Buněčný cyklus, dělení a vývoj buněk

• buněčný cyklus
  • období růstu
  • období dělení
• “Každá buňka je z buňky” - nová buňka vzniká pouze z již existující mateřské buňky jejím dělením
• fáze dělení eukaryotní buňky
  • období dělení jádra
  • období dělení cytoplazmy (rozdělení organel do nově vznikajících dceřiných buněk)
• typy dělení pravého jádra
  • přímé (amitóza)
  • nepřímé (mitóza)
  • redukční (meióza)

Období mezi jednotlivými dělení buňky.

• první fáze nepřímého dělení
• dochází ke zvětšování jádra
• mizí jadérko a rozpouští se jaderná membrána v membránové vezikuly
• zviditelnění hromozomů, díky spirilizaci a kondenzaci chromozomálních vláken
• chromozomy jsou dvouchromatidové, sesterské chromozomy jsou základem budoucích dceřiných chromozomů a jsou spojeny v oblesti centroméry
• v cytoplazmě se tvoří dělící aparát - mitotické vřeténko

• chromozomy se seskupují v centrální rovině mezi buněčnými póly a vytváří metafázní desku
• v oblasti centroméry se přichycují k mikrotubulům dělícího vřeténka
• nejvhodnější identifikaci a počítání chromozomů

• nastává podélné rozdělení chromozomů v oblasti centromer tím vznikají jednochromatidové chromozomy
• chromozomy jsou pomocí zkracování mikrotubulů dělicího vřeténka taženy k pólům buňky
• z každého chromozomu jde jedna chromatida k jednomu pólu

• dceřinné chromozomy jsou seskupeny na obou pólech buňky
• zaniká dělicí vřeténko
• vznikají dvě nová dceřiná jádra
• z membránových vezikulů se formují jaderné membrány
• obnovuje se RNA syntéza a jadérko

Mitotický index je měřítkem mitotické aktivity pozorované tkáně či pletiva, udává procento dělících se buněk ku počtu seldovaných buněk
Mitotický koeficient - počet buněk v mitóze dělený počtem buněk v interfázi násobený tisícem
Mitotický diferenciál -

• je to jaderné dělení, kterým vznikají gamety
• probíhá ve dvou po sobě následujících děleních
  • heterotypické dělení (redukční) odlišné od mitózy
  • homeotypické dělení (ekvační) odpovídá mitóze

• je zvláštní typ buňky, jejímž úkolem je umožnit vznik nového jedince v procesu pohlavního rozmnožování
• haploidní buňka - má pouze jednu sadu chromozómů
• Gamety vznikají procesem redukčního dělení gametocytů, při kterém se snižuje počet chromozómových sad na polovinu, bývají tedy nejčastěji haploidní, obsahují jen jednu sadu (protože většina organismů, které tvoří gamety, mají sady dvě) Obvykle je ke vzniku nového jedince potřebné oplození, splynutí dvou gamet opačného pohlaví.

• zabírá nejdelší část z celého meiotického dělení (hodiny, dny, roky)
• části
  • Leptoten
    • dochází ke spirilizaci chromozomů, na začátku mají vzhled tenkých dlouhých vláken
  • Zygoten
    • začínají se přikládat homologické chromozomy (“zippering” - přirovnání k zipu)
    • synaptonemální komplex zajišťuje propojení chromozomů
  • Pachyten
    • vznikají tetrády (čtyři chromatidy homologických chromozomů)
    • v bivalentech dochází ke crossing-over, tj. vzájemné výměně chromatid homologických chromozomů. Pomocí těchto výměn vznikají nové kombinace alel genů, což zajišťuje větší variabilitu potomstva.
  • Diploten
    • pokračuje kondenzace chromozomů
    • zaniká synaptonemální kommplex
    • homologické chromozomy jsou propojeny jen v místě chiasmat (místa kde došlo ke crossing-over)
  • Diakineze
    • chiasmata se přesouvají ke konci chromozomů (terminalizace chiasmat)
    • zaniká jaderná membrána

• páry homologických chromozomů (bivalenty) se seskupují v centrální rovině mezi buněčnými póly a vytváří metafázní desku

• rozchod chromozomúů se liší od mitotického dělení
• dochází k oddělování celých chromozomů z bivalentů a k jejich tažení k pólům
• do nových dceřiných jader se dostává vždy jeden homologický chromozom s dvěma chromatidami
• dochází k redukci počtu chromozomů, vzniká haploidní počet (u mitotického dělení zůstává zachován diploidní počet)

• stejná jako u mitotického dělení

• dělení je v podstatě shodné s mitózou

• je děj, při kterém se mateřská buňka fyzicky rozdělí na dvě dceřiné buňky. V případě mitózy jsou buňky identické, v případě meiózy si jsou sesterské. Je to závěrečná fáze procesu buněčného dělení.
• Při cytokynezi vzniká přepážka mezi dceřinnými buňkami trojím způsobem:
  1. Pučením typické pro některé prvoky, kvasinky. Na mateřské buňce se vytvoří pupen (nestejné množství cytoplazmy), který se oddělí a teprve později doroste.
  2. Rýhováním živočišné buňky. Dostředivé dělení. Buňka se jakoby “zaškrtí” od krajů do středu.
  3. Přehrádečným dělením rostlinné buňky. Přehrádka mezi buňkami vzniká od středu ke kraji. Odstředivé dělení.

• představuje proces, jímž z totipotentní („všehoschopné“) nespecializované buňky (např. embryonální buňky, buňky kmenové a u rostlin meristém) vzniká buňka strukturně i funkčně specializovaná.
• buňky svou stavbou přizpůsobují roli, kterou mají v organismu vykonávat. Všechny buňky organismu jsou sice vybaveny stejnou genovou výbavou, ale v konkrétní buňce dochází k realizaci pouze části genetické informace (např. působením hormonů, různých růstových faktorů apod.; které geny nakonec budou v buňce přepisovány záleží na přítomnosti specifických transkripčních faktorů).

• souhrn procesů vedoucích ke konci života buňky
• probíhá dvěma způsoby nekrózou a aptózou

• patologický proces
• vyvolána vnějšími vlivy (mechanické, chemické, tepelné, virová infekce buňky, bakteriální toxiny)
• dochází k narušení integrity cytoplazmatické membrány, což vede k narušení rovnováhy vnitřního prostředí buňky (objemové změny, změny organel)
• proces nakonec vede k enzymatickému poškození buňky (náhodné štěpení jaderné DNA) a jejímu rozpadu
• vnitřní prostředí buňky se uvolní do okolí, přičemž enzymy takto uvolněné mohou indukovat nekrózu okolních buněk a způsobit “řetězovou reakci”,
• patologické externí vlivy nemusí vyústit pouze v nekrózu, ale mohou spustit i apoptotický proces

• programovaná buněčná smrt
• buňka je usmrcena a následně odstraněna takovým způsobem, že nedojde k poškození okolních buněk
• může být indukována signálem zvenčí (buňky imunitního systému) i z buňky samotné
• Průběh aptózy:
  1. fragmentaci jaderné DNA, na rozdíl od nekrózy je však fragmentace nenáhodná a fragmenty jsou stejně dlouhé
  2. buňka se smrští a změní se i charakter různých organel
  3. rozpad buňky do apoptotických tělísek, což jsou membránou ohraničené buněčné fragmenty
  4. apoptotická tělíska jsou fagocytovány bílými krvinkami (makrofágy) - nitrobuněčné enzymy nepoškodí okolní buňky
• Apoptóza se nejvíce uplatňuje v prenatálním vývoji jedince, kdy celé skupiny buněk hynou apoptózou během vývoje tkání a orgánových soustav.
• Uplatňuje se také například v likvidaci poškozených buněk, buněk napadených virem nebo například nedostatečně zásobených živinami.

• chroma=barva, soma=tělo
• barvitelné útvary v rostlinných a živočišných buňkách
• velmi dobře se barví acetobarvivy - organická barviva přírodního původu rozpuštěné v kys. octové nebo propionové
• nejlépe pozorovatelné v průběhu buněčného dělení
• Chromozóm se sestává z histonových bílkovin, které tvoří jakousi kostru, na níž se namotává molekula DNA (1,6-8,2 cm), a zároveň se podílí na různých dalších úkolech (replikace DNA, ochrana DNA, regulace replikace atd…). Tento komplex DNA a bílkovin se nazývá chromatin.
• složky chromatinu
  • euchromatin - obsahující transkripčně aktivní úseky genomu - geny (světleji barvitelný)
  • heterochromatin - obsahující transkripčně neaktivní úseky genomu - repetitivní sekvence
• dělíme je na nepohlavní autozomy a pohlavní gonozomy
• strukturu a funkci chromozomu studuje cytogenetika

• je tvořen jednou kruhovou molekulou DNA, bílkovinami nehistonového typu a RNA
• tento jeden chromozom je volně v cytoplazmě a tvoří “jádro” prokaryotní buňky

• tvoří ho jediná lineární molekula DNA v komplexu s histony
• Podle polohy centroméry rozlišujeme chromozomy:
  • Metacentrický chromozóm - centromera je umístěna zhruba uprostřed chromozómu a dělí chromatidy na dvě zhruba stejně dlouhá ramena. Chromozóm má po replikaci DNA tvar blížící se písmenu X.
  • Submetacentrický chromozóm - centromera je výrazněji posunuta směrem ke konci jedněch ramen.
  • Akrocentrický chromozóm - centromera dělí chromatidy na jedno rameno velké a jedno malé uzlovité.
  • Telocentrický chromozóm - centromera je umístěna u oblasti telomer a chromozóm se tak i v G2 fázi opticky jeví jako jednoramenný a připomíná písmeno V. Tento typ chromozómu se v karyotypu člověka na rozdíl od ostatních nevyskytuje.

Histony

• jsou malé bazické nukleoproteiny, které se podílí na výstavbě chromatinu zejména v jádře eukaryotních buněk.