מחזור התא: מיטוזה ומיוזה

• מחזור חיי התא כולל מיטוזה ומיוזה.

חלוקת תאים

• תאים מתחלקים כל הזמן, לפי הצורך, פעם בשנה, פעם ביום, או בתגובה לשינויים סביבתיים ותוך תאיים.
• תא אאוקריוטי(בעל גרעין) מתחלק לאט יותר מתא פרוקריוטי(ללא גרעין).
• תא פרוקריוטי מתחלק כל הזמן אם התנאים מאפשרים זאת, ותוך 20 דקות. תא אאוקריוטי מתחלק כל 24 שעות.

השחקנים הראשיים

• DNA - כרומוזומים.
• פולימראזות.
• ממברנת הגרעין.
• כרומטידות אחיות.
• צנטרומר.
• צנטריולים.
• סיבי כישור.
• חריץ ביקוע.

שלבי מחזור התא

• G1 כולל תכולת תאים, למעט כרומוזומים.
• S זה כאשר כל אחד מ-46 הכרומוזומים מוכפל על ידי התא.
• G2 בודק את הכרומוזומים הכפולים לאיתור שגיאות ועושה תיקונים נחוצים.
• מיטוזה היא כאשר התא מתחלק.
• ציטוקינזה מחלקת את התא לשני תאי בת.
• G0 עוצר את מחזור התא.

מחזור התא

• G1, שלב 1 לחלוקת התאים אורכת כ 10 שעות.
• תא בשלב האינטרפאזה יכול להיכנס לשב G0.
• S, סינתזת DNA נמשכת כ 9 שעות
• G2, שלב 2 לחלוקת התאים אורכת כ 4 שעות
• M, מיטוזה אורכת כשעה.

נקודות בקרה עיקריות במחזור התא

• ציקלין מניע את התא לשלב הבא על ידי הפעלה ומיקוד של קינאזות (CDK) לחלבוני מטרה המתפקדים בשלב זה.
• נקודת הבקרה G1 בודקת את גודל התא, החומרים התזונתיים, פקטורי הגדילה ואת הנזק ל-DNA.
• נקודת הבקרה G2 בודקת את גודל התא ואת הנזק ל DNA.
• נקודת הבקרה של הרכבת הכישור(Spindle Assembly Checkpoint) בודקת את הצמדות הכרומוזום לכישור.
• ליקויים בכרומוזומים גורמים לביקורות בזמן חלוקת התא.

צנטרוזום

• הצנטרוזום הוא המרכז המארגן של המיקרוטובולים.

וולטר פלמינג

• וולטר פלמינג היה רופא צבאי במהלך מלחמת צרפת-פרוסיה.
• פלמינג היה הראשון שהקדיש את זמנו לציטולוגיה, חקר הכרומוזומים. חלוקת התא תוארה כבר בשנת 1842 על ידי קרל נגלי, שחשב שזה אירוע חריג.
• פלמינג היה הראשון שפירט את התנועות הכרומוזומליות בתהליך המיטוזה.
• בשנת 1879, פלמינג השתמש בצבעי אנילין, תוצר לוואי של זפת פחם, כדי לצבוע תאים של עוברים סלמנדרה. הוא הצליח להמחיש את החומר דמוי החוטים כשהתאים מתחלקים.
• מידע רב ממה שידוע כיום על מיטוזה מקורו בתצפיות של פלמינג.
• פלמינג ראה שכרומוזומים "הוכפלו" כאשר הם הופיעו בפרופאזה, ו"פתר" את בעיית החלוקה הכרומוזומלית בין תאי האם והבת.
• היה לכך משמעות לעבודה מאוחרת יותר במיוזה ולתאוריה הכרומוזומלית של תורשה.

מיטוזה - שלבים

• המיטוזה היא תהליך רציף, אבל פלמינג תיאר אותה כשורה של אירועים או שלבים: פרופאזה, מטאפאזה, אנאפאזה וטלופאזה.
• הטרמינולוגיה שלו עדיין בשימוש כיום.

שלבי המיטוזה

• בפרופאזה, המרכיבים של הגרעין שעברו הכפלה נדחסים החוצה מהגרעין ונראים כמו חוטים.
• בזמנו של פלמינג, חוטים אלה נקראו חוטי כרומטין; אחרי 1888 נמצא שאלו הם הכרומוזומים.
• במטהפאזה, ממברנת הגרעין נעלמת, הכרומטידות האחיות נעות לקו המשווה של התא.
• באנאפאזה, הצנטרומר של כל כרומוזום נבקע ומתחלק והכרומטידות האחיות נפרדות, ונעות לקטבים הנגדיים של התא.
• הטלופאזה הוא השלב האחרון.
• הכרומוזומים מרוכזים בקצוות ונוצרת ממברנה חדשה מסביב לשני הגרעינים.
• התא מתחלק לשני תאי בת.
• ציטוקניזה - חלוקת הציטופלזמה

אינטרפאזה

• כאשר התא אינו עובר מיטוזה, הוא נמצא בשלב המנוחה או אינטרפאזה.
• בזמן האינטרפאזה, הגרעין נצבע עם הרבה גופיפים וברור שהתא אינו באמת נח בשלב זה; ישנה בין היתר הכפלה של מרכבי הגרעין.
• מיטוזה מתחילה עם תא אם אחד אשר מייצר 2 תאי בת; בכל תא בת יש את אותה הכמות בדיוק של החומר התורשתי שהיה לתא האם

מיוזה

• מיוזה היא התהליך היוצר גמטות, או תאי מין.
• תאי המין הם אלה שמשולבים במהלך ההפריה ליצירת צאצאים.
• מיוזה מתרחשת בשחלות / באשכים. בבני אדם, גמטות הן ביצים וזרע.
• בשלב הראשון, כרומוזומים הומולוגים נצמדים בקו המשווה של התא ומחליפים חומר גנטי אחד עם השני.
• בשלב הבא כל כרומוזום נודד לכיוון קוטב אחר של התא.
• בסוף תהליך זה, לכל תא בת יש רק כרומוזום הומולוג אחד. לכן זו חלוקת הפחתה (חצי ממספר הכרומוזומים).
• כאשר תא זרע פוגש תא ביצית נוצר מחדש המספר המלא של הכרומוזומים. ממצאים אלה שיקפו את מה שמנדל מצא כמה עשורים קודם.
• מחזור התא של המיוזה מורכב משני סיבובים שלמים (מיוזה 1, מיוזה 2)

שלבים במיוזה

• תהליך המיוזה מורכב משני סיבובים.(מיוזה1 ומיוזה2).
• מיוזה 1 מורכבת מחמישה שלבים: אינטרפאזה 1, פרופאזה 1, מטאפאזה 1, אנאפאזה 1 וטלופאזה 1

שלבים במיוזה 1

• בשלב האחרון של אינטרפאזה, הכרומטידות מוכפלות.
• בפרופאזה 1, הכרומוזומים מתעבים ונראים במיקרוסקופ אור. כל כרומוזום מקורי והעתק שלו מחוברים יחד בצנטרומר ונקראים כרומטידות אחיות.
• בשלב מאוחר יותר בפרופאזה 1, כרומוזומים דומים - למשל, הכרומוזום האימהי #1 והכרומוזום האבהי #1 - מזדווגים.
• כל חבר בזוג הזה נקרא הומולוג.

שלבים מיוחדים של פרופאזה 1

• Leptotene - הכרומוזומים עדיין לא דחוסים לחלוטין בשלב זה הכרומטידות האחיות דבוקות ונראות ככרומוזום אחד. הטלומרים בקצה של כל כרומוזום וההומולוג שלו יוצרים עוגן בגרעין התא כהכנה ומיצוב לשלב הבא בתהליך
• Zygotene- בשלב זה לכרומטידות ההומולוגיות מתחילות להתחבר זו לזו, נוצרות טטרדות – מבני דנא שמכילים שתי כרומטידות אחיות שמחוברות לשתי האחיות ההומולוגיות שלהן - ביוולנטים Pachytene, Diplotene, Diakinesis- אלה שלבים מתקדמים של פרופאזה 1 אשר מכינים את התא לחלוקת השלמה
• במטאפאזה 1, הזוגות נעים ומסתדרים בקו המשווה של התא.
• באנאפאזה 1, ההומולוגים נפרדים ועוברים לקטבים הנגדיים של התא.
• מיוזה 1 מסתיימת בטלופאזה 1, הומוגים נאספים בקטבים הנגדיים של תא האם, והציטופלזמה מתחלקת ליצירת שני תאי בת, כל אחד עם סט אחד של כרומוזומים.

מיוזה 2

• שני תאי בת אלה עוברים עוד סיבוב אחד של חלוקה.
• במיוזה 2, הצנטרומרים מתחלקים, והכרומטידות האחיות נפרדות, כפי שהן עושות במיטוזה.
• אינטרפאזה 2 ופרופאזה 2 קצרים בהרבה מאינטרפאזה 1 ופרופאזה 1.
• לסיכום, תא עם שני סטים של כרומוזומים בהתחלה של המיוזה יעבור שתי חלוקות עוקבות בכדי לתת ארבע תאי בת עם כרומוזום אחד בכל תא אשר יהפכו לגמטות (תאי זרע או ביצית)
• לעיתים, כרומוזומים נתקעים במהלך מיוזה. זה נקרא אי-הפרדה כרומוזומלית.

תסמונת דאון (טריזומיה 21).

• או שתא הזרע או תא הביצית הוא בעל עותק נוסף של כרומוזום 23 עקב אי-הפרדה במהלך המיוזה; הילד יכול להיות בן או בת.
• התסמינים כוללים: קומה נמוכה, שרירים חלשים, תווי פנים ייחודיים, מוגבלות אינטלקטואלית, מומים בלב, מצבי עיניים, בעיות שמיעה, בעיות שיניים, ADHD.

תסמונת טרנר(מונוזומיה X)

• או הזרע היה חסר כרומוזום X או Y, או שהביצית חסרה את כרומוזום X והזרע נשא את כרומוזום Y.
• התינוק תמיד נקבה.
• התסמינים כוללים: צוואר רחב ולסת קטנה, תווי פנים ייחודיים, קומה נמוכה, לקויות למידה, אוטיזם, חוסר התבגרות מינית, גיל המעבר מוקדם, עקרות.

תסמונת טריפלואידית

• או לזרע או לביצית יש שני סטים מלאים של כרומוזומים, מה שמוביל לתינוק טריפלואידי (3n).
• בבני אדם, תינוקות טריפלואידים יפילו או ימותו בשנה הראשונה לחייהם

הצלחה הפלואידית

• פוליפלואידיה במינים לא אנושיים לא תמיד קטלנית.
• צמחים, במיוחד, יכולים לשרוד ואפילו לשגשג עם סטים נוספים של כרומוזומים.
• אחת הסיבות לכך היא הפריה עצמית: צמחים יכולים לשלב את הגמטות שלהם, אפילו לאחר אי-הפרדה.
• לדוגמה, שתי גמטות דיפלואידיות מבולגנות (2n) יכולות להתחבר כדי ליצור צמח טטרפלואידי (4n), שימשיך לגרום לגמטות דיפלואידיות בדור הבא.
• זה מכפיל את הכרומוזומים של מין צמחי בדור אחד!
• רוב הצמחים שאנו אוכלים הם תוצאה של (1) פוליפלואידיה עתיקה, בשוגג, או (2) פוליפלואידיה מכוונת עקב טכניקות חקלאיות מודרניות.
• מספר הכרומוזומים הוא תכונה אופיינית של מינים מסוימים
• אורגניזמים עם מספרים דיפלואידים שונים אינם יכולים להתרבות (אינם יכולים ליצור זוגות הומולוגיים בזיגוטות).
• במקרים בהם מינים שונים מתרבים, צאצאים הם בדרך כלל עקרים (אינם יכולים ליצור גמטות פונקציונליות).
• לדוגמה, סוס (דיפלואידי = 64) וחמור (דיפלואידי = 62) עשויים לייצר פרד עקר (לא דיפלואידי = 63)