2 Mikrokineziologie buněk 2.1 Fyzikální pojetí pohybu Pohyb je konkrétní veličina, probíhá v rámci souřadných soustav. Jedná se o stav tělesa, tedy něco, co je danému tělesu vlastní. Mechanika živých soustav dříve vycházela z klasické mechaniky, dnes je to záležitostí biomechaniky. Vlastní pohyb vzniká na úrovni tzv. molekulových motorů, ve kterých se uplatňují tzv. interakce: elektromagnetické interakce (jsou podstatou chemických a biologických vazeb a reaktivity látek), gravitační interakce a silné a slabé interakce (vazebné energie atomových jader). 2.2 Molekulový motor Molekulový motor je komplex několika molekul, které jsou enzymaticky aktivní. Mají velikost cca 20 nm a v buňce jich pracuje několik milionů. Zdrojem energie pro jejich práci je ATP, které je hydrolyzováno. Rozštěpení ATP uvolní energii, která změní tvar motoru, tedy způsobí tzv. konformaci. Motory se v buňce pohybují po jakýchsi pomyslných „kolejích“ tvořených cytoskeletem (až 36 cm/h). Dále slouží též jako fixační aparáty, mohou měnit tvar buňky tahem za její komponenty a zajišťují transport v buňce. (Dylevský, 2007) Kostrukce molekulového motoru = 3 konstrukční prvky: 1) Motorová doména (kinetická) = enzymaticky aktivní jádro, bílkovina, která štěpením vyvolává posun motoru. 2) Koncová doména (kontaktní) = polypeptid, motor se po něm pohybuje – v lidské buňce jsou to mikrotubuly a aktinová mikrofilamenta (jako kolejnice u vlakové dopravy). 3) Nákladová doména (kargo) = vazebné bílkoviny, připojují váček s transportovanou látkou k motorové doméně (náklad může být např. neuromediátor). (Dylevský, 2007) Typologie molekulových motorů Molekulové motory tvoří celou řadu složitých typů. Pro kineziologii pohybového systému jsou podstatné tři typy: 1) Kinezinový motor (mikrotubulární): převáží transportovanou látku od centra buňky na její periferii. (obr. 7) obr.07 - molekulový motor.jpg Obr. 7 – Kinezinový molekulový motor (Zdroj: http://www.osel.cz/_popisky/123_/s_1230496523.jpg) 2) Dyneinový motor (mikrotubulární): převáží transportovanou látku od periferie buňky ke středu. 3) Myozinový motor: pohybuje se podél mikrofilament aktinu – důsledkem tohoto pohybu je pohyb svalové buňky – zkrácení svalového vlákna – pohyb svalu! (Dylevský, 2007) 2.3 Mikrokineziologie buněk Veškeré vývojové procesy a obměny struktur organismu jsou přesně řízené procesy, které jsou založené na pohybu jednotlivých buněk a tkáňových celků. Vše je řízeno genovými instrukcemi. Buněčné dělení, migrace, redukce a proliferace jsou morfogenetické procesy, tedy intracelulární a extracelulární pohybové aktivity, vázané na motorické funkce cytoskeletu a molekulových motorů. Jedná se o úroveň, na které vzniká každý pohyb lidského těla, jeho jednotlivých částí a orgánů. Morfogenetické pohyby Morfogeneze představuje tvarový a strukturální vývoj tkání, orgánů, systémů a celého organismu, včetně jeho růstu. Je výsledkem buněčné spolupráce. Vychází z genetické informace. Základní morfogenetické pohyby jsou čtyři: a) Buněčná proliferace = proces dělení Je podmínkou existence všech mnohobuněčných organismů. V prenatálním období tvoří nejvýznamnější součást embryonálního vývoje. V postnatálním období pak zůstává udržována ve všech tkáních, které se trvale obnovují (např. kůže, krvetvorba aj.). Je též základem všech reparačních a regeneračních pochodů a předpokladem pro následující pohyb, buněčnou distribuci. (Dylevský, 2007) b) Buněčná distribuce = proces přemísťování Migrovat mohou jak jednotlivé buňky, tak celé tkáně. Migrace může být pasivní (starší buňky jsou odtlačovány novou populací) i aktivní (zapojení pohybového aparátu buňky). V prenatálním období pasivně např. formování chrupavčitého základu kostry končetin, postnatálně pak migrace v růstových chrupavkách epifýz. V prenatálním období aktivně např. neurony, postnatálně pak granulocyty opouštějící krevní řečiště. (Dylevský, 2007) c) Buněčná interakce = proces vzniku tkání Představuje vznik tkání, mezibuněčnou komunikaci, a vytvoření výsledných tvarů. Je umožněna kontaktem buněk (jejich adhezí) a jejich ukotvením v mezibuněčné hmotě (tzv. matrix). (Dylevský, 2007) d) Buněčná redukce= proces buněčné smrti Představuje uvolňování tkáňového prostoru metodou selekce vadných nebo přebytečných buněk. Je nutnou součástí každého vývojového procesu, je komplikovaná a poruchová. K zániku dochází buď nekrózou (fyzikálním či chemickým poškozením), nebo apoptózou (nenásilné odstranění bez narušení integrity tkáně = klíčová součást funkce imunitního systému). Všechny morfogenetické pohyby jsou nezbytné pro ontogenezi. (Dylevský, 2007) 2.4 Ontogeneze Ontogeneze je neustále probíhající proces morfologických a funkčních změn organismu od jeho vzniku až po ukončení jeho existence. Trvá od oplození vajíčka do jeho zániku. Má dvě fáze, prenatální období (trvající od oplození do narození) a postnatální období (od narození po biologickou smrt). Důležité je chápat rozdíl mezi ontogenezí a fylogenezí. Ontogeneze představuje individuální vývoj organizmu (týká se nejen člověka, ale i jakéhokoliv organizmu rostlinného nebo živočišného) od vzniku zárodku až do zániku jedince. Název tohoto procesu je odvozen od slova onto z řeckého slova bytí (poznání). Termínem ontogenie označujeme biologickou nauku o vzniku a vývoji zárodku od oplodněného vajíčka až k dosažení rozmnožovací zralosti. Fylogeneze nebo také fylogenetický vývoj je vývoj druhů organismů v historickém sledu ve smyslu evoluční teorie. Věda zkoumající fylogenezi se nazývá fylogenetika. Fylogeneze většinou vede od jednodušších organismů ke složitějším. Ontogeneze - vývoj individuální, je proces geneticky programovaný a cyklický. X Fylogeneze - historický vývoj organizmů, není programován, nýbrž je nahodilý.