Biologie - Růst a rozmnožování buněk

Autor: Daniela Bednářová

Biosyntéza bílkovin a NK

- součástí metabolismu živých soustav

- založena na pravidlech :

     - přenos genetické informace je možný z NK do NK a z NK do bílkoviny

     - přenos genetické informace není možný z bílkoviny do bílkoviny ani z bílkoviny do NK

 

Genetická informace

- obsažena v pořadí (= sekvenci) nukleotidů (bází) v polynukl. řetězcích molekul DNA a RNA

- podle ní se tvoří - pořadí aminokys. v bílk. (= primární struktura) a pořadí nukleotidů v NA

                                    

Struktura DNA

   - šroubovice z 2 polynukl. vláken - v antiparalelním postavení

   - zákl. jednotka = nukleotid - stavba :

 

            1) nukleosid

                  a) cukr - ribóza (ß-d-ribofuranóza) - základ RNA

                                nebo deoxyribóza (2 deoxy ß-d-rybofuranóza) - základ DNA

                   b) báze N - purinové - adenin, guanin

                                    - pirimidinové - cytosin, thymin (jen DNA), uracil (jen RNA)

                                   - komplementarita bází : A-T (U), G-C - spojeno vodíkovými vazbami

            2) zbytek H₃PO₄

 

Replikace

 = přepis gen. informace do jiných buněk DNA

 - z jedné původní molekuly DNA vznikají 2 strukturně naprosto stejné dceřiné molekuly         

   => zajištěna kontinuita souboru gen. informace v následujících buněčných generacích

 - nejprve dojde k rozvolnění dvoušroubovice DNA zrušením vodík. vazeb mezi bázemi

 - polynukl. řetězce v rozvolněných oblastech slouží později jako matrice (= vzory) pro

    přiřazování volných komplementárních nukleotidů

 - navázání nových nukleotidů na základě komplementarity => pořadí nukl. párů je zachováno

 - závisí na katalytickém působení enzymů DNA-polymeráza (rozruší vazby) a dodávce ATP

               

Transkripce

 = přepis gen. informace z DNA do RNA

 - průběh závislý na katalytickém působení enzymu mRNA-polymerázy a na dodání ATP

 - rozvolní se molekula DNA v oblasi, která se nazývá promotor

 - podle nukleotidové matrice jednoho z řetězců DNA se k jednotlivým deoxyribonukleotidům

    přiřazují ribonukleotidy na základě komplen. (ale k A se přiřazuje U)

 - jak se postupně obnažují další molekuly DNA, prodlužuje se i syntetizovaný polyribonukl.

    řetězec - odpojuje se od molekuly DNA a uvolňuje se do cytoplazmy - napojení na ribozómy

 - končí v oblasti DNA zvané terminátor => molekula mRNA v sobě nese přepis gen.

    informace úseku molekuly DNA mezi promotorem a terminátorem - může být různě dlouhý

  - u eukaryot. buněk podstupuje RNA ještě posttranskripční úpravu (sestřih) - odstraněny               

    nepotřebné introny a funkční exony jsou opět spojeny

Translace

 = proces syntézy bílkovin podle informace obsažené mRNA

 - uskutečňuje se na ribozómech, její průběh je katalyzován množstvím enzymů

 - ribozómy obsahují ribozomovou RNA (rRNA)

 - průběh :

    - vlákno mRNA se postupně prosouvá ribozomem, přičemž se na každém ribozómu

       dostává do kontaktu s jeho 2 vazebnými místy - ta odpovídají svou velikostí trojicím

       ribonukleotidů v mRNA (kodónům = triplet) => každá aminokyselina bílkoviny je

       zakódována pomocí tohoto kodónu

   - aminokys. jsou k ribozómům přinášeny ve formě komplexu s tRNA - stavba jetelového listu

   - pořadí začleňování aminokyselin řídí mRNA

   - trojice nukleotidů tRNA komplementárních k příslušnému kodónu v mRNA = antikodón

   - aminokys. se napojují na rostoucí peptidový řetězec - tRNA “odejde” a místo ní přijde jiná

 

Buněčný cyklus

= sled dějů probíhajcích v buňce od skončení jedné mitózy do konce mitózy následující

- u jednob. se životní cyklus shoduje s cyklem buněčným

 

- fáze : G₁ - doba po mitóze než začne probíhat syntéza DNA - 30 - 40 % celkového času

                  - v tomto úseku se vyskytuje tzv. hlavní kontrolní uzel, což je popud k dalšímu

                     nabývání a dělení => buňka nabývá na hmotnosti, vytváří se látky (bílkoviny)

            S - probíhá syntéza DNA (replikace) - 30 - 50 % času

            G₂ - postsyntetická fáze (gap = mezera) - 10 - 20 % času

            M - mitóza s cytokinezí - 5 - 10 % času

                 - vstupuje mateřská buňka, vystupuje dceřiná

- je dán - geneticky

             - vněj. podmínkami - dostatek živin, teplota, přítomnost jiných buněk

- trvá různě dlouho - bakterie - 20 - 30 min

                               - složitější organismy - 24  hod

 

- regulace : a) stimulátory - růstové hormony - R - auxiny, gibereliny

                                                                        - Ž - somatotropin, chalony (tkáňový)

                   b) inhibitory - nedostatek živin, nahromadění odpadních látek

                                        - citostatika - brzdí dělení

                                        - léčiva (kolchicin, alkaloid z ocůnu - zabrání tvorbě vřeténka)

 

- odlišnosti :

     - nádor. dělení - nekontrolovaná regulace, nekontrolovaný nárůst buněk

                             - ovlivněno zářením, viry, karcinogeny

                             - počet mitóz (jinak normálně naprogramován) je narušen růz. překážkami

     - někt. buňky od vzniku mitózu neprovádějí (nerv. tkáň) - počet zůstává stejný nebo se snižuje

 

Růst buněk

- růst = zvětšování objemu buňky

 

   a) ukončený dělením (= dělivý, meotický)

            - předchází dělením buňky (jinak by se buňky stále zmenšovaly vždy o 1/2)     

            = proces zvětšování dceřiné buňky na velikost původní buňky mateřské

 

    b) buňky, která se již nebude dělit = "objemový, prodlužovací"

            - dceřiná buňka několikanásobně přeroste buňku mateřskou

            - vzniká velká centrální vakuola s buň. šťávou

            - probíhá syntéza bílkovin, NA

Dělení buněk = cytokineze

- buňky vzniklé dělením nazýváme dceřiné

- způsoby : zaškrcením (Ž), pučením (kvasinky), přehrádečné dělení (R)

                  volným novotvořením (vřecka hub)

                                                                                                                         

Dělení jádra

   1) přímé = amitóza - jde o prosté přeškrcení jádra (např. při poškození)

                                   - nezaručuje pravidelnost rozdělení organel

   2) nepřímé - mitóza, meióza

                       

 mitóza : - zajistí dokonalé rozdělení gen. materiálu mezi 2 dceřiné buňky

     1. profáze - rozpad obalu jádra, jadérko přestává být patrné

                      - chromozómy se zviditelňují (= spiralizují se) zkracováním a tloustnutím

                      - centriol se rozdělí na 2 části, vytvoří se achromat. vřeténko

                                              

     2. metafáze - chromozomy se staví do středové (ekvatoriální) polohy, podélně se rozdělí                 a centromerou se napojují na dělící vřeténko

 

     3. anafáze - poloviny podélně rozštěpených chromozómů (chromatidy) jsou zkracujícím                   se vřeténkem taženy k pólům - na každém je stejný počet chrom. jako v mateř. b.)

                                                     

     4. telofáze - chromozomy se despiralizují, vytváří se jad. memb., dělící vřeténko zaniká

 

     - následuje cytokineze : a) zaškrcením od obvodu do centra - u Ž

                                            b) zaškrcením ze středu k obvodu - u R

                        - když nenastane => vznik vícejaderných buněk (příčně pruhované svalstvo)

 

 meióza :

    - dochází při ní ke snížení počtu z diploidního na haploidní = redukční dělení

    - předchází vzniku pohl. buněk (u         75 dní, u          13 - 50 let)

    - fáze : 1) heterotypická : - proti sobě se staví párové chromozomy

                        a) segregace = rozchod chromozomů do dceřiných jader

                                             - chromozomy dávají do gamet pouze 1 pár

                        b) kombinace - při rozestupu se chromozómy mohou náhodně kombinovat

                        c) crossing-over = přetržení a následné napojení části chromozomu

                        - segregace, kombinace a crossing-over podmiňují variabilitu druhů

                2) homeotypická - normální mitóza

 

Diferenciace, stárnutí a smrt buňky

- během vývoje ztrácejí buňky schopnost dělit se => ukončen růst organismu spojený se

   zvětšováním počtu (proliferace) buněk

- některé buňky od vzniku mitózu neprovádějí => počet je stejný nebo se snižuje (vnější vlivy)

- schopnost dělení se u některých buněk může znovu vyvolat (hojivé procesy při poranění)

 

- diferenc. = z všehosch. embr. b. vzniká strukturně i funkčně specializ. dospělá (čl. - 200 typů)

                   - základní chemické složení buněk je stejné, probíhá plynule

                       

- stárnutí - neznáme obecně platné známky buněčného stárnutí

                 - opotřebované buňky se mohou obnovovat

 

- smrt - je důsledkem poškození nebo přirozeného procesu stárnutí

           - mrtvá b. - nenapravitelně poškozena nebo v ní došlo k trvalému  zastavení zákl. živ. fcí

           - jednob. org. jsou bez vnějšího zásahu nesmrtelné (rozdělí se na 2 dceřiné buňky)

           - u mnohob. nesmrtelné pouze pohl. b. (pak v zygotu) a b. účastnící se veget. rozmn.

 - buněčná patologie - zabývá se ději, které se v buňce odehrávají při jejím poškození a smrti