3. cvičení Téma: Buněčný cyklus, mitóza, modifikace mitózy BUNĚČNÝ CYKLUS • Základní předpoklad pro růst a rozmnožování organismů – vznik nových buněk dělením buněk výchozích • MITÓZA – část buněčného cyklu • BUNĚČNÝ CYKLUS (generační čas buňky) – několik po sobě jdoucích fází děje, které probíhají v buňce od konce jedné mitózy do konce mitózy druhé. Výsledek: 2 buňky z 1 výchozí • Kontrolní body („checkpoints“): kontr. bod G1 – Vstup do S! – povel k zahájení syntézy DNA kontr. bod G2 – Vstup do M! kontr. bod metafáze – Ukonči M! • INTERFÁZE – období mezi dvěma buněčnými děleními – aktivity k zotavení buňky po mitóze, příprava další mitózy • MITÓZA – vlastní rozdělení buňky: KARYOKINEZE – rozdělení jádra, dceřiné buňky dostanou stejnou část genetické informace CYTOKINEZE – rozdělení cytoplazmy, (zpravidla, nemusí být vždy) INTERFÁZE • G[0] – kontrolní uzel buněčného cyklu - proliferující buňky – vstupují do dalšího buněčného cyklu - diferencované buňky – neschopné proliferace, specializované (neurony, svalové elementy) - dočasně neproliferující buňky – buňky dočasně vystoupí z BC, ale v případě potřeby se mohou do cyklu vrátit a pokračovat v proliferaci (progenitorové buňky ve vazivu, hepatocyty) G[1] – fáze: - postmitotické období - buňka roste, tvoří se materiál pro 2 budoucí buňky – „zdvojení buněčného materiálu“ - syntéza RNA, proteosyntéza S – fáze: - syntetická fáze, zdvojení obsahu DNA - transkripce DNA - v každém chromozómu dvě chromatidy - syntéza histonů v cytoplazmě - často duplikace centriol G[2] – fáze: - premitotická fáze - pokračuje růst buňky, proteosyntéza - shromažďování ATP pro energeticky náročnou mitózu - syntéza tubulinu pro tvorbu vřeténka MITÓZA MITÓZA • PROFÁZE - mizí jadérko - „zviditelňování chromozómů“ – spiralizace vláken chromatinu, každý chromozóm je tvořen dvěma sesterskými chromatidami spojenými v místě centromér - formování mitotického aparátu – 2 páry centriol (zdvojení v S – fázi) – rozcházejí se na opačné strany buňky, mikrotubuly a mikrofilamenta – astrosféra kolem centriol a mezi centriolami dělící vřeténko - spirem • PROMETAFÁZE - rozpad jaderného obalu - dokončení formování mitotického aparátu • METAFÁZE - chromozómy se seskupují v ekvatoriální rovině, tvoří metafázní destičku - monaster - chromozómy se přichycují k mikrotubulům dělícího vřeténka v místě tzv. kinetochory - podélné rozštěpení chromatid • ANAFÁZE - krátké stádium, diaster - sesterské chromatidy se oddělují od sebe, rozcházejí se k opačným pólům buňky – dceřinné chromozómy (1chromatidové útvary, dvojnásobný počet chromozómů) • TELOFÁZE - objevuje se jadérko - despiralizace dceřinných chromozómů nahloučených u pólů buňky - zaniká dělící vřeténko i astrosféra - tvoří se nová jaderná membrána - dispirem • CYTOKINEZE - v ekvatoriální rovině se tvoří konstrikční rýha (filamenta aktinu a myozinu) - prohlubování konstrikce, rozdělení cytoplazmy a organel do dceřinných buněk Živočišná buňka – dovnitř, centripetálně, rýhováním Rostlinná buňka – od středu k obvodu buňky, centrifugálně Chromozómy v dělící se buňce Duplikace a distribuce chromozómu během mitózy MODIFIKACE MITÓZY POLYTENIE • Polytenní chromozómy – také obří, mnohovláknové • V různých tkáních larev někt. dvoukřídlých - Diptera (slinné žlázy, malphigické trubice, rektální žlázy) • Vznik: mnohonásobnou replikací (endoreduplikací) (1000x) DNA bez oddělení chromatid, chromatinová vlákna zůstávájí spolu v paralelním uspořádání • dávají buňce schopnost nadprodukce proteinů – genová dávka • Pozorování v interfázi • Ve světelném mikroskopu: lineární řada střídajících se proužků (disků) a meziproužků tmavší a světlejší barvy – rozdílné barvení heterochromatinu a euchromatinu • Poloha a počet disků pro určitý chromozóm druhově specifická • Balbianiho prstence (pufy, „puffs“) – zduřeniny – rozestup hustě stočeného vlákna DNA do postranních kliček, aktivní místa, v nich právě probíhá přepis genetické informace • Místa vzniku pufů – specifická pro každou tkáň a stádium vývoje POLYPLOIDIE • V jádře více kompletních chromozomových sad (více než 2n) • Tetraploidní (4n), oktaploidní (8n), polyploidní buňky • Po zmnožení chromozómů nedochází k rozdělení jádra a nedojde k cytokinezi - endomitóza • Vznik: - spontánně – často u rostlin, výhody (větší, odolnější r.) - indukovaně – účinkem např. kolchicinu (alkaloid) – blokace syntézy dělícího vřeténka • Slinné žlázy u Lepidopter (potřeba zvýšeného množství produktů v určité fázi vývoje) • Genová dávka: počet kopií daného genu v buňce • Vyšší počet – větší množství genového produktu ÚKOLY • Stádia mitózy v buňkách kořenové špičky cibule (Allium cepa) • Polytenní chromozómy – buňky slinných žláz larev dvoukřídlých (Diptera) 3. Polyploidní jádro – buňky slinných žláz housenek bource morušového (Bombyx mori - Lepidoptera)