Základné genetické pojmy III
Genetika > Pojmy
Delenie buniek, mitóza a meióza
Tak ako každý organizmus – každý jedinec, tak aj bunka má svoj životný cyklus, a je časovo i priestorovo ohraničená. Vzniká a zaniká, odumiera. Nová bunka vzniká z rodičovskej diploidnej (2n) bunky delením. Pričom (2n) nazývame chromozómovou súpravou a (n) chromozómovou sadou. Nebudem rozvádzať všetky typy delenia ako amitóza, rozpad, pučanie, zvlášť rastlinné bunky, mikróby a živočíšne bunky. Skonštatujem len, že principiálne existujú dva typy delenia buniek.
Pri prvom sa zachováva počet chromozómov materskej bunky v dcérskych bunkách. Ide o mitózu, nepriame delenie buniek. Nepriame delenie preto, lebo prebieha „nepriamo“ cez štyri etapy: profázu, metafázu, anafázu a telofázu. Medzi dvomi deleniami je kľudový stav interfáza, počas ktorej sa bunka pripravuje na nové delenie. Býva rôzne dlhá, priemerne trvá 2 – 16 hodín. Závisí od teploty, dostatku živín a od druhu tkaniva, alebo pletiva. U mladých, embryonálnych buniek (rastový vrchol - púčik, zárodočné bunky) je interfáza veľmi krátka a u stálych trvalých tkanív a pletív (kosti, orechy, kôra stromov) zas dlhá. Profáza s telofázou časove trvajú približne rovnako dlho (+- 36 – 60 min.) a metafáza s anafázou opäť rovnako (+- 3 - 5 min.). Výsledkom sú dve dcérske bunky s rovnakým diploidným počtom chromozómov (2n).
V druhom prípade delenia buniek, sa nezachováva (2n) počet chromozómov, materskej bunky, ale v dcérskych bunkách sa zredukuje (zníži) na polovicu. Vznikajú – po dvoch za sebou idúcich mitózach - bunky haploidné (n). Už som to spomínal, že ide o meiózu, redučné delenie buniek. Tým sa zachováva stabilný, konštantný a nemenný počet chromozómov u jednotlivých druhov organizmov. Kanárik má spolu 80 chromozómov – jeho spermie i vajíčka majú už len 40 ks chromozómov. Oplodnením, splynutím spermie a vajíčka vzniká nový jedinec, opäť s diploidným počtom chromozómov (80). Nezabúdajme, že každý druh organizmov má špecifický, stály počet a tvar chromozómov. (Pozri chromozómy).
Obr. 1 Mitóza
Schéma znázorňuje mitózu, spôsob delenia buniek, ktorým sa rozmnožujú telové bunky, napríklad bunky pokožky, svalov, peria, sliznice, žalúdka, pľúc a podobne. Typické pre mitózu je, že takéto diploidné (2n) telové bunky dávajú vznik dcérskym bunkám, ktoré sú tiež diploidné (2n).
Obr. 2 Meióza
Redukčné delenie bunky meióza, kde z rovnakej diploidnej telovej bunky (2n), ale tentokrát sú to bunky vaječníkov (oogónie), alebo bunky semenníkov (spermatogónie), vznikajú haploidné gamety (n). Pohlavné bunky – vajíčka, alebo spermie s polovičným počtom chromozómov. Toto delenie je nazvané redukčným preto, lebo počas neho dochádza k redukcii počtu chromozómov.
Prvá dcérska generácia potomkov (F1) vzniká spojením pohlavných buniek rodičovského páru (P). Bez rozdielu či rodičia sú ryby, obojživelníky, plazy, vtáky, alebo cicavce spermie a vajíčka vznikajú meiózou, pričom sa pôvodný chromozómový pár rozdelí do dcérskych buniek. Do jednej spermie (gamety) sa dostane jeden z dvojice chromozómov (označme ho č. 1) a do druhej spermie (gamety) druhý chromozóm (označme ho č. 2).
To isté platí o vajíčkach. Do jedného vajíčka sa uloží jeden chromozóm (označme ho č. 3) a do druhého vajíčka druhý chromozóm z chromozómového páru (označme ho č. 4). Telová bunka kanárika má celkove 40 párov chromozómov a gamety ich majú už len 40 kusov. Spermie sme označili číslami 1 a 2, vaječné bunky číslami 3 a 4. Vzájomnou kombináciou spermií a vajíčok medzi sebou 1-3, 2-3, 1-4 a 2-4 vzniká generácia potomkov. Ktorá spermia napokon oplodní ktoré vajíčko sa vopred nevie, lebo v semene (ejakuláte) samčekov je niekoľko tisíc spermií a samička znáša „len“ 4 – 6 vajíčok.
Vtáci majú gonozómy typu abraxas, preto sa používa genetická symbolika (Z) a (W). Samček má gonozómy (ZZ) a samička (ZW). Samček preto, nikdy nerozhoduje o pohlaví budúceho potomstva, dáva mu vždy len jeden a ten istý typ gonozómu (Z). O budúcom pohlaví potomstva „rozhoduje“ vždy len samička. Má dva druhy gamet a preto 50% potomstvu dáva gonozóm (Z) a 50% potomstvu dáva gonozóm (W).
V prírode sa takto liahne rovnaký počet samčekov a samičiek. Ale nie každé hniezdo, má dvoch samčekov a dve samičky. Napríklad v jednom hniezde možno budú len štyri samce, v ďalšom hniezde budú tri samičky a dva samce. Napokon sa aj v ďalšom nasadnutí pomer pohlavia opäť môže zmeniť. V globále je však genetický predpoklad vzniku oboch pohlaví vždy v pomere 1 : 1.
Obr. 3 Dedičnosť pohlavia kanárikov - spracované podľa: http://users.telenet.be/verduyckteddy/verervingen.htm
Genetické určenie pohlavia cicavcov
Všetky cicavce, teda aj ľudia, ktoré majú jeden chromozóm (Y) - alozóm a druhý chromozóm (X), sú samčieho pohlavia – ktoré sa označuje (XY). Jedince samičieho pohlavia majú oba chromozómy (X) – a ich pohlavie sa označuje (XX). Kombinácia (YY) prakticky neexistuje vďaka pohlavnému rozmnožovaniu. Haploidné pohlavné bunky (n) majú len jednu sadu chromozómov, a teda môžu obsahovať buď chromozóm (X) alebo (Y). Keďže samec má kombináciu (XY), polovica jeho spermií obsahuje chromozómu (X) a druhá polovica chromozóm (Y). Pozri gamety s por. číslom 1 a 2. Samica má kombináciu (XX), preto všetky jej vajíčka budú mať jedine pohlavný chromozóm (X). Pozri gamety s por. číslom 3 a 4. Spojením spermie a vajíčka tak môžu vzniknúť len kombinácie (XX) a (XY).
Genetické určenie pohlavia vtákov
U vtákov je situácia odlišná, jedince samčieho pohlavia majú dva rovnaké gonozómy (Z) a ich pohlavie sa označuje (ZZ). Samičky vtákov sú hemizygotné, majú len jeden gonozóm (Z) s patričným genetickým vybavením. Druhý gonozóm je nehomologický a označuje sa (W). Tento je prakticky bez významnejšej genetickej informácie. Schéma znázorňuje možné kombinácie vzájomného oplodnenia gamet (1-3, 2-3, 1-4, a 2-4). Je to zároveň genetické určenie pohlavia a dôkaz, prečo sa liahne v globále počet samčekov a samičiek v pomere 1 : 1.
Obr. 4 Genetické určenie pohlavia cicavcov
Obr. 5 Genetické určenie pohlavia vtákov
Schémy mitózy a meiózy sú prevzaté z internetu.
Schémy genetického určenia pohlavia zhotovil autor na základe: http://users.telenet.be/verduyckteddy/verervingen.htm
Autor: RNDr. Ondrej Molčan