Otázka: Rozmnožování buněk
Předmět: Biologie
Přidal(a): Jana
a) Rozmnožování buněk – amitoza, mitoza, meioza.
Dělení buněk (Rozmnožování buněk)
- Amitóza – přímé dělení buněk, jedná se o prosté zaškrcení jádra a následné zaškrcení buňky, vůbec se netvoří dělící vřeténko, vyskytuje se ve zvláštních případech (nádorové bujení, hojení ran)
- Mitóza – nepřímé dělení buněk (tvoří se dělící vřeténko, viditelné chromozomy …)
- diploidní mateřská buňka (2n) se rozdělí na 2 diploidní dceřiné buňky (2n)
- takto vznikají somatické (tělní) buňky
- Meióza – redukční dělení buněk (redukuje se počet chromozomů na polovinu)
- z jedné diploidní mateřské buňky (2n) vznikají 4 haploidní dceřiné buňky (n)
- takto vznikají gamety (pohlavní buňky)
b) Mitóza – podstata, které buňky tatko vznikají, celkový výsledek. Podrobně popište podle obrázku.
Mitóza
- nepřímé dělení buněk
- při tomto dělení zůstává zachován diploidní počet chromozomů – z 1 diploidní mateřské buňky vznikají 2 diploidní dceřiné buňky
- takto vznikají tělní buňky
- karyokineze = rozdělení jádra
- cytokineze = rozdělení cytoplazmy (buňky)
fáze mitózy:
- a) profáze – chromatin se spiralizuje, vznikají viditelné a barvitelné chromozomy, mizí jadérko a jaderná membrána, centrioly se rozcházejí k opačným pólům (pouze u živ. buněk) a mezi nimi vzniká dělící vřeténko z mikrotubulů, na konci profáze je patrné rozdělení chromozomů na 2 chromatidy
- b) metafáze– chromozomy se řadí do ekvatoriální (rovníkové) roviny, jsou uchyceny na dělící vřeténko pomocí centromery, některá vlákna dělícího vřeténko spojují pouze póly
- c) anafáze – chromozomy se rozdělí na 2 chromatidy, chromatidy jsou pomocí dělícího vřeténka přitahovány k pólům, každá chromatida představuje nyní nový chromozom (počet chromozomů – 4n!!!!)
- d) telofáze – chromozomy se despiralizují, přestávají být barvitelné, vzniká jadérko na organizátoru jadérka (určité místo na určitém chromozomu), vzniká jaderná membrána z ER, mizí dělící vřeténko, probíhá cytokineze
Cytokineze se uskutečňuje:
- zaškrcením – dostředivé dělení, od okraje ke středu, takto se dělí živ.buňka
- přehrádečné dělení – odstředivé dělení, střední lamela se zakládá od středu k okrajům, takto se dělí rostlinná buňka
c) Meióza – podstata, které buňky tatko vznikají, celkový výsledek. Podrobně popište podle obrázku.
Meióza
- redukční dělení (redukuje se počet chromozomů na polovinu)
- vznikají buňky s haploidním počtem chromozomů – z 1 diploidní mateřské buňky vznikají 4 haploidní buňky
- takto vznikají pohlavní buňky
- jedná se o 2 dělení probíhající za sebou: heterotypické a homeotypické
Dělení heterotypické – při něm se redukuje počet chromozomů na polovinu
a) Profáze I.– má 5 stádií:
- leptotene – v buněčném jádře se spiralizují chromozomy
- zygotene – homologické chromozomy se k sobě přikládají a spojují se tzv. synaptickou bílkovinou – vznikají bivalenty;
- homologické chromozomy( = homologní chromozomy) = tvoří pár, mají stejný tvar, velikost a nesou stejné geny (1 chromozom je od otce a 1 od matky)
- pachytene – u bivalentů začínají být znatelné chromatidy – vznikají tzv. tetrády; jednotlivé chromatidy se navzájem proplétají a může nastat crossing over (= rekombinace genetického materiálu = výměna části chromatid)
- diplotene – homologické chromozomy se rozestupují od centromer, v místě chiasmat (překřížení) jsou nadále spojeny
- diakineze– chiasmata se přesouvají až na konec ramen chromozomu, mizí jaderná membrána a jadérko, tvoří se dělící vřetébnko
b) Metafáze I.
c) Anafáze I. – rozcházejí se celé homologické chromozomy k pólům, na každém pólu bude
- 1 sada chromozomů
d) Telofáze I. (dokončí se dělení jádra)+ cytokineze (rozdělení buňky se uskuteční u živ. buňky, u rostlinné buňky nebývá úplně dokončena)
Dělení homeotypické – probíhá stejně jako mitóza, v anafázi II se k pólům rozcházejí chromatidy
Závěr: z jedné diploidní mateřské buňky (2n) vznikají 4 haploidní dceřiné buňky (n)
d) Buněčný cyklus. Regulace buněčného cyklu – cytostatika a mitogeny. Smrt buňky.
Buněčný cyklus
- dějů v buňce, které probíhají od konce jedné mitózy do konce následující mitózy
- interfáze + mitóza
- generační doba = trvání buněčného cyklu
- (jaterní buňky se dělí 1x za rok, neurony se vůbec nedělí. meristémy cibule se dělí každých 19 hod, lidská buňka průměrně 50x za život, kožní a střevní buňky se dělí po celý život)
Interfáze – doba mezi dvěma mitózami, dělíme ji do tří fází
- G1-fáze – presyntetická fáze, období růstu buňky, tvorba organel, buňka se připravuje k replikaci
je zde tzv. kontrolní uzel cyklu – ovlivnění nástupu dalších fází interfáze
- S-fáze – syntetická fáze, probíhá replikace DNA, dotváří se původní množství gen. materiálu
- G2-fáze- postsyntetická fáze, buňka se chystá k další mitóze (tvorba dalších struktur potřebných pro dělení buňky)
Regulace buněčného cyklu:
- a) mitogeny – látky, které vyvolají mitózu, např. při odběru plodové vody (plodová voda obsahuje oloupané kožní buňky plodu, musí se vyvolat mitóza , aby byly vidět chromozomy)
- b) cytostatika – látky, které zastavují dělení buněk, např. využití při léčbě nádorů, jako cytostatika se používají i antibiotika, ionizující zařízení, teplota (při konzervaci tkání pro transplantace), chemické látky (např. kolchicin)
- kolchicin- alkaloid, vřeténkový jed, získává se z ocúnů, využívá se k vytvoření polyploidních rostlin (mají více sad chromozomů)
Smrt buňky:
- a) nekróza – v důsledku poškození buňky
- b) apoptóza = sebevražda = naprogramovaná smrt buňky, buňka nedostává signály od jiných buněk – volí smrt (např. při vývoji pulce – mizí ocas – apoptóza)
e) Buněčný metabolismus – děje anabolické a katabolické. Popište buněčné dýchání a porovnejte s kvašením.
Metabolismus
- přeměna látek a energie
Metabolismus představují dva typy dějů:
- anabolické děje – z látek jednoduchých vznikají látky složité, je nutno dodat energii, např. fotosyntéza
- katabolické děje – z látek složitých vznikají látky jednoduché, energie se uvolňuje, např. buněčné dýchání, kvašení
Buněčné dýchání
- organické látky se rozloží na látky anorganické
- jedná se o děj katabolický – při tomto procesu se uvolňuje energie
- jedná se o biologickou oxidaci živin (nejčastěji glukózy)
- C6H12O6 + 6O2 + 6H2O – 6CO2 + 12H2O + E (E v podobě ATP)
- dýchání probíhá v každé buňce, protože ATP (adenosintrifosfát) neprojde přes cytoplazmatickou membránu
2 až 3 etapy buněčného dýchání:
- Anaerobní glykolýza: (glykos = cukr, lysis = štěpit) – probíhá v cytoplazmě, glukóza se štěpí na 2 kyseliny pyrohroznové, uvolňují se 2 molekuly ATP, etapa probíhá v anaerobních podmínkách (bez kyslíku)
- Aerobní štěpení na mitochondriích: (glukóza se štěpí až na CO2 a H2O; uvolní se 36 molekul ATP)
- Krebsův cyklus = cyklus kyseliny citronové – probíhá v matrix v mitochondriích, kyselina pyrohroznová přechází z cytoplazmy na mitochondrie a odštěpuje se z ní C v podobě CO2 , z jedné molekuly glukózy se uvolní 2 molekuly ATP a elektrony s vysokým obsahem energie (přenáší je NADH, FADH2 )
- Oxidační fosforylace – probíhá v mitochondriích na kristách za přístupu kyslíku, elektrony vzniklé v Krebsově cyklu prochází elektron – transportním řetězcem a vzniká ATP, z jedné molekuly glukózy se uvolní 34 molekul ATP
Celkový energetický výtěžek při aerobním dýchání je 38 molekul ATP
- (2 molekuly ATP jsou potřebné na přesun kyseliny pyrohroznové z cytoplazmy na mitochondrie – skutečný výtěžek je 36 molekul ATP)
Využití energie uvolněné při dýchání (obrázek)
Kvašení = Fermentace
- jedná se o dýchání, které probíhá celé v anaerobních podmínkách → bez O2
- kvašení provádí kvasinky a některé anaerobní bakterie
- nejprve proběhne anaerobní glykolýza – z glukózy vznikají 2 molekuly kyseliny pyrohroznové a uvolní se 2 molekuly ATP
- kyselina pyrohroznová se dále přemění podle typu kvašení :
- při alkoholovém kvašení na etanol ( u kvasinek)
- při mléčném kvašení na kyselinu mléčnou ( u bakterií)
- Celkový energetický výtěžek při kvašení jsou 2 molekuly ATP na jednu molekulu glukózy.
f) Příjem a výdej látek buňkou – difuze, usnadněná difuze, aktivní transport, endocytoza, exocytoza, fagocytoza, pinocytoza.
Pasivní transport – nevyžaduje dodávku energie
a) Prostá difúze
- přechod malých a slabě nabitých molekul přes cytoplazmatickou membránu. ve směru koncentračního spádu ( z míst s vyšší koncentrací do míst s nižší koncentrací)
- nejsnáze přechází voda, kyslík, oxid uhličitý, K+, Cl – , Na+
b) Osmóza
- osmóza = typ difúze, která probíhá přes polopropustnou membránu; je založena na rozdílné propustnosti membrány pro rozpouštědlo a pro rozpuštěnou látku (membrána propouští vodu snáze než rozpuštěnou látku)
Osmotické jevy v buňce
- buňka v izotonickém prostředí – uvnitř i vně buňky je stejná koncentrace rozpuštěných látek – nic se neděje (např. krevní plazma je izotonická vůči krvinkám, tkáňový mok představuje izotonické prostředí vůči buňkám, mořská voda je pro mořské bezobratlé izotonická)
- buňka v hypotonickém prostředí – v okolí buňky je nízká koncentrace rozpuštěných látek – buňka přijímá vodu (snaha o vyrovnání koncentrace):
- živočišná buňka praská – proběhne plazmoptýza
- rostlinná buňka zvětšuje turgor (tlak v buňce), buňka nepraská, protože má pevnou buněčnou stěnu
- sladkovodní prvoci žijí v hypotonickém prostředí – nasávají vodu a odstraňují ji pulsujícími vakuolami
- buňka v hypertonickém prostředí – v okolí buňky je vysoká koncentrace rozpuštěných látek – z buňky odchází voda
- živočišná buňka se scvrkne – proběhne plazmorhýza
- u rostlinné buňky se protoplast odděluje od buněčné stěny – proběhne plazmolýza (protoplast = živý obsah buňky)
c) Usnadněná difúze
- přechod větších molekul ( např. cukru) přes cytoplazmatickou membránu. ve směru koncentračního spádu pomocí membránových bílkovin ( z míst s vyšší koncentrací do míst s nižší koncentrací)
- buňka může regulovat usnadněnou difúzi tím, že zavírá nebo otevírá kanálky tvořené membránovou bílkovinou (toto se uplatňuje při přenosu signálu po nervovém vláknu)
Aktivní transport
- přechod větších molekul ( např. cukru) přes cytoplazmatickou membránu. proti směru koncentračního spádu za pomoci membránových bílkovin a energie, která se uvolní z ATP ( z míst s nižší koncentrací do míst s vyšší koncentrací)
Cytóza – mechanismus, jímž jsou přenášeny velké částice
- endocytóza – vstup větších částic do buňky v podobě váčku
- fagocytóza – do buňky vstupuje pevná částice, buňka aktivně vytváří plazmatické výběžky (panožky), obklopí částici a uzavře, měchýřek se spojí s lyzozomem (enzymy obsah rozloží)
- pinocytóza – do buňky vstupuje kapalná látka, váček vzniká vchlípením cytoplazmatické membrány, později se v cytoplazmě rozpadne a jeho obsah se rozptýlí
- exocytóza – odchod větších částic z buňky, membrána váčku se stane součástí cytoplazmatické membrány.
