3. 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 :
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
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 biv...
Tofinek3-reaktywacja