Buněčné děleníBuněčné dělení

BUNĚČNÝ CYKLUSBUNĚČNÝ CYKLUS

Cykliny a na cyklinech závislé proteinkinázy (Cyclin-Dependent Protein Kinases; Cdk-proteinkinázy) - proteiny, které jsou součástí řídícího systému buněčného cyklu

8 cyklinů (A, B, C, D, E, F, G a H) - v jednotlivých fázích buněčného cyklu jsou přítomny určité typy cyklinů

7 typů Cdk-proteinkináz - Cdk proteiny vykazují odlišné funkce v závislosti na fázích buněčného cyklu

fosforylují seriny a threoniny cílových proteinů Účinnost Cdk-proteinkináz závisí na vytvoření komlexu

s cykliny a na vazbě s PCNA (Proliferating Cell Nuclear Antigen)

Inhibovány jsou působením inhibitorů proteinkináz

ŘÍZENÍ BUNĚČNÉHO CYKLUŘÍZENÍ BUNĚČNÉHO CYKLU

ŘÍZENÍ BUNĚČNÉHO CYKLUŘÍZENÍ BUNĚČNÉHO CYKLU

Tumor-supresorový gen Rb1 - aktivní téměř ve všech somatických buňkách; v průběhu buněčného cyklu se střídá fosforylace a defosforylace Rb proteinu

Rb protein (pRb) - jaderný transkripční faktor, regulace buněčného cyklu, diferenciace, indukce apoptózy

Inhibiční usměrňování přechodu z G1 do S fáze Nefosforylovaný pRb je aktivní - váže se s multifunkčními

transkripčními faktory rodiny E2F - inhibuje jejich činnost Komplex pRB-E2F potlačuje např. transkripci genů kódujících

cyklin D a E Neaktivní fosforylovaná forma Rb proteinu - uvolnění vazby s

faktory E2F Fosforylace proteinu Rb (inaktivace) je vyvolána Cdk po vzniku

komplexu Cdk-cyklin Vznik komplexu Cdk/cyklin závisí na vazbě růstových faktorů k

receptorům (specifickým pro danou buňku – buněčná signalizace)

ŘÍZENÍ BUNĚČNÉHO CYKLU - gen ŘÍZENÍ BUNĚČNÉHO CYKLU - gen RB1RB1

Tumor-supresorový gen TP53 zastavení buněčného cyklu v kontrolním bodě G1

Protein p53, jaderný fosfoprotein - transkripční faktor pro několik cílových genů se zásadním významem při regulaci

buněčného cyklu

Gen BAX (proapoptotický člen rodiny Bcl-2): indukce apoptózy reakce na poškození DNA a různé typy stresu (hypoxie,

nedostatekrůstových faktorů atp.)

Gen GADD 45 (Growth Arrest and DNA Damage) – excizní reparace poškození genetického materiálu

CIP1/WAF1 - protein 21 (p21), váže se k cyklin-dependentním proteinkinázám a inhibuje jejich aktivitu jak v G1 tak G2 kontrolním bodě.

p21 může tlumit replikaci zpomalením postupu replikační vidlice.

  

ŘÍZENÍ BUNĚČNÉHO CYKLUŘÍZENÍ BUNĚČNÉHO CYKLU

ŘÍZENÍ BUNĚČNÉHO CYKLUŘÍZENÍ BUNĚČNÉHO CYKLU

Interfáze Interfáze

Probíhá metabolismus a tvorba proteinů specifická pro daný typ buňky

Replikace DNA (S fáze) Reparace chyb v genomu

(kontrolní body G1, G2) G2 fáze - kondenzace DNA –

vznik mitotického chomosomu

Chromatin - euchromatin, heterochromatin

Kondenzace, dekondenzace Centromera, telomera,

chromatida

Struktura chromosomuStruktura chromosomu

MitózaMitóza

Dělení somatických buněk (2n) Dvě buňky dceřiné (2n) –

shodná genetická výbava s mateřskou buňkou

Fáze: profáze metafáze anafáze telofáze cytokineze

Mitóza zajišťuje genetickou identitu dceřiných buněk

ProfázeProfáze Kondenzace chromosomů – stále

patrné jako dlouhé tenké struktury

Tvorba mitotického vřeténka – mikrotubuly + proteiny

Iniciace rozpadu jadérka a jaderného obalu

Kinetochor - část chromosomálních centromer se uchytí k mikrotubulům mitotického vřeténka

Centrioly se pohybují směrem k pólům buňky

MetafázeMetafáze Maximální kondenzace

chromosomů – seřazené v ekvatoriální rovině

(v této fázi se chromosomy nejčastěji vyšetřují)

AnafázeAnafáze Chromatidy každého chromosomu se

rozcházejí k opačným pólům buňky (chromosomy dceřiných buněk)

K protilehlým pólům buňky táhne chromatidy achromatické vřeténko

Telofáze a cytokinezeTelofáze a cytokineze

Telofáze Dekondenzace chromosomů Začíná se tvořit jaderný obal

ohraničující chromosomy

Cytokineze Začíná ve chvíli, kdy chromosomy

doputují k pólu Tímto procesem se oddělí cytoplazmy

dceřiných buněk Sesterské chromatidy (druhá

molekula DNA) se dosyntetizuje až v S-fázi

MeiózaMeióza

Vznik gamet (n - haploidní) redukce počtu chromosomů Dvě fáze: meióza I a meióza II Období mezi meiózou I a meiózou II se nazývá interkineze Meióza I – heterotypické dělení (odlišné od klasické mitózy):

profáze1. Leptoten2. Zygoten3. Pachyten (crossing-over)4. Diploten5. Diakineze

metafáze anafáze – k pólům buňky se rozcházejí chromosomy jednotlivých párů Telofáze

Meióza II – homeotypické dělení (analogie mitózy)

MeiózaMeióza

Meióza I – profáze IMeióza I – profáze I

Obecně: začíná se tvořit dělící vřeténko, postupně se začíná rozpadat jaderná membrána a nucleolus, jednotlivé fáze průběhu profáze I:

leptoten – chromosomy začínají kondenzovat

zygoten – začínají se párovat homologní chromosomy, vytváří se synaptonemální komplex důležitý pro crossing-over

pachyten – chromosomy jsou již značně kondenzované a v mikroskopu patrné jako tetrády (4 chromatidy v bivalentu), odehrává se crossing-over – důležitý krok pro genetickou variabilitu populace

diploten – zaniká synaptonemální komplex, bivalenty se začínají rozcházet, chiasmata (místa překřížení) drží chromatidy u sebe

diakineze – maximální kondenzace

Meióza – Profáze IMeióza – Profáze I

Meióza I – metafáze IMeióza I – metafáze I

Mizí jaderná membrána, homologní chromosomy tvoří chromosomální tetrády a ty se řadí v ekvatoriální rovině

Meióza I – anafáze IMeióza I – anafáze I Probíhá disjunkce – chromosomy se rozcházejí k

opačným pólům buňky – vždy jeden z páru

Rozchod chromosomů k opačným pólům je náhodný, náhodná kombinace chromosomů maternálního a paternálního původu

nondisjunkce – proces, kdy dochází k chybám v rozchodu chromosomů nebo chromatid

meióza I – nesprávný rozchod homologních chomosomů meióza II –nesprávný rozchod chromatid

může mít za následek například trisomii 21 chromosomu - Downův syndromu (47,XX,+21 nebo 47,XY.+21)

a další syndromy: Turnerův sy 45, X0 Klinefelterův sy 47, XXY

Patauův sy 47, XX/Y, +13 Edwardsův sy 47, XX/Y, +18 a další…

Meióza – telofáze I a cytokinezeMeióza – telofáze I a cytokineze

Telofáze I 2 haploidní sady

chromosomů se seskupují u opačných pólů buňky

Cytokineze buňka se rozdělí i s

cytoplazmou – vznikly 2 haploidní buňky a nastává krátká meiotická interfáze

při vzniku vajíček a spermií je rozdíl v distribuci cytoplazmy do gamet

Meióza II – homeotypické děleníMeióza II – homeotypické dělení

Stejné fáze jako v mitóze, ale dělí se haploidní buňka

Důsledky meiózyDůsledky meiózy

Redukce počtu chromosomů v gametách

Náhodná segregace chromosomů / alel (nové kombinace maternální a paternální genetické výbavy)

Crossing-over, nové kombinace alel na homologních chromosomech

GametogenezeGametogeneze

Tvorba pohlavních buněk z primordiálních zárodečných buněk

Jsou haploidní oproti somatickým

SpermatogenezeSpermatogeneze

V semenných kanálcích testes od počátku pohlavní dospělosti

Spermatogonie 2n primární spermatocyt 2n sekundární spermatocyt 1n spermatida 1n spermie 1n

Přibližně 64 dní V jednom ejakulátu přibližně

200 milionů spermií

SpermatogenezeSpermatogeneze

OogenezeOogeneze

Na rozdíl od spermatogeneze začíná již v prenatální době

Oogonie 2n primární oocyt 2n sekundární oocyt 1n + 1 polární tělísko vajíčko + 1 polární tělísko

Při narození jsou primární oocyty ve stadiu profáze I (dictyoten) a tak setrvávají až do pohlavní dospělosti

Primární oocyty pokračují v meióze I až v pohlavní dospělosti; rozdělí se na sekundární oocyt (1n) s většinou cytoplazmy a organelami a na polární tělísko

Meioza II je dokončena pouze v případě oplodnění

OogenezeOogeneze