolejne podziały: mejozę I i mejozę II. W mejozie I rozdzielają się chromosomy homologiczne, czyli jeden pochodzący od matki i jeden od ojca. To właśnie dlatego liczba chromosomów zostaje zredukowana o połowę. W mejozie II rozdzielają się chromatydy siostrzane, podobnie jak w mitozie.

Szczególnie ważna jest profaza I, ponieważ wtedy chromosomy homologiczne łączą się w pary, a między ich chromatydami może zajść crossing-over. Powoduje on wymianę fragmentów DNA i tworzenie nowych kombinacji alleli.

Podstawowym skutkiem mejozy jest powstawanie gamet, czyli komórek rozrodczych. Dzięki temu podczas zapłodnienia dwie komórki haploidalne łączą się i odtwarzają diploidalną liczbę chromosomów charakterystyczną dla gatunku.

Mejoza ma też ogromne znaczenie dla zmienności genetycznej. Wynika ona z dwóch głównych zjawisk:

• crossing-over w profazie I,
• losowego, niezależnego rozchodzenia się chromosomów homologicznych do komórek potomnych.

To właśnie ta zmienność sprawia, że potomstwo różni się między sobą i od rodziców. Ma to znaczenie nie tylko dla pojedynczych rodzin, ale także dla całych populacji, ponieważ dostarcza materiału, na którym może działać dobór naturalny.

Mejoza jest więc niezbędna zarówno do zachowania stałej liczby chromosomów w kolejnych pokoleniach, jak i do zwiększania różnorodności biologicznej.

Choć oba procesy są podziałami komórkowymi, ich przebieg i skutki są różne. Mitoza daje dwie komórki potomne, zachowuje liczbę chromosomów i służy głównie wzrostowi oraz regeneracji. Mejoza prowadzi do powstania czterech komórek haploidalnych, zmniejsza liczbę chromosomów i jest związana z rozmnażaniem płciowym.

W mitozie nie dochodzi do parowania chromosomów homologicznych ani do typowego crossing-over. W mejozie te zjawiska są kluczowe, bo odpowiadają za zwiększenie różnorodności genetycznej. Mitoza zapewnia więc raczej trwałość i odtwarzanie istniejącego układu genetycznego, a mejoza — jego mieszanie i przekazywanie następnym pokoleniom.

Na sprawdzianach często trzeba nie tylko podać definicję, ale też wskazać skutki obu podziałów dla liczby chromosomów, rodzaju komórek potomnych i funkcji w organizmie. Warto zawsze wiązać mitozę z komórkami somatycznymi, a mejozę z powstawaniem gamet i zmiennością.