BUNĚČNÝ CYKLUS. OMNIS CELLULA ET CELLULA - buňka vzniká jen z buňky. Sled akcí, ve kterých buňka zdvojí svůj obsah a pak se rozdělí

Transkript

1 (1 BUNĚČNÝ CYKLUS

2 BUNĚČNÝ CYKLUS OMNIS CELLULA ET CELLULA - buňka vzniká jen z buňky Sled akcí, ve kterých buňka zdvojí svůj obsah a pak se rozdělí systém regulace kontrolní body molekulární brzdy

3 Jednobuněčné organismy Jediným dělením buňky vzniká celý nový organismus (1)

4 Mnohobuněčné organismy mnoho dělení během vývoje diferenciace a vznik tkání obnova tkání v dospělém organismu komunikace mezi buňkami regulační mechanismy

5 Figure 4-72 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

6 Chromozom chromatida centromera p-raménko l-raménko

7 Jaké má buňka možnosti Klidová fáze Proliferace Diferenciace Apoptóza (2)

8 G 0 fáze klidu G 1 presynthetická fáze (gap) buňka roste S replikace DNA (10-12h) G 2 postsynthetická fáze) buňka roste M mitoza (1h)

9 - G1, S, G2 (1)

10 Figure 17-4 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

11 Figure 17-3 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

12 M-fáze Mitóza Profáze Prometafáze Metafáze Anafáze A a B Telofáze Cytokineze

13 Profáze Kondenzace chromozómů Rozchod centrosomů k pólům Vznik mitotického vřeténka (dynamicky nestabilní)

14 Prometafáze Rozpad jaderné membrány Vazba chromozómů na mikrotubuly (kinetochory)

15 Metafáze Chromozómy se uspořádají v ekvatoriální rovině vřeténka

16 Anafáze A a B Spojení chromatid přerušeno Zkracování kinetochorových MT (A) Vzdalování pólů klouzáním polárních MT (B)

17 DĚLICÍ VŘETÉNKO

18 Telofáze Tvorba jaderných membrán Dekondenzace chromozómů

19 Cytokineze Rozdělení cytoplazmy na dvě části (začíná již během anafáze) Kontraktilní prstenec Dělící rýha

20 Video animal_cell_division

21 Co musí buňka hlídat Extracelulární signály Správná posloupnost událostí Bezchybnost procesů Dokončení každé fáze před zahájením další

22 Figure Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

23 Restrikční bod v G1 Molekulární brána do buněčného cyklu Buňka kontroluje : velikost dostupnost živin signály z okolí (růstové faktory) Kontrolní bod v pozdní G1 Kontrola poškození DNA před replikací

24 Kontrolní bod v G2 Buňka nevstoupí do mitózy, pokud je DNA poškozena nebo replikace nedokončena Kontrolní bod v metafázi Kontroluje připojení chromozómů na vřeténko Monitoruje aktivitu kinetochorů Pokud je vše v pořádku, dá povel k anafázi Pokud ne - apoptóza

25 Cyklin-dependentní kinázy Řídí průchod fázemi cyklu Každá fáze má svou Cdk Aktivní v komplexu s cyklinem Regulovány fosforylací/defosforilací Cykliny Vážou se na Cdk a aktivují je Každá Cdk (a fáze) má svůj cyklin

26 Figure Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

27 Figure Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

28

29

30 Meióza Zvláštní typ buněčného dělení Vznik haploidních gamet Náhodná segregace chromozomů Rekombinace Rozdíly proti mitóze Dvě následná dělení, mezi nimiž nenastává DNA replikace Haploidní produkty Výrazně delší profáze 1 Rekombinace mezi homologními chromozómy Rozdílné chování kinetochorů a chromatid

31

32 BUNĚČNÁ SMRT NEKRÓZA patologický jev bobtnání buňky kondenzace chromatinu dezintegrace membrán buněčná autolýza zánět zajizvení APOPTÓZA buněčná sebevražda fyziologický jev smrštění buňky fragmentace DNA membránové blebování apoptotická tělíska chybí zánětlivá reakce bez následků

33

34 NEKRÓZA Buňka a organely bobtnají, chromatin kondenzuje, membrána poškozena, voda vniká do buňky (bobtnání) Buněčné struktury se rozpadají Rozpad buňky (její vylití), invaze fagocytujících buněk, zánět

35 APOPTÓZA Uvolnění mezibuněčných spojů, počátek kondenzace chromatinu Smršťování buňky, chromatin kondenzuje na periferii jádra Buňka blebuje, pokračuje kondenzace chromatinu Rozpad buňky na apoptotická tělíska ohraničená membránou Pohlcení tělísek okolními buňkami a makrofágy

36 Video - apoptoza

37 zygota Vývoj organismu

38 Gastrulace ektoderm nervové a epidermální buňky mesoderm- svaly, kosti, krev endoderm vnitřní orgány Video - gastrulace

39

40 kmenové buňky (stem cells SC) o totipotentní : buňky embryonální, schopny se vyvíjet v kteroukoli buňku organnismu (latinsky: totus = celý, všeho; potens = schopný). o Pluripotentní: buňky, které vytváří základy exodermu, mesodermu a endodermu (plus = více) o multipotentní : mohou dát vznik jen příbuzným typům buněk diferencované orgánově specifické bky, tvoří základ orgánů (multi = mnozí, četní)

41 Kmenové buňky o Nediferencované buňky (ve tkáních společně s diferencovanými) o Schopnost samoobnovy, diferenciace o Stabilní populace 50% samoobnova

42 Figure 23-6 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

43 Diferenciace kmenové buňky diferenciace v průběhu několika po sobě jdoucích dělení finální diferencovaná buňka

44 Figure 23-9 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

45 Krvetvorba SC progenitory dif. buňky

46 kůže Figure 23-7 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

47 Plasticita kmenových buňek o Některé SC mohou za určitých podmínek diferencovat na jiný typ buňky o potenciál- repopulace a oprava poškozených tkání o Například: HSCs (hematopoetická SC): mozkové buňky, buňky kosterního svalstva, srdečního svalu a jaterní buňky Mozkové SC: krevní buňky, buňky kosterního svalstva transdiferenciace o non-sc se transformuje na jiný typ buňky o Např. fibroblasty

48 Tkáňové kultury in vitro o Vitamíny, aminokyseliny, glukosa, minerály o Sérum hormony, růstové faktory o Vhodný podklad o Kontaktní inhibice konfluentní vrstva

49 Tkáňové kultury růstová křivka o Lag fáze o Log fáze o Plató (stacionární fáze) vyčerpání média, kontaktní inhibice

50 pasážování o Prodloužení proliferace (vyšší počet buněk) o Některé linie omezený počet pasáží X permanentní linie

51 Tkáňové kultury kmenové buňky o Složení media (hormony, růstové faktory) vliv na diferenciaci

52 Obrázky použité v prezentaci: (1) B.Alberts et al. : Základy buněčné biologie, Espero Publishing s.r.o., 1998 (2) T.D.Pollard, W.C.Earnshaw : Cell Biology, Saunders, 2002, illustrations G.T.Johnson