buněčný cyklus (generační doba) - doba mezi dvěma mitózami (rozdělení buňky na dvě dceřinné) - velmi variabilní, podle typu tkáně méně než 30 minut u hematopoetických buněk - několik měsíců u pomalu rostoucích tkání (savčí játra) - typická rychle rostoucí lidská buňka má 24 hod. cyklus (G1/11 hod., S/8 hod., G2/4 hod., M/1 hod.) Buněčný cyklus •Buněčný cyklus in vivo • • - buňky s výraznou strukturální specializací nemají schopnost dělení (nervové buňky, svalové buňky, červené krvinky) • • - buňky, které se normálně nedělí, ale za určitých okolností se dělit • mohou (jaterní buňky, lymfocyty - paměťové) • • - buňky, které se normálně dělí velmi rychle (epiteliální buňky, krevní • kmenové buňky) • Buněčný cyklus g FÁZE S-fáze replikace DNA (4n) G1-fáze G2-fáze M-fáze Buněčný cyklus - interfáze • •G1-fáze - 30-40% trvání buněčného cyklu, časově • nejvariabilnější fáze. • Syntéza RNA, proteinů a zmnožení organel – růst buňky. • Tvorba nukleotidů a enzymů pro replikaci DNA. • Nachází se zde hlavní kontrolní uzel cyklu. • • S-fáze - 30-50% trvání cyklu, replikace jaderné DNA, • syntéza histonů. • • G2-fáze – 10-20% trvání cyklu, syntetické a růstové • pochody intenzivnější než v G1- příprava na mitózu. • Nachází se zde druhý kontrolní uzel cyklu. • Buněčný cyklus – mitóza • Mitóza – rozdělení genetické informace mezi dvě • dceřinné buňky • • - spojena obvykle s rozdělením buňky- cytokinezí • • - 5 fází: profáze, metafáze, anafáze, telofáze, cytokineze • INTERFÁZE TELOFÁZE ANAFÁZE METAFÁZE PROFÁZE CYTOKINEZE profáze metafáze anafáze telofáze cytokineze interfáze BUNĚČNÝ CYKLUS Fáze mitózy •1. Profáze: kondenzace chromozómů a vznik mitotického aparátu • (z mikrotubulů) • •2. Metafáze: posun chromozómů do ekvatoriální roviny • •3. Anafáze: oddělení chromatid a jejich posun k opačným pólům • •4. Telofáze: mizí mikrotubuly napojené na chromozómy, • dekondenzace chromozómů, rekonstrukce jaderného obalu • •5. Cytokineze: rozdělení cytoplazmy, buněč. organel, vytvoření • přepážky a vznik dvou dceřinných buněk • Řízení buněčného cyklu •růstové faktory • •Uvnitř buněk: 2 typy proteinů: cykliny a Cdk (cyklin dependentní kinázy), které fosforylují a tím aktivijí proteiny participující se na replikaci DNA, resp. na mechanismech mitózy. • •Vnější okolí buněk: dostupnost živin, teplota, růstové signály, cytostatika (přerušují cyklus), ozáření UV (poškození DNA) atd. –zástava, resp. ovlivnění zahájení nebo délky cyklu. • K řízení buněčného cyklu přispívají kontrolní body, ve kterých lze cyklus zpomalit nebo zastavit • • •G1: poškození DNA •G2: nezreplikování nebo poškození DNA •M: chromozomální příčiny • • Proč se buněčný cyklus může v kontrolním bodě zastavit? Buňka obsahuje proteiny, které dokáží cyklus blokovat. • Jejich absence (mutace) může vést ke vzniku rakoviny, např. • p53 - nádorový supresor, mutace genu p53 detekována ve více než • 50 % nádorů. • pRB – další nád. supresor - v aktivní, nefosforylované formě blokuje • přechod do S-fáze • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Meióza • - redukce chromozomů na polovinu • • - 2 dělení: redukce a samotná mitóza • 1. dělení: heterotypické dělení = vlastní redukce • profáze I, metafáze I, anafáze I, telofáze I • 2. dělení: homeotypické dělení - každá z dceřiných buněk prodělá mitózu • • - vznik pohlavních buněk (spermie, vajíčko) • • Crossing-over – výměna nesesterských chromatid • homologních chromozomů, zvýšení genetické • variability gamet Meióza - crossing-over Meióza MITOZA mitóza meióza Crossing-over 2n n Mutace a jejich typy •Mutace: - změny genetické informace způsobené • působením mutagenních faktorů • - znehodnocení (šum) v genetické informaci •Mutagenní faktory: fyzikální, chemické, biologické •Typy mutací: • - genové –- chromozomové (strukturní aberace – změna struktury chromozomů) • - genomové (numerické aberace - změna počtu • chromozomů) • • Genové mutace •Substituce: záměna nukleotidu (páru) jiným • •Inzerce: včlenění 1 nebo více nukleotidů • •Delece: ztráta 1 nebo více nukleotidů Choroby podmíněné genovými mutacemi •Dědičné metabolické poruchy: -AR, defekt enzymu (molekulární choroby) s nedostatkem jeho produktu nebo hromaděním substrátu před enzym. blokem s toxickým působením substrátu -Cystická fibrosa, fenylketonurie, galaktosemie, alkaptonurie.. • Chromozomové mutace •morfologické změny chromozomů způsobené nejčastěji zlomy, tj. přerušením kontinuity DNA řetězce • •např. delece,duplikace, inverze, inzerce, • translokace • • Genomové mutace •- numerické aberace chromozomů • •Aneuploidie: změny počtu jednotlivých chromozomů v sadě • •Polyploidie: změny počtu chromozomových sad • •Vznik: odchylkami od pravidelné distribuce chromozomů při mitóze nebo meióze