Cytologie – maturitní otázka z biologie (2)

 

   Otázka: Cytologie

   Předmět: Biologie

   Přidal(a): Skopalová

 

 

 

 

BUNĚČNÝ CYKLUS

  • Genom = soubor všech genů a všechna DNA buňky; kompletní genetický materiál organismu
    •  buňka člověka má DNA dlouhou 3m!
  • Chromozómy – (chromo=zbarvený; soma=tělo) = struktura nesoucí geny na proteinovém lešení
  • chromatin = komplex DNA a proteinů tvořící chromosom
  • po té, co se obsah DNA zdvojnásobil (před mitózou) se chromatin kondenzuje a činí tak chromozom mnohem kratší a tlustší
  • sesterské chromatidy = každý duplikovaný (zdvojený) chromosom má dvě sesterské chromatidy, které obsahují identické kopie DNA. Chromatidy jsou původně proteiny poutány po celé délce, později pouze v úzkém „pasu“ chromosomu zvaným centromera
  • v průběhu mitózy se sesterské chromatidy nakonec od sebe zcela oddělí; z každé se stane nový chromosom na opačném konci buňky
  • po mitóze (=rozdělení jádra) následuje obvykle cytokinese (=rozdělení cytoplasmy, vznik nové buňky)

 

  • Buněčný cyklus
  • Lze rozdělit na
    • mitotická fáze M fázi (mitóza)
    • interfáze – 90% celého buněčného cyklu
  • Interfázi můžeme rozdělit na G1, S, G2 fázi
  • Interfáze
  • G1 (postmitotická fáze) („first gap“) – metabolická aktivita (transkripce, translace)
  • S – fáze – probíhá zdvojení (replikace) DNA
  • G2 (premitotická fáze) („second gap“) – metabolická aktivitia
  • Obecně v interfázi probíhá:
    • Tvorba buněčné stěny
    • Růst buňky na původní velikost
    • Tvorba cytoplazmy, dělí se mitochondrie a plastidy, vznikají membrány atd.

 

  • Ploidie a číslo N
  • ploidie = počet kopií každého chromosomu přítomného v buněčném jádru
  • číslo N = počet každé dvoušroubovicové molekuly DNA v jádru
  • Ploidie a číslo N
  • somatické buňky mají dvě kopie každého typu chromosomu a jsou tedy zvány diploidní
  • gamety mají jen jednu kopii každého typu chromosomu a jsou zvány haploidní
  • gamety mají v každém chromosomu jednu molekulu DNA a jsou tedy 1N
  • v některých fázích buněčného cyklu (G1) mají somatické buňky v každém chromosomu jednu molekulu DNA jsou tedy 2N
  • ve fázi G2 a v raných fázích mitosy a meiosy však každý chromosom diploidní buňky obsahuje dvě molekuly DNA a buňka je tedy 4N

 

  • Mitóza
  • Je souvislý, kontinuální proces. Konvenčně se ale dělí do pěti fází:
    • profáze
    • prometafáze
    • metafáze
    • anafáze
    • telofáze
  • = jaderné dělení, při kterém vznikají dceřinná jádra o stejném počtu chromozómů jako mateřské jádro. Obvykle trvá cca 1 hod.
  • Chromozóm = tyčinkovitý či pentlicovitý útvar, tvořený DNA(až několik cm dlouhou) a bílkovinami. Velikost, tvar a počet chromozómů je různý, ale pro daný druh vždy shodný. Uprostřed nebo na okraji se vytváří tzv. centromera
  • Centromera = nebarvitelný, zaškrcený útvar, ke kterému se připojují při mitóze vlákna dělícího vřeténka
  • Karyotyp = soubor chromozómů, charakteristický pro daný druh
  • postmitotická buňka =  buňka, která se již nikdy nebude dělit
    • většina velmi specializovaných buněk (neurony, buňky pokrývající villy v tenkém střevu, svalové buňky) se po svém vzniku již nikdy nedělí a jsou tedy postmitotické
    • o postmitotických buňkách přitom nelze říci, že jsou ve fázi G nula, neboť z této fáze se buňka může opět dostat zpět do buněčného cyklu. Postmitotická buňka se zpět do buněčného cyklu již nikdy nedostane
  • V každém z nás proběhne za život 1016 mitóz!
  • Pokud počítáme, že naše těla se skládají z cca 3×1013 buněk
  • … pak se v průběhu života buňky našeho těla kompletně vymění nejméně 100x!
    • všechny buňky samozřejmě ne, jsou zde buňky, které se nedělí

 

  • Interfáze
    pozdní interfáze, před profází
  • Jádro je dobře formované, obaleno membránami
  • jádro obsahuje jedno či více jadérek (nucleoli)
  • mimo jádro se nachází dva centrosomy, vzniklé replikací původně jednoho centrosomu
  • mikrotubuly rostou z těchto centrosomů všemi směry a vytvářejí tzv. aster („hvězda“)
  • chromosomy jsou již dlouho, od S fáze, zreplikovány, ale nejsou ještě pozorovatelné

 

  • Profáze
  • Chromozomy se kondenzují a spiralizují, stávají se viditelné a barvitelné
  • každý chromozóm se objevuje jako útvar ze dvou sesterských chromatid, spojených k sobě
  • Mizí jaderná blána a jadérko
  • V cytoplazmě se u opačných pólů jádra vytváří tzv. hyalinní čepičky, které obsahují základy mikrotubulů dělícího vřeténka

 

  • Prometafáze
  • Jaderná membrána se začíná rozpadat
  • v oblasti centromery se objevuje struktura zvaná kinetochor
  • mikrotubuly začínají prorůstat oblast jádra; objevuje se kinetochor a napojuje se na mikrotubuly dělícího vřeténka
  • Chromozómy se začínají přemisťovat do ekvatoriální roviny

 

  • Metafáze
  • nejdelší část mitózy, trvá cca 20 min
  • Jaderná blána a jadérko zcela zmizely
  • Chromozómy se dostávají do rovníkové (ekvatoriální) roviny dělícího vřeténka – nebo, jsou-li velké, tak alespoň jejich centromery
  • Na kinetochor se připojují mikrotubuly dělícího vřeténka z obou protilehlých centrosomů
  • Chromozómy jsou rozštěpeny na dvě identické poloviny s výjimkou centromery
  • Metafáze, Anafáze, Telofáze

 

  • Anafáze
  • nejkratší část mitózy, trvá jen několik minut
  • Rozdělí se i centromery každého chromosomu, relativně náhle
  • Díky zkracování mikrotubulů se chromozómy rozcházejí k pólům dělícího vřeténka (rychlostí 1μm/min)
  • celá buňka se protahuje, jak nekinetochorové mikrotubuly rostou
  • Na konci anafáze jsou na opačných pólech dvě ekvivalentní skupiny chromozómů

 

  • Telofáze
  • Nonkinetochorové mikrotubuly se protahují ještě více, a dceřinná jádra vznikají na opačných pólech buňky
  • již v telofázi začíná zpravidla cytokineze
  • Telofáze
  • Chromozómy se začínají despiralizovat a ztrácejí barvitelnost
  • Vytvářejí se jadérka a z membrán endoplazmatického retikula vzniká i jaderná blána
  • Takto vzniklá jádra mají stejný počet chromozómů ale poloviční obsah DNA než mateřské jádro

 

  • Dělící vřeténko
  • Je tvořené z mikrotubulů a dalších proteinů
  • jak se dělící vřeténko formuje, začínají se rozpadat mikrotubuly cytoskeletu, pravděpodobně proto, aby poskytly materiál pro tvorbu dělícího vřeténka (tubuliny)
  • mikrotubuly začínají růst z centrosomů
  • centrosom živočišných buněk obsahuje dvě centrioly
  • centrosom většiny rostlin nemá centrioly
  • Během interfáze se centrosom replikuje za vzniku dvou centrosomů
  • při začátku mitózy se oba centrosomy nacházejí u sebe a v blízkosti jádra
  • během profáze a prometafáze se oddalují a začínají z nich růst mikrotubuly; na konci prometafáze jsou již na opačných pólech buňky

 

  • Kinetochor
  • = struktura složená z proteinů a specifických sekvencí DNA v centromeře
  • chromosom má dva kinetochory orientovaných v opačných směrech
  • během prometafáze se některé mikrotubuly dělícího vřeténka napojí na kinetochory
  • jak se mikrotubuly připojí ke kinetochoru, začnou si celý chromosom přitahovat ke svému pólu
  • tento pohyb je ovšem vyrovnán mikrotubuly z opačného centrosomu, které činí totéž
  • V následném přetahování se chromosom pohybuje sem a tam; výsledkem je remíza
  • mikrotubuly opačných centrosomů, které se nenapojily na kinetochor, se překrývají a snad spojují
  • v metafázi se tak díky tomuto přetahování dostávají všechny centromery do ekvatoriální roviny
  • Anafáze začíná náhle, tak, že proteiny, které drží pohromadě sesterské chromatidy jsou inaktivovány
  • podle pravděpodobné hypotézy kinetochor v sobě obsahuje protein, který umí „kráčet“ podél mikrotubulového vlákna, které se vzápětí rozpadá

 

  • Nonkinetochorové mikrotubuly
  • Se proplétají a zřejmě za pomoci motorových proteinů se na sebe napojují a způsobují protahování buňky

 

  • Cytokinese
  • U živočichů se buňka zaškrcuje díky aktinovým vláknům mikrofilament, které jsou uspořádány do kruhu
  • u rostlin se během telofáze vezikly Golgiho aparátu posunují díky mikrotubulům doprostřed buňky, kam vylévají svůj obsah a svými membránami se spojují za vzniku tzv. cell plate
  • membrány se nakonec spojí s plasmalemou a jejich obsah vytvoří střední lamelu buněčné stěny

 

  • Dělení bakterií
  • Místa ori se dostávají na opačné strany buňky
  • protože ale bakterie nemají mikrotubuly ani molekulární motory, pohyb míst ori zůstává tajemstvím
  • jak replikace pokračuje, bakterie roste – po skončení replikace je bakterie cca dvojnásobně velká a může se rozdělit

 

  • Regulace buněčného cyklu
  • Některé buňky, např. buňky kůže se dělí v průběhu celého života
  • většina buněk našeho těla je ve fázi G0
  • jiné, jako např. buňky jater, jsou připraveny se dělit, ale dělí se pouze v případě zranění
  • některé buňky dospělého člověka zřejmě ztratily schopnost se dělit (dříve se uváděly neurony a buňky svalů)
  • mechanismus regulace buněčného cyklu je klíčový pro pochopení vzniku rakoviny
  • Regulace buněčného cyklu
  • Je zřejmě řízena chemickými látkami
  • Pokusy s buňkami v tkáňové kultuře“
    • pokud spojíme buňku v S-fázi s buňkou v G1 fázi, jádro z G1 fáze se bezprostředně dostane také do S-fáze
    •  pokud spojíme buňku v M-fázi s buňkou v G1 fázi, u G1 jádra okamžitě dojde k mitóze, i když je DNA ještě nezreplikovaná (VIZ obr. na dalším snímku)
  • Je zřejmě řízena hladinou určitých chemických látek v buňce, které následující krok rozběhnou až je minulý ukončen
  • analogie s mechanismem pračky: jsou zde zřejmě vnější a vnitřní stimuly. Vnější (nastavení programu) a vnitřní (sensory kontrolují množství vody atd.)

 

  • Kontrolní body („checkpoints“)
  • Jsou tři: ve fázi G1, G2, M
  • u buněk savců je zřejmě bod v G1 fázi nejdůležitější
  • pokud buňka nedostane signál „vpřed“ v G1 fázi, dostane se do fáze GV této fázi je většina buněk našeho těla

 

  • Cykliny a cyklin-dependentní kinázy
  • Kinásy = enzymy, které aktivují či inaktivují jiné enzymy připojením fosfátové skupiny. Kinásy jsou v rostoucí buňce ve stále stejné koncentraci, ale po většinu času jsou neaktivní
  • cykliny = proteiny, jejichž koncentrace v buňce se cyklicky mění
  • aby se kinása stala aktivní, musí se spojit s cyklinem
  • Cykliny a cyklin-dependentní kinázy
  • …aby se kinása stala aktivní, musí se spojit s cyklinem
  • proto se těmto kinásám říká cyklin-dependentní kinásy (Cdk)
  • aktivita Cdk roste a klesá s koncentrací cyklinu v buňce
  • tento první objevený komplex dostal název MPF (maturation-promoting factor)
  • během G2 fáze přibývá cyklinů , které se spojují s Cdk za vzniku MPF – výsledkem je nastartování mitosy

 

  • Regulace buněčného cyklu
  • Na konci mitosy dojde k hromadné destrukci cyklinů
  • takto zřejmě není řízen jen tento G2 point, ale zřejmě i důležitější G1 point

 

  • Interní signály: APC
  • Anafáze nezačne, pokud nejsou na všechny kinetochory připevněny mikrotubuly
  • některé proteiny zřejmě udržují tzv. APC (anaphase promoting complex) v inaktivním stavu
  • teprve až jsou všechny kinetochory napojeny na mikrotubuly, APC se stane aktivní a rozbije jak  spojení centromer tak  i cykliny

 

  • Externí signály: růstové faktory
  • I když má savčí buňka v tkáňové kultuře dostatek živin, nezačne se dělit, pokud nejsou splněny důležité fyzikální či chemické předpoklady
  • Růstový faktor = protein vytvářený jednou buňkou, který způsobí, že se jiná buňka začne dělit
  • jedním z příkladů růstového faktoru je tzv. PDGF (platelet-derived growth factor), který je vytvářen krevními destičkami

 

  • Rakovina
    = selhání regulace buněčného cyklu
  • nádorové buňky možná nepotřebují růstové faktory
  • nebo si je možná  vytváří samy
  • nebo je možná celý kontrolní systém buněčného dělení abnormální
  • pokud se přestanou dělit, činí tak v náhodných místech buněčného cyklu, a ne na „checkpoints“
  • HeLa buňky = dnes velmi známá buněčná linie, izolovaná v roce 1951 z nádoru pacientky Henrietta Lacks
  • v kultuře, mají-li dostatek živin, jsou zřejmě tyto buňky „nesmrtelné“ (nesmrtelné samoreplikující se automaty)
  • normální savčí buňky se v kultuře rozdělí 20-50x, pak zestárnou a zemřou
  • Transformace = proces měnící zdravou buňku v nádorovou
  • za normálních podmínek imunitní systém člověka transformovanou buňky rozezná a zničí ji
  • pokud  imunitní systém selže, vznikne nádor
  • Léčba: chemoterapie či ozařování ničí především dělící se buňky
  • Benigní tumor – masa abnormálních buněk v jinak normální tkáni – dá se zcela odstranit chirurgicky
  • Maligní tumor – dává vznik rakovině. Často abnormální počet chromosomů, abnormální extracelulární matrix – jednotlivé buňky se snadno dostávají krví nebo lymfou na další místa v organismu a dají vznik metastázám

 

  • Úvod do dědičnosti
  • Gamety (spermie či oocyty) je možno chápat jako vozidla převážející geny z jedné generace do druhé
  • na každém chromosomu jsou stovky či tisíce genů lineárně seřazených
  • místo na chromosomu, kde se vyskytuje určitý gen, se nazývá lokus (mn.č. loci)

 

  • Nepohlavní rozmnožování
  • Jedinec je jediným rodičem potomstva a předává mu všechny své geny
  • eukaryotičtí prvoci se mohou nepohlavně rozmnožovat mitózou
  • i někteří mnohobuněční (nezmar) se mohou rozmnožovat tzv. pučením

 

  • Pohlavní rozmnožování
  • Potomek má novou skladbu genů, neshoduje se ani s jedním rodičem, ani se žádným ze sourozenců

 

  • Karyotyp
  • V somatické buňce člověka lze v jádře nalézt celkem 46 chromosomů
  • tyto chromosomy se odlišují svou velikostí a postavením centromery
  • podrobnější zkoumání však prozradí, že každý typ chromosomu se vyskytuje v jedné buňce dvakrát
  • pokud seřadíme všechny chromosomy podle velikosti, vznikne tzv. karyotyp
  • Dvojice totožných chromosomů se nazývají homologické chromosomy
  • homologické chromosomy obsahují geny kontrolující tytéž dědičné kvality
  • pokud například je na jednom chromosomu lokus obsahující gen ovlivňující barvu očí, pak na homologickém chromosomu bude na témže místě rovněž gen ovlivňující barvu očí

 

  • Pohlavní chromosomy
  • Důležitou výjimkou jsou pohlavní chromosomy
  • ženy mají dva homologické chromosomy označované písmenem X, píšeme tedy XX
  • muži mají jeden chromosom typu X a druhý typu Y, píšeme XY
  • jen malá část chromosomu Y je homologická s chromosomem X
  • většina genů na chromosomu X nemá své protějšky na chromosomu Y
  • většina genů na chromosomu Y nemá své protějšky na chromosomu X
  • Chromosomy X a Y nazýváme pohlavní chromosomy (gonosomy)
  • ostatní chromosomy nazýváme autosomy
  • 46 chromosomů v našich buňkách je pozůstatkem našeho sexuálního vzniku: 23 chromosomů jsme zdědili od maminky, 23 chromosomů máme od otce
  • gamety (spermie a oocyty) obsahují pouze 23 chromosomů
  • Všechny oocyty ženy mají konstelaci 22X
  • polovina spermií má konstelaci 22X; druhá polovina má konstelaci 22Y. Spermie se tedy vyskytují ve dvou typech
  • pokud je v buňce člověka pouze 23 chromosomů, hovoříme o haploidní buňce (n)
  • v somatické buňce našeho těla je 46 chromosomů, hovoříme o diploidní buňce (2n)

 

  • Zygota
  • Během pohlavního rozmnožování splývá haploidní spermie s haploidním oocytem za vzniku diploidní zygoty – první buňky nového dítěte
  • tato zygota se mitózou rozdělí na dvě, 4,8,16… až dojde k narození dítěte. Proces pak bude stále pokračovat
  • v každé tělní buňce dítěte je tedy přesná kopie genů, které vytvořily zygotu

 

  • Meióza
  • Jediné buňky v našem těle, které nevznikají mitózou, jsou gamety, které vznikají ve specializovaných orgánech (spermie ve varlatech a oocyty ve vaječnících)
  • zatímco mitóza uchovává původní počet chromosomů, meióza redukuje původní počet chromosomů na polovinu
  • výsledkem meiosy u člověka je buňka se 23 chromosomy, po jednom z každého homologického páru

 

  • Pohlavní rozmnožování: opakování
  • Chromozómy jsou v buněčných jádrech somatických (tělových) buněk přítomny vždy v párech. Každý chromozom je tedy v jádře somatické buňky obsažen 2x (1x od „otce“, 1x od „matky“)
  • Párové chromozómy nazýváme homologické chromozómy
  • Párová přítomnost chromozómů v jádře se nazývá diploidie (2n)
  • Pohlavní rozmnožování: opakování
  • V jádrech specializovaných pohlavních buněk (gamet) je však z každého páru homologických chromozómů přítomen jen 1 chromozóm. Počet chromozómů je tak snížen oproti somatickým buňkám na polovinu
  • Gamety jsou tzv. haploidní (n)
  • Ke snížení počtu chromozómů z diploidního stavu na haploidní stav dochází v průběhu tzv. meiózy.

 

  • Typy pohlavního rozmnožování
  • Člověk (a většina savců): jediné haploidní buňky jsou gamety. Gamety vznikají meiózou a před oplozením již nepodléhají žádnému dalšímu dělení. Diploidní zygota se rozmnožuje mitózou a vzniká mnohobuněčný diploidní organismus
  • Většina hub (Fungi), někteří prvoci (Protista), některé řasy: ihned po vytvoření zygoty následuje meióza. Touto miózou nevznikají gamety, ale vznikají haploidní buňky, které se dále rozmnožují mitózou. Haploidní organismus pak produkuje gamety mitózou. Jediným diploidním stadiem je zygota
  • Pozn. Jak haploidní, tak i diploidní buňka se může rozmnožovat mitózou. Pouze diploidní buňka však, samozřejmě, může podstoupit meiózu
  • Rostliny a některé řasy: střídání generací neboli rodozměna. Je zde mnohobuněčné haploidní stadium i mnohobuněčné diploidní stadium. Mnohobuněčné diploidní stadium se nazývá sporofyt. Sporofyt produkuje meiosou haploidní buňky zvané spory. Na rozdíl od gamet je spora schopna se dělit mitózou a dát vznik mnohobuněčnému individuu zvanému gametofyt. Haploidní gametofyt tvoří mitózou gamety. Splynutím gamet vzniká diploidní zygota, která se dále dělí mitózou za vzniku mnohobuněčného sporofytu.

 

  • Pohlavní rozmnožování u rostlin
    (užitečné termíny)
  • Izogamety = gamety morfologicky nerozlišitelné (zejména u nižších rostlin). Jejich splynutí se označuje jako izogamie
  • Anizogamety = gamety od sebe morfologicky odlišitelné. Splynutí anizogamet se označuje jako anizogamie
  • Spermatozoidy = samčí pohlavní buňky, opatřené bičíkem a pohyblivé
  • Spermatické buňky – nepohyblivé samčí pohlavní buňky
  • Oplodnění samičí vaječné buňky se nazývá oogamie

 

  • Meióza

= dvě po sobě následující dělení označované jako

meióza I. (heterotypické)

meióza II. (homeotypické)

V průběhu meiózy vzniknou z jedné diploidní buňky 4 buňky haploidní

  • Podobně jako před mitózou, i před meiózou je S-fáze, ve které dojde k replikaci DNA a zdvojení chromosomů
  • tato replikace je ale následována dvěma děleními, zvanými meióza I a meióza II
  • výsledkem jsou 4 buňky, každá s polovičním počtem chromosomů než měla rodičovská

 

  • Meióza I.-Interfáze
  • Každý chromosom se replikuje, jako při mitóze, za vzniku dvou geneticky identických  sesterských chromatid, které zůstávají spojeny v centromerách
  • centrosomy se rovněž replikují

 

  • Meióza I.-Profáze
  • Profáze I. (=profáze prvního meiotického dělení) trvá déle a je komplikovanější než u mitózy – trvá 90% celé meiosy
  • chromosomy se začínají kondenzovat, ale homologické chromosomy jsou těsně u sebe
  • vzniká tzv. synaptonemální komplex, který drží homologické chromosomy těsně u sebe.
  • Když v pozdní profázi synaptonemální komplex mizí, homologické chromosomy jsou v mikroskopu viditelné jako tzv. tetrády, shluk čtyř chromatid
  • Na různých místech jsou tyto chromatidy překříženy. Těmto překřížením se říká chiasmata (jedn.č.chiasma)
  • chiasmata drží homologické chromosomy těsně u sebe až do anafáze I.
  • V místě chiasmat si homologické chromosomy vyměnily části chromatid procesem zvaným crossing-over
  • vzniká dělící vřeténko a jaderná membrána zaniká.
  • Mikrotubuly dělícího vřeténka se zachycují do kinetochorů.
  • Chromosomy se začínají přesouvat do ekvatoriální roviny
  • profáze I. trvá obecně hodiny nebo i dny a typicky zabírá 90% času celé meiózy

 

  • Meióza I.-Metafáze
  • Chromosomy jsou nyní v ekvatoriální rovině, homologické chromosomy stále těsně u sebe
  • mikrotubuly jednoho centrosomu jsou připevněny ke kinetochoru jednoho z homologických chromosomů, mikrotubuly druhého chromosomu jsou připevněny ke kinetochoru druhého z homologických chromosomů

 

  • Meióza I.-Anafáze
  • Chromosomy se oddělí a směřují k opačným pólům buňky
  • sesterské chromatidy ale zůstávají u sebe a chromosom se nedělí, putuje celý k jednomu pólu buňky – jeho homolog putuje ke druhému pólu
  • Poznámka: toto je rozdíl oproti mitóze, kde se v ekvatoriální rovině nachází chromozómy jako individua, nikoli v homologických párech. Při mitóze se také jeden chromosom rozdělí v místě centromery na dva, v meióze I. nikoli.

 

  • Meióza I.-Telofáze a cytokinese
  • Na každém pólu buňky je nyní jedna haploidní sada chromosomů. Z homologního páru se přesunul jeden chromosom k jednomu pólu buňky, druhý ke druhému
  • každý z chromosomů je ovšem stále tvořen dvěma sesterskými chromatidami
  • během telofáze I. následuje zpravidla cytokinese

 

  • Meióza II.-Profáze
  • Před meiózou II. není S-fáze (=replikace genetického materiálu)
  • Vytváří se dělící vřeténko a chromosomy migrují do ekvatoriální roviny

 

  • Meióza II.-Metafáze
  • Kinetochory sesterských chromatid jsou připevněny k mikrotubulům opačných centrosomů, podobně jako při mitóze
  • Meióza II.-Anafáze
  • Centromery sesterských chromatid se oddělují a sesterské chromatidy – nyní samostatné chromosomy – putují k opačným pólům buňky

 

  • Meióza II.-Telofáze a cytokinese
  • Na opačných pólech buňky se tvoří jádra
  • výsledkem jsou tedy čtyři buňky, každá s haploidním počtem chromosomů

 

  • Mitóza a meióza
    srovnání
  • (1) Během profáze I. meiózy vyhledá každý chromosom svého homologa v procesu zvaném synapse. Vytváří se synaptonemální komplex, při kterém proteinový „zip“ spojí oba homologní chromosomy těsně k sobě podél celé jejich délky. V pozdní profázi synaptonemální konplex mizí a homologní páry jsou v mikroskopu vidět jako tetrády.
  • ve světelném mikroskopu jsou rovněž patrné struktury ve tvaru písmene X zvané chiasmata
  • chiasmata představují překřížení dvou nesesterských chromatid homologních chromosomů
  • chiasmata představují „přeskládání“ genetické informace, známou jako crossing-over
  • synapse, chiasmata, crossing-over se objevují pouze v profázi I. meiózy, a nikdy při mitóze
  • (2) v metafázi I. meiózy se v ekvatoriální rovině formují dvojice homologních chromozómů, nikoli individuální chromosomy jako při mitóze
  • (3) při anafázi I. meiózy se sesterské chromatidy neoddělují a  k pólům buňky přesunují celé chromosomy

 

  • Sex vytváří genetickou variabilitu
  • nezávislá segregace chromosomů
  • crossing over
  • náhodné oplození

 

  • Princip nezávislé segregace
  • v metafázi I. meiózy se homologní chromosomy seřazují v ekvatoriální rovině (z páru homologů máme jeden od otce, druhý od matky)
  • orientace homologního páru vzhledem k pólům buňky je však náhodná
  • konkrétní pól buňky tak má šanci „padesát na padesát“, že získá z daného páru chromosom od otce  a „padesát na padesát“, že z jiného páru bude mít chromosom od matky
  • protože jednotlivé homologní páry na sobě nezávisí, a mají různou orientaci, k pólu buňky, chromosomy původně otcovské a mateřské se náhodně segregují
  • máme-li dva homologní páry, jsou možné 4 kombinace
  • máme-li 23 homologních párů (jako u člověka), počet kombinací je 2n, což je…223, což je…
  • … přesně 8 388 608 možných kombinací!
  • každá lidská gameta (spermie či vajíčko), tak představuje jednu z 8 388 608 možných uspořádání chromosomů

 

  • Crossing-over
  • při úvahách o nezávislé segregaci jsme přirozeně předpokládali, že z homologního páru chromosomů dědíme jeden od otce, jeden od matky
  • nesmíme ovšem zapomínat, že při crossing-overu si jednotlivé nesesterské chromatidy homologních chromosomů vyměňují části chromatid…
  • …což počet možných kombinací ještě mnohonásobně zvyšuje
  • u člověka se počet crossing-overů odhaduje na 2 až 3 na jeden homologní pár
    • = asi jeden na oblast centromera – telomera
    • u mužů nastává asi 50 rekombinací na meiosu (na všech chromosomech dohromady), u žen 80 rekombinací
    • …u žen je 1,65x víc rekombinací než u mužů!
  • rekombinace jsou častější u telomer
  • na nejmenších chromosomech jsou rekombinace (na počet pb) častější než na dlouhých chromosomech
  • existují „rekombinační hotspots“ a „rekombinační pouště“
    • (mezi nimi je asi 1000 násobný rozdíl v pravděpodobnosti rekombinace)

 

  • Náhodné oplození
  • zygota ovšem vzniká kombinací dvou gamet, spermie a vajíčka
  • pokud existuje  8 388 608 možných kombinací jedné gamety, pak existuje 223 x 223 možných kombinací – víc než 70 000 000)
  • proto není divu, že sourozenci vždycky budou od sebe odlišní
  • výsledek: jsme jedineční
  • … a to jsme ještě neuvažovali mutace, které počet možných kombinací ještě zvyšují

 

  • Problém hepatocytů
  • pokud dojde k poranění jater, či k odstranění části jater, játra znovu dorostou
  • játra jsou tak jediný orgán v dospělém těle, který umí dorůst do původní velikosti
    • …na rozdíl od amputované ruky
  • jsou zde velmi specializované buňky zvané hepatocyty, které se v případě poranění začnou znovu dělit
  • jak ovšem hepatocyty poznají, že se mají dělit takto a ne dále je tajemstvím
    • existuje snad někde „v plánech“ trojrozměrný obraz jater, který buňky znají?

 

  • Erytrocyty
  • v jednom litru krve je cca 5×1012 erytrocytů
  • jeden erytrocyt žije cca 120 dní
  • počítejme že člověk má cca 10 litrů krve (o něco méně)
  • pak nám vyjde, že každou hodinu vzniká 1,6×1010 nových erytrocytů!






—————————————————————————

 Stáhnout práci v PDF  Upozornit na chybu

 Učebnice k maturitě  Maturitní kurzy

 Učebnice k VŠ přijímačkám  Kurzy na přijímačky

—————————————————————————

Další podobné materiály na webu: