Buněčný cyklus somatických buněk a jeho regulace

BUNĚČNÝ CYKLUS SOMATICKÝCH BUNĚK A JEHO REGULACE

Somatické buňky (jakékoliv buňky organismu kromě pohlavních buněk) během své existence

procházejí sérií buněčných cyklů. Výjimkou jsou např. neurony, jsou to plně diferencované

buňky, které setrvávají permanentně v interfázi.

Průběh buněčného cyklu je řízený a kontrolovaný různými mechanismy jako např.

(i) geneticky řízená kontrola v tzv. kontrolních bodech; (ii) délka telomer (viz dále); (iii)

signální molekuly ve vazbě s receptory nebo (iiii) molekuly, které jsou syntetizované

v cyklující buňce (např. cykliny, cyklin-dependentní proteinkinasy nebo cyklus inhibující

proteiny).

Buněčný cyklus somatických buněk sestává ze dvou funkčně odlišných období; z interfáze

a vlastního buněčného dělení – mitózy. Interfáze tvoří větší část buněčného cyklu, mitóza

představuje jeho kratší část. Mitóza je úsek buněčného cyklu, během kterého vzniknou

z rodičovské buňky dvě buňky dceřiné s rovnoměrně rozděleným genetickým materiálem.

Dělení somatických buněk je nezbytné pro růst organismu a diferenciaci tkání.

Vybrané příklady genů podílejících se na regulaci buněčného cyklu

Cykliny a na cyklinech závislé proteinkinasy (Cyclin-Dependent Protein Kinases; Cdk-

proteinkinasy) jsou proteiny, které jsou součástí řídícího systému buněčného cyklu. Jsou to

produkty genů zvaných protoonkogeny (viz Onkogenetika). Katalyzují fosforylaci jiných

proteinů. Vyskytují se buď v inaktivní formě anebo ve formě aktivní, což závisí na vazbě

s dalšími molekulami, které Cdk proteiny fosforylují.

U vyšších živočichů je dosud známo 8 cyklinů, které jsou značeny A, B, C, D, E, F, G a H a

7 typů Cdk-proteinkinas (Cdk1-Cdk7). V jednotlivých fázích buněčného cyklu jsou

přítomné určité typy cyklinů v komplexu s určitou Cdk-proteinkinasou. Cyklické spojení nebo

zrušení vazby jednotlivých typů cyklinů s Cdk molekulami, a jejich následná degradace, je

hlavní reakce, která umožňuje navození postupných fází buněčného cyklu.

Jednotlivé Cdk-proteinkinasy vykazují odlišné funkce v závislosti na fázích buněčného

cyklu. Aktivita Cdk-proteinkinas je zakložena na fosforylaci serinů a threoninů cílových

proteinů, ale jedině pokud Cdk-proteinkinasy vytvoří komplex s příslušnými cykliny. Bez této

vazby jsou Cdk molekuly inaktivní. Působení molekul Cdk je podporováno vazbou s PCNA

(Proliferating Cell Nuclear Antigen) a inhibováno působením inhibitorů proteinkinas.

Zvýšená hladina inhibitorů Cdk-proteinkinas je jedním z regulačních mechanismů, který vede

k zastavení buněčného cyklu ve fázi G1.

TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako

se souhlasem autora jako

dodoplplňňkovýkový stu

dijnstu

dijníí materimateriáá

l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů

VysokVysokéé šškoly ch

emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou

Jeho použžititíík jin

ým

k jiným úúčč

elelůům a dal

m a dalšíší šíšířřeneníí

bez souhlasu autora je zak

bez souhlasu autora je zakáázzáánono

TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




Zjednodušené schéma buněčného cyklu, kontrolní body, účast cyklinů a cyklin-dependentních

proteinkinas

Mitóza

Cyklin A+B : Cdk 1

G1

Kontrolní bod 2

Kontrolní bod 1

M

S

G0G1

G2

G1

Cyklin B : Cdk 2

Cyklin A : Cdk2

S

Cyklin B : Cdk 2

G2

Cyklin D : Cdk2,4,5+6

Cyklin E : Cdk2

Tumor-supresorové geny kódují proteiny, které se uplatňují při inhibici proliferace a růstu

buněk. Jejich ztrátové mutace souvisejí se vznikem různých typů nádorů (viz Onkogenetika).

Nejlépe je prozkoumán vztah průběhu buněčného cyklu a genů Rb-1 a TP53.

Gen Rb1 se nachází na dlouhém raménku chromosomu 13 (13q14). Je aktivní téměř ve všech

somatických buňkách. Jeho produkt, Rb protein (pRb), je jaderný transkripční faktor, který

má zásadní úlohu při regulaci buněčného dělení, během diferenciace a při indukci apoptózy.

Má schopnost vázat se s nesčetným množstvím proteinů, které se podílejí na buněčné

diferenciaci a proliferaci a regulovat jejich činnost. Inhibiční usměrňování přechodu z G1 do S

fáze Rb proteinem určuje jeho fosforylace. Rb protein je aktivní pokud je nefosforylovaný

nebo málo fosforylovaný. Hlavním cílem aktivního pRb jsou multifunkční transkripční

faktory rodiny E2F. Rodina transkripčních faktorů E2F (E2F1 - E2F6) má rozhodující úlohu

v kontrole buněčného cyklu. Tyto transkripční faktory řídí aktivitu genů podílejících se na

progresi buněčného cyklu, syntéze DNA a apoptóze. Komplex pRB-E2F potlačuje transkripci

genů, jejichž produkty jsou nezbytné pro postup přes G1/S kontrolní bod, jako je například

cyklin D a E. Tím je průběh buněčného cyklu pozastaven. Naopak neaktivní fosforylovaná TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




forma Rb proteinu vede k uvolnění pRb z vazby s proteiny, které umožňují přechod z G1 do

S fáze (např. faktory E2F). Komplex cyklin D-Cdk 4/6 se podílí na první fázi uvolnění

buněčného cyklu z kontrolního bodu G1. Následuje syntéza cyklinu E, který pak v komplexu

s Cdk 2 posunuje buněčný cyklus z kontrolního bodu G1 do S fáze.

Fosforylace serinů a threoninů proteinu Rb (a tím jeho inaktivace) je vyvolána cyklin-

dependentními proteinkinasami. Cdk fosforylují pRB až po vzniku komplexu Cdk

s příslušným cyklinem. Interakce Cdk s cyklinem je iniciována vazbou molekul růstových

faktorů k receptorům.

Rb protein je v buňkách přítomen neustále. V průběhu buněčného cyklu se pouze střídá jeho

fosforylace a defosforylace. Ve fosforylované neaktivní formě zůstává v průběhu S, G2 a M

fáze.

Tumor-supresorový gen TP53 je nazýván “strážce genomu”, protože na jeho funkci závisí,

zda proběhne kontrola genetického materiálu mezi G1/S fází a opravy chyb (velký repair).

Tento gen se též podílí při kontrole genetického materiálu po replikaci mezi S/G2 fází, v tzv.

post-replikačním kontrolním bodě (malý repair).

Gen TP53 je lokalizován na krátkých raménkách chromosomu 17 (17p13). Produkt genu

TP53, protein p53, je transkripční faktor, který se váže na promotor několika cílových genů a

reguluje jejich transkripci. Produkty těchto genů teprve vykonávají specializované funkce,

jako je pozastavení buněčného cyklu, oprava poškození genetického materiálu nebo navození

apoptózy.

Gen TP53 reaguje na poškození DNA a různé typy stresu (hypoxie, nedostatek růstových

faktorů atp.) zvýšenou expresí a zvýšením stability (prodloužením poločasu degradace)

proteinu p53. Pozastavením buněčného cyklu v G1 fázi umožňuje reparačním mechanismům

provést opravu poškozené DNA. Reakce buněk na aktivaci p53 je závislá jak na hladině p53,

tak i na buněčném typu a na dalších regulačních proteinech, zejména na proteinu Rb.

Produkt genu TP53 je jaderný fosfoprotein p53, který působí jako transkripční faktor pro

několik cílových genů. Uvádíme tři geny, které mají zásadní význam pro regulaci buněčného

cyklu, reparaci poškození genetického materiálu a navození apoptózy. Jsou to geny

CIP1/WAF 1(Cyklin-dependent Inhibitor Protein Kinase / Wild-type p53 dependent growth

Arrest Factor), GADD 45 (Growth Arrest and DNA Damage) a BAX (proapoptotický člen

rodiny Bcl-2; viz apoptóza).

Exprese genu CIP1/WAF1 je vázána zejména na hladinu p53, ale je regulována

i mechanismy, které nezávisí na aktivitě genu TP53. Jeho produkt protein 21 (p21) se váže k

cyklin-dependentním proteinkinasám a inhibuje jejich aktivitu jak v G1 tak G2 kontrolním

TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




bodě. Protein p21 může také tlumit replikaci zpomalením postupu replikační vidlice. Inhibuje

katalytickou aktivitu na PCNA závislé DNA-polymerasy delta.

Produkt genu GADD 45, protein Gadd 45, podněcuje reparaci excizí (vyštěpením) a to buď

přímo a nebo v kooperaci s molekulami PCNA.

Gen BAX má významnou úlohu při navození apoptózy.

Inhibice aktivity proteinkinas je vyvolána i produkty dalších tumor-supresorových genů.

Například růstový faktor TGF-beta (viz Buněčná signalizace), který je inhibitor proliferace na

rozdíl od opačného účinku většiny růstových faktorů, reguluje transkripci tumor-

supresorového genu INK4 (Inhibitor Protein Kinase 4). Transkripce genu INK4 má dvě

možné varianty a tak vznikají dva typy mRNA; jeden pro syntézu proteinu p15 (transkript

INK4B) a druhý pro syntézu proteinu p16 (transkript INK4A). Oba proteiny jsou inhibitory

Cdks, které se podílejí na průběhu G1 fáze; p15 inhibuje aktivitu Cdk4, zatímco p16 inhibuje

Cdk2, Cdk4 a Cdk6. Růstovým faktorem TGF-beta je regulována syntéza i dalších proteinů s

inhibičním účinkem na buněčnou proliferaci, ale též s vlivem na terminální diferenciaci

některých tkání.

Inhibice proliferace buněk je např. také vyvolána nedostatkem růstových faktorů.

Specifické kombinace růstových faktorů, pokud jsou přítomny v dostatečném množství,

stimulují ve většině případů buňky k proliferaci; výjimečně ji primárně inhibují (viz TGF-

beta). Důležitou funkcí růstových faktorů je, kromě stimulace buněčné proliferace, regulace

proteosyntézy a buněčného růstu. Tentýž růstový faktor má většinou schopnost regulovat

proliferaci i buněčný růst. Neplatí to ale absolutně. Variabilita funkce růstových faktorů je

zřejmá i z faktu, že některé řídí diferenciaci buněk v průběhu embryogeneze, jiné se v tomto

období neuplatňují.

Dále se budeme zabývat dalšími ději, které jsou typické pro jednotlivá období buněčného

cyklu.

Průběh buněčného cyklu

Interfáze

Interfáze je období mezi dvěmi mitózami. Jádro je v tomto období ohraničené od cytoplasmy

jadernou membránou. Z funkčního hlediska je interfáze členěna na G1, S a G2 fázi.

G1 fáze

Po ukončení mitózy vstupuje buňka do G1 fáze. G1 fáze má variabilní délku trvání. Některé

buňky (například lymfocyty) setrvávají na počátku interfáze v tzv. klidovém stadiu (Go fázi) a TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




teprve po aktivaci (antigenní podnět) opět pokračují v buněčném cyklu. Jiné, plně

diferencované buňky (například neurony) setrvávají trvale v Go fázi a dále se nedělí.

V G1 fázi se uplatňuje hlavní kontrolní bod buněčného cyklu (G1 kontrolní bod, viz výše

tumor-supresorové geny).

V G1 fázi nedochází k syntéze DNA. Interfázní chromosom je v G1 fázi tvořen jen jednou

chromatidou obsahující jednu molekulu dvouvláknové DNA.

V G1 fázi probíhá syntéza RNA a proteinů, vytváří se zásoba nukleotidů. Zvětšuje se počet

ribosomů, mitochondrií, endoplasmatického retikula. Buňka se zvětšuje. Po G1 fázi následuje

S fáze.

S fáze

S fáze je období DNA syntézy (replikace). Každý chromosom se replikuje (viz Molekulární

genetika) a stává se dvouchromatidovým chromosomem. Množství DNA se zdvojnásobí.

Syntéza DNA není synchronní pro všechny chromosomy. Synchronně se replikují homologní

páry autosomů. Výjimkou jsou chromosomy X. Inaktivovaný X chromosom (viz Genetická

kontrola prenatálního vývoje) se replikuje později než jeho aktivní homolog. V S fázi jsou

syntetizovány histony.

G2 fáze

V G2 fázi se každý chromosom skládá ze dvou sesterských chromatid; ze dvou identických

molekul DNA. V G2 fázi se uplatňuje G2 kontrolní bod, tzn. kontrola genomu a jeho

postreplikační opravy. DNA tvoří komplex s histony. Ke konci G2 fáze začíná kondenzace

chromatinu (viz chromosomy lidských somatických buněk).

Mitóza

Vlastní dělení buněk - mitóza je plynulý proces, ale v jejím průběhu je možné odlišit čtyři

zásadní fáze.

Profáze

Chromosomy kondenzují a jsou patrné jako dlouhé, tenké struktury. Nastává rozpad jadérka.

Centrioly se pohybují k protilehlým pólům buňky. Centrioly jsou malé organely, které se

během S fáze replikují. V pozdní profázi se rozpadá jaderný obal. Kolem centriol se vytvářejí

vlákna dělícího (mitotického) vřeténka, která se v závěru profáze připojují k centromeře, ke

kinetochoru (struktura ležící v oblasti centromery). Vlákna jsou mikrotubuly tvořené

proteinem tubulinem. TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




Metafáze

V metafázi jsou chromosomy maximálně kondenzované. Aktivní činností dělícího aparátu

jsou rozmístěné v ekvatoriální rovině. Sesterské chromatidy se oddělují a zůstávají spojené

jen v místě centromery.

Anafáze

Sesterské chromatidy se oddělují, každá se pohybuje k protilehlému pólu buňky. Od té chvíle

se chromatidy chovají jako nezávislé dceřiné chromosomy.

Telofáze

Dceřiné chromosomy (chromatidy) jsou seskupeny u protilehlých pólů, mizí mikrotubuly

dělícího aparátu, začíná tvorba jaderného obalu.

TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




Cytokineze

Chromosomy začínají dekondenzovat. Obnovuje se jadérko. Kolem dceřiných jader je

jaderná membrána. Jádro přechází do stádia interfáze.

Obrázky převzaty z otevřené encyklopedie Wikipedia

Mitóza je mechanismus, který zajišťuje genetickou identitu somatických buněk.

Apoptóza

Apoptóza, geneticky řízená buněčná smrt. Je to fyziologický proces, který udržuje rovnováhu

mezi buněčnou proliferací a smrtí buněk. Geneticky programovanou buněčnou smrtí je

regulováno množství buněk tkání během ontogeneze i postnatálního života, uplatňuje se při

morfogenezi a podílí se na přirozené obměně buněk v tkáních. Apoptózou jsou odstraňovány

nepotřebné, změněné nebo poškozené buňky. U dospělého organismu má apoptóza

nezastupitelnou úlohu v tkáních, které prodělávají cyklické změny například vlivem kolísání

hladiny hormonů (endometrium, prsní žlázy, prostata) a i ve tkáních, ve kterých dochází

k pravidelné obměně buněk (například střevní epithel, lymfocyty). Je nedílnou součástí

procesu stárnutí a smrti organismu. Její základní úlohou je udržování homeostázy v tkáních.

Průběh apoptózy můžeme rozdělit na tři fáze:

1) signál, kterým je buňka nevratně odsouzena k zániku;

2) kaskáda nitrobuněčných dějů. V buňce jsou aktivovány enzymy kaspasy, dochází

k rozpadu cytoskeletu, zániku enzymů nutných pro replikaci a reparaci DNA a

k aktivaci endonukleasy, která specificky štěpí DNA mezi nukleosomy (základními

strukturními jednotkami eukaryotních chromosomů). Fragmenty DNA mají

charakteristickou délkou, přibližně 180 párů bází a násobky této délky.

V elektroforetickém gelu, mají typické uspořádání - tzv. apoptotický "žebříček".

3) zanikající buňka se odděluje od sousedních buněk. Rozpadající se buňky jsou

formovány do apoptotických tělísek, která jsou odstraňována fagocytózou bez

poškození okolí. Při programované buněčné smrti nedochází k zánětlivé reakci. TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




Obrázek převzat z otevřené encyklopedie Wikipedia

Pochopení a následné využití znalostí o regulaci průběhu buněčného cyklu a navození

apoptózy jsou v současné době jednou z priorit molekulární farmakologie, zejména při vývoji

léčiv s protinádorovými účinky. V kapitole zabývající se problematikou vzniku maligních

nádorů (viz Onkogenetika) vysvětlíme, proč právě cílené zásahy do regulace buněčného cyklu

včetně navození apoptózy jsou v současnosti předmětem výzkumu a vývoje nových

protinádorových farmak.

Meióza

Meióza je typ dělení, kdy z diploidních zárodečných buněk vznikají haploidní gamety.

Primordiální zárodečné buňky (embryonální buňky, ze kterých gamety vznikají) se

začínají diferencovat ve stěně žloutkového vaku. V šestém týdnu embryonálního vývoje

z něho migrují do urogenitálních lišt. Podílí se spolu se somatickými buňkami na vzniku

primitivní gonády. Primitivní gonády se diferencují v souhlasu s heterochromosomální

výbavou na testes (XY) nebo ovaria (XX). Primordiální zárodečné buňky dospějí po řadě

mitotických dělení do stádia primárních spermatocytů a nebo oocytů. Z nich meiotickým

dělením vznikají gamety. Vznik samičích a samčích gamet se liší zejména v časovém

průběhu.

Nejprve se budeme zabývat vlastním meiotickým dělením.

Meióza je dělení, při kterém je redukován počet chromosomů z diploidního (2n) na

haploidní (n). Gamety vznikají po dvou následných děleních; meióze I a meióze II, mezi

kterými je krátká interfáze (interkineze), ale nedochází k replikaci DNA. Pro meiózu I je TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




charakteristické párování homologních chromosomů v profázi I a jejich rozchod v anafázi I.

Meióza I je tedy vlastní redukční dělení. Meióza II se podobá mitotickému dělení.

V anafázi II dochází k rozchodu sesterských chromatid k pólům buňky.

První meiotické dělení (meióza I)

Profáze I a její stádia

Leptotén - u chromosomů není ještě možné rozlišit jejich sesterské chromatidy.

Zygotén - párují se homologní chromosomy a podélně k sobě přiléhají. Jsou spojeny

trojvrstevným proteinovým synaptonemálním komplexem, což je specializovaná struktura,

která leží mezi vlákny chromatinu.

Pachytén - každý chromosomový pár tvoří bivalent s dobře rozlišitelnými všemi čtyřmi

chromatidami (tetráda). Mezi chromatidami může docházet k překřížení (crossing-overu)

a výměnám úseků genetického materiálu (rekombinacím). Výměnou homologních úseků mezi

nesesterskými chromatidami (viz Vazba genů) může u potomků dojít ke změně v postavení

alel (jiné kombinaci) na homologních chromosomech, než jaké bylo na chromosomech rodiče.

Výměna homologních úseků mezi sesterskými chromatidami uspořádání alel neovlivňuje.

Diplotén - homologní chromosomy se uvolňují z bivalentu. Sesterské chromatidy stále drží

pospolu centromera.

Diakineze - chromosomy se maximálně spiralizují (zkracují).

Metafáze I

Na počátku metafáze I mizí jaderný obal. Tvoří se dělící vřeténko. Párové chromosomy jsou

přiřazené k sobě a leží v ekvatoriální rovině.

Anafáze I - dvouchromatidové chromosomy jednotlivých homologních párů se pohybují

pomocí mikrotubulů dělícího vřeténka k protilehlým pólům buňky. Počet chromosomů je tak

redukován na polovinu. Po rozdělení má tedy každá buňka haploidní počet chromosomů.

Rozchod párových chromosomů je náhodný. Dochází k nezávislé segregaci a kombinaci

chromosomů v gametách. Z toho vyplývá, že původně paternální a maternální chromosomy se

dostávají do náhodných kombinací. Možný počet kombinací chromosomů v gametách

člověka (23 párů) je 223.

Telofáze I - pro telofázi I je charakteristické seskupení haploidní sady chromosomů

v protilehlých pólech buňky. TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




Cytokineze

Po telofázi I se buňka dělí na dvě haploidní dceřiné buňky a vstupuje do interfáze. Při

spermatogenezi je cytoplasma rozdělena mezi dceřiné buňky rovnoměrně. Při oogenezi je

rozdělení cytoplasmy nepravidelné. Jeden produkt dělení - sekundární oocyt, získá téměř

všechnu cytoplasmu a druhá buňka se stane prvním polárním tělískem.

Interfáze (interkineze)

Interfáze trvá krátce. Chromosomy jen částečně dekondenzují. Nenastává S fáze.

Následující obrázek schematicky znázorňuje průběh prvního meiotického dělení.

TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




Meióza I - metafáze

diakineze diplotén

pachytén zygotén leptotén

Meióza I – interkineze (despiralizace)

Meióza I - telofáze Meióza I - anafáze

Profáze I

Druhé meiotické dělení (meióza II)

TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




Průběh druhého meiotického dělení (meioza II) je obdobný dělení mitotickému. Vznikají

čtyři haploidní buňky (viz následující obrázek).

Meióza zajišťuje procesem rekombinací a náhodnou segregací chromosomů maternálního a

paternálního původu variabilitu genetického v gametách ve srovnání s genomy rodičů.

Profáze II

Gamety

Metafáze II

Anafáze II

TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




V anafázi I i II může dojít k chybám při rozchodu chromosomů k pólům buňky. Během

anafáze může též dojít ke ztrátě chromosomu, např. při nesprávné koordinaci napojení vlákna

dělícího vřeténka ke kinetochoru. Porucha rozchodu (nondisjunkce) homologních

chromosomů v anafázi I nebo chromatid v anafázi II, nebo ztráta chromosomu, je příčinou

numerických chromosomálních odchylek (numerických aberací). Gamety se změněným

počtem chromosomů mohou být příčinou potratů nebo vzniku vývojových vad (viz

Cytogenetika - syndromy podmíněné numerickými odchylkami chromosomů).

Následující obrázek znázorňuje disjunkci (rozchod) a nondisjunkci jednoho páru

homologních chromosomů v meióze I a v meióze II. Maternální chromosom je zbarven

červeně, paternální modře. K nondisjunkci dochází většinou při oogenezi.

Anafáze II –rozchod sesterských chromatid

Anafáze I –rozchod homologních chromosomů

Nondisjunkce –2. meiotické dělení Nondisjunkce –1. meiotické dělení

TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




Gametogeneze

Spermatogeneze

Spermie vznikají v semenných kanálcích testes od počátku pohlavní dospělosti. Kanálky

jsou vyplněny spermatogoniemi, které jsou v různých stádiích vývoje. Tyto buňky se

vyvinuly po sérii mitóz z primordiálních zárodečných buněk. Poslední typ vývojové řady je

primární spermatocyt. Primární spermatocyt prodělává první meiotické dělení. Vznikají dva

haploidní sekundární spermatocyty. Sekundární spermatocyty ihned přecházejí do druhého

meiotického dělení. Z každého vznikají dvě spermatidy, které se diferencují (bez dalšího

dělení) do spermií.

Oogeneze

Oogeneze je na rozdíl od spermatogeneze zahájena před narozením. Vajíčko se vyvíjí

z oogonií (buněk kortexu ovaria), které vznikly z primordiálních zárodečných buněk sérií

přibližně 30ti mitóz. Každé oogonium je obaleno vrstvou folikulárních buněk. Do třetího

měsíce prenatálního vývoje se oogonia postupně diferencují na primární oocyty.

Nesynchronně vstupují do profáze meiózy I. V době narození jsou všechny v profázi I.

V profázi I je meiotické dělení přerušeno (stadium zvané dictyotén) a oocyty v tomto stádiu

setrvávají do sexuální dospělosti. V sexuální dospělosti jednotlivé folikuly dozrávají, nastává

ovulace. Oocyt pokračuje v meióze I, rozdělí se na sekundární oocyt s většinou cytoplasmy a

organelami a na polární tělísko. Ihned začíná meióza II, která během ovulace dospěje do

metafáze. Meióza II je dokončena pouze po oplodnění (fertilizaci). Až po fertilizaci je druhé

meiotické dělení ukončeno, vznikne vajíčko a druhé polární tělísko. Chromosomy vajíčka a

spermie vytvoří prvojádra obalená jadernou membránu. Prvojádra fúzují a vznikne diploidní

zygota. Chromosomy zygoty se replikují a zygota se následně mitoticky rozdělí na dvě

dceřiné buňky. Tím je zahájen embryonální vývoj.

TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




TentoTento dokument

dokument slou

sloužžíí se so

uhlasem autora jako



dijnstu


l l

ke studiu obor

ke studiu oborůů


emicko

koly chemick

o--technologic

technologickkéé

v Praze.

v Praze.

Jeho pou


ým

k jiným úúčč

elelůům a dal




Documents

Buněčný cyklus somatických buněk a jeho regulace