Nové buňky mohou v současné etapě evoluce vznikat pouze dělením
buněk již existujicích.
Dělením buněk je zajišťována:
Reprodukce jedinců
Embryonální vývoj a další růst jedince
Reparační procesy
Buněčný cyklus (generační čas buňky, historie individuálního vývoje buňky)
Základní schéma navrženo v r. 1953 (Howard a Pelc)
Reprodukce buněk
Schéma buněčného cyklu
G 1: časově cca 40% celého cyklu, velká variabilita vlivem vnějších
podmínek. Růst buňky, syntetické procesy (RNA, proteiny,
nukleotidy a enzymy pro replikaci) tvoří se „zásoba organel“ pro
rozdělení buňky.
S: 30 – 50%, replikace jederné DNA, tvorna histonů, na konci S
fáze má buňka dvojnásobné množství DNA a tedy i genů,
chromozomy jsou zdvojené, spojeny v místě centromery.
G2: 10 – 20% celého cyklu, syntéza proteinů, RNA a buň. struktur,
příprava na mitózu.
M: 5 – 10% cyklu, rozdělení jádra (karyokineze) a buňky
(cytokineze)
Fáze buněčného cyklu
Rozdělení jádra tak, aby v dceřiných buňkách byly kompletní sady
chromozómů
Fáze mitózy:
Profáze: kondenzace chromozómů a vznik mitotického aparátu
Prometafáze: mizí jaderné obaly, formuje se kinetochor
Metafáze: chromozómy v ekvatoriální rovině, maximální spiralizace
Anafáze: chromatidy se oddělují v místě centromery, pohybují se k
pólům dělícího vřetenka - 1 µm/min
Telofáze: mizí dělící aparát, tvoří se nový jaderný obal,
dekondenzace chromozómů a rekonstrukce jadérka
Fáze mitózy
Časové aspekty průběhu mitózy
Mitotický čas
Generační čas buňky
Různé u různých typů buněk
- rýhující se vajíčko: mitotický čas = generační čas
-Dospělá tkáňová buňka: interfáze může trvat i několik let,
extrémně až celý život jedince (nervové buňky)
Mitotický index charakterizuje proliferační schopnost tkání.
Vypočítá se jako procento buněk, které jsou v mitóze, z celkového počtu buněk
v definovaném zorném poli.
Jednotlivé fáze mitózy trvají různě dlouhou dobu (minuty až desítky minut),
Nejkratší bývá anafáze.
Počítání mitotického indexu pomocí okulárové mřížky. Označena
jedna mitotická figura. Počet buněk se počítá v 10 čtvercích
(x10=celkový počet).
Leuverink E M et al. J Clin Pathol 2008;61:914-919
Typy tubulů v dělícím aparátu
astrální mikrotubuly
Napojení chromozómů na dělící vřeténko
Cytokineze
 Živočišné buňky (A) – centripetálně
 Rostlinné buňky (B) - centrifugálně
B
Hlavní kontrolní bod (uzel) - v G1fázi - buňka může přejít do
klidové G0 fáze.
Druhý kontrolní bod před mitózou - v G2 fázi
Hlavní komponenty regulace buněčného cyklu: cykliny a na nich
závislé proteinkinázy.
Cykliny – tvoří se cyklicky v průběhu buněčného cyklu
Proteinkinázy (Cdk) – vazbou s cykliny se aktivují a mohou
fosforylovat proteiny. Cílové proteiny této kaskády se podílejí na
replikaci DNA v S fázi nebo procesu mitózy.
Regulace buněčného cyklu
Regulace buněčného cyklu
Modifikace mitózy
Polytenie:
genetický materiál se zmnožuje během S fáze a chromatin se ukládá v podobě
tzv. polytenních (mnohovláknových, obřích) chromozómů. Jednotlivé
chromonemy (vlákna chromatinu) leží podélně vedle sebe a chromatin zůstává
despiralizovaný i během interfáze. Morfologicky jsou tyto obří chromozómy
velké a dobře barvitelné.
Úseky, které mají k barvivu větší afinitu (chromomery) leží na všech
chromonemách ve stejné vzdálenosti od centromery a dohromady tvoří dojem
pruhování (šrafování) polytenního chromozómu.
Puffy (Balbianiho prstence, zduřeniny) jsou místa, kde se předpokládá přepis
genetické informace.
Polytenie se vyskytuje typicky u dvoukřídlého hmyzu v slinných žlázách,
střevním epitelu a některých dalších tkáních. Modelovým organismem pro
studium tohoto jevu je slinná žláza larvy pakomára.
Fyziologické odchylky od typického průběhu, ovlivňovány faktory buněčných
regulací a genovou výbavou konkrétních buněk.
Two images of the four polytene chromosomes found in each Chironomus
tentans salivary gland cell. The rounded structures are nucleoli.
Photo: Petra Björk, Stockholm University
jadérko
chromomera
chromomeraBalbianiho
prstenec
Polyploidie:
stav, kdy je v jádře větší počet celistvých chromozomových sad
než 2. Vzniká procesem endomitózy, kdy dochází k zmnožení
chromozómů v S fázi, ale jádra se nerozdělí. Jedná se o
pozměněnou profázi, kdy na jejím konci nedochází k dezintegraci
jaderné membrány. Chromozomy se poté spiralizují a jádro
přechází do klidového období. Morfologicky jsou tyto jádra i
buňky větší než normální buňky okolní tkáně a jádra bývají
členitá.
Jev je popisován v slinných žlázách motýlů, prothorakálních
žlázách dvoukřídlých apod. U člověka jsou polyploidní např.
megakaryocyty v krvetvorné tkáni. U rostlin je polyploidie široce
rozšířená.
Oba popsané jevy umožňují tzv. zmnožení genové dávky a tím větší
tvorbu produktů příslušné buňky.
Úkoly:
 Prohlédnout preparát kořenového vlášení cibule a
zakreslit mitotické figury (nejlépe všechny)
 Prohlédnout a zakreslit polytenní chromozómy v
trvalém preparátu slinných žláz larev dvoukřídlých
(pakomára nebo muchniček)
 Prohlédnout a zakreslit polyploidní jádra v trvalém
preparátu slinných žláz motýla
 Provést praktickou preparaci slinných žláz
fixovaných larev pakomára za pomocí
preparačního mikroskopu.
praktická preparace slinných žláz
Fixace:
ledová kyselina octová, barvení orcein.
Postup:
- na larvě umístěné na podložním sklíčku lokalizovat
hlavový konec podle polohy očí.
- preparačními nástroji rozrušit první cca 3 hrudní
články a pokusit se vypreparovat světlou hmotu slinných
žláz.
- odstranit buničinou všechnu ostatní tkán larvy ze
sklíčka, přiložit na slinnou žlázu krycí sklíčko a pozorovat
pod světelným mikroskopem
- pozor: larva nesmí během preparace vyschnout.
Zakápnout podle potřeby fyziologickým roztokem.
Fáze mitózy
kořenový meristém
cibule
Použité zdroje a obrázky
 Wolf J.: Histologie
 http://www.sci.muni.cz/ptacek/
 Paleček: Biologie buňky, 1996
 Nečas: Obecná biologie, 2000
 Knoz J.: Obecná zoologie, 1984