Růst a rozmnožování buněk

Biosyntéza bílkovin a NK

– součástí metabolismu živých soustav

– založena na pravidlech :

– přenos genetické informace je možný z NK do NK a z NK do bílkoviny

– přenos genetické informace není možný z bílkoviny do bílkoviny ani z bílkoviny do NK

 

Genetická informace

– obsažena v pořadí (= sekvenci) nukleotidů (bází) v polynukl. řetězcích molekul DNA a RNA

– podle ní se tvoří – pořadí aminokys. v bílk. (= primární struktura) a pořadí nukleotidů v NA

 

Struktura DNA

– šroubovice z 2 polynukl. vláken – v antiparalelním postavení

– zákl. jednotka = nukleotid – stavba :

 

1) nukleosid

1. a) cukr – ribóza (ß-d-ribofuranóza) – základ RNA

nebo deoxyribóza (2 deoxy ß-d-rybofuranóza) – základ DNA

1. b) báze N – purinové – adenin, guanin

– pirimidinové – cytosin, thymin (jen DNA), uracil (jen RNA)

– komplementarita bází : A-T (U), G-C – spojeno vodíkovými vazbami

2) zbytek H₃PO₄

 

Replikace

= přepis gen. informace do jiných buněk DNA

– z jedné původní molekuly DNA vznikají 2 strukturně naprosto stejné dceřiné molekuly

=> zajištěna kontinuita souboru gen. informace v následujících buněčných generacích

– nejprve dojde k rozvolnění dvoušroubovice DNA zrušením vodík. vazeb mezi bázemi

– polynukl. řetězce v rozvolněných oblastech slouží později jako matrice (= vzory) pro

přiřazování volných komplementárních nukleotidů

– navázání nových nukleotidů na základě komplementarity => pořadí nukl. párů je zachováno

– závisí na katalytickém působení enzymů DNA-polymeráza (rozruší vazby) a dodávce ATP

 

Transkripce

= přepis gen. informace z DNA do RNA

– průběh závislý na katalytickém působení enzymu mRNA-polymerázy a na dodání ATP

– rozvolní se molekula DNA v oblasi, která se nazývá promotor

– podle nukleotidové matrice jednoho z řetězců DNA se k jednotlivým deoxyribonukleotidům

přiřazují ribonukleotidy na základě komplen. (ale k A se přiřazuje U)

– jak se postupně obnažují další molekuly DNA, prodlužuje se i syntetizovaný polyribonukl.

řetězec – odpojuje se od molekuly DNA a uvolňuje se do cytoplazmy – napojení na ribozómy

– končí v oblasti DNA zvané terminátor => molekula mRNA v sobě nese přepis gen.

informace úseku molekuly DNA mezi promotorem a terminátorem – může být různě dlouhý

– u eukaryot. buněk podstupuje RNA ještě posttranskripční úpravu (sestřih) – odstraněny

nepotřebné introny a funkční exony jsou opět spojeny

Translace

= proces syntézy bílkovin podle informace obsažené mRNA

– uskutečňuje se na ribozómech, její průběh je katalyzován množstvím enzymů

– ribozómy obsahují ribozomovou RNA (rRNA)

– průběh :

– vlákno mRNA se postupně prosouvá ribozomem, přičemž se na každém ribozómu

dostává do kontaktu s jeho 2 vazebnými místy – ta odpovídají svou velikostí trojicím

ribonukleotidů v mRNA (kodónům = triplet) => každá aminokyselina bílkoviny je

zakódována pomocí tohoto kodónu

– aminokys. jsou k ribozómům přinášeny ve formě komplexu s tRNA – stavba jetelového listu

– pořadí začleňování aminokyselin řídí mRNA

– trojice nukleotidů tRNA komplementárních k příslušnému kodónu v mRNA = antikodón

– aminokys. se napojují na rostoucí peptidový řetězec – tRNA “odejde” a místo ní přijde jiná

 

Buněčný cyklus

= sled dějů probíhajcích v buňce od skončení jedné mitózy do konce mitózy následující

– u jednob. se životní cyklus shoduje s cyklem buněčným

 

– fáze : G₁ – doba po mitóze než začne probíhat syntéza DNA – 30 – 40 % celkového času

– v tomto úseku se vyskytuje tzv. hlavní kontrolní uzel, což je popud k dalšímu

nabývání a dělení => buňka nabývá na hmotnosti, vytváří se látky (bílkoviny)

S – probíhá syntéza DNA (replikace) – 30 – 50 % času

G₂ – postsyntetická fáze (gap = mezera) – 10 – 20 % času

M – mitóza s cytokinezí – 5 – 10 % času

– vstupuje mateřská buňka, vystupuje dceřiná

– je dán – geneticky

– vněj. podmínkami – dostatek živin, teplota, přítomnost jiných buněk

– trvá různě dlouho – bakterie – 20 – 30 min

– složitější organismy – 24  hod

 

– regulace : a) stimulátory – růstové hormony – R – auxiny, gibereliny

– Ž – somatotropin, chalony (tkáňový)

1. b) inhibitory – nedostatek živin, nahromadění odpadních látek

– citostatika – brzdí dělení

– léčiva (kolchicin, alkaloid z ocůnu – zabrání tvorbě vřeténka)

 

– odlišnosti :

– nádor. dělení – nekontrolovaná regulace, nekontrolovaný nárůst buněk

– ovlivněno zářením, viry, karcinogeny

– počet mitóz (jinak normálně naprogramován) je narušen růz. překážkami

– někt. buňky od vzniku mitózu neprovádějí (nerv. tkáň) – počet zůstává stejný nebo se snižuje

 

Růst buněk

– růst = zvětšování objemu buňky

 

1. a) ukončený dělením (= dělivý, meotický)

– předchází dělením buňky (jinak by se buňky stále zmenšovaly vždy o 1/2)

= proces zvětšování dceřiné buňky na velikost původní buňky mateřské

 

1. b) buňky, která se již nebude dělit = „objemový, prodlužovací“

– dceřiná buňka několikanásobně přeroste buňku mateřskou

– vzniká velká centrální vakuola s buň. šťávou

– probíhá syntéza bílkovin, NA

Dělení buněk = cytokineze

– buňky vzniklé dělením nazýváme dceřiné

– způsoby : zaškrcením (Ž), pučením (kvasinky), přehrádečné dělení (R)

volným novotvořením (vřecka hub)

 

Dělení jádra

1) přímé = amitóza – jde o prosté přeškrcení jádra (např. při poškození)

– nezaručuje pravidelnost rozdělení organel

2) nepřímé – mitóza, meióza

 

mitóza : – zajistí dokonalé rozdělení gen. materiálu mezi 2 dceřiné buňky

1. profáze – rozpad obalu jádra, jadérko přestává být patrné

– chromozómy se zviditelňují (= spiralizují se) zkracováním a tloustnutím

– centriol se rozdělí na 2 části, vytvoří se achromat. vřeténko

 

2. metafáze – chromozomy se staví do středové (ekvatoriální) polohy, podélně se rozdělí    a centromerou se napojují na dělící vřeténko

 

3. anafáze – poloviny podélně rozštěpených chromozómů (chromatidy) jsou zkracujícím             se vřeténkem taženy k pólům – na každém je stejný počet chrom. jako v mateř. b.)

 

4. telofáze – chromozomy se despiralizují, vytváří se jad. memb., dělící vřeténko zaniká

 

– následuje cytokineze : a) zaškrcením od obvodu do centra – u Ž

1. b) zaškrcením ze středu k obvodu – u R

– když nenastane => vznik vícejaderných buněk (příčně pruhované svalstvo)

 

meióza :

– dochází při ní ke snížení počtu z diploidního na haploidní = redukční dělení

– předchází vzniku pohl. buněk (u         75 dní, u          13 – 50 let)

– fáze : 1) heterotypická : – proti sobě se staví párové chromozomy

1. a) segregace = rozchod chromozomů do dceřiných jader

– chromozomy dávají do gamet pouze 1 pár

1. b) kombinace – při rozestupu se chromozómy mohou náhodně kombinovat
2. c) crossing-over = přetržení a následné napojení části chromozomu

– segregace, kombinace a crossing-over podmiňují variabilitu druhů

2) homeotypická – normální mitóza

 

Diferenciace, stárnutí a smrt buňky

– během vývoje ztrácejí buňky schopnost dělit se => ukončen růst organismu spojený se

zvětšováním počtu (proliferace) buněk

– některé buňky od vzniku mitózu neprovádějí => počet je stejný nebo se snižuje (vnější vlivy)

– schopnost dělení se u některých buněk může znovu vyvolat (hojivé procesy při poranění)

 

– diferenc. = z všehosch. embr. b. vzniká strukturně i funkčně specializ. dospělá (čl. – 200 typů)

– základní chemické složení buněk je stejné, probíhá plynule

 

– stárnutí – neznáme obecně platné známky buněčného stárnutí

– opotřebované buňky se mohou obnovovat

 

– smrt – je důsledkem poškození nebo přirozeného procesu stárnutí

– mrtvá b. – nenapravitelně poškozena nebo v ní došlo k trvalému  zastavení zákl. živ. fcí

– jednob. org. jsou bez vnějšího zásahu nesmrtelné (rozdělí se na 2 dceřiné buňky)

– u mnohob. nesmrtelné pouze pohl. b. (pak v zygotu) a b. účastnící se veget. rozmn.

– buněčná patologie – zabývá se ději, které se v buňce odehrávají při jejím poškození a smrti