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-
o k produkty genů zvaných protoonkogeny (viz Onkogenetika). Katalyzují fosforylaci jajiných é a k r proteinů. Vyskytují se buď v inaktivní formě anebo ve formě aktivní, což závisí na vazbě c o i t g u s dalšími molekulami, které Cdk proteiny fosforylují. a lo o U vyšších živočichů je dosud známo 8 cyklinů, které jsou značeny A, mB, C,lD, E, F,hGna H a e s riá ecyklu c jsou 7 typů Cdk-proteinkinas (Cdk1-Cdk7). V jednotlivých la fázích buněčného t - spojení nebo ní h ateCyklické přítomné určité typy cyklinů v komplexu s určitou Cdk-proteinkinasou. o u e k o amjejich následná ř c í s i zrušení vazby jednotlivých typů cyklinů s Cdk molekulami, degradace, je š e j ní m í s š ecyklu. l o í fázídibuněčného hlavní reakce, která umožňuje navození postupných a h ž c n dbuněčného u vy závislosti Jednotlivé Cdk-proteinkinasy vykazujíou odlišnéstfunkce na fázích á a z l e. sl ý na fosforylaci á o cyklu. Aktivita Cdk-proteinkinas tje zakložena serinů a threoninů cílových m v šk az lů zak n o e r s příslušnými proteinů, ale jedině pokud Cdk-proteinkinasy é komplex k vytvoří e jecykliny. Bez této č P k m ň l Působení o molekul u inaktivní. v vazby jsou Cdk molekuly Cdk je ú podporováno a vazbou s PCNA p s k r o y m oNucleardAntigen)V a inhibováno působením oinhibitorů proteinkinas. t ý (Proliferating Cell d u ů inz regulačních o inhibitorů Cdk-proteinkinas a mechanismů, který vede j r t Zvýšená hladina je jedním o n u k k zastavení Te buněčného cykluobve fázi G1. žití hlas iu u ou d o p zs tu s o e h b e ke J proteinkinasy) jsou proteiny, které jsou součástí řídícího systému buněčného cyklu. Jsou to
Zjednodušené schéma buněčného cyklu, kontrolní body, účast cyklinů a cyklin-dependentních proteinkinas
Mitóza Cyklin A+B : Cdk 1
M G2 Cyklin B : Cdk 2
G2 G1
G0
Kontrolní bod 2
Kontrolní bod 1
Cyklin A : Cdk2
S
S
G1
Cyklin D : Cdk2,4,5+6
Cyklin B : Cdk 2 G1 Cyklin E : Cdk2
o k ja é a k r Tumor-supresorové geny kódují proteiny, které se uplatňují při inhibici proliferace a růstu c toOnkogenetika). gi buněk. Jejich ztrátové mutace souvisejí se vznikem různých typů nádorů (viz u o a l o Nejlépe je prozkoumán vztah průběhu buněčného cyklu a genů Rb-1m a TP53. n l e h á s c Gen Rb1 se nachází na dlouhém raménku chromosomu 13 (13q14). ve všech i téměř a Jeeaktivní r e l t í somatických buňkách. Jeho produkt, Rb protein (pRb), u jehjadernýattranskripční faktor, který n o kindukci apoptózy.íře o diferenciace m c s má zásadní úlohu při regulaci buněčného dělení, během a při i š e j ní m í s š Má schopnost vázat se s nesčetným množstvím i které e se podílejí naalbuněčnéo í proteinů, h d ž c d z G ádonS u yusměrňování učinnost.stInhibiční diferenciaci a proliferaci a regulovat jejich přechodu o a z l e. pokud je nefosforylovaný sl Rb á ý fáze Rb proteinem určuje jeho fosforylace. proteinoje aktivní t m v šk az lů zak n o e nebo málo fosforylovaný. Hlavním cílem é PpRbr jsoučmultifunkční k aktivního e je transkripční k m ň l sfaktorů o E2F u transkripčních faktory rodiny E2F. Rodina (E2F1 -úE2F6) má v a rozhodující úlohu p k r o y m o cyklu.dTyto transkripční ogenů podílejících se na v kontrole buněčného faktory řídí aktivitu t ý V d u in apRB-E2F potlačuje transkripci o cyklu, syntézerůDNA a apoptóze. jKomplex t progresi buněčného o n ukontrolní bod, jako je například kpřes G1/S s e b í genů, jejichž produkty jsou nezbytné pro postup o T it hla ž u cyklin D a E. Tím je iprůběh buněčnéhoucyklu pozastaven. Naopak neaktivní fosforylovaná u d o o p zs tu s o e h b e ke J 1
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 cyklindependentními 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
o k a jako je pozastavení buněčného cyklu, oprava poškození genetického materiálu nebo jnavození é a k r c apoptózy. i to g u Gen TP53 reaguje na poškození DNA a různé typy stresu (hypoxie, a nedostatek růstových lo o m poločasu n faktorů atp.) zvýšenou expresí a zvýšením stability (prodloužením degradace) l e h á s c i mechanismům a reparačním proteinu p53. Pozastavením buněčného cyklu v G1 fázi umožňuje r l te e í h t u provést opravu poškozené DNA. Reakce buněk na aktivaci p53 je a závislá k jakona hladině p53, en o m ic ř í s š í tak i na buněčném typu a na dalších regulačních proteinech, zejména na proteinu Rb. e jn m í s š i e l Produkt genu TP53 je jaderný fosfoproteinžíp53, který působí jako transkripční faktor proo a h d c n d u ukteré mají t á několik cílových genů. Uvádíme tři geny, zásadní význam pro regulaci buněčného o y a s l ý z l e. s á o t m cyklu, reparaci poškození genetického materiálu Jsouk to geny z apoptózy. a n kov é ška navození ů a l e z r e KinaseP/ Wild-type p53 dependent growth CIP1/WAF 1(Cyklin-dependent Inhibitor Protein e č k m ň j l ú o u (Growth a(proapoptotický člen p Arrest Factor), GADDk45 Arrestsand DNAvDamage) a BAX r o y m o o d V ý ut d rodiny Bcl-2; viz apoptóza). n a p53, ale je regulována jina hladinu to CIP1/WAF1 ojerůvázána zejména Exprese genu n u k í lasprodukt protein 21 (p21) se váže k t obna aktivitě genu Te které nezávisí i mechanismy, TP53. Jeho i ž uh u i u cyklin-dependentním d proteinkinasámpaoinhibujesojejich aktivitu jak v G1 tak G2 kontrolním u t s o ez h e b k Je reguluje jejich transkripci. Produkty těchto genů teprve vykonávají specializované funkce,
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 tumorsupresorového 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,
o k a beta). Důležitou funkcí růstových faktorů je, kromě stimulace buněčné proliferace, jregulace é a k r c proteosyntézy a buněčného růstu. Tentýž růstový faktor má většinou schopnost regulovat i to g u proliferaci i buněčný růst. Neplatí to ale absolutně. Variabilita funkce arůstových faktorů ljeo o m n zřejmá i z faktu, že některé řídí diferenciaci buněk v průběhu embryogeneze, jiné se v tomto e iál ch s a období neuplatňují. l ter -te í h n o a u kobdobí buněčnéhoíře Dále se budeme zabývat dalšími ději, které jsou typické o promjednotlivá c s i š e j ní m cyklu. í s š l o í di h e a ž Průběh buněčného cyklu d án u stu y c o a sl ý kol e. m káz Interfáze t n kov é š raz elů za e Interfáze je období mezi dvěmi e od cytoplasmy čohraničené P období k je v vtomto m mitózami. ň Jádro j l ú o u phlediska sje interfáze členěna na G1,rSaa G2 fázi. jadernou membránou. k Z funkčního o y m o o d V t ý d u G1 fáze ů in a o j r t o n kG1 fázesmáu variabilní délku trvání. Některé e b í Po ukončení mitózy vstupuje buňka do G1 fáze. o T it hla ž u i setrvávajíonaupočátkuouinterfáze v tzv. klidovém stadiu (Go fázi) a buňky (například lymfocyty) d p zs tu s o e h b e ke J stimulují ve většině případů buňky k proliferaci; výjimečně ji primárně inhibují (viz TGF-
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.
o k ja é a k r V G2 fázi se každý chromosom skládá ze dvou sesterských chromatid; ze dvou identických c o i tgenomu molekul DNA. V G2 fázi se uplatňuje G2 kontrolní bod, tzn. kontrola a jehoog u a l o postreplikační opravy. DNA tvoří komplex s histony. Ke konci G2m fáze začíná kondenzace e iál chn chromatinu (viz chromosomy lidských somatických buněk). as l ter -te í h n o a u Mitóza e o m ick ř í s š í průběhu eale v jejím Vlastní dělení buněk - mitóza je plynulý proces, je možné odlišitíčtyři n m s j š l o í di h e a ž zásadní fáze. d án u stu y c o a sl ý kol e. m káz Profáze t v š az lů za n o e é tenkéPrstruktury. Chromosomy kondenzují a jsou patrnékjako dlouhé, eNastáváje rozpad jadérka. č k m ň l pólůmsobuňky. vCentrioly újsou maléa organely, které se Centrioly se pohybujíkku protilehlým p r o y m o o d t ý V během S fáze replikují. se rozpadá jaderný obal. Kolem centriol se vytvářejí d V pozdní profázi n au ů i o j r t vlákna dělícího n (mitotického)bovřeténka, která seí vkzávěrusprofáze u připojují k centromeře, ke e kinetochoru o v oblasti centromery). T (struktura ležící it hlaVlákna jsou mikrotubuly tvořené ž u i u ou proteinem tubulinem. d o p zs tu s o e h b e ke J G2 fáze
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.
o k ja é a k Sesterské chromatidy se oddělují, každá se pohybuje k protilehlému pólu buňky.rOd té chvíle c i to g se chromatidy chovají jako nezávislé dceřiné chromosomy. u a lo o m l n e h á s c a eri te l í h at o n u e o m ick ř í s š e j ní m í s š l o í di h e a ž d án u stu y c o a sl ý kol e. m káz t en kov é š Praz čelů e za m lň ok v j ú Telofáze u a p s k o r y m o o d t ý V d (chromatidy)ů jsou seskupeny iunprotilehlých Dceřiné chromosomy pólů, mizí mikrotubuly u o a j r obalu. k t začíná tvorba ojaderného dělícího aparátu, n u s e b í o T it hla ž u i u ou d o p zs tu s o e h b e ke J Anafáze
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
o k jakolísání nezastupitelnou úlohu v tkáních, které prodělávají cyklické změny například vlivem é a k r c o dochází gi hladiny hormonů (endometrium, prsní žlázy, prostata) a i ve tkáních, ve tkterých u a nedílnou součástí lo k pravidelné obměně buněk (například střevní epithel, lymfocyty). Je o mhomeostázy n l procesu stárnutí a smrti organismu. Její základní úlohou je udržování v tkáních. e h á s c a eri te l Průběh apoptózy můžeme rozdělit na tři fáze: í h at o n u e 1) signál, kterým je buňka nevratně odsouzena k zániku; o m ick ř í s š í enzymy 2) kaskáda nitrobuněčných dějů. V buňcese jsou aktivovány kaspasy, dochází í n m j š i pro replikaci e a reparacialDNA ao í nutných h d ž k rozpadu cytoskeletu, zániku enzymů d án u stu y c o a k aktivaci endonukleasy, kterálspecificky štěpí DNA (základními z . nukleosomy s ý kol mezi á e t m k mají v chromosomů). z Fragmenty strukturními jednotkamin eukaryotních DNA a š ů o a l e z é Pr bází čae násobky k e této délky. charakteristickou m délkou, ň přibližně k180 párů j l ú o u v a "žebříček". s uspořádání - m k gelu,opmají typické r V elektroforetickém tzv. apoptotický y o o d Vod sousedníchnbuněk. t ý uRozpadající 3) zanikající d buňka se odděluje se buňky jsou ů i o a j r t o tělísek, íkterá n do apoptotických k jsousuodstraňována fagocytózou bez formovány e b Tpoškození okolí. Přioprogramované buněčné it smrti lanedochází k zánětlivé reakci. ž h u i u ou d o p zs tu s o e h b e ke J
nepotřebné, změněné nebo poškozené buňky. U dospělého organismu má apoptóza
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
o k ja é a k Meióza r c i to g u Meióza je typ dělení, kdy z diploidních zárodečných buněk vznikajíahaploidní gamety.lo o m n l vznikají) Primordiální zárodečné buňky (embryonální buňky, ze kterých e gamety h se á s c i a r -te vývoje í l týdnuteembryonálního začínají diferencovat ve stěně žloutkového vaku. V šestém h o na vznikuřen a buňkami z něho migrují do urogenitálních lišt. Podílí se spoluou se somatickými k í s í m ic š e primitivní gonády. Primitivní gonády se diferencují v souhlasu s heterochromosomální í s ijn em š l í o a po řadě h buňky dospějí d zárodečné ž Primordiální výbavou na testes (XY) nebo ovaria (XX). c n d u u t alynebo oocytů. Z nich á a s lo spermatocytů z mitotických dělení do stádia primárních meiotickým . s o ze m ká ýa samčích t samičích k v dělením vznikají gamety. Vznik a v časovém n o é š gamet a se elišílůzejména e z r k průběhu. m lň ok v P úč je u a p ys k vlastním r o m o Nejprve se budeme zabývat meiotickým dělením. o d V ý ut d n a z diploidního (2n) na jichromosomů to při kterémojerůredukován počet Meióza je dělení, n u k s meióze I a meióze II, mezi í děleních; t haploidní a ob po dvou následných Te(n). Gamety vznikají i l žale nedochází h k replikaci DNA. Pro meiózu I je u (interkineze), i u kterými je krátká interfáze u d o so u p t s o ez h e b k Je protinádorových farmak.
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.
o k pospolu centromera. ja é a k r c Diakineze - chromosomy se maximálně spiralizují (zkracují). i to g u a lo Metafáze I o m l n e h á s Na počátku metafáze I mizí jaderný obal. Tvoří se dělící vřeténko. Párové chromosomy c a eri te jsou í l h at o přiřazené k sobě a leží v ekvatoriální rovině. n u e k o ř m ic párů se pohybují í s íhomologních Anafáze I - dvouchromatidové chromosomy jednotlivých š e í s pólům jnbuňky.em š i l í pomocí mikrotubulů dělícího vřeténka k protilehlým Počet chromosomů je tako a h d ž c n d u t á redukován na polovinu. Po rozdělení o máutedy skaždá buňka haploidní početa chromosomů. y z l e. sl ý Dochází á o Rozchod párových chromosomů tje náhodný. k nezávislé segregaci a kombinaci m v šk az lů zak n o e r ačmaternální é paternální k že původně chromosomů v gametách. Z toho vyplývá, e jechromosomy se P k m ň l Možný opočet vkombinacíúchromosomů ukombinací. dostávají do náhodných a v gametách p s k r o y m o o d V ý ut člověka (23 párů)d je 223. n ji u a rů to o n k Telofáze eI - pro telofázi b I je charakteristické seskupení haploidní sady chromosomů s í t a o T i hl v protilehlých pólech buňky. ž u i u ou d o p zs tu s o e h b e ke J Diplotén - homologní chromosomy se uvolňují z bivalentu. Sesterské chromatidy stále drží
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.
o k ja é a k r c i to g u a lo o m l n e h á s c a eri te l í h at o n u e o m ick ř í s š e j ní m í s š l o í di h e a ž d án u stu y c o a sl ý kol e. m káz t en kov é š Praz čelů e za m lň ok v j ú u a p s k o r y m o o d t ý V d ů in au o j r t o n k su e b í o T it hla ž u i u ou d o p zs tu s o e h b e ke J
Profáze I
leptotén
diplotén
Meióza I - metafáze
zygotén
pachytén
diakineze
Meióza I - anafáze
Meióza I - telofáze
o k ja é a k r c i to g u a lo o m l n e h á s c a eri te l í h at o n u e o m ick ř Meióza I – interkineze (despiralizace) í s š e j ní m í s š l o í di h e a ž d án u stu y c o a sl ý kol e. m káz t en kov é š Praz čelů e za m lň ok v j ú u a p s k o r y m o o d t ý V d n au ů i o j r t Druhé meiotické o II) n dělení (meióza k su e b í o T it hla ž u i u ou d o p zs tu s o e h b e ke J
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
Metafáze II
o k ja é a k r c i to g u a lo o m l n e h á s c a eri te l í h at o n u e o m ick ř í s š í m Gamety e í n s j š l o í di h e a ž d án u stu y c o a sl ý kol e. m káz t en kov é š Praz čelů e za m lň ok v j ú u a p s k o r y m o o d t ý V d ů in au o j r t o n k su e b í o T it hla ž u i u ou d o p zs tu s o e h b e ke J Anafáze II
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 I –rozchod homologních chromosomů
o k ja é a k r c i to g u a lo o m l n e h á s c a eri te l í - dělení h at–2. meiotické n o u Nondisjunkce –1. meiotické dělení Nondisjunkce e o m ick ř í s š e j ní m í s š l o í di h e a ž d án u stu y c o a sl ý kol e. m káz t en kov é š Praz čelů e za m lň ok v j ú u a p s k o r y m o o d t ý V d ů in au o j r t o n k su e b í o T it hla ž u i u ou d o p zs tu s o e h b e ke J Anafáze II –rozchod sesterských chromatid
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
o k ja a ovulace. Oocyt pokračuje v meióze I, rozdělí se na sekundární oocyt s většinou cytoplasmy é a k r c organelami a na polární tělísko. Ihned začíná meióza II, která během ovulace to dospěje do gi u metafáze. Meióza II je dokončena pouze po oplodnění (fertilizaci). Až a po fertilizaci je druhé lo o mChromosomy n a meiotické dělení ukončeno, vznikne vajíčko a druhé polární tělísko. vajíčka l e h á s c ia vznikne a fúzují r l spermie vytvoří prvojádra obalená jadernou membránu. Prvojádra te diploidní ní e h t orozdělí na dvěře unásledněamitoticky zygota. Chromosomy zygoty se replikují a zygota se k o í s í m ic š dceřiné buňky. Tím je zahájen embryonální vývoj.e í s ijn em š l í a no ž ud ch d u a ázá lo ý st oly . s t ov šk ze ům ak n a el e k z r é e č P k m ň j l so v ú u a p k o r y m o o d t ý V d ů in au o j r t o n k su e b í o T it hla ž u i u ou d o p zs tu s o e h b e ke J setrvávají do sexuální dospělosti. V sexuální dospělosti jednotlivé folikuly dozrávají, nastává
