שכפול ה- DNA לפני חלוקת התא מתרחשת הכפלה של מולקולות ה-DNA בתא. 1. המצב לפני התחלת השכפול 3.נוצר גדיל משלים על כל אחד משני הגדילים 4. השכפול נמשך לאורך כל הגדילים 2. שני גדילי ה-DNA נפרדים

בסוף התהליך נוצרות שתי מולקולות זהות לחלוטין למולקולה המקורית בסוף התהליך נוצרות שתי מולקולות זהות לחלוטין למולקולה המקורית. כל מולקולה בנויה מגדיל ישן ומגדיל חדש. לפני השכפול הכרומוזום מורכב ממולקולת DNA אחת. לאחר השכפול הוא מורכב משתי מולקולות זהות.

השפעות אפשריות של מוטציה נקודתית של החלפת בסיס על החלבון החלפת בסיס אחד בבסיס אחר גורמת לשינוי הקודון שבתוכו נמצא הבסיס לקודון המקדד ל: הפסקת תרגום החלבון קצר מן הרגיל* חומצה אמינית אחרת חומצה אמינית אחת משתנה בחלבון אותה חומצה אמינית אין שינוי השינוי הנגרם בחלבון: * או ארוך מן הרגיל, במקרה שקודון הפסקת קריאה התחלף לקודון המקדד לחומצה אמינית

השפעות אפשריות של מוטציה נקודתית של הוספת/החסרת בסיס על החלבון הוספת/החסרת בסיס בבסיס אחר גורמת לשינוי כל הקודונים מנקודת המוטציה ואילך. דוגמה: CGA TCA ATG TCA CGA TCA GAT GTC A רצף החומצות האמיניות מנקודת המוטציה ואילך משתנה הבסיס שנוסף השינוי הנגרם בחלבון:

שלבי המיטוזה בשקופית הבאה מתוארת מיטוזה בתא סכמטי שיש בו 4 כרומוזומים, הכוללים שני זוגות כרומוזומים הומולוגיים: זוג כרומוזומים הומולוגיים גדולים (ירוק ואדום) וזוג כרומוזומים הומולוגיים קטנים (ורוד וכחול) הצבעים השונים של בני הזוג ההומולוגיים נועדו להדגיש שהם אינם זהים: האחד מקורו באם והאחר מקורו באב.

שלבי המיטוזה 1. בתחילת החלוקה, כל כרומוזום מסתלסל ונדחס, ואפשר להבחין בו מבעד למיקרוסקופ. אפשר לראות שכל כרומוזום מורכב משתי כרומטידות. קרום הגרעין מתפרק. 2. הכרומוזומים מסתדרים במרכז התא ב"מישור המשווה" שלו. החוטים הסגולים הם סיבים חלבוניים (שנוצרים מסיבי השלד התוך-תאי), היוצרים מבנה של כִּישור ומאפשרים את תנועת הכרומוזומים. 4. התא מתחלק לשני תאי בת זהים לחלוטין לתא האם. שני תאי הבת מכילים מערכת כרומוזומים מלאה כמו המערכת שהייתה בתא האם, והם זהים לו. סביב כל קבוצת כרומוזומים מתארגן קרום גרעין. הכישור הולך ונעלם והציטופלסמה גם היא מתחלקת. בשלב זה הכרומוזומים נפרשים והופכים לפקעת חוטים ולא ניתנים להבחנה. 3. הצנטרומרים מתחלקים והכרומטידות האחיות של כל אחד מהכרומוזומים נפרדות זו מזו , ונעות לקטבים מנוגדים בעזרת סיבי הכישור.

סימולציה: תהליך המיטוזה צפו בסימולציה המתארת את תהליך המיטוזה

סימולציה: תהליך המיוזה בשקופית הבאה מתוארת מיוזה בתא סכמטי שיש בו 4 כרומוזומים הכוללים שני זוגות כרומוזומים הומולוגיים: זוג כרומוזומים הומולוגיים גדולים (ירוק ואדום) וזוג כרומוזומים הומולוגיים קטנים (ורוד וכחול)

התאים שנוצרו לאחר החלוקה השנייה שלבי המיוזה תא האם התאים שנוצרו לאחר החלוקה הראשונה התאים שנוצרו לאחר החלוקה השנייה נתאר את התהליך בקיצור: חלוקה ראשונה הכרומוזומים ההומולוגיים מסתדרים זה בצד זה. חלה הפרדה בין הכרומוזומים ההומולוגיים חלוקה שנייה בכל אחד משני התאים שנוצרו לאחר החלוקה הראשונה, חלה הפרדה בין הכרומטידות האחיות של הכרומוזומים

סימולציה: תהליך המיוזה צפו בסימולציה המתארת את תהליך המיוזה 11

בתהליכי מיוזה באותו יצור נוצרים תאי מין (גמטות) שבהם צירופי כרומוזומים שונים ואולם בתהליך מיוזה של תא אחר היה יכול להיווצר צירוף אחר: ירוק וורוד או אדום וכחול (נקרא לצירופים אלו צירופים ג' ו-ד'). בתהליך המיוזה שתואר בשקף הקודם נוצרו תאי מין שיש בהם את צירופי הכרומוזומים ירוק וכחול או אדום וורוד (נקרא לצירופים אלו צירופים א' ו-ב'). תא האם צירוף ג' צירוף ד' התאים שנוצרו לאחר החלוקה הראשונה תא האם צירוף א' צירוף ב' התאים שנוצרו לאחר החלוקה הראשונה ביצור נוצרים תאי מין רבים, כלומר תאים רבים באברי המין עוברים תהליך מיוזה. לעתים נוצרים צירופים א' ו-ב' של כרומוזומים ולעתים נוצרים צירופים ג' ו-ד' של כרומוזומים, ולכן בסך הכול, יהיו לַיְצור שבדוגמה זו תאי מין המכילים את ארבעת הצירופים האפשריים.

הפרדה הבלתי תלויה של הכרומוזומים כפי שראינו בשקף הקודם, צפוי שהצירופים השונים של הכרומוזומים יופיעו בשכיחות שווה, כלומר אין כל נטייה לכרומוזומים שמקורם באם או באב להישאר יחד. במילים אחרות: ההפרדה של כל זוג כרומוזומים אינה תלויה בדרך ההיפרדות של זוגות הכרומוזומים האחרים, ולכן יש הסתברות שווה לכל אחד מצירופי הכרומוזומים האפשריים. באדם שלו 23 זוגות כרומוזומים הומולוגיים, ייתכנו 8.5 מיליון צירופים שונים של כרומוזומים בתאי המין. זה אחד המקורות המרכזיים לשונוּת בין בני האדם. השקף הבא עוסק בעוד מקור לשונות. מיוזה של תא אחר: תא האם צירוף א' צירוף ב' התאים שנוצרו לאחר החלוקה הראשונה צירוף ג' צירוף ד' מיוזה של תא אחד:

שִחלוף – מקור נוסף לשונות בין תאי המין לעתים קרובות במיוזה, בעת שהכרומוזומים ההומולוגיים מסתדרים בזוגות במישור המשווה של התא, חלה החלפה של קטעים מקבילים בין כרומטידות של הכרומוזומים ההומולוגיים – תופעה זו נקראת שִחלוף (crossing over). השונות בין הגמטות גורמת ליצירת שונות בין הפרטים באוכלוסייה וגורמת להשתנות האוכלוסיות ולהתפתחות מינים חדשים במהלך האבולוציה. 14

סימולציית השוואה מיטוזה-מיוזה סימולציה: השוואה בין מיוזה למיטוזה

תשובה שאלה 6: השוו בין המיטוזה למיוזה באדם בעזרת מילוי הטבלה הבאה: מיטוזה מיוזה היכן היא מתרחשת בגוף? בכל חלקי הגוף באברי המין (שחלות ואשכים) במהלך החיים, מתי היא מתרחשת? במשך כל החיים (כולל התקופה העוברית) בזכר: מגיל ההתבגרות ואילך בנקבה: מגיל ההתבגרות* ועד סיום המחזור החודשי (בסביבות גיל 50-45) תפקידה הוא: גדילה יצירת תאי מין יש בתהליך הפרדה בין כרומוזומים הומולוגיים (כן/לא) לא כן תאי הבת הם הפלואידים/דיפלואידים דיפלואידים הפלואידים

ולהכיר את כל הגנים ב-DNA. פרויקט הגנום האנושי הגנום האנושי הוא כל המידע התורשתי של האדם המקודד ב-DNA שמרכיב את הכרומוזומים, ומצוי בגרעין התא של כל תא בגוף האדם. פרויקט הגנום האנושי. מטרת הפרויקט הייתה לזהות את הרצף המדויק של כל זוגות הבסיסים ב-DNA של האדם ולהכיר את כל הגנים ב-DNA. מדענים וצוותי מחקר רבים מכל רחבי העולם לקחו חלק בפרויקט. בשנת 2006 הסתיים המיפוי המלא של כל הכרומוזומים של האדם והתקבל מאגר מידע של כלל בסיסי ה-DNA והגנים בגנום האנושי. ב-23 זוגות הכרומוזומים, התגלו 30000 גנים.

תוצרי הפרויקט משמשים בין השאר כבסיס ל: חקירת תפקוד הגנים והחלבונים שנוצרים מהם. איתור גנים הקשורים למחלות. מחקר על קשרים תורשתיים בין קבוצות בני אדם (גנטיקה של אוכלוסיות). מחקר על השתלשלויות היסטוריות של המין האנושי (גנטיקה אבולוציונית).

הנדסה גנטית שינוי ההרכב הגנטי של פרט על ידי החלפת גנים, הוספת גנים או "חיסול גנים". התהליך מתבצע באמצעות החדרת DNA שמקורו ביצור אחד או DNA מלאכותי שנוצר במעבדה, אל תוך תאיו של היצור המקבל (היצור ה"מהונדס"). בדרך זו, אפשר להוסיף גנים, "להשתיק" גנים או לשנות גנים ולמעשה, להקנות ליצור ה"מהונדס" תכונה חדשה.

בהנדסה גנטית ניתן להשתיל גן אדם (כמו גן לאינסולין) בתוך חיידק וליצור אוכלוסייה גדולה של חיידקים יוצרי אינסולין. שיטה זו אפשרה להפיק אינסולין בכמויות גדולות ובזול ולספק אותו לכל חולי הסוכרת. ניתן להחדיר לצמחים גנים המקנים עמידות בקור או נגד מזיקים ולקבל תוצרת חקלאית שאינה זקוקה להדברה כימית. ניתן ליצור פרות המכילות יותר בשר ופחות שומן. הקוד הגנטי הוא אוניברסלי, כלומר, זהה כמעט לחלוטין בכל היצורים החיים: חיידקים, צמחים, בעלי-חיים ובאדם. כל קודון, מתורגם בכל היצורים, לאותה חומצת אמינו בדיוק! לכן אפשר להעביר גנים מיצור אחד ליצור אחר גם כאשר שני היצורים אינם מאותו מין.

הנדסה גנטית ברפואה המטרות העיקריות לשימוש בהנדסה גנטית בחקלאות הן השבחת התוצרת החקלאית של הגידולים וחיות המשק באמצעות העלאת כמות התוצרת וכן שיפור האיכות על ידי העלאת הערך התזונתי ושיפור הטעם. מטרות נוספות של הנדסה הגנטית בצמחים הן הקניית עמידות בפני מזיקים או תנאי מחיה קיצוניים בבית הגידול. דוגמאות לצמחי מאכל טרנסגניים

הנדסה גנטית ברפואה במחקרים רבים עושים שימוש ביצורים טרנסגניים (בעיקר עכברים) כדי ללמוד על מנגנונים בהם פועלות מחלות שונות ביניהן סרטן, פרקינסון. לדוגמה, ידוע כי תקלה בחלבון מסוים היא אחד הגורמים למחלת האלצהיימר. לכן, ניתן להחדיר לעכבר מעבדה את הגן לחלבון זה וללמוד על תהליכים בהתפתחות המחלה, באמצעות העכבר הטרנסגני. לצרכי פיתוח וייצור תרופות משתמשים בחיידקים טרנסגניים הגדלים בתרבית. לדוגמא, בהחדרת גן אנושי המקודד לחלבון של הורמון הגדילה, אל תוך חיידק, ניתן לקבל תרבית חיידקים המייצרים הורמון גדילה אנושי ולהפיק כמויות גדולות ממנו לצורך טיפול בילדים עם בעיות גדילה. עוברים של עכבר טרנסגני שהוחדר אליו, בהנדסה גנטית, גן שהתוצר שלו הוא חלבון הצובע בכחול את תאי העצב של מערכת העצבים התחושתית.

שיבוט שיבוט (cloning) הוא יצירת שבט של תאים או יצורים זהים זה לזה מבחינה גנטית. שיבוט הוא מונח בביולוגיה המתייחס לתהליכים שבסופם מתקבלים העתקים של רצפי DNA, תאים, רקמות או אורגניזמים הזהים מבחינה גנטית, למקור שעל פיו הם נוצרו. המונח נגזר מהמילה שבט, משום שבעזרתו ניתן ליצור שבט של אורגניזמים או תאים הזהים זה לזה מבחינה גנטית. בתהליך השיבוט הורסים את הגרעין של ביצית ובמקומו משתילים גרעין של תא של האורגניזם אותו רוצים לשבט.

זה יכול להיות גם תא שעבר התמיינות סופית, היות שהביצית מספקת סביבה המאפשרת "חזרה אחורה" מההתמיינות: הפעלת כל הגנים והפיכת הגרעין לגרעין כל יכול. הביצית שמכילה עכשיו גרעין דיפלואידי, מתחילה להתחלק ונוצר שבט של תאים זהים גנטית. באופן עקרוני ניתן להשתיל את העובר הזה ברחם ואז יתפתח אורגניזם זהה גנטית לאורגניזם ממנו נלקח הגרעין. ניתן גם להפיק מהעובר את תאי הגזע, לפתח תרבית תאים ולשמור אותם או להשתיל אותם בפרט שתרם את הגרעין. צורה זו, אדם שזקוק להשתלה או תיקון רקמה, לא תלוי במציאת תורם מתאים.

מטרות שיבוט בע"ח: שיבוט בע"ח הנושאים מחלות לצורך מחקר ומציאת תרופות שיבוט בחקלאות . למשל, איכותן של פרות נמדדת על פי כמות החלב שהן מניבות. שיבוט של פרות מוצלחות מבחינת כמות החלב שהן מניבות, יהיה אידיאלי. הבעיות בשיבוט שכזה: אחת הסכנות המשמעותיות היא שיבוט בקנה מידה גדול של מספר מצומצם של פרטים. תופעה זו תוביל לירידה משמעותית במגוון הגנטי ותהפוך את האוכלוסייה לפגיעה יותר למשל למחלות. שיבוט בע"ח מהונדסים גנטית לצרכים רפואיים, למשל כבשה, המכילה גן אדם, המקודד לגורם קרישה הדרוש לחולי המופיליה. גורם הקרישה מופרש בחלב. אי אפשר לשתות את החלב ולקבל את החומר ולפתור את הבעיה, כי החומר מתפרק במערכת העיכול. אבל, אפשר לבודד את החומר מתוך החלב ולהזריקו לחולי ההמופיליה ישירות לדם על פי הצורך. חזירים כחלקי חילוף: לחזירים איברים דומים בגודל ובתפקוד לאדם. יצירת שבט של חזירים חסרי אנטיגנים(מולקולה המעוררת את מערכת החיסון) יסייע להגדיל את כמות האיברים להשתלה ללא סכנת דחייה. שיבוט להחזרת מינים שנכחדו או הצלת מינים בסכנת הכחדה.