Buněčné jádro

G1 fáze

(Presyntéza) Buněčný růst, syntéza RNA a proteinů, obnovení objemu buňky, některé buňky - příprava na diferenciaci (G0)

Příčina vzniku nádorů (především maligních)

Abnormální vystupňovaná proliferace buněk Snížená schopnost apoptózy Nedostatečná diferenciace buněk

Jaderná matrix - složení

Amorfní hmota - z proteinů, enzymů, metabolitů a iontů Jaderný skelet (nukleoskelet) - síť proteinových mikrofibril o průměru 2 až 3 nm; udržuje tvar jádra a uspořádání jeho struktur Lamina fibrosa jaderného obalu - k ní připojené proteinové mikrofibrily nukleoskeletu a chromozomu

Anafáze

Anafáze A a B - současný průběh

Perinukleolární heterochromatin

Asociovaný s nukleolem - větší množství

Kontrolní body v G2 fázi

Bod kontroly úplnosti replikace DNA Post DNA duplikace

Proliferující buněčné populaci

Buňky, které postupují z G1 fáze do dalšího buněčného cyklu

Histony

Bílkoviny s hojným zastoupením bazických AK (lyzin, arginin) Jejich pozitivní náboj umožňuje relativně pevnou vazbu na DNA

Metafáze

Centriolové páry na pólech buňky, chromosomy v ekvatoriální rovině (metafázová ploténka), párové kinetochorové mikrotubuly na každém chromosomů jsou připojeny k opačným pólům vřeténka; mizí jaderný obal (vesikuly mohou přetrvávat jako zbytky jaderného obalu)

Pól mitotického vřeténka

Centrosom (pár centriolů obklopený amorfní proteinovou matrix) - MTOC (mikrotubuly organizující centrum); mikrotubuly připojené svými (-)konci

Stavební složky jádra buňky v interfázi

Chromatin (komplex DNA a proteinů) Jadérko (nucleolus) Obal jádra (selektivně propustná membrána) Jaderná matrix (nukleoplasma)

Anafáze

Cohesinová spojení mezi chromatidami se rozštěpí SEPARASOU (proteolytický enzym), oddělení sesterských chromatid

Kontrola buněčného cyklu

Cyklóny a cyklon-dependentní kinázy Tumor-supresorové geny - kontrola normální buněčné proliferace

Nukleolární organizátor (NO) jadérko

DNA kódující rRNA = oblast, kde probíhá transkripce Fibrilární centrum

Prometafáze

Dezintegrace jaderného obalu (fosforylace nukleárních laminů - proteiny intermediárních filament lamina fibrosa) - rozpad jaderného obalu; připojení chromosomů svými kinetochorami k mikrotubulům vřeténka; nejsou patrné nukleoly (došlo k výrazné kondenzaci)

Meiosa II

Druhé zrací dělení Nastupuje bez S fáze Charakter mitózy - profáze II, metafáze II, anafáze II, telofáze II Enzym SEPARASA (proteáza) rozštěpí cohesin proteinový komplex mezi sesterskými chromatidami, dojde k uvolnění vazby v oblasti centromer a oddělení sesterských chromatid - vzniknou dceřinné buňky s haploidním počtem jednoduchých chromosomů - chromatid (1n) a s poloviční obsahem DNA (1d)

Složení molekuly DNA

Dva polynukleotidové řetězce uspořádané do dvoušroubovice - průměr 2nm

Jaderný obal

Dvě membrány, mezi nimi perinukleární cisterna Přistoupení jadernými póry K vnitřnímu listu lamina fibrosa (laminy-IMF, k lamina fibrosa připojené chromosomy) Na zevní nasedají často ribosomy, GER

Mitóza

Dělení buněčného jádra s následným rozdělení buňky na dvě dceřinné buňky, geneticky identické s mateřskou buňkou

Apoptosa

Fyziologický proces Programovaná buněčná smrt Většinou do apoptosy vstupují jednotlivé buňky a celá tkáň není poškozena Provázena morfologickými změnami buňky - kondenzace chromatinu; DNA fragmentace; pokles objemu buňky; apoptotická tělíska; aktivace proteolytických enzymů - CASPASY - zodpovědné za vyvolání morfologických změn při apoptose

Čtyři fáze buněčného cyklu

G1, S, G2, M G1,S,G2 = interfáze M = mitóza

Zralé pohlavní buňky

Gamety 23 chromosomů = haploidní počet (1n) Diploidní počet získá oocyt až po oplození

Pars granulosa jadérka

Granulární materiál ze zrajících ribosomových podjednotek Ribosomové proteiny (nutné pro tvorbu ribosomů) - syntetizovány v cytoplasmě a transportovány do jádra, ribosomové podjednotky jsou exportovány nukleárními póry do cytoplasmy

Import do jádra

Histony, laminy, ribosomové proteiny, transkripční faktory, hormony (steroidy)

Anafáze I

Homologické chromosomy = homology (spojené cohesinovými komplexy a centromérami) se od sebe oddělí činností dělícího vřeténka a putují k protilehlým pólům buňky; náhodná distribuce homologů ( mateřský nebo otcovský homologický chromosom je náhodně navázán na různém místě metafázové ploténky) do dceřiných buněk - přispívá ke genetické rozmanitosti

Pachyten

Homologické chromosomy podélně zcela spojeny synaptonemálním komplexem - kompletní synapse (bivalenty); COHESIN - upevňuje spojení mezi sesterskými chromatidami; rekombinační uzlíky (kolem 90 nm) - přerušení a překřížení (crossing-over) nesesterských chromatid - výměna úseků chromatid (genových lokusů); rekombinace (opětovná rekonstrukce chromatid); chiasmata (dočasná spojení míst výměny - jejich počet odpovídá počtu překřížení)

Průběh aktivního transportu jadernými póry

Interakce komplexu (protein-importin) s fibrilami jaderného póru Navázání komplexu na pór způsobí jeho otevření a aktivní přenos proteinu s receptorem do jádra Nakonec dojde k exportu receptoru zpět do cytoplasmy buňky

Selektivní obousměrný transport látek

Ionty a malé hydrofilní molekuly - prostou difuzí Velké molekuly (velké proteiny a makromolekulární komplexy) - závislé na přítomnosti navázaných specifických signálních sekvencí a receptorových molekul (IMPORTINY A EXPORTINY) = realizují transport nukleárním pórovým komplexem za přítomnosti GTP (zajištuje energii pro transport)

Kontrolní bod v S fázi

Jak probíhá replikace DNA

Kličky chromatinové fibrily

Jsou zakotvené do chromosomové kostry (složené z nehistonových proteinů) Tvoří chromatinové vlákno interfázového jádra Podle stupně kondenzace = euchromatin x heterochromatin

Chromatin

Komplex DNA a asociovaných proteinů Heterochromatin - kondenzovaný Euchromatin - dekondenzovaný

Leptoten

Kondenzace chromatinu, každý homologický chromosom - ze dvou sesterských chromatid ; chromosomy připojené k jadernému obalu

Diakinese

Kondenzace chromosomů (zkracují se, dosahují maximální tloušťky), dezintegrace jaderného obalu, uvolnění chromosomů ze spojení s jaderným obalem; tvoří se dělící vřeténko

Profáze

Kondenzace replikovaných chromozomů (chromatidy spojené COHESINEM - chromatin vázající protein) spojených v místě centromery; tvorba mitotického dělícího vřeténka mezi centrosomy - oddalují se od sebe

LF na konci anabáze

Laminy se opět uspořádají do intermediárních filament

Nukleosom

Makromolekulární komplex DNA a histonů Dynamická struktura Dochází k uvolnění H1 a k despiralisazi DNA - to umožní přístup dalších proteinů (transkripční faktory, enzymy) k DNA Střední část tvořena - 8 histonových moleku (H2A, H2B, H3 a H4) Kolem dvakrát obtočena centrální DNA (kolem 150 bází)

Metafáze I

Metafázové uspořádání chromosomů v ekvatoriální rovině; v časné metafázi jsou homologické chromosomy ještě spojeny chiasmaty, později dojde k uvolnění chiasmat

M fáze

Mitosa - vznik identických dceřinných buněk se stejným množstvím chromosomů a obsahem DNA

Buněčný cyklus

Morfologické a biochemické pochody v buňkách mezi jejich vznikem a rozdělením na dvě dceřinné buňky

Jadérko

Místo syntézy rRNA a tvorby ribosom. podjednotek Obsahuje nukleolární organizátor (sekvence bází DNA kódujících rRNA) Obsahuje pars fibrosa (iniciální ribonukleoproteinová vlákna) Obsahuje pars granulosa (dozrávající ribosomy)

Hlavní restrikční bod

Na konci G1 fáze Nejdůležitější bod, který kontroluje zda buňka bude postupovat do dalšího buněčného cyklu

Profáze I

Nejdelší období - 5 stadií - 22 až 24 dnů Stádia: LEPTOTEN, ZYGOTEN, PACHYTEN, DIPLOTEN, DIAKINESE

Buněčná smrt

Nekrosa nebo apoptóza

Jadérko (nucleolus)

Není ohraničeno membránou Místo syntézy rRNA a tvorby ribosomových podjednotek Na koncových úsecích pouze pěti chromosomů - geny pro rRNA - v interfázi probíhá transkripce (syntéza rRNA) Počet jadérek a jejich velikost závisí na metabolické aktivitě buňky - čím aktivnějších, tím více jadérek

DNA

Nositel genetické informace Replikace v S fázi buněčného cyklu (v období mezi dvěma mitózami)

Jaderná matrix

Nukleoskelet a amorfní hmota

Stavení jednotka chromatinu

Nukleosom

Specifické signální sekvence

Nukleární lokalizační signál (NLS) - transport z cytoplazmy do jádra Nukleární exportní sekvence (NES) - transport z jádra do cytoplazmy

Jaderný obal v elektronovém mikroskopu

Obal tvořený dvěma membránami Perinukleární prostor (cisterna) - mezi oběma membránami k zevní membráně mohou být připojeny polyribosomy, místy je napojena na GER K vnitřní membráně - lamina fibrosa Jaderné póry

Jádro

Obalem ohraničený kompartmenty U eukaryotických buněk obsahuje genetickou informaci - zajištuje jejich autoreprodukci, diferenciaci, maturaci a funkci

K čemu dojde při oplození?

Obnoví se diploidní počet chromosomů (46) Počet chromosomů nevzrůstá

Schéma jaderného pórového komplexu

Obvod póru - 8 proteinových podjednotek - osmiboká centrální kostra - vložena mezi cytoplasmatický a nukleoplasmový prstenec Do cytoplasmy vstupuje z cytoplasmatického prstence 8 proteinových fibril - zakotvení do cytoplazmy Zakotvení k jádru - nukleoplasmový prstenec zakotven do koše z osmi tenkých filament připojených k terminálnímu prstenci

Telofáze I

Oddělení dceřinných buněk s haploidním počtem chromosomů (tvořené dvěma chromatidami)

Diploten

Oddělení homologických chromosomů - disjunkce (desynapse) - začíná v místě centromery směrem k periferii jádra; přetrvává spojení bivalentů jedním nebo více chiasmaty v místech, kde proběhl crossing-over; přesun chiasmat ke konci chromosomu (terminalisace) - na konci stádia; replikace centriolů

Jaderné póry

Okrouhlé až osmihranné otvory v jaderném obalu Průměr 70 - 80 nm Proteinové komplexy (z 30 až 50 různých proteinů nukleoporinů), které protínají jaderný obal - nukleární pórový komplex

Nukleosom - složení

Oktamerní histonové jádro (8 histonů (basické proteiny) - H2A, H2B, H3 a H4 - každý typ ze dvou molekul), okolo kterého je dvakrát ovinuta molekula DNA Další segment DNA s připojeným histonem H1 tvoří spojnici s následujícím nukleosomem

Na co se mohou změnit normální geny (pro-onkogeny) zapojené v buněčném cyklu?

Onkogeny

Nekrosa

Patologický proces zániku Důsledek irreversibilního poškození buňky ischemií, fyzikálními nebo chemickými vlivy, patogenem Provázena poškozením cytoplazmatické membrány a membrán lysozomů Častěji postižené celé oblasti tkání

Kinetochorové mikrotubuly

Po rozpadu jádra některé mikrotubuly vyrůstají svými (-)konci z MTOC centriolů a zapojují se do kinetochor - každý zreplikovaný chromosom je připojen k oběma pólům vřeténka

3 druhy mikrotubulů dělícího vřeténka

Polární, kinetochorové, astrální

Onkogeny

Povolí buňkám autonomní (neřízenou) proliferaci

Cytokinese

Prodloužení buněk, zaškrcení uprostřed mezi póly mitotického vřeténka ("štěpný brázda"); separace je způsobena pásovitým zaškrcením (aktinová filamenta, myosin)

Fáze mitózy

Profáze, metafáze, anafáze, telofáze

Kontrolní uzlové body (branky)

Prověřují procesy, které mají proběhnout v dané fázi buněčného cyklu a zajišťují, aby postoupení do další fáze pokračovalo až po všem, co má proběhnout v té předešlé Pokračování umožňují cykliny a cyklin-dependentní kinázy (CDK)

Meiosa I

První zrací dělení Začíná profází I Profáze I, Metafáze I, Anafáze I, Telofáze I Po prvním zraci dělení NEDOCHÁZÍ k syntéze (replikaci DNA)

Co se stane s chybnou DNA?

Přenáší se do dceřinných buněk - opakování chyb v dalších generacích buněk

Rozdíl mezi mitozou a meiosou

Při mitóze vznikají buňky, které jsou geneticky identické Při meióze vznikají buňky, kterém jsou geneticky specifické (jedinečné)

Marginální heterochromatin

Připojen k lamina fibrosa - menší množství

RNA

Realizace genetické informace Vznik transkripcí z DNA Tvořena jedním polynukleotidovým řetězcem Tři druhy - mRNA, tRNA, rRNA Tvorba specifických bílkovin (enzymů)

Meiosa

Redukční dělení pohlavních buněk (gametogenese) Vznik buněk s haploidním počtem chromosomů - do každé zárodečné buňky pouze jedna sada chromosomů z původní diploidní buňky

Telofáze

Rekonstrukce jaderného obalu (defosforylace laminů), dekondensace chromosomů, obnova jadérek

Export z jádra

Ribosomové podjednotky, mRNA, tRNA, transkripční faktory

Regulace buněčného dělení

Rozhodující pro normální vývoj mnohobuněčných organismům (ztráta kontroly muže vést k nadorovému bujení)

Mezi jádrem a cytoplasmou probíhá...

Selektivní obousměrný transport látek

Zygoten

Seskupení homolog. chromosomů do párů - synapse (konjugace), vytvoření synaptonemálních komplexů mezi homologickými chromosomy

Euchromatin

Složen z volně uspořádaných chromatinových vláken, kde je uložena převážná část transkribovaných genů

Polární mikrotubuly

Spojují oba póly mitotického vřeténka, mezi mikrotubuly vzájemné interakce PROTEINY ASOCIOVANÝMI s mikrotubuly (stabilisace jejich (+)konců a tím menší pravděpodobnost depolymerace); základní kostra vřeténka

S fáze

Syntéza DNA, replikace DNA (chromosomy tvořené dvěma chromatidami)

G2 fáze

Syntéza RNA a proteinu (tubulin), tvorba a akumulace energie pro nadcházející mitotické dělení

Kontrolní body v M fázi

Syntéza tubulinu, příprava na vznik mitotického vřeténka Na konci kontrola oddělování chromosomů (vznik chromatid)

Nukleolonemata jadérko

Síť z fibrilárního a granulárního materálu

Lamina fibrosa

Tenká elektrodensní proteinová vrstva s funkcí jaderného skeletu Tvořena síti IMF složených z laminů (proteiny), navázaných na laminové receptory vnitřní jaderné membrány Zajištuje připojení chromatinových vláken k vnitřní membráně jaderného obalu pomocí asociovaných proteinů Do jistě míry zajištuje i stabilitu jádra

Jaderný obal ve světelném mikroskopu

Tenká linie ohraničující jádro

Dochází k selhání regulačních mechanismů

Tumor - supresorové geny mohou být nefunkční Selhání nástupu apoptózy - programované buněčné smrti Selhání genů odpovědných za opravy DNA během buněčného cyklu, ztráta brzdících mechanismů (buňka překonává restrikční a kontrolní body buněčného cyklu - neopraví se chyby DNA, buňka není zlikvidovaná apoptózou)

Pars fibrosa jadérko

Tvorba ribonukleoproteinových vlákenek (5-10 nm) - obsahují primární transkripty rRNA

Astrální mikrotubuly

Ukotvení centrosomů k buněčné membráně

Vznik formy chromosomů

V profázi dochází k vystupňované kondenzaci chromatinových vláken do formy chromosomů

LF v telofázi

Velmi důležitá funkce - při rekonstrukci jaderného obalu

Neproliferující buněčná populace

Vstupují z G1 fáze do G0 fáze

LF během mitosy

Vymizí LF a laminy se uvolňují

Jaderná matrix

Vysoce dynamická struktura - vytváří otevřený kompartment pro volnou difuzi látek v jádře

Chromatinová fibrila

Vytváří ji šňůra nukleosomů svým stočením Průměr 30 nm Skládá se v kličky

Anafáze B

Vzdalují se póly vřeténka - polární mikrotubuly polymerují, prodlužují se a klouzavým pohybem po sobě tlačí oba póly od sebe; astrální mikrotubuly pólů vřeténka táhnou póly směrem k povrchu buňky Hybné síly - mikrotubulární motorové proteiny (kinesinové motory)

Somatické buňky

Vznikají mitózou Obsahují 46 chromosomů - 23 párů = diploidní počet (2n) (Jedna sada otcovských a jedna sada mateřských chromosomů) 22 páru homologických chromosomů + 1 pár heterochromosomů (pohlavní chromosom XY nebo XX) V buňkách ženského pohlaví zůstává trvale jeden X komdensovaný - sex chromatin (Barrovo tělísko)

Polyploidní počet chromosomů

Vzniká endomitosou Příklad - megakaryocyt až 64n

Anafáze A

Zkracování kinetochorových mikrotubulů depolymerací od (+) konce (od kinetochory) - chromatidy směřují k opačným pólům mitotického vřeténka

Tvar jádra, chromatinová struktura a počet nukleolů

Závisí na druhu buňky a její aktivitě Aktivní buňky - jádro s převahou euchromatinu, mohou mít i více jadérek

Heterochromatin

Úseky silně kondensovaných chromatinových vláken Barví se hematoxylinem a dalšími basickými barvivy, dá se prokázat Feulgenovou reakcí