Rozmnožovanie bunky a bunkový cyklus

Rozmnožovanie bunky a bunkový cyklus

Rozmnožovanie – reprodukcia každého jedinca a jeho rast sú spojené s delením buniek. Materské bunky sa delia a dávajú vznik novým dcérskym bunkám, ktoré sú geneticky zhodné s materskou bunkou. Reprodukcia je základom individuálneho vývinu mnohobunkového organizmu, dáva vznik aj pohlavným bunkám. Výslekdom reprodukcie buniek sú nové generácie buniek. Reprodukcia je teda časť života bunky, v ktorom sa bunky delia, rastú a vyvíjajú podľa genetickej informácie zapísanej v DNA, ktoré získali z materskej bunky. Bunkové delenie zabezpečuje aj regenerácia poškodených tkanív, resp. pletív, orgánov a náhradu opotrebovaných buniek. Obdobie keď sa bunka nedelí, nazýva sa interfáza. Život bunky, ktorý predstavuje bunkové delenie a interfáza, sa nazýva bunkový cyklus. Delenie bunky pozostáva z dvoch od seba nezávislých procesov, a to delenie jadra – karyokinéza a delenie bunky – cytokinéza. Zmeny v jadre súvisiace s delením bunky prebiehajú najmä na chromozómoch.

Chromozóm

Chromozóm sa považuje za základnú jednotku bunkového delenia. Pozdĺžne rozdelený chromozóm pozostáva z dvoch chromatidov, ktoré sú viditeľné ako dvojice paralelných chromonémov, spojených v mieste prvotného delenia – centroméra. Chromozómy sú tvorené nukleoproteínovými vláknami. Počet, tvar a veľkosť chromozómov je pre každý druh organizmu charakteristický a reletívne stály. Kompletný súbor chromozómov v bunke sa nazýva sada. V telových bunkách sa chromozómy vyskytujú v pároch, z ktorých jeden pochádza od otca a druhý od matky. Telové bunky sú diploidné – 2n. Obsahujú 46 chromozómov. Naopak, pohlavné bunky majú polovičný počet chromozómov, sú haploidné – n.

Bunkové delenie

Sú známe dva základné spôsoby delenia bunky: mitóza – nepriame delenie a meióza – redukčné delenie.

Mitóza – je najčastejší spôsob delenia bunky. Prostredníctvom mitotického aparátu sa zabezpečuje presné rozdelenie chromozómov do dcérskych buniek. Takto sa zachová genetická zhoda materskej a dcérskych buniek. Vlastnému deleniu buniek predchádza intenzívne syntézické procesy v interfáze. V syntetickej interfáze (predmitotická fáza), S- fáza sa znásobujú genetické materiály v bunke. Znamená to, že sa jednochromatidový chromozóm mení na dvojchromatidový, spojený v mieste prvotného delenia. Rovnako sa zdvojuje - replikuje aj v ňom uložená DNA na dvojnásobok. Súčasne prebieha syntéza bielkovín deliaceho vretienka.

Chromozómy v tomto štádiu majú niťový tvar – sú dešpiralizované, preto sa nedajú pozorovať voľným okom. Dálšie zmeny jadra a chromozómov možno opísať v M- fáze (fáza mitotického delenia), ktorá pozostáva zo štyroch fáz: profáza, meofáza, anafáza a telofáza.

Profáza - Chromozómy sa skracujú, hrubnú, nastáva ich špiralizácia. Stávajú sa viditeľným pod mikroskopom. - Rozpúšťa sa jadrová membrána.
- Zaniká jadierko
- Objavuje sa deliacé vretienko.
- Centriol sa delí a každá polovica putuje na opačný pól bunky.


Metafáza - Vrcholí špiralizácia chromozómov, sú najlepšie pozorovateľné.
- Dvojchromatidové chromozómy sú zoradené do centrálnej roviny a postupne sa pozdĺžne rozdelia na dve dcérske chromatidy spojené centromérou.
- Na centroméru sa naviažu vlákna deliaceho vretienka.

Anafáza - Skracovaním vlákien deliaceho vretienka sa jednochromatidové chromozómy ustupujú k pólom
Telofáza - Je opak profázy. - Zaniká deliace vretienko.
- Chromozómy sa dešpiralizujú.
- Objavuje sa jadierko.
- Objavuje sa jadrová membrána.
- Zaniká mitotický aparát.
- Bunka má dve jadrá
V rastlinných bunkách sa z vezikúl Golčigo aparátu vytvorí priehradka, ktorá sa nazýva plazmatická platnička, ktorá delí bunku na dve časti. Karyokinéza končí obnovením štruktúry jadra a následné cytokinéza - rozdelenie materskej bunky na dve samostatné dcérske bunky s tým istým počtom chromozómov, ako mala materská bunka.

Meióza- redukčné delenie je osobitný spôsob delenia buniek, pri ktorom nastáva redukcia – zmenšenie počtu chromozómov na polovicu. Preto je meióza jediný možný spôsob vzniku pohlavných buniek – gamét. Meióza prebieha v dvoch po sebe nasledujúcich deleniach. Prechádza podobne ako mitóza štádiom profázy, metafázy, anafázy a telofázy. Prvá fáza je redukcia počtu chromozómov na polovicu, preto sa nazýva heterotypické. Druhé delenie sa nazýva homeotypické, počet chromozómov sa nemení, takže je podobne ako normálna mitóza.

Heterotypické delenie – začína po skončení interfázy, ktorej výsledkom je replikácia DNA a vytvorenie dvojchromatidových chromozómov. Samotné delenie pozostáva zo štyroch fáz. V profáze sa chromozómy stávajú viditeľné a párovaním homologických chromozómov vznikajú dvojice chromozómov – bivalenty. V každom bivalente možno rozlíšiť štyri chromatidy homologických chromozómov. Nesesterské chromatidy sa k sebe priblížia, prekrížia a vymenia si úseky, čo má význam v genetike. Tento proces sa nazýva crossing- over.

Na konci profázy zaniká jadrová membrána a vytvára sa deliace vretienko. V metafáze chromozómy sú usporiadané v centrálnej rovine, ale nedochádza k rozštiepeniu dvojchromatidových chromozómov na jednochromatidové chromozómy. V anafáze sa chromozómy rozostupujú k pólom, čím sa redukuje počet chromozómov. Chromozómy obsahujú dvojnásobný genetický materiál.

V telofáze po vzniku dcérskch jadier nastáva cytokynéza a výsledkom sú dve dcérske bunky s polovičným počtom chromozómov. Po krátkej interfáze nedochádza k ďalšej replikácii DVA, nasleduje druhé homeotypické delenie. Homeotypické delenie prebieha v obidvoch bunkách s haploidným počtom dvojchromatidových chromozómov, ktoré sa na konci metafázy pozdĺžne rozdelia na dve chromatidy. V anafáze putujú k pólom. V telofáze po vzniku dcérskych jadier s jednochromatidovými chromozómami nastáva druhé delenie cytokinéza. Konečným výsledkom meiózy sú štyri bunky s haploidným počtom chromozómov.