EU peníze středním školám Název vzdělávacího materiálu: Buněčný cyklus Číslo vzdělávacího materiálu: ICT10/17 Šablona: III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Název sady vzdělávacích materiálů: Molekulární biologie jako prohloubení učiva a opakování k maturitě Autor: Jakub Siegl Datum vytvoření: Garant (kontrola): Mgr. Šárka Kirchnerová Ročník: ročník čtyřletého gymnázia (septima – oktáva) Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor: Biologie Téma: Buněčný cyklus Metodika/anotace: Tato prezentace objasňuje životní cyklus eukaryotických buněk. Ukážeme si, jak se buňky množí, jak vznikají gamety či výtrusy. Časový rozvrh: 45 min Gymnázium Františka Křižíka a základní škola, s.r.o.

Životní cyklus buňky je složitý proces, na jehož konci vzniká potřebný typ buňky v potřebném množství. Víme, že jsou organismy eukaryotní v podstatě dvojího typu: 1.jednobuněčné 1.jednobuněčné – tvořené pouze jednou buňkou 2.mnohobuněčné 2.mnohobuněčné – tvořené větším množstvím buněk více typů. mitózy meióze - tyto organismy jsou naprosto odlišné z hlediska životních strategií. Dělení buněk je pro každého z nich něčím jiným. Pro jednobuněčné organismy je to zásadní způsob nepohlavního rozmnožování, bez mitózy (nepřímého dělení jádra) by vlastně spousta organismů ani nemohla existovat. Naproti tomu mitóza u mnohobuněčných představuje spíše růst organismu, popřípadě vznik specializovaných útvarů (tkání, tkáňových orgánů). Rozmnožování mnohobuněčných organismů je většinou pohlavní – pro tento speciální typ, kdy splývají dvě buňky v jednu, je třeba připravit také speciální buňku. Takovou, která má pouze poloviční počet chromozómů. Takové buňky vznikají při meióze (přímém dělení jádra) a jsou podstatou rozmnožování všech vyšších organismů včetně člověka. Životní cyklus buňky

Základní pojmy: Mitóza Mitóza – nepřímé dělení jádra – proces, při kterém nedochází ke změně počtu chromozómů v jádře. Průběh bude podrobně vysvětlen dále. Meióza Meióza – přímé dělení jádra – proces, při kterém dochází k rozdělení počtu chromozómů do dvou (a nakonec čtyř) buněk. Z diploidní (2n) buňky vznikají buňky haploidní (1n) důležité pro pohlavní rozmnožování organismů. Interfáze Interfáze – klidové období buňky, kdy nedochází k dělení. Buňka získává energii, syntetizuje důležité stavební a funkční prvky, připravuje se na další dělení Karyokineze Karyokineze – dělení jádra – běží buď mitoticky nebo meioticky. Cytokineze Cytokineze – dělení buňky – proces navazuje na karyokinezi. Nemusí však nutně vždy proběhnout. Existují mnohojaderné útvary jako je endosperm (živné pletivo krytosemenných rostlin, plazmodia hub, chrupavkové buňky a další. G1 fáze G1 fáze (growth = růst) – fáze navazující na mitotické dělení. Nově vzniklá buňka musí růst a získávat potřebné živiny pro veškeré procesy. Jsou syntetizovány potřebné proteiny pro následující replikaci DNA. Z G1 fáze může přejít buňka do G0 fáze, kdy se zastaví veškeré směřování buňky k dalšímu dělení (př. nervové buňky). S fáze S fáze (syntézní) – dochází k replikaci DNA – dotváří se druhá chromatida chromozómů v jádře a tím se kompletuje genetická informace. G2 fáze G2 fáze – růst a příprava buňky na další dělení. V této fázi se zdvojuje centriola (základ dělícího vřeténka).

Mitóza (nepřímé dělení jádra)

Průběh mitózy: Po klidovém období interfáze je buňka připravena na dělení. Z interfáze si přináší již dvě centrioly a také kompletní DNA. 1.Profáze: 1.Profáze: v této fázi dochází ke zkracování chromozómů, které se spiralizují. Stávají se tak viditelnými. Dochází také k rozpouštění karyotéky, tedy jádro jako takové zaniká. Centrioly putují k opačným pólům buňky a začíná se dotvářet dělicí vřeténku pomocí mikrotubulů.Profáze: 2.Metafáze 2.Metafáze (někdy společně s profází známé jako prometafáze): spiralizované chromozómy se přesunují do rovníkové (ekvatoriální) roviny, kde dochází k jejich zachycení mikrotubuly a to na chromatidách v místě centromery. Mikrotubuly vychází z obou centriol, takže chromozómy jsou zachyceny z obou stran.Metafáze 3.Anafáze: 3.Anafáze: dochází k pnutí v buňce. Ta se protahuje v polárním směru. Tím se od sebe začínají póly vzdalovat. Mikrotubuly nemají velkou elasticitu, takže pnutí se přenáší do rovníkové roviny, přesně do centriol všech chromozómů. Chromatidy nemají takovou soudržnost, aby tahu odolaly, a po chvíli spoj povoluje. Chromatidy jsou taženy k opačným pólům.Anafáze: 4.Telofáze: 4.Telofáze: dělící vřeténko zaniká. Naopak se vytváří kolem chromatid nový jaderné obal. Chromatidy se despiralizují a vytváří se jadérko z chromatinu. Vznikají dvě nová jádra se stejným počtem chromozómů, z nichž ale každému chybí jedna chromatida – ta bude dosyntetizována v S fázi.Telofáze: cytokineze cytokineze Po karyokinezi většinou přichází také cytokineze. Vytváří se cytoplazmatická přepážka (živočišná buňka) nebo buněčná deska (shodná stavebně s buněčnou stěnou – rostliny, houby). Cytoplazma a organely jsou rozděleny na polovinu (také centrioly). Vznikají dvě nové buňky (2n) – víceméně klony buňky mateřské.cytokineze

Meióza (přímé dělení jádra)

Meióza

Prometafáze I

Průběh meiózy: Z interfáze si buňka stejně jako při mitóze přináší dvě centrioly a také kompletní DNA. Meióza na rozdíl od mitózy je konečným procesem. Na konci vznikají gamety – tedy probíhá vždy cytokineze. Mitóza se skládá ze dvou po sobě jdoucích dělení: a.Heterotypické a.Heterotypické – odlišné od mitózyHeterotypické b.Homotypické b.Homotypické – průběh shodný s mitózouHomotypické 1.Profáze I: 1.Profáze I: tato fáze je mnohem složitější než profáze mitózy – dělí se na 5 částí:5 částí i.Leptotene – dochází ke spiralizaci a diferenciaci chromozómů ii.Zygotene – homologické (párové) chromozómy se k sobě přibližují a vytváří pomocí specifických bílkovin bivalenty iii.Pachytene – důležitá fáze, kdy se dokončí spiralizace chromozómů – ty jsou viditelné jakožto tetrády chromatid. Chromatidy obou chromozómů se proplétají, drží při sobě velmi těsně pomocí chiazmat (uzlíků), což vede k úkazu známého pod pojmem crossing-over, kdy si chromozómy mezi sebou vymění alely – dochází k diverzifikaci potomstva – v tom je podstata vzniku pohlavního rozmnožování – změna je hnací silou evoluce iv.Diplotene – dochází k částečnému rozpletení tetrád, uzlíky jsou však ještě zachovány v.Diakineze – konec profáze – chiazmata zanikají, rozpouští se karyotéka, centrioly putují k pólům buňky 2.Metafáze I 2.Metafáze I (někdy společně s profází známé jako prometafáze): plynule navazuje na diakinezi -spiralizované chromozómy se přesunují do rovníkové (ekvatoriální) roviny ale v párech, kde dochází k jejich zachycení mikrotubuly. Mikrotubuly vychází z obou centriol, každý se ale napojuje pouze na jeden z páru chromozómů. 3.Anafáze I: 3.Anafáze I: buňkase protahuje v polárním směru. Tím se od sebe začínají póly vzdalovat. Každý pár chromozómů je rozdělen – homologní chromozómy putují k opačným pólům buňky.Anafáze 4.Telofáze I: 4.Telofáze I: dělící vřeténko zaniká. Kolem chromozómů se vytváří nový jaderné obal. Chromozómy se despiralizují. Vznikají dvě nová jádra se polovičním počtem chromozómů. Ihned probíhá cytokineze a meióza pokračuje druhým cyklem.

Homotypické dělení: Tento proces probíhá v podstatě shodně jako u mitózy. Rozdíl je pouze v tom, že výchozí buňka není diploidní nýbrž haploidní.shodně jako u mitózy Výsledek a význam mitózy: Výsledkem celé meiózy jsou 4 buňky haploidní, které se dále vyvíjí v pohlavní buňky (gamety) samčí a samičí. Důvodem pro vytvoření procesu meiózy byla snaha reagovat na měnící se životní podmínky. Díky crossing- overu vzniká variabilní potomstvo, proto jsou naši potomci odlišní od svých rodičů – navíc jsou jejich kombinací, jelikož splynutím dvou haploidních pohlavních buněk vzniká diploidní zygota (zárodek). Průběh meiózy:

Mitóza x meióza

Zdroje: (k ) Buněčný cyklus: Mitóza: Foto mitózy: Meióza: 1) 2) Mitóza x meióza: 00_files/frame.htm#slide0039.htm

Meióza