Rozmnožování buněk

Dělení buněk:

– tělo všech živých organismů se skládá z buněk → rozmnožování i růst rostlin tedy není myslitelný bez vzniku nových buněk

– rozmnožování je jednou ze základních vlastností všech živých organismů

– v současné etapě evoluce vznikají nové buňky pouze reprodukcí buněk existujících tj. jejich dělením

– nepřetržitá cyklická reprodukce buněk, kterou nazýváme buněčný cyklus, je obecnou vlastností každé buňky a je zakódovaná v jejich genetické informaci

– základním předpokladem rozmnožování je schopnost reprodukce :

1. a) nepohlavní : z jedné nebo více tělních buněk mateřského jedince vzniká další generace

organismů genetická výbava rodiče je předána beze změny (bakterie,

prvoci, houby, rostliny, jednodušší živočichové)

: může probíhat pomocí spor, vegetativním rozmn., dělením nebo pučením

1. b) pohlavní: je založeno na splynutí dvou pohlavních buněk gamet, vznikajících miózou

v pohlavních orgánech

: splynutím samčí a samičí gamety = zygota, která se pak dělí mitózou a vytváří

se nový jedinec vybavený genetickou informací od obou rodičů

– dceřiné buňky eukaryot mohou vznikat z buňky mateřské dvěma odlišnými způsoby, rozdělení  mateřské buňky na buňky dceřiné předchází dělení jádra (karyokineze) dělí se dvěma způsoby:

1) pokud zůstává počet chromozomů (2n) v jádře dceřiných buněk zachován mluvíme o mitotickém dělení (mitóze) = tímto dělením vznikají tělní somatické buňky

2) zmenší-li se počet chromozomů na polovinu haploidní počet chromoz., jde o dělení redukční (meióza) = vznikají při něm pohlavní buňky neboli gamety

 

Tvorba gamet:

– z gametogonií (spermatogonií v zárodečném epitelu varlat a oogonií v zárodečném epitelu vaječníků) dozrávají gamety a to složitým procesem gametogeneze

  

Spermatogeneze (vývoj samčích pohlavních buněk)

– začíná u samců (mužů) dosažením pohlavní dospělosti a probíhá po celé období jejich pohlavní aktivity

– probíhá v  semenných kanálcích varlete

– prapohlavní buňky v semenných kanálcích se mění ve spermatogonie, které nejdříve rostou a pak se začínají mitoticky dělit na primární spermatocyty → následuje vlastní meioza

– v prvním meiotickém dělení se diploidní primární spermatocyt dělí na dva haploidní sekundární spermatocyty

– následuje druhé meiotické dělení → každý sekundární spermatocyt se dělí na 2 haploidní spermatidy

– tzn., že z každého primárního spermatocytu vznikají 4 spermatidy → diferencují se na 4 zralé spermie

– celý tento vývoj trvá u muže přibližně 74 dnů

( prapohlavní buňky → spermatogonie → mitoza → diploidní primární spermatocyty →

1. meioza → haploidní sekundární spermatocyty → 2.meioza → spermatidy → spermie )

Oogeneze: (vývoj samičích pohlavních buněk)

– probíhá ve vaječnících

– z prapohlavních buněk vznikají ve vaječnících oogonie → mitozou z oogonií vznikají v kůře vaječníků primární oocyty → ihned vstupují do meiozy

– už v 8.-9. měsíci děložního vývoje končí profáze meiotického dělení meioza se zastavuje, v období porodu děvčátka jsou jeho primární oocyty v klidu (diktyotem) v něm setrvávají až do puberty meioza jednotlivých primárních oocyt je pak dokončována vždy souběžně s dozráváním Graafových folikulů, tj. v cyklech průměrně 28 dní a to po celé období sexuální aktivity ženy

– prvním meiotickým dělením vznikají z vyvíjejícího se diploidního primárního oocytu 2 haploidní  : jeden sekundární oocyt + jedna pólová buňka

– následuje druhé meiotické dělení → ze sekundárního oocytu vzniká vajíčko + druhá pólová buňka (první pólová buňka se může homeotypicky dělit ve dvě : všechna 3 pólová tělíska však záhy zanikají a jsou resorbována)

– z primárního oocytu tedy vznikají 3 pólová tělíska a zralé vajíčko

 

Buněčný cyklus

– rozdělením mateřské buňky na 2 buňky dceřiné pokračuje růstem dceřiných buněk a jejich novým dělením

– během růstu buňky probíhá příprava na její příští dělení, vytvářejí se všechny buněčné struktury atd. → sled těchto procesů, které začínají v okamžiku rozdělení buňky a končí jejím rozdělením, nazýváme buněčný cyklus (posloupnost všech dějů v buňce od jedné mitózy k druhé)

 

fáze buněčného cyklu:

– hlavním kritériem tohoto dělení cyklu na 4 fáze jsou dvě události: replikace jaderné DNA a rozdělení jádra (mitoza) spojené zpravidla s rozdělením buňky (cytokineze)

– období replikace jaderné DNA bylo označeno jako S-fáze a časový úsek zahrnující mitózu jako M-fáze

– mezi obě tyto fáze jsou zařazeny dva časové úseky , kdy syntéza jaderné DNA neprobíhá → G 1-fáze , G 2 fáze

 

1) G 1 : začíná v okamžiku, kdy se po rozdělení mateřské buňky stává dceřiná buňka soustavou samostatnou a končí zahájením replikace DNA → S-fází

: v této fázi buňka roste a syntetizuje bílkoviny, zvětšuje se počet buněčných struktur

: je nejdelší ale i nejvariabilnější (trvání záleží na vnějších podmínkách)

 

2) S-fáze: (syntetická) probíhá replikace DNA, po skončení replikace mají chromozomy opět 2 chromatidy

 

 

3) G 2-fáze: přípravná fáze, dochází k růstu buňky podmíněno intenzivní syntézou bílkovin a RNA, tvorba buněčných struktur

: končí zahájením mitózy

 

4) M-fáze: poslední etapa buněčného cyklu mitóza

: je zakončena zpravidla vlastním dělením buňky (cytokinezí)

 

MITÓZA (dělení jádra)

– jedná se o velmi složitý děj, jehož smyslem je rozdělit replikované chromozomy tak, aby obě dceřiné buňky získaly jejich kompletní sady každá z dceřiných buněk musí obsahovat po dokončení cytokineze 1 chromozom

– mitózou se dělí jádra somatických buněk, které mají 2n chromozomů

– v somatických buňkách jsou chromozomy v párech → homologické páry (jsou stejné, mají stejný tvar, velikost)

– zaručuje dokonalé rozdělení již existujícího genetického materiálu, tím i genetické informace mezi dceřinné b.

– je součástí buněčného cyklu

– jádro dělící se mitoticky zaujímá mitotickou figuru : jejímiž typickými částmi jsou chromozomy, achromatické vřeténko, centrozom, centriola(u živoč.buněk)

– na počátku mitózy jsou chromozomy viditelné, každý obsahuje 2 chromatidy, které jsou spojené centromérou

 

• achromatické vřeténko: (dělící vřeténko)

– složeno z mikrotubulů, lze v něm rozeznat několik typů vláken

            fce: zajišťuje správný rozchod a polohu chromozómů při dělení

 

• centrozom: mikrotubulární organizační centrum

 

1) INTERFÁZE : buňka je v klidu, má vysokou somat.aktivitu, ale nedělí se

 

2) PROFÁZE : dochází ke zkracování a zhušťování chromozómů (kondenzaci), chromatidy

zůstávají nadále spojené centromerou

: chromozomy se zviditelňují pod světelným mikroskopem

: rozpadá se jadérko, tvorba achromatického vřeténka

: centrozomy se rozestupují k opačným pólům buňky

 

3) METAFÁZE : začíná rozpadem jaderného obalu

: centrozomy jsou na opačném pólu buňky

: dokončena tvorba achromatického vřeténka

: chromozomy se pomocí napojení na mikrotubulární vlákna

achrom.vřeténka dostávají do ekvatoriální roviny v buňce

 

4) ANAFÁZE : chromozomy se podélně rozdělí na chromatidy → putují k pólům

achr.vřeténka

: nejkratší fáze mitózy, trvá několik minut

 

5) TELOFÁZE : rekonstrukce jader z chromozómů, které se nakupily na obou pólech buňky

: chromozomy se dekondenzují a přestávají být viditelné

: vytváří se jaderný obal a jadérko

 

Cytokineze:

– rozdělení buňky nastane po skončení mitózy

– smyslem cytokineze je rozdělit buňku na dvě dceřiné buschopné samostatné existence

 

Ø      cytokineze u živočišných buněk:

– v telofázi se na obvodu buňky vytvářejí prstence aktiniových vláken → jsou kolmé na rovinu achr.vřeténka

– tyto prstence se aktivně stahují a zaškrcují buňku na 2 dceřiné)

Ø      cytokineze u rostlinných b.:

– nová buněčná přepážka se začíná tvořit od středu k obvodu buňky

– na tom se podílí fragmoplast (zbytek mikrotubulů z centrální části dělícího vřeténka) → začne se kolem něho utvářet buněčná stěna → přehrádečné dělení

 

– mitózou a následnou cytokinezí vznikají 2 diploidní buňky s homologickými páry jednochromatidových chromozomů (v S-fázi buněčného cyklu se z nich stávají dvouchromatidové)

 

 

MEIÓZA (redukční dělení)

– z jader 2n buněk vznikají pohlavní buňky = gamety → mají n počet chromozomů, tzn., že každá gameta má z původního homologického páru 1 chromozom

→ z jedné 2n buňky z dvouchromatodovými chromozomy vznikají čtyři n buňky z jednochromatidovými chromozomy = gamety

– probíhá ve dvou mitózách, ale nedochází k replikaci DNA a nezůčastňuje se buněčného cyklu

 

1) Heterotypické dělení:

• profáze dělí se na 5 fází:

1. leptothene (odpovídá profázi, chromozomy se spiralizují začínají být viditelné)
2. zygothene (homolog.chromozomy se přikládají k sobě → vytváří bivalenty : útvary

dvou spojených chromozomů, dochází k jejich překřížení mohou si

vyměnit části chromatid)

3. pachythene
4. diplothene = v ostatních fázích se bivalenty odškrcují oddělování chromozómů
5. diakineze

 

– v bivalentech dochází ke crossing overu: homologické chromozomy si vyměňují části chromatid → důležité pro genetickou rozlišnost

 

• metafáze bivalenty se uspořádají v centrální rovině buňky

– rozpouští se jaderná membrána, mizí jadérko, diferencuje se

achrom.vřeténko

 

• anafáze homologické chromozomy se rozcházejí do dceřinných buněk (ne tedy

chromatidy z každého homolog.páru jako v mitóze)

– rozdělení cheomozomů je zcela náhodné

 

• telofáze chromozomy se kondenzují

– proběhne cytokineze → vznikají dvě haploidní buňky a

dvouchromatidovými chromozomy

 

2) Homeotypické dělení:

– probíhá v zápětí v obou haploidních buňkách vzniklé heterotypickým dělením

– probíhá stejně jako mitóza

– na konci vzniknou ze dvou n dvouchromatidových buněk čtyři buňky n

jednochromatidové