Rozmnožovanie bunky a bunkový cyklus
15. 9. 2021
Rozmnožovanie bunky (reprodukcia)
- Všeobecná vlastnosť bunky
- Základ individuálneho vývinu ( ontogenézy)
- Umožňuje zachovať druh, regenerovať poškodené bunky, nahradiť opotrebované bunky
Chromozómy
- základné jednotky delenia
- tvorené bielkovinou a nukleovou kyselinou
- tvoria sa s chromatínovej hmoty jadra
- počet, tvar veľkosť druhovo špecifický a relatívne stály
Stavba:
- chromatídy ( ramená)
- centroméra ( miesto zúženia, dôležitý počas pohybu Ch počas delenia)
- Sekundárne zúženie ( satelit) oddelené organizátorom jadierka- iba u niektorých
Chromozómová sada
- kompletný súbor chromozómov v bunke
- 1 sada (n)= 23chromozómov ( 22 autozómov, 1 pohlavný)- u človeka
- Telové ( somatické bunky)
- Diploidné bunky 2n= 46 CH
- Homologické chromozómy ( jeden od otca, jeden od matky)
- Pohlavné ( gaméty)
- haploidné bunky n =23CH
Bunkový cyklus
• individuálny vývin bunky
• začína vznikom a končí rozdelením bunky na dve dcérske bunky
• iba u eukaryotov
Zloženie bunkového cyklu:
- interfáza ( môže trvať aj do 90% bunkového cyklu, 6-36h)
- G0 fáza
- G1 fáza
- S fáza
- G2 fáza
- Bunkové delenie - M- fáza
G0 fáza
- Pokojové štádium
- Iba u niektorých druhov buniek( sitkovice, červené krvinky, niektoré druhy mozgových buniek
G1 fáza
- Prípravná postmitotická fáza
- začína vznikom bunky
- typické rastové procesy (syntéza bielkovín, RNA, zväčšuje sa počet bunkových štruktúr, nukleotidov, enzýmov pre replikáciu DNA)
- najkratšia, najvariabilnejšia
- hlavný kontrolný uzol S ( reguluje bunkový cyklus, zastavuje ho v prípade nepriaznivých podmienok, kontroluje prechod s jednej do druhej fázy, aby sa nereplikovala chybná DNA, oprava materiálu, iniciácia apoptózy poškodenej bunky, )
S fáza
- syntetická fáza
- syntéza DNA, bielkovín, RNA a hmoty chromozómov ( nitkovité, dešpiralizované, nevideiteľné mikroskopom)
- časovo najdlhšia
- kľúčovým je replikácia DNA, zdvojenie jednochromatídových CH na dvojchromatídové
- regulácia prechodu S/G2
- kontrola chýb
G2 fáza
- prípravná fáza predmitotická, postsyntetická
- pokračovanie syntézy bielkovín a RNA ( hlavne podieľajúce na tvorbe mitotického aparátu)
- tvorba nových bunkových štruktúr
- kontrolný uzol M
M- fáza
Bunkové delenie
Spôsoby delenia buniek
- Mitóza
- Amitóza
- Meióza
Mitóza
- Nepriame delenie
- Z diploidných buniek vznikajú 2 diploidné bunky
- Najčastejší spôsob delenia
- Prebieha za pomoci cytoskeletovej štruktúry- mitotického aparátu
- Význam: nahradiť staré, poškodené somatické bunky v mnohobunkovom organizme
Fázy mitózy
- Preprofáza- iba počas mitózy rastlinnej bunky, presné vytvorenie roviny pre vznikajúcu bunkovú stenu
- Profáza
- Chromozómy sa špiralizujú a kondenzujú, stávajú sa pozorovateľnými
- Tvorba dvojchromatídových chromozómov
- rozpad jadrovej membrámy
- Zánik jadierka
- Formuje sa mitotický aparát- centrioly putujú k opačným pólom bunky a tvorí sa medzi nimi deliace vretienko
- Metafáza
- Vrcholenie špiralizácie chromozómov
- Zoradenie CH do centrálnej roviny
- Postupné pozdĺžne rozdelenie na dve chromatídy spojené centromérou s upnutými mikrotubulami deliaceho vretienka
- Mitotický kontrolný bod- kontrola pripojenosti všetkých CH na deliace vretienko
- Anafáza
- Skracovanie mikrotubúl deliaceho vretienka
- Úplné rozdelenie centroméry
- Oddeľovanie a rozchádzanie dcérskych chromatíd k pólom bunky
- Telofáza
- Zánik deliaceho vretienka
- jednochromatídové CH sa dešpiralizujú a prestávajú byť viditeľné
- Tvorba jadrovej membrámy
- Obnova jadierka
- Karyokinéza- delenie jadra
- Cytokinéza- delenie bunky
- u rastlín- fragmoplastom (plazmatická platnička rastúca zo stredu bunky k okrajom bunkovej steny, vzniká z diktyozómov)
- u živočíchov- zaškrtením(po obvode vzniká deliaca ryha, ktorá sa smerom do stredu prehlbuje)
- niekedy prebehne viackrát karyo a menej cyto----vznik viacjadrových buniek, napr. srdcový a kostrový sval
Amitóza
- priame delenie
- chromozómy sa nezdvojujú
- nevytvára sa mitotický aparát
- zaškrcuje sa jadro, piškótovo pretiahne, rozdelí na dve
- nerovnomerné rozdelenie genetického materiálu
- význam- delenie patogénnych buniek a buniek, ktoré nahrádzajú opotrebované a poškodené bunky, baktérii, siníc
Meióza
- redukčné delenie
- z diploidných buniek vznikajú 4 haploidné
- prispieva ku genetickej variabilite
- dochádza k redukcii chromozómov
- význam: vznik pohlavných buniek ( vajíčko, spermia, výtrus, peľové zrnko, vajcová bunka
- dve po sebe nasledujúce delenie, medzi nimi interfáza
- heterotypické - redukcia počtu chromozómov
- homeotypické- počet chromozómov sa nemení, podobné mitóze
Heterotypické delenie ( vlastné redukčné delenie)
- interfáza- replikácia DNA, tvorba dvojchromatídových CH
- profáza
- zložitejšia a dlhšia ako profáza mitotická
- zásadné genetické dôsledky
- CH sa špiralizujú a začínajú byť viditeľné
- Párovanie homologických CH- bivalenty ( každý bivalent 4 chromatídy)
- Crossing over susediacich chromatíd ( prekríženie a výmena genetického materiálu)
- Oddeľovanie homologických CH
- Zánik jadrovej membrámy
- Tvorba deliaceho vretienka
- Metafáza
- Bivalenty sa sústredia v centrálnej rovine( nedelia sa pozdľžne)
- Anafáza
- Celé dvojchromatídové CH sa rozchádzajú na protiľahlé póly bunky
- redukuje sa počet CH na polovicu
- telofáza
- karyokinéza
- cytokinéza- dve dcérske haploidné bunky
- interfáza
Homotypické delenie
- nasleduje po interfáze heterotypického delenia
- metafáza
- pozdľžné rozdelenie CH na 2 chromatídy
- anafáza
- putovanie k protiľahlým pólom
- tvorba dcérskych CH ( jedna chromatída)
- telofáza
- karyokinéza
- cytokinéza ( výsledok 4 haploidné bunky)
Generačná doba bunky
- časové trvanie bunkového cyklu
- geneticky daná
- odlišná u jednotlivých druhov buniek
- závisí od vhodných životných podmienok
- napr. erytrocyty- niekoľko dní, fibroblasty- hodín, pečeňové bunky- roky
Regulácia bunkového cyklu
- Pomocou regulačných mechanizmov
- ak sa bunka nevie opraviť nastáva apoptóza
Typy regulačných mechanizmov
- látkové( chemické)
- pomocou chemických látok( bielkovín)
- hlavne v G1 fáze
- účinky regulácie
- stimulačný - urýchľujú delenie- napr. rastové regulátory
- inhibičný - spomaľujú až zastavujú delenie
- napr. cytostatiká zastavujú nádorové bujnenie
- kolchicín- v rastline zastavuje delenie
- červené krvinky- trvalo inhibovaný rast kvôli neprítomnosti jadra
- sitkovice, niektoré bunky mozgu - nedelia sa, geneticky úplne inhibované, zablokované delenie
- vírusy- nekoordinované delenie a vznik nádorov
Diferenciácia buniek
- proces premeny menej špecializovaných buniek na tvarovo a štruktúrne odlišné, funkčne vysokošpecializované bunky ( 200 typov)
- uskutočňuje sa počas zárodočného vývinu
- všetky bunky organizmu majú rovnaký genetický základ ( pochádzajú z totipotentnej zygoty)
- regulovaná génovou expresiou
- pluripotentné bunky- bunky schopné sa diferencovať na všetky typy buniek dospelého organizmu( napr. kmeňové bunky u živočíchov, meristematické bunky u vyšších rastlín)
- totipotentné bunky- schopne sa diferencovať na všetky typy buniek, buniek tkaniva vrátane buniek placenty (napr. zygota)
Kultivácia in vitro
- Pestovanie ( kultivácia) buniek v skúmavke mimo organizmu
- Využitie totipotencie, špecializácie a diferenciácie buniek
- Na živnej pôde( médiu) sa skúma bunkový cyklus, regulácia, vlastnosti kultúr
- Výhoda (oproti in vivo)- vylúčenie vplyvov, nezávislosť od vonkajších podmienok
- Význam- biotechnológie, farmaceutický priemysel, poľnohospodárstvo
Rozmnožovanie bunky a bunkový cyklus- preze.pdf
