Buněčné dělení, genová exprese

BUNĚČNÝ CYKLUS

= cyklus, kterým buňka prochází od svého vzniku po další dělení. M fáze a interfáze:

• G1 fáze (postmitotická, přípravná 1.): růst buňky, zdvojení buněčné hmoty, tvorba RNA a proteinů, kontrola a opravy DNA,  hlavní kontrolní uzel
• S fáze (syntetická): replikace DNA (zdvojení množství DNA; jedna chromatida se spojí s druhou chromatidou v místě centromery a tvoří tak sesterské chromatidy)
• G2 fáze (postsyntetická, přípravná 2.): zdvojování organel, druhý kontrolní uzel (rozhoduje o tom, jestli se buňka opravdu bude dělit)
• M fáze (mitotická): jaderné dělení (karyokineze)

Po jaderném dělení většinou nastává buněčné dělení (dělení mateřské buňky na více dceřiných), cytokineze.

                                                              

KARYOKINEZE = JADERNÉ DĚLENÍ

Meióza

= vznikají čtyři dceřiné buňky, které jsou haploidní (jedna sada chromozomů) a počet chromozomů v dceřiných buňkách je menší jako počet v mateřské. Období mezi dvěma meiózami je interfáze.

První meiotické dělení (heterotypické):

• Profáze I (má 5 stádií): spirilizace chromozomů (dostávají svůj tvar); homologní chromozomy se spojí (chromozomy jednoho páru - od matky a od otce) pomocí speciální bílkoviny a tvoří tak tzv. bivalent; jsou tedy spojeny čtyři chromatidy - dvě a dvě sesterské (klony) - a nesesterské chromatidy jsou taky různě propleteny, proto dochází ke crossing-overu a části chromozomů se rekombinují (místa, kde jsou spojeny jsou chiazmata); bílkovinné vazby zanikají a chromozomy se oddalují; nakonec se homologní chromozomy rozdělí a zanikají i chiazmata; (prostě se homologní chromozomy spojí k sobě a nastane crossing-over)
• Metafáze I: páry chromozomů se seřadí a připojí se na mikrotubuly dělících tělísek
• Anafáze I: mikrotubuly se zkracují a přitahují si k sobě celé chromozomy
• Telofáze I: vznikají dvě dceřiné buňky s polovičním počtem chromozomů (23 chromzomů)

Druhé meiotické dělení (homotypické):

• Profáze II: centrioly se rozdělí a vytvoří dělící vřeténka
• Metafáze II: chromozomy se rovnají do roviny a napojí se na mikrotubuly
• Anafáze II: mikrotubuly se zkracují a rozštěpí chromozom (přitáhnou jednu sesterskou chromatidu chromozomu)
• Telofáze II: začne cytokineze, vytvoří se membrány a jadérka dceřiných buněk 

 

Mitóza

= vznikají dvě dceřiné buňky, které jsou diploidní (dvě sady chromozomů) a počet chromozomů v dceřiných buňkách je stejný jako počet v mateřské, jsou to tedy klony. Období mezi dvěma mitózami je interfáze.

• Profáze: spiralizace chromozomů (dostávají svůj typický tvar), rozpustí se jaderná membrána a jadérko, centriola se rozdělí a vytvoří dělící vřeténka (mikrotubuly)
• Metafáze: chromozomy se seřadí nad sebou a dělící vřeténka se na ně svými mikrotubuly připojí
• Anafáze: mikrotubuly se zkracují a přitahují si tak chromozomy, které se v centromeře rozdělí
• Telofáze: začne cytokineze (rozdělení buňky), vytvoří se jaderná membrána a jadérko dceřiných buněk

 

Amitóza

= nekontrolovatelné dělení, nerovnoměrné rozdělení chromozomů, např. nádory

 

CYTOKINEZE - BUNĚČNÉ DĚLENÍ

 

• rýhování (zaškrcení) = živočišné buňky; zaškrtí se od krajů ke středu; odstředivé dělení
• přehrádečné dělení = rostlinné buňky; přehrádka vzniká od středu ke kraji; dostředivé dělení
• pučení = prvoci, kvasinky; vytvoří se pupen, který se pak oddělí

 

                                                              

NUKLEOVÉ KYSELINY

RNA = ribonukleová kyselina je nukleová kyselina skládající se z nukleotidů navzájem propojenými kovalentními vazbami, je tvořena jedním vláknem (u některých virů ale můžou být i dvě)

• mRNA (messenger, informační, mediátorová): přenáší dědičnou informaci v genu a kóduje přesné pořadí aminokyselin v bílkovině; vzniká transkripcí (přepisem) z DNA a následným střihem (splicing)
• tRNA (transferová): přenáší aminokyseliny na správné místo ve vznikajícím polypeptidu
• rRNA (ribozomální): stavební jednotka ribozomu a jeho katalytické funkce, syntéza v jádře za pomoci jadérka

DNA = dvouřetězcová nukleová kyselina, která v sobě nese genetickou informaci nutnou pro růst a přežití organismu. Je v jádře eukaryot nebo v cytoplazmě u prokaryot. Syntéza RNA probíhá v jádře, mitochondriích a plastidech.

                                                              

GENOVÁ EXPRESE

Eukaryotický gen tvoří:

• Intron = tvoří většinu lidského genu (95%), nekóduje proteiny, jsou v posttranslačních úpravách vystřiženy (splicing).
• Exon = část genu, která je přepisována do mRNA a obsahuje sekvence kódující proteiny. 

Prokaryotický gen nemá introny ani histony. Proces transkripce probíhá skrz operon. 

Operon je několik genů po sobě v prokaryotickém chromozomu, ale jsou transkribovány společně do jedné mRNA (u eukaryot jsou geny transkribovány každý zvlášť), mají všechny jeden stejný promotor = začíná tam transkripce.
Součástí operonu je operátor: represor (regulační protein) a pokud se naváže na induktor, buď transkripce začne (naváže se na operátor), nebo ne (nenaváže se na operátor).

 

Genová exprese je realizace genetické informace:

• Replikace DNA = je přenos informace z DNA do DNA. Je to tedy schopnost zajišťující dědičnost.
• Transkripce = přepis genetické informace DNA do mRNA na základě komplementarity; proces vytváření mRNA řídí RNA-polymeráza
• Translace = přenos genetického kódu mRNA do pořadí aminokyselin v polypeptidovém vláknu, probhá na ribozomech

Komplementarita = Adenin se páruje s Thyminem (Uracilem v RNA) a Guanin se páruje s Cytosinem.

Genetický kód je:

• tripletový = každá aminokyselina má trojici nukleotidů, které ji tvoří
• univerzální = stejný u většiny organismů
• degenerovaný = redundantní = dva či více nukleotidů může kódovat stejnou aminokyselinu
• nepřekryvný = všechny báze se čtou a nevynechávají

Start kodony: AUG (metionin)
Stop kodony: UGA, UAG, UAA

                                                              

V procesu diferenciace buňky se buňky svou stavbou přizpůsobují roli, kterou budou vykonávat. Mají stejnou genetickou výbavu, ale jen určité geny se aktivují.
Například kmenové buňky kostní dřeně, ze kterých můžou vzniknout různé krvinky.

Maligní transformace buněk je proces, kdy buňky ztrácí vlastnosti diferenciace, mění se jejich metabolismus a začínají se nekontrolovaně dělit a vzniká tak zhoubný (maligní) nádor = karcinom, rakovina. Buňky se šíří, často lymfatickými cestami, a vznikají nové ložiska = metastázy.
Benigní nádory se nešíří a jsou většinou dobře ohraničeny, na rozdíl od maligních.