Biologie a genetika
pro bakaláře

Buněčný cyklus, mitóza

BUNĚČNÝ CYKLUS je sled pochodů probíhajících v buňce od skončení jedné mitózy do konce mitózy následující a má 4 fáze: G₁ (z angl. "gap" - mezera), S (syntetická fáze), G₂ a M (mitóza). První tři fáze se označují jako interfáze, která zaujímá 90 % času celého buněčného cyklu.

G₁ buňka roste, probíhá v ní množení organel, syntéza proteinů, RNA a DNA polymerázy. Na začátku G₁ fáze leží hlavní kontrolní bod. Diferencované nedělicí se buňky (nervové, svalové) přecházejí do klidové fáze označované jako G₀.

S - jaderná DNA se replikuje (replikace mimojaderné DNA probíhá během celého cyklu s výjimkou mitózy), zdvojuje se počet chromozomů a centrozomů.

G₂ - buňka opět roste a přibývá buněčných struktur.

M (MITÓZA) - slouží jak k budování mnohobuněčného organizmu, tak i k nepohlavnímu rozmnožování (u jednobuněčných a primitivnějších mnohobuněčných organizmů). Při mitóze dochází k rovnoměrnému rozdělení genetického materiálu, zdvojeného mechanizmem replikace DNA v predcházející S-fázi, do dvou dceřiných buněk, které jsou tak geneticky identické (klony).
Mitóza zahrnuje období vlastního dělení jádra (karyokineze) a dělení cytoplazmy buňky (cytokineze) a má 4-5 fází: profáze, (prometafáze - v mikroskopu těžko odlišitelná od jiných fází), metafáze, anafáze a telofáze.

Profáze - mizí jadérko, kondenzace (zviditelnění) chromozomů, centrozomy se rozchází k opačným pólům buňky a začíná se formovat dělicí (mitotické) vřeténko složené z pólů dělicího vřeténka (centrozomy) a mikrotubulů, vznik kinetochorů (komplex proteinů) v místě centromery na každé sesterské chromatidě chromozomu.

Obr.: Dělící vřeténko v živočišné buňce během metafáze.

Prometafáze - rozpad jaderného obalu, vazba mikrotubulů dělicího vřeténka na kinetochory.

Metafáze - seskupení chromozomů v ekvatoriální rovině buňky za pomoci mikrotubulů a molekulových motorů kinezinů.

Anafáze - přerušení spojení sesterských chromatid proteolytickými enzymy a jejich rozchod (segregace) k opačným pólům vřeténka pomocí molekulových motorů dyneinů a zkracováním mikrotubulů.

Telofáze - dekondenzace dceřiných chromozomů, vznik dvou jader s jaderným obalem a jadérky, zánik dělicího vřeténka.

Cytokineze - obvykle začíná již v anafázi, kdy se u živočišných buněk začíná v ekvatoriální rovině pod plazmatickou membránou formovat kontraktilní prstenec tvořený mikrofilamenty a molekulovým motorem myozinem II. Stahováním prstence dojde k rozdělení buňky a poté se kontraktilní prstenec rozpadne. U rostlin a hub se v cytokinezi uplatňuje přepážka fragmoplast, která je formována ze zbytků polárních mikrotubulů v ekvatoriální rovině buňky. K fragmoplastu jsou podél mikrotubulů transportovány váčky z Golgiho aparátu. Váčky se slévají a rostou směrem k buněčné stěně, až dojde k rozdělení buňky.

Obr.: Cytokineze u rostlinné a živočišné buňky.

PORUCHY MITÓZY vznikají vlivem mutagenů (např. hydrochinonu). Následkem těchto poruch může být:

• fragmentace chromozomů v profázi
• anafázový most - vzniká tak, že se sesterské chromatidy spojí v místě telomer (opakující se nukleotidová sekvence na konci chromatid) a při mitóze tak nedojde k jejich oddělení.
• anafáze u porušených chromozomů

Obr.: Poruchy mitózy (A – fragmentace chromozomů v profázi, B – anafázový most, C – anafáze u porušených chromozomů).

ÚKOLY - Buněčný cyklus, mitóza (viz úkoly)

Tyto výukové materiály byly spolufinancovány Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.