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
- a) cukr – ribóza (ß-d-ribofuranóza) – základ RNA
nebo deoxyribóza (2 deoxy ß-d-rybofuranóza) – základ DNA
- 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)
- 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
- 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
- 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
- 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
- metafáze – chromozomy se staví do středové (ekvatoriální) polohy, podélně se rozdělí a centromerou se napojují na dělící vřeténko
- anafáze – poloviny podélně rozštěpených chromozómů (chromatidy) jsou zkracujícím se vřeténkem taženy k pólům – na každém je stejný počet chrom. jako v mateř. b.)
- telofáze – chromozomy se despiralizují, vytváří se jad. memb., dělící vřeténko zaniká
– následuje cytokineze : a) zaškrcením od obvodu do centra – u Ž
- 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
- a) segregace = rozchod chromozomů do dceřiných jader
– chromozomy dávají do gamet pouze 1 pár
- b) kombinace – při rozestupu se chromozómy mohou náhodně kombinovat
- 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