II - Fyziologie buňky
Fyziologie buňky
Buněčný cyklus
= období mezi koncem prvního dělení a začátkem dalšího dělení
Rozmnožování je základní projev buňky, probíhá dělením již existujících buněk
dvě fáze – interfáze a mitóza, rozdělení ve vzniku dvou dceřiných buněk
Interfáze
= období mezi dvěma buněčnými dělením (= mezi dvěma mitózami), vlastně příprava na M fázi
G1 fáze – buňka roste, jako úplně první se replikuje RNA, intenzivně se tvoří bílkoviny, násobí se počet buněčných organel
S fáze – zdvojení jaderné DNA + v cytoplasmě se spiralizací DNA tvoří histony -> chromosomy
G2 fáze – kontrola DNA, oprava případných chyb (pokud je něco v nepořádku, buňka spáchá řízenou smrt = apoptózu)
Mitóza (M fáze)
= nepřímé dělení buňky, vzniknou dvě dceřiná identická diploidní jádra
= probíhá u somatických (tělních) buněk
Profáze
- chromosomy se spiralizují, připomínají vláknité útvary – spirém (vlastně se smrskávají)
- kondenzace chromatinu, můžeme vidět chromosomy pod mikroskopem
- rozpad jadérka, centrozomy se posouvají k protilehlým pórům buňky
- mikrotubuly začínají tvoři dělící vřeténko
Prometafáze = rozpad jaderné membrány
Metafáze
- chromosomy se uspořádají do ekvatoriální roviny, mají tvar zahnutých paliček, centromerami směřují k sobě
- dělící vřeténko je hotové
Anafáze
- zdvojené chromosomy se od sebe oddělí a putují směrem k protilehlým pólům buňky (pohyb je způsobem prodlužováním a zkracováním mikrotubulů dělícího vřeténka)
- začíná cytokineze
Telofáze = obnovuje se jaderná membrána, tvoří se dvě nová jádra i s jadérky, chromosomy se prodluží a dekonzendují, už je nevidíme mikroskopem
Meióza
= redukční dělení, ze 46 chromosomů zbyde 23 (diploidní sada -> haploidní sada)
probíhá jen při dozrávání gamet (tj. spermiogeneze a oogeneze)
dvě po sobě následující zrací dělení, mezi nimi je krátká interfáze
- zrací dělení = snížení počtu chromosomů na polovinu, už se nic nezdvojuje, ale probíhá kondenzace chromosomů; na konci prvního dělení dojde ke crossing overu a vzniku dvou haploidních buněk
- Profáze I.
- Leptoten – začátek kondenzace chromosomů
- Zygoten – homologické chromosomy (od matky i od otce) se uspořádají do párů a těsně se na sebe nalepí -> dva konjugované chromosomy -> bivalenty (2x bivalent = tetrády)
- Pachyten – každý bivalent je tvořen 4 chromatidami -> crossing over – části homologických chromosomů se rekombinují
- Diploten – rozrušení bivalentů (=synaptonemální komplexy), už jenom rekombinované chromosomy
- Diakineze – přechod do metafáze I, vrcholí kondenzace chromosomů a rozpadá se jaderná membrána
- Metafáze I. = rekombinované chromosomy jsou v ekvatoriální rovině
- Anafáze I. = celé zdvojené chromosmy putují k opačným pólům buněk, nedochází k jejich roztržení (oddělení chromatid) -> rozdíl oproti mitóze
- Telofáze = konec, následuje velmi krátká interfáze
- zrací dělení – probíhá stejně jako mitotické dělení s tím rozdílem, že máme nakombinovaný genetický materiál, dělí se dvě buňky, takže nakonec vzniknou 4 haploidní buňky
Buněčný metabolismus
= výměna látek mezi buňkou a prostředím, buňka se chová jako otevřený systém
závislý na vlastnostech plazmatické membrány – na jejím povrchu jsou cukerné a glykolipidové „stromečky“, kterými si buňka ohmatá, jestli je příchozí molekula v pořádku a jestli ji pustí + je polopropustná, bílkovinné přenašeče…
- – bez spotřeby ATP, čistě po koncentračním spádu (buňka chce udržet rovnováhu -> vždycky se snaží, aby se intra a extra celulární koncentrace rovnala); platí pro vodu, alkoholy, stereoidní látky, plyny…
- a – sloučenina se zachytí na povrchu cyt. membrány, pohybem se začlení, je obalena do váčku z membrány a dále strávena lysozomem
- – to samé, ale buňka ve váčku z membrány sloučeninu vyhodí ven (Fagocytóza – pevné látky, pinocytóza – pro kapaliny, pro všechny Xcytózy je třeba ATP)
Bílkovinné přenašeče - sloučenina se zachytí na povrchu cyt. membrány, sedí a čeká; (musí umět vytvořit vazbu); protože je membrána tekutá, bílkovinný přenašeč se protočí a sloučenina se dostane dovnitř
- – typ pasivního transportu; funguje pro kapaliny a plyny s rozdílnou koncentrací
- Hypertonické prostředí
- koncentrace živin je vyšší v okolním prostředí -> buňka chce tu koncentraci vyvážit, takže chce okolní prostředí zředit -> vyleje se z ní voda ->
- živočišná buňka -> smrskne se, ale neumírá, protože cyt. membrána je elastická
- rostlinná buňka -> smrskne se, a tím se odtrhne od BS, protože ta elastická není. Odtržením od BS buňka umírá (plazmolýza)
- Hypotonické prostředí
- koncentrace živin je vyšší v buňce – buňka si chce natáhnout dovnitř vodu z okolí
- živočišná buňka -> moc se nafoukne, elastická cyt. membrána praskne -> plazmoptýza (smrt L )
- rostlinná buňka -> nic se jí navenek nestane, protože BS se nemůže kvůli tvrdosti nafouknout, ale uvnitř se zvětší turgor
Rakovinotvorné buňky
Občas se stane, že při buněčném dělení dojde k chybě, a buňka v kontrolním bodu G2 nespáchá apoptózu, přestože je to retard
většinou je to proto, že buňce chybí protein P-51 –„policajt“ – protože došlo k chybě při sekvenci DNA (většinou tam, kde se kryjí dva epitely – hrtan, zadek, plíce…)
poškozená buňka nespáchá apoptózu (=G0), začne se množit, velmi rychle a agresivně -> zhoubné bujení (maligní); takové buňky mají navíc zvýšenou schopnost přežít (což by teoreticky mohla být podstata nesmrtelnosti… Rakovinné buňky totiž umí prodlužovat chromatidy, tím jsou prakticky nesmrtelné)
může být ale způsobeno i virem (pailomavirus -> rakovina děložního čípku)
zvýšené riziko propuknutí rakoviny – metageny, karcinogeny
pokud to tedy G2 bod pokazí, je možnost ještě bujení zastavit – buňku může sbaštit bílá krvinka, ovšem nepovede se jí to vždycky
rakovinná buňka vyhazuje kolem sebe exocytózou toxické látky a tím „nakazuje“ další buňky -> tělu se to nelíbí a vytvoří kolem ní membránu, tím toxické prostřední uzavře -> zacystovaný nádor (epitelová tkáň) – jde dobře odoperovat, je to benigní (nezhoubný) nádor
horší to je, když membrána praskne a buňka se tvoří a tráví dál -> zhoubný nádor, může se dostat do celého těla, to pak nejde operací, je to problém…