DNA je základní strukturou genetické informace přenášené z rodičů na potomky. Obsahuje všechny potřebné pokyny pro vývoj a fungování organismů. V procesu buněčného dělení je DNA replikována, to znamená, že je zdvojnásobena, aby každé nové buňce poskytla kompletní sadu genetických informací.
Mitóza a meióza jsou dva různé typy buněčného dělení, které se vyskytují u mnohobuněčných organismů. V mitóze je jedna buňka rozdělena na dvě dceřiné buňky, z nichž každá obsahuje kompletní sadu chromozomů a DNA. Dna v každé z dceřiných buněk se během replikace před dělením zdvojnásobí, aby každé nové buňce poskytla přesné kopie genetické informace.
V meióze je na druhé straně jedna buňka rozdělena do čtyř dceřiných buněk, ale každá z těchto buněk obsahuje pouze polovinu sady chromozomů a DNA. K tomu dochází za účelem tvorby spermií a vajíček, které společně tvoří kompletní sadu chromozomů při oplodnění. V procesu meiózy se DNA také zdvojnásobí před dělením, aby se zajistilo kopírování genetické informace v každé dceřiné buňce.
V obou procesech - mitóze a meióze - se tedy DNA před buněčným dělením zdvojnásobí. To je nezbytné k zajištění přenosu úplné a přesné kopie genetické informace každé nové buňky a tvorby gamet (spermií a vajíček), které se spojují a tvoří u potomků kompletní sadu genetických informací.
Mitóza: proces zdvojnásobení DNA
Zdvojnásobení DNA začíná ve fázi s (syntéza) buněčného cyklu. V tomto okamžiku je každá chromatidová molekula DNA rozřezána na dva vláknité fragmenty. Každá z nich pak slouží jako matrice pro syntézu nového komplementárního vlákna DNA.
Každý chromozom, který obsahuje jednu molekulu DNA (chromatidu) ve fázi G1 (první haploidní období), se tedy po procesu zdvojnásobení DNA ve fázi S přemění na chromozom se dvěma identickými chromatidy. Poté přichází následná fáze mitotického dělení, nazývaná anásma, a tvoří se dvě dceřiné buňky, z nichž každá přijímá jednu z chromatid.
Meióza: zdvojnásobení dna v procesu gametogeneze
Zdvojnásobení dna v meióze probíhá ve dvou fázích: první fáze je meióza I a druhá fáze je meióza II. Každá z těchto fází se skládá ze čtyř fází, z nichž každá má specifickou událost, včetně zdvojnásobení DNA.
Během první fáze meiózy dochází uvnitř buňky ke spirálovému srážení chromozomů. Výsledkem této koagulace je možnost křížové výměny genetického materiálu mezi chromozomy. Poté probíhá proces zdvojnásobení DNA, kde každý chromozom obsahuje dvě stejné kopie své DNA.
Druhá fáze meiózy se skládá ze dvou fází. V první fázi dochází k oddělení chromozomů, kde se každý ze sesterských chromozomů přesune do různých buněk-dcery. Poté nastává fáze separace cytoplazmy a vytvoří se čtyři gamety, z nichž každá obsahuje polovinu počátečního počtu chromozomů a dvojnásobnou DNA.
Meióza, včetně fáze zdvojnásobení DNA, je důležitým procesem v gametogenezi, protože umožňuje snížení počtu chromozomů v pohlavních buňkách na dvojnásobek. To zajišťuje, že při následném oplodnění zůstane počet chromozomů konstantní.