Każda komórka powstaje przez podział komórki już istniejącej. Proces ten umożliwia powstawanie nowych organizmów oraz wzrost i rozwój. Przy podziale komórki następuje najpierw podział jej materiału genetycznego, a potem odbywa się podział cytoplazmy. Podział jądra to kariokineza. Podział cytoplazmy to cytokineza.
Mitoza jest podziałem jądra komórkowego, prowadzącym do powstania dwóch identycznych jąder, a następnie dwóch identycznych komórek potomnych, o takim samym zespole chromosomów jak w jądrze komórki wyjściowej. Zachodzi w komórkach o diploidalnej liczbie chromosomów w jądrze. Warunkuje stałość zespołu czynników dziedzicznych w powstających komórkach somatycznych organizmu.
W przebiegu mitozy można wyróżnić cztery fazy:
Profaza – następuje wyróżnicowanie się chromosomów z chromatyny, zanika jąderko i błony jądrowe; zaczyna tworzyć się wrzeciono podziałowe.
Metafaza – chromosomy ustawiają się w płaszczyźnie równikowej, tworząc tzw. płytkę metafazową; pod koniec metafazy centromery pękają i chromosomy rozdzielają się na chromatydy siostrzane.
Anafaza – chromatydy siostrzane rozdzielają się i wędrują do biegunów komórki; każda staje się teraz chromosomem potomnym.
Telofaza – tworzą się otoczki jądrowe; zanika wrzeciono podziałowe; uwidacznia się jąderko; powstają dwa jądra potomne, w których chromosomy ulegają despiralizacji; rozpoczyna się cytokineza. Cytokineza polega na podziale cytoplazmy między dwie komórki potomne.
Mejoza jest podziałem jądra /a następnie całej komórki/ prowadzący do powstania gamet lub zarodników, w czasie którego następuje zmniejszenie się liczby chromosomów o połowę. Zachodzi wyłącznie w komórkach o diploidalnej liczbie chromosomów w jądrze, charakterystycznej dla komórek macierzystych gamet i zarodników. Składa się z dwóch cykli podziałowych, między którymi nie zachodzi replikacja DNA i z których każdy składa się z czterech faz.
I podział mejotyczny
Profaza I obejmuje kilka etapów:
– leptoten – z chromatyny powstają chromosomy w postaci cienkich nici;
– zygoten – w wyniku koniugacji chromosomów homologicznych tworzą się biwalenty;
– pachyten – koniugujące chromosomy homologiczne ulegają skróceniu i pogrubieniu, stąd też chromatydy chromosomów homologicznych w biwalentach uwidaczniają się w postaci tetrad; zachodzi proces crossing–over, czyli wymiana fragmentów materiału genetycznego między chromatydami chromosomów homologicznych;
– diploten – pary chromatyd zaczynają oddzielać się od siebie, następuje dalsze skracanie się chromosomów;
– diakineza – chromosomy w biwalentach ulegają maksymalnemu skróceniu; zanika otoczka jądrowa i jąderko.
Profaza I podziału jest najdłuższą fazą całej mejozy. Przez cały okres profazy I tworzy się wrzeciono kariokinetyczne.
Metafaza I – biwalenty układają się w płaszczyźnie równikowej wrzeciona kariokinetycznego.
Anafaza I – następuje rozdział chromosomów homologicznych każdego biwalentu i ich rozejście do dwóch biegunów wrzeciona.
Telofaza I – powstają dwa jądra potomne, zawierające zredukowaną o połowę liczbę chromosomów; następuje częściowa despiralizacja chromosomów.
Cytokineza po I podziale mejotycznym prowadzi do powstania dwóch komórek, które następnie wchodzą w drugi cykl podziałowy.
II podział mejotyczny /zachodzi po krótkiej interfazie/
Profaza II – w krótkim czasie zanika otoczka jądrowa i jąderko; powstaje wrzeciono podziałowe.
Metafaza II – chromosomy grupują się w płaszczyźnie podziałowej; skracające się wrzeciono podziałowe rozrywa chromosomy na chromatydy.
Anafaza II – chromatydy wędrują do przeciwległych biegunów jako chromosomy potomne.
Telofaza II – powstają cztery jądra potomne o zredukowanej, tj. haploidalnej liczbie chromosomów; następuje odtworzenie otoczki jądrowej, jąderko staje się widoczne, chromosomy ulegają despiralizacji.
Cytokineza zachodzi podczas telofazy – powstają cztery komórki potomne otoczone błoną komórkową, a u roślin i grzybów dodatkowo ścianą komórkową.
Podczas I podziału mejotycznego będącego właściwym podziałem redukcyjnym następuje redukcja liczby chromosomów do liczby n w każdej z dwóch komórek
Podczas II podziału mejotycznego liczba chromosomów nie zmienia się /jest kaploidalna/, gdyż chromosomy dzielą się tak, jak w mitozie na chromatydy siostrzane, które stają się chromosomami potomnymi.
Efektem mejozy jest powstanie czterech komórek o haploidalnej liczbie chromosomów. Dzięki mejozie w cyklu życiowym organizmów eukariotycznych występują dwie fazy: kaploidalna /kaplofaza – n/ i diploidalna /diplofaza– 2n/, których długość może być różna u różnych organizmów.
W zależności od tego, czy mejoza następuje bezpośrednio przed zapłodnieniem, czy też oddzielona jest od zapłodnienia w czasie, wyróżnia się dwa typy mejozy.
Mejoza pregamiczna występuje, gdy organizm diploidalny wytwarza gamety, z których w wyniku zapłodnienia powstaje nowy organizm diploidalny.
Mejoza postgamiczna występuje, gdy organizm haploidalny wytwarza gamety na drodze mitozy. Powstała po zapłodnieniu zygota od razu dzieli się mejotycznie.
U roślin i większości glonów organizm haploidalny zwany gametofitem wytwarza na drodze mitozy gamety, z których po zapłodnieniu powstaje organizm diploidalny – sporofit. Sporofit produkuje z koleina drodze mejozy zarodniki /spory/, które rozwijają się w organizm znów wytwarzający gamety. W takim cyklu życiowym przemiana faz jądrowych łączy się z przemianą pokoleń. Obserwuje się stopniową redukcję gametofitu /zwłaszcza u roślin okrytonasiennych/.
Cykl życiowy komórki obejmuje jej wzrost i podział. Rozpoczyna się okresem zwanym interfazą, który następuje po podziale jądra i cytokinezie /faza M/. W czasie interfazy komórka przygotowuje się do następnego podziału mitotycznego lub mejozy. Wyróżnia się trzy fazy interfazy. Podczas fazy G1 następuje wzrost komórki uwarunkowany intensywnym wytwarzaniem materiałów budulcowych. Niektóre z komórek po fazie G1 mogą przejść w fazę G0 zaprzestając aktywności podziałowej czasowo lub na stałe. Wszystkie pozostałe wchodzą w następną fazę cyklu. W fazie S następuje replikacja oraz synteza białek związanych z chromosomami. W fazie G2 komórka wytwarza białka potrzebne do zbudowania wrzeciona kariokinetycznego, powiększa się jądro, dzielą się centriole oraz mitochondria i chloroplasty.