Období života buňky od okamžiku jejího narození v důsledku dělení mateřské buňky do dalšího dělení nebo smrti se nazývá životní (buněčný) cyklus buňky.

Buněčný cyklus buněk schopných reprodukce zahrnuje dvě fáze: - INTERFÁZE (stadium mezi děleními, interkineze); - OBDOBÍ DĚLENÍ (mitóza). V interfázi se buňka připravuje na dělení – syntézu různých látek, ale hlavní je zdvojení DNA. V trvání tvoří většinu životní cyklus. Interfáze se skládá ze 3 period: 1) Presyntetická - G1 (ji one) - nastává ihned po ukončení dělení. Buňka roste, hromadí různé látky (bohaté na energii), nukleotidy, aminokyseliny, enzymy. Příprava na syntézu DNA. Chromozom obsahuje 1 molekulu DNA (1 chromatid). 2) Syntetický – materiál S je duplikován – molekuly DNA se replikují. Proteiny a RNA jsou intenzivně syntetizovány. Počet centriolů se zdvojnásobí.

3) Postsyntetická G2 – premitotická, syntéza RNA pokračuje. Chromozomy obsahují 2 své kopie – chromatidy, z nichž každá nese 1 molekulu DNA (dvouvláknovou). Buňka je připravena k dělení; chromozom je sporalizovaný.

Amitóza - přímé dělení

Mitóza – nepřímé dělení

Meióza – redukční dělení

Amitóza– se vyskytuje vzácně, zejména v senescentních buňkách nebo při patologické stavy(tkáňová oprava), jádro zůstává v intefázovém stavu, chromozomy nejsou sporalizované. Jádro je rozděleno konstrikcí. Cytoplazma se nemusí dělit, pak se tvoří dvoujaderné buňky.

MITÓZA- univerzální způsob dělení. V životním cyklu je to pouze malá část. Cyklus buněk střevního epitelu kočky je 20–22 hodin, mitóza je 1 hodina. Mitóza se skládá ze 4 fází.

1) PROFÁZE - dochází ke zkrácení a ztluštění chromozomů (spiralizace jsou jasně viditelné); Chromozomy se skládají ze 2 chromatid (zdvojení během interfáze). Jadérko a jaderná membrána se rozpadají, cytoplazma a karyoplazma se mísí. Rozdělená buněčná centra se rozbíhají podél dlouhé osy buňky směrem k pólům. Vznikne štěpné vřeteno (skládající se z elastických proteinových vláken).

2) METOFÁZE - chromozomy jsou umístěny ve stejné rovině podél rovníku a tvoří metafázovou desku. Vřeteno se skládá ze 2 typů závitů: některé spojují buněčná centra, druhé (jejich počet = počet chromozomů je 46) jsou připojeny, jeden konec k centrosomu (celulární centrum), druhý k centromeře chromozomu. Centromera se také začíná dělit na 2. Chromozomy (na konci) jsou rozštěpeny na centromeře.

3) ANAFÁZE – nejkratší fáze mitózy. Vřeténka se začnou zkracovat a chromatidy každého chromozomu se od sebe vzdalují směrem k pólům. Každý chromozom se skládá pouze z 1 chromatidy.

4) TELOFÁZE - chromozomy jsou koncentrovány v odpovídajících buněčná centra, despiralizovat. Vznikají jadérka a jaderná membrána a vzniká membrána, která odděluje sesterské buňky od sebe. Sesterské buňky se oddělí.

Biologický význam Mitóza je to, že v důsledku toho každá dceřiná buňka obdrží přesně stejnou sadu chromozomů, a tedy přesně stejnou genetickou informaci, jakou měla mateřská buňka.

7. MEIOZA – DĚLENÍ, ZRÁNÍ ZÁRODNÍCH BUNĚK

Podstatou pohlavního rozmnožování je splynutí dvou jader zárodečných buněk (gamet) spermie (manžel) a vajíčka (manželky). Během vývoje procházejí zárodečné buňky mitotickým dělením a během zrání meiotickým dělením. Proto zralé zárodečné buňky obsahují haploidní sadu chromozomů (n): P + P = 2P (zygota). Pokud by gamety měly 2n (diploidní), pak by potomci měli tetraploidní (2n+2n) = 4n počet chromozomů atd. Počet chromozomů u rodičů a potomků zůstává konstantní. Počet chromozomů je poloviční meiózou (gametogenezí). Skládá se ze 2 po sobě jdoucích divizí:

Reduktivní

Rovnice (vyrovnání)

bez mezifáze mezi nimi.

PROFÁZE 1 SE LIŠÍ OD PROFÁZE MITÓZY.

1. Leptonem (tenká filamenta) v jádře, diploidní sada (2p) dlouhých tenkých chromozomů 46 ks.

2. Zygonema – homologní chromozomy (párové) – 23 párů u člověka je konjugováno (zip) „přiléhavý“ gen ke genu je spojen po celé délce 2p – 23 ks.

3. Pachynema (silná vlákna) homolog. chromozomy jsou úzce spojeny (bivalentní). Každý chromozom se skládá ze 2 chromatid, tzn. bivalentní - ze 4 chromatid.

4.Diplonémová (dvouřetězcová) konjugace chromozomů se navzájem odpuzují. Dochází ke kroucení, někdy i záměně zlomených částí chromozomů - crossover (crossover) - tím se prudce zvyšuje dědičná variabilita, nové kombinace genů.

5. Diakineze (přesun do dálky) - končí profáze, dochází k spermalizaci chromozomů, rozpadu jaderné membrány a nastupuje druhá fáze - metafáze prvního dělení.

1. metafáze – bivalenty (tetrady) leží podél rovníku buňky, vzniká vřeteno (23 párů).

Anafáze 1 - nejen jedna chromatida, ale dva chromozomy se pohybují ke každému pólu. Spojení mezi homologními chromozomy je oslabeno. Párové chromozomy se od sebe vzdalují k různým pólům. Vzniká haploidní množina.

Telofáze 1 - na pólech vřeténka je sestavena jediná, haploidní sada chromozomů, ve které je každý typ chromozomu reprezentován nikoli párem, ale 1. chromozomem sestávajícím ze 2 chromatid, cytoplazma není vždy rozdělena;

Meióza 1- dělení vede ke vzniku buněk nesoucích haploidní sadu chromozomů, ale chromozomy se skládají ze 2 chromatid, tzn. mají dvojnásobné množství DNA. Buňky jsou tedy již připraveny na 2. dělení.

Meióza 2 dělení (ekvivalent). Všechna stádia: profáze 2, metafáze 2, anafáze 2 a telofáze 2. Probíhá jako mitóza, ale haploidní buňky se dělí.

V důsledku dělení se mateřské dvouvláknové chromozomy rozštěpí a vytvoří jednovláknové dceřiné chromozomy. Každá buňka (4) bude mít haploidní sadu chromozomů.

ŽE. v důsledku 2 metotických dělení dochází:

Dědičná variabilita se zvyšuje díky různým kombinacím chromozomů v dceřiných souborech

Počet možných kombinací párů chromozomů = 2 na mocninu n (počet chromozomů v haploidní sadě je 23 - lidé).

Hlavním účelem meiózy je vytvoření buněk s haploidní sadou chromozomů – toho je dosaženo díky tvorbě párů homologních chromozomů na začátku 1. meiotického dělení a následné divergenci homologů do různých dceřiných buněk. Tvorba samčích zárodečných buněk je spermatogenezí a tvorba ženských zárodečných buněk je oogenezí.

Buněčný cyklus

Buněčný cyklus je období existence buňky od okamžiku jejího vzniku dělením mateřské buňky až do jejího vlastního dělení nebo smrti Obsah [ukázat].

Trvání buněčného cyklu eukaryot

Délka buněčného cyklu se u různých buněk liší. Rychle se množící buňky dospělých organismů, jako jsou hematopoetické nebo bazální buňky epidermis a tenké střevo, může vstoupit do buněčného cyklu každých 12-36 hodin Krátké buněčné cykly (asi 30 minut) jsou pozorovány během rychlé fragmentace vajíček ostnokožců, obojživelníků a dalších zvířat. V experimentálních podmínkách má mnoho linií buněčných kultur krátký buněčný cyklus (asi 20 hodin). Ve většině aktivně se dělících buněk je období mezi mitózami přibližně 10-24 hodin.

Fáze eukaryotického buněčného cyklu

Cyklus eukaryotických buněk se skládá ze dvou období:

Období buněčného růstu zvané „interfáze“, během kterého se syntetizuje DNA a proteiny a probíhá příprava na buněčné dělení.

Doba buněčné dělení, nazývané „fáze M“ (od slova mitosis - mitóza).

Interfáze se skládá z několika období:

G1 fáze (z anglického gap - gap), neboli počáteční růstová fáze, během níž dochází k syntéze mRNA, proteinů a dalších buněčných složek;

S-fáze (z anglického syntéza - syntetický), při které dochází k replikaci DNA buněčného jádra, dochází i ke zdvojení centriol (pokud samozřejmě existují).

G2 fáze, během které dochází k přípravě na mitózu.

V diferencovaných buňkách, které se již nedělí, nemusí být v buněčném cyklu žádná fáze G1. Takové buňky jsou v klidové fázi G0.

Období buněčného dělení (fáze M) zahrnuje dvě fáze:

mitóza (dělení buněčného jádra);

cytokineze (dělení cytoplazmy).

Na druhé straně je mitóza rozdělena do pěti stádií in vivo, těchto šest stádií tvoří dynamickou sekvenci.

Popis buněčného dělení je založen na datech světelné mikroskopie v kombinaci s mikrokinem a na výsledcích světelných a elektronová mikroskopie fixované a obarvené buňky.

Regulace buněčného cyklu

K pravidelnému sledu změn v obdobích buněčného cyklu dochází prostřednictvím interakce proteinů, jako jsou cyklin-dependentní kinázy a cykliny. Buňky ve fázi GO mohou vstoupit do buněčného cyklu, když jsou vystaveny růstovým faktorům. Různé faktory růstové faktory, jako jsou destičkové, epidermální a nervové růstové faktory, vazbou na jejich receptory spouštějí intracelulární signální kaskádu, která nakonec vede k transkripci cyklinových genů a cyklin-dependentních kináz. Cyklin-dependentní kinázy se stanou aktivními pouze při interakci s odpovídajícími cykliny. Obsah různých cyklinů v buňce se v průběhu buněčného cyklu mění. Cyklin je regulační složkou komplexu cyklin-cyklin-dependentní kinázy. Katalytickou složkou tohoto komplexu je kináza. Kinázy nejsou aktivní bez cyklinů. Na různé fáze Během buněčného cyklu se syntetizují různé cykliny. Obsah cyklinu B v žabích oocytech tedy dosahuje maxima v době mitózy, kdy je spuštěna celá kaskáda fosforylačních reakcí katalyzovaných komplexem cyklin B/cyklin-dependentní kináza. Na konci mitózy je cyklin rychle zničen proteinázami.

Kontrolní body buněčného cyklu

K určení dokončení každé fáze buněčného cyklu vyžaduje přítomnost kontrolních bodů. Pokud buňka „projde“ kontrolním bodem, pokračuje v „pohybu“ buněčným cyklem. Pokud nějaké okolnosti, jako je poškození DNA, brání buňce v průchodu kontrolním bodem, který lze přirovnat k jakémusi kontrolnímu bodu, pak se buňka zastaví a další fáze buněčného cyklu nenastane, alespoň dokud nebudou odstraněny překážky. , brání buňce v průchodu kontrolním bodem. V buněčném cyklu jsou nejméně čtyři kontrolní body: kontrolní bod v G1, který kontroluje intaktní DNA před vstupem do S fáze, kontrolní bod ve fázi S, který kontroluje správnou replikaci DNA, kontrolní bod v G2, který kontroluje, zda nedošlo k vynechání lézí, když absolvování předchozích ověřovacích bodů nebo získané v následujících fázích buněčného cyklu. Ve fázi G2 je detekována úplnost replikace DNA a buňky, ve kterých je DNA nedostatečně replikována, nevstupují do mitózy. Na kontrolním bodě sestavení vřetena se kontroluje, zda jsou všechny kinetochory připojeny k mikrotubulům.

Poruchy buněčného cyklu a tvorba nádorů

Zvýšení syntézy proteinu p53 vede k indukci syntézy proteinu p21, inhibitoru buněčného cyklu

Narušení normální regulace buněčného cyklu je příčinou většiny solidních nádorů. V buněčném cyklu, jak již bylo zmíněno, je průchod kontrolními body možný pouze tehdy, pokud jsou předchozí fáze dokončeny normálně a nedochází k poruchám. Nádorové buňky jsou charakterizovány změnami ve složkách kontrolních bodů buněčného cyklu. Když jsou kontrolní body buněčného cyklu inaktivovány, je pozorována dysfunkce několika nádorových supresorů a protoonkogenů, zejména p53, pRb, Myc a Ras. Protein p53 je jedním z transkripčních faktorů, který iniciuje syntézu proteinu p21, který je inhibitorem komplexu CDK-cyklin, což vede k zástavě buněčného cyklu v obdobích G1 a G2. Buňka, jejíž DNA je poškozena, tedy nevstoupí do S fáze. Při mutacích vedoucích ke ztrátě genů proteinu p53 nebo při jejich změnách nedochází k zablokování buněčného cyklu, buňky vstupují do mitózy, což vede ke vzniku mutantních buněk, z nichž většina je neživotaschopná, jiné dávají vznik k maligním buňkám.

Cykliny jsou rodinou proteinů, které jsou aktivátory cyklin-dependentních proteinkináz (CDK), klíčových enzymů zapojených do regulace eukaryotického buněčného cyklu. Cykliny získaly svůj název díky skutečnosti, že jejich intracelulární koncentrace se periodicky mění, jak buňky procházejí buněčným cyklem, přičemž v určitých fázích cyklu dosahují maxima.

Katalytická podjednotka cyklin-dependentní proteinkinázy je částečně aktivována interakcí s molekulou cyklinu, která tvoří regulační podjednotku enzymu. Tvorba tohoto heterodimeru je možná poté, co cyklin dosáhne kritické koncentrace. V reakci na pokles koncentrace cyklinu je enzym inaktivován. Pro úplnou aktivaci cyklin-dependentní proteinkinázy musí nastat specifická fosforylace a defosforylace určitých aminokyselinových zbytků v polypeptidových řetězcích tohoto komplexu. Jedním z enzymů, který takové reakce provádí, je CAK kináza (CAK - CDK activating kinase).

Cyklin-dependentní kináza

Cyklin-dependentní kinázy (CDK) jsou skupinou proteinů regulovaných cyklinem a molekulami podobnými cyklinu. Většina CDK se účastní fázových přechodů buněčného cyklu; regulují také transkripci a zpracování mRNA. CDK jsou serin/threonin kinázy, které fosforylují odpovídající proteinové zbytky. Je známo několik CDK, z nichž každá je aktivována jedním nebo více cykliny a jinými podobnými molekulami po dosažení jejich kritické koncentrace, a z větší části jsou CDK homologní, liší se především konfigurací vazebného místa cyklinu. V reakci na snížení intracelulární koncentrace konkrétního cyklinu je odpovídající CDK reverzibilně inaktivována. Pokud jsou CDK aktivovány skupinou cyklinů, každý z nich, jako by si navzájem přenášel proteinkinázy, udržuje CDK v aktivovaném stavu. dlouho. K takovým vlnám aktivace CDK dochází během G1 a S fáze buněčného cyklu.

Seznam CDK a jejich regulátorů

CDK1; cyklin A, cyklin B

CDK2; cyklin A, cyklin E

CDK4; cyklin D1, cyklin D2, cyklin D3

CDK5; CDK5R1, CDK5R2

CDK6; cyklin D1, cyklin D2, cyklin D3

CDK7; cyklin H

CDK8; cyklin C

CDK9; cyklin T1, cyklin T2a, cyklin T2b, cyklin K

CDK11 (CDC2L2); cyklin L

Amitóza (nebo přímé buněčné dělení) se vyskytuje v somatické buňky eukaryota jsou méně častá než mitóza. Poprvé jej popsal německý biolog R. Remak v roce 1841, termín navrhl histolog. V. Flemming později - v roce 1882. Ve většině případů je amitóza pozorována u buněk se sníženou mitotickou aktivitou: jedná se o stárnoucí nebo patologicky změněné buňky, často odsouzené k smrti (buňky embryonálních membrán savců, nádorové buňky atd.). Při amitóze je interfázový stav jádra morfologicky zachován, jadérko a jaderný obal jsou dobře viditelné. Nedochází k replikaci DNA. Nedochází ke spiralizaci chromatinu, chromozomy nejsou detekovány. Buňka si zachovává svou charakteristickou funkční aktivitu, která během mitózy téměř úplně vymizí. Při amitóze se dělí pouze jádro, bez vytvoření štěpného vřeténka, takže dědičný materiál je distribuován náhodně. Absence cytokineze vede k tvorbě dvoujaderných buněk, které následně nejsou schopny vstoupit do normálního mitotického cyklu. S opakovanými amitózami se mohou tvořit vícejaderné buňky.

Tento koncept se ještě do 80. let objevoval v některých učebnicích. V současné době se má za to, že všechny jevy připisované amitóze jsou výsledkem nesprávné interpretace nedostatečně připravených mikroskopických preparátů nebo interpretace jevů doprovázejících buněčnou destrukci nebo jiné děje jako buněčné dělení. patologické procesy. Některé varianty jaderného dělení u eukaryot přitom nelze nazvat mitózou nebo meiózou. Jedná se např. o dělení makrojader mnoha nálevníků, kdy dochází k segregaci krátkých fragmentů chromozomů bez vytvoření vřeténka.

Životní cyklus buňky zahrnuje začátek jejího vzniku a konec její existence jako samostatné jednotky. Začněme tím, že buňka se objevuje při dělení své mateřské buňky a končí svou existenci v důsledku dalšího dělení nebo smrti.

Životní cyklus buňky se skládá z interfáze a mitózy. Právě v tomto období je uvažované období ekvivalentní buněčnému.

Životní cyklus buňky: interfáze

Toto je období mezi dvěma děleními mitotických buněk. Reprodukce chromozomů probíhá podobně jako reduplikace (semikonzervativní replikace) molekul DNA. V interfázi je buněčné jádro obklopeno speciálním dvoumembránovým obalem a chromozomy jsou nezkroucené a pod běžnou světelnou mikroskopií neviditelné.

Když jsou buňky obarveny a fixovány, hromadí se vysoce barevná látka, chromatin. Stojí za zmínku, že cytoplazma obsahuje všechny požadované organely. Tím je zajištěna plná existence buňky.

V životním cyklu buňky je interfáze doprovázena třemi periodami. Pojďme se na každou z nich podívat blíže.

Období životního cyklu buňky (interfáze)

První se jmenuje znovu syntetické. Výsledkem předchozí mitózy je zvýšení počtu buněk. Zde dochází k transkripci nově vytvořených molekul RNA (informační) a molekuly zbývající RNA jsou syntetizovány v jádře a cytoplazmě. Některé látky cytoplazmy se za vzniku ATP postupně odbourávají, jeho molekuly jsou obdařeny vysokoenergetickými vazbami, přenášejí energii do míst, kde jí nestačí. Zároveň se buňka zvětšuje a dosahuje velikosti mateřské buňky. Toto období trvá u specializovaných buněk dlouhou dobu, během níž plní své speciální funkce.

Druhé období je známé jako syntetický(syntéza DNA). Jeho blokáda může vést k zastavení celého cyklu. Zde dochází k replikaci molekul DNA a také k syntéze proteinů, které se podílejí na tvorbě chromozomů.

Molekuly DNA se začnou vázat na molekuly bílkovin, v důsledku čehož chromozomy ztloustnou. Současně je pozorováno rozmnožování centriol, případně se objeví 2 páry. Nový centriol ve všech párech je umístěn vzhledem ke starému pod úhlem 90°. Následně se každý pár během další mitózy přesune k buněčným pólům.

Syntetické období je charakterizováno jak zvýšenou syntézou DNA, tak prudkým skokem v tvorbě molekul RNA a také proteinů do buněk.

Třetí perióda - postsyntetické. Je charakterizována přítomností buněčného preparátu pro následné dělení (mitotické). Toto období zpravidla vždy trvá méně než ostatní. Někdy to vypadne úplně.

Doba generování

Jinými slovy, takto dlouho trvá životní cyklus buňky. Trvání doby generování i jednotlivých období trvá různé významy v různých buňkách. To je vidět z tabulky níže.

Doba				Generační čas	Typ buněčné populace
presyntetické období interfáze	syntetické mezifázové období	postsyntetické období interfáze	mitóza
					kožní epitel
					duodenum
					tenké střevo
					jaterní buňky 3týdenního zvířete

Nejkratší životní cyklus buňky je tedy u kambiálů. Stává se, že třetí období, období postsyntetické, úplně vypadne. Například u 3týdenního potkana v jaterních buňkách klesá na půl hodiny, doba generování je 21,5 hodiny.

V jiných situacích, v prvním období (presyntetické), buňka akumuluje vlastnosti k provádění specifických funkcí, je to způsobeno tím, že se její struktura stává složitější. Pokud specializace nezašla příliš daleko, může projít celým životním cyklem buňky s tvorbou 2 nových buněk v mitóze. V této situaci se může první období výrazně zvýšit. Například u epiteliálních buněk myší kůže připadá doba generování, konkrétně 585,6 hodin, na první období - presyntetické a v periostálních buňkách mláďat potkana - 102 hodin ze 114.

Hlavní část této doby se nazývá období G0 - jedná se o realizaci intenzivní specifické buněčné funkce. Mnoho jaterních buněk v tomto období zůstává, v důsledku čehož ztratily schopnost podstoupit mitózu.

Pokud je část jater odstraněna, většina jejich buněk projde nejprve syntetickým, poté postsyntetickým obdobím a nakonec mitotickým procesem. Takže reverzibilita takové periody G0 již byla prokázána pro různé typy buněčných populací. V jiných situacích se stupeň specializace zvýší natolik, že za typických podmínek se buňky již nemohou mitoticky dělit. Občas u nich dochází k endoreprodukci. U některých se to opakuje i vícekrát, chromozomy zhoustnou natolik, že je lze vidět běžným světelným mikroskopem.

Tak jsme se dozvěděli, že v životním cyklu buňky je interfáze doprovázena třemi obdobími: presyntetickým, syntetickým a postsyntetickým.

Buněčné dělení

Je základem rozmnožování, regenerace, přenosu dědičných informací a vývoje. Samotná buňka existuje pouze v přechodném období mezi děleními.

Životní cyklus (dělení buňky) - doba existence příslušné jednotky (začíná od okamžiku jejího objevení přes dělení mateřské buňky), včetně samotného dělení. Končí vlastním rozdělením nebo smrtí.

Fáze buněčného cyklu

Je jich jen šest. Jsou známy následující fáze životního cyklu buňky:

Délka životního cyklu, stejně jako počet fází v něm, je pro každou buňku jiný. V nervové tkáni se tak buňky po počátečním embryonálním období přestanou dělit, pak už jen fungují po celý život samotného organismu a následně odumírají. Buňky embrya ve stádiu štěpení však nejprve dokončí 1 dělení a poté okamžitě, vynecháním zbývajících fází, přistoupí k další.

Metody buněčného dělení

Z pouhých dvou:

1. Mitóza- Toto je nepřímé dělení buněk.
2. Redukční dělení buněk- to je charakteristické pro takovou fázi, jako je zrání zárodečných buněk, dělení.

Nyní se podrobněji dozvíme, jaký je životní cyklus buňky – mitóza.

Nepřímé dělení buněk

Mitóza je nepřímé dělení somatických buněk. Jedná se o kontinuální proces, jehož výsledkem je nejprve zdvojení, poté rovnoměrné rozdělení mezi dceřiné buňky dědičného materiálu.

Biologický význam nepřímého buněčného dělení

Je to takto:

1. Výsledkem mitózy je vznik dvou buněk, z nichž každá obsahuje stejný počet chromozomů jako matka. Jejich chromozomy jsou tvořeny přesnou replikací mateřské DNA, a proto geny dceřiných buněk obsahují identickou dědičnou informaci. Jsou geneticky stejné jako rodičovská buňka. Můžeme tedy říci, že mitóza zajišťuje identitu přenosu dědičné informace do dceřiných buněk od matky.

2. Výsledkem mitózy je určitý počet buněk v odpovídajícím organismu – to je jeden z nejdůležitějších růstových mechanismů.

3. Velké množství živočichů a rostlin se nepohlavně rozmnožuje mitotickým buněčným dělením, proto mitóza tvoří základ vegetativního rozmnožování.

4. Právě mitóza zajišťuje kompletní regeneraci ztracených částí a také buněčnou náhradu, která se v určité míře vyskytuje v jakémkoli mnohobuněčné organismy.

Tak se stalo známým, že životní cyklus somatické buňky se skládá z mitózy a interfáze.

Mechanismus mitózy

Rozdělení cytoplazmy a jádra jsou 2 nezávislé procesy, které probíhají nepřetržitě a postupně. Ale kvůli pohodlí při studiu událostí, ke kterým dochází během období dělení, je uměle vymezena do 4 fází: pro-, meta-, ana- a telofáze. Jejich délka se liší v závislosti na typu tkaniny, vnější faktory, fyziologický stav. Nejdelší jsou první a poslední.

Profáze

Zde je patrný nárůst jádra. V důsledku spiralizace dochází ke zhutnění a zkrácení chromozomů. V pozdější profázi je již dobře patrná struktura chromozomu: 2 chromatidy, které jsou spojeny centromerou. Začíná pohyb chromozomů k rovníku buňky.

Z cytoplazmatického materiálu v profázi (pozdně) vzniká štěpné vřeteno, které vzniká za účasti centriol (v živočišných buňkách, u řady nižších rostlin) nebo bez nich (buňky některých prvoků, vyšších rostlin). Následně se z centriol začnou objevovat 2-typové vřetenové závity, přesněji:

• podpůrné, které spojují póly buněk;
• chromozomální (tahové), které se v metafázi protínají do chromozomálních centromer.

Na konci této fáze jaderný obal mizí a chromozomy jsou umístěny volně v cytoplazmě. Obvykle jádro zmizí o něco dříve.

Metafáze

Jeho počátkem je zánik jaderné membrány. Chromozomy se nejprve seřadí v rovníkové rovině a vytvoří metafázovou desku. V tomto případě jsou chromozomální centromery striktně umístěny v ekvatoriální rovině. Vřetenová vlákna se připojují k chromozomálním centromerám a některé z nich přecházejí z jednoho pólu na druhý, aniž by byly připojeny.

Anafáze

Za jeho začátek se považuje dělení centromer chromozomů. V důsledku toho se chromatidy přemění na dva samostatné dceřiné chromozomy. Pak se začnou rozcházet směrem k pólům buněk. Obvykle v této době nabývají speciálního tvaru V. Tato divergence se provádí urychlováním závitů vřetena. Současně se prodlužují nosné závity, což má za následek, že se póly od sebe vzdalují.

Telofáze

Zde se chromozomy seskupují na buněčných pólech a poté se spirálovitě vysouvají. Dále je zničeno dělicí vřeteno. Kolem chromozomů se tvoří jaderný obal dceřiných buněk. Tím je karyokineze dokončena a následně dochází k cytokinezi.

Mechanismy vstupu viru do buněk

Jsou pouze dva z nich:

1. Fúzí virové superkapsidy a buněčné membrány. V důsledku toho se nukleokapsida uvolňuje do cytoplazmy. Následně je sledována implementace vlastností virového genomu.

2. Prostřednictvím pinocytózy (endocytóza zprostředkovaná receptory). Zde se virus váže v místě ohraničené jamky na receptory (specifické). Ten se invaginuje do buňky a poté se přemění na tzv. ohraničený váček. Ten zase obsahuje pohlcený virion a splyne s dočasným mezilehlým vezikulem zvaným endozom.

Intracelulární reprodukce viru

Po průniku do buňky genom viru zcela podřídí svůj život vlastním zájmům. Prostřednictvím systému buňky syntetizujícího bílkoviny a jejích systémů generujících energii ztělesňuje svou vlastní reprodukci, přičemž zpravidla obětuje život buňky.

Obrázek níže ukazuje životní cyklus viru v hostitelské buňce (Semliki Forest - zástupce rodu Alphvirus). Jeho genom je reprezentován jednovláknovou pozitivní nefragmentovanou RNA. Tam je virion vybaven superkapsidou, která se skládá z lipidové dvojvrstvy. Prochází jím asi 240 kopií řady glykoproteinových komplexů. Životní cyklus viru začíná jeho absorpcí na membráně hostitelské buňky, kde se váže na proteinový receptor. K průniku do buňky dochází prostřednictvím pinocytózy.

Závěr

Článek zkoumal životní cyklus buňky a popisoval její fáze. Každé období mezifáze je podrobně popsáno.

Životní cyklus buňky nebo buněčného cyklu, je časový úsek, během kterého existuje jako jednotka, tedy období života buňky. Trvá od okamžiku, kdy se buňka objeví v důsledku dělení své matky, až do konce jejího dělení, kdy se „rozpadne“ na dvě dceřiné buňky.

Jsou chvíle, kdy se buňka nedělí. Pak je její životní cyklus obdobím od objevení se buňky do její smrti. Typicky se buňky řady tkání mnohobuněčných organismů nedělí. Například, nervové buňky a červené krvinky.

V životním cyklu eukaryotických buněk je obvyklé rozlišovat řadu konkrétních období neboli fází. Jsou charakteristické pro všechny dělící se buňky. Fáze jsou označeny G 1, S, G 2, M. Z G 1 fáze může buňka přejít do fáze G 0, ve které se dále nedělí a v mnoha případech se diferencuje. V tomto případě se některé buňky mohou vrátit z G 0 do G 1 a projít všemi fázemi buněčného cyklu.

Písmena ve zkratkách fází jsou první písmena anglická slova: mezera (interval), syntéza (syntéza), mitóza (mitóza).

Buňky jsou osvětleny červeným fluorescenčním indikátorem ve fázi G1. Zbývající fáze buněčného cyklu jsou zeleně.

Doba G 1 – presyntetický– začíná, jakmile se buňka objeví. V tuto chvíli je menší než mateřská, je v ní málo látek a počet organel je nedostatečný. Proto v G 1 dochází k buněčnému růstu, syntéze RNA, proteinů a stavbě organel. Typicky je G1 nejdelší fází životního cyklu buňky.

S – syntetické období. Jeho nejdůležitější punc- Zdvojnásobení DNA replikace. Každý chromozom se skládá ze dvou chromatid. Během tohoto období jsou chromozomy stále despirované. Kromě DNA obsahují chromozomy mnoho histonových proteinů. Proto se v S fázi syntetizují histony ve velkém množství.

V postsyntetické období – G 2– buňka se připravuje na dělení, obvykle prostřednictvím mitózy. Buňka pokračuje v růstu, syntéza ATP je aktivní a centrioly se mohou zdvojnásobit.

Dále vstupuje buňka fáze buněčného dělení – M. Tady se dělí buněčné jádro - mitóza, po kterém dojde k rozdělení cytoplazmy - cytokineze. Dokončení cytokineze znamená konec životního cyklu dané buňky a začátek buněčných cyklů dvou nových.

Fáze G 0 někdy nazývané „doba odpočinku“ buňky. Buňka „opustí“ svůj normální cyklus. Během tohoto období se buňka může začít diferencovat a už se nikdy nevrátí do normálního cyklu. Senescentní buňky mohou také vstoupit do G0 fáze.

Přechod do každé následující fáze cyklu je řízen speciálními buněčnými mechanismy, tzv. kontrolními body - kontrolní body. Aby mohla nastat další fáze, musí na to být vše v buňce připraveno, DNA nesmí obsahovat žádné hrubé chyby atp.

Fáze G 0, G 1, S, G 2 spolu tvoří mezifáze - I.

Fáze G1, S a G2 buněčného cyklu se souhrnně nazývají interfáze. Dělící se buňka tráví většinu času v interfázi, jak roste a připravuje se na dělení. Fáze mitózy zahrnuje jadernou separaci následovanou cytokinezí (rozdělení cytoplazmy na dvě samostatné buňky). Na konci mitotického cyklu se vytvoří dva různé. Každá buňka obsahuje identický genetický materiál.

Doba potřebná k dokončení buněčného dělení závisí na jejím typu. Například buňky v kostní dřeně, kožní buňky, žaludeční a střevní buňky se rychle a neustále dělí. Jiné buňky se dělí podle potřeby a nahrazují poškozené nebo mrtvé buňky. Tyto typy buněk zahrnují buňky z ledvin, jater a plic. Jiné, včetně nervových buněk, se po dozrání přestanou dělit.

Období a fáze buněčného cyklu

Schéma hlavních fází buněčného cyklu

Dvě hlavní období eukaryotického buněčného cyklu zahrnují interfázi a mitózu:

Mezifáze

Během tohoto období se buňka zdvojnásobí a syntetizuje DNA. Odhaduje se, že dělící se buňka stráví asi 90-95 % svého času v interfázi, která se skládá z následujících 3 fází:

• Fáze G1: období před syntézou DNA. Během této fáze se buňka při přípravě na dělení zvětšuje ve velikosti a počtu. v této fázi jsou diploidní, což znamená, že mají dvě sady chromozomů.
• S-fáze: fázi cyklu, během kterého se syntetizuje DNA. Většina buněk má úzké časové okno, během kterého dochází k syntéze DNA. V této fázi se obsah chromozomů zdvojnásobí.
• Fáze G2: období po syntéze DNA, ale před začátkem mitózy. Buňka syntetizuje další proteiny a dále roste.

Fáze mitózy

Během mitózy a cytokineze je obsah mateřské buňky rovnoměrně distribuován mezi dvě dceřiné buňky. Mitóza má pět fází: profáze, prometafáze, metafáze, anafáze a telofáze.

• Profáze: v této fázi dochází ke změnám jak v cytoplazmě, tak v dělící se buňce. kondenzuje do samostatných chromozomů. Chromozomy začnou migrovat do středu buňky. Jaderný obal se rozpadne a na opačných pólech buňky se vytvoří vřetenová vlákna.
• Prometafáze: fáze mitózy v eukaryotických somatických buňkách po profázi a předcházející metafázi. V prometafázi se jaderná membrána rozpadne na četné „membránové váčky“ a chromozomy uvnitř se vytvoří proteinové struktury tzv. kinetochory.
• Metafáze: v této fázi zcela zaniká ta jaderná, vzniká vřeténko a chromozomy jsou umístěny na metafázové desce (rovina, která je stejně vzdálená od dvou pólů buňky).
• Anafáze: v této fázi se párové chromozomy () oddělí a začnou se pohybovat směrem k opačným koncům (pólům) buňky. Štěpné vřeteno, které není spojeno s vřetenem, prodlužuje a prodlužuje buňku.
• Telofáze: V této fázi se chromozomy dostávají do nových jader a genetický obsah buňky se rovnoměrně rozdělí na dvě části. Cytokineze (dělení eukaryotických buněk) začíná před koncem mitózy a končí krátce po telofázi.

Cytokineze

Cytokineze je proces separace cytoplazmy v eukaryotických buňkách, který produkuje různé dceřiné buňky. Cytokineze nastává na konci buněčného cyklu po mitóze resp.

Během dělení živočišných buněk dochází k cytokinezi, když kontraktilní prstenec vytvoří rozštěpenou drážku, která se sevře buněčná membrána v polovině. Je postavena deska buňky, která rozděluje buňku na dvě části.

Jakmile buňka dokončí všechny fáze buněčného cyklu, vrátí se do fáze G1 a celý cyklus se znovu opakuje. Tělesné buňky jsou také schopny vstoupit do stavu klidu, nazývaného fáze Gap 0 (G0), v kterémkoli bodě svého životního cyklu. V této fázi mohou zůstat velmi dlouho. dlouhá dobačas, než jsou přijaty signály pro pohyb buněčným cyklem.

Buňky, které obsahují genetické mutace, jsou trvale umístěny ve fázi G0, aby se zabránilo jejich replikaci. Když se buněčný cyklus pokazí, normální buněčný růst je narušen. Mohou se vyvinout, že získají kontrolu nad svými vlastními růstovými signály a pokračují v nekontrolované reprodukci.

Buněčný cyklus a meióza

Ne všechny buňky se dělí procesem mitózy. Organismy, které se sexuálně rozmnožují, také podléhají typu buněčného dělení zvaného meióza. Meióza se vyskytuje a je podobná procesu mitózy. Po úplném buněčném cyklu však meióza produkuje čtyři dceřiné buňky. Každá buňka obsahuje polovinu počtu chromozomů původní (rodičovské) buňky. To znamená, že pohlavní buňky jsou . Když se haploidní mužské a ženské pohlavní buňky spojí v procesu zvaném , vytvoří jeden zvaný zygota.