Buněčný cyklus, buněčné dělení a jeho abnormality seminář VZ prezenční

Buněčný cyklus, buněčné dělení Klíčová slova k opakování : Buněčný cyklus, G0, G1, G2, S fáze buněčného cyklu, replikace, protoonkogeny, nádorové supresorové geny, chromozom, centromera, kinetochor, telomera, satelit, organizátor jadérka (NOR) chromatin, nukleozom, solenoid, euchromatin, heterochromatin konstitutivní, heterochromatin fakultativní chromozom metacentrický, submetacentrický, akrocentrický, krátká ramena chromozomu - p, dlouhá ramena chromozomu – q autozom, gonozom (heterochromozom), homologní chromozomy mitóza, profáze, metafáze, anafáze, telofáze, dělící vřeténko, cytokineze, meióza, heterotypické a homeotypické dělení, leptotene, zygotene, pachytene, diplotene, diakineze, crossing-over, rekombinace, segregace, sexuální váček, haploidie, diploidie, oogeneze, spermatogeneze, oocyt I. a II. řádu, spermatocyt I. a II. řádu, zygota, fertilizace, X-inaktivace, X-chromatin = sex chromatin = Barrovo tělísko, aneuploidie, euploidie. Nondisjunkce, opoždění chromozomu v anafázi, mozaicismus, monozomie, trizomie, triploidie, tetraploidie, polyploidie, endoreduplikace, nulizomie, dizomie, dispermie, chimera, partenogeneze, ovariální teratom, mola úplná, mola částečná, karyotyp člověka

Regulační body buněčného cyklu: G1 - vstup do S – G2 - vstup do M – + další kontrolní body (M - na rozhraní metafáze a anafáze)

Geny regulující buněčné dělení: Protoonkogeny produkty stimulují buněčné dělení (př. myc, fos, jun aj.) kódují růstové faktory, receptory růstových faktorů, regulační proteiny apod. mutované formy = onkogeny = stálá nebo nadměrná mitotická aktivita

Nádorové supresorové geny produkty inhibují mitotické dělení p53 – mutace genu v mnoha nádorech nadřazen dalším genům funkce: zástava cyklu při poškození DNA a navození reparace nebo apoptózy - programované buněčné smrti

Meiotické dělení = dělení pohlavních buněk 2 části: 1. a 2. meiotické dělení - MI, MII

1. meiotické dělení - MI Červené chromozómy od jednoho rodiče, modré od druhého rodiče.

2. meiotické dělení - MII Červené chromozómy od jednoho rodiče, modré od druhého rodiče.

M I 1. meiotické dělení = redukční 2n dělí se profázi, metafázi, anafázi a telofázi n Profáze : leptotene - počátek spiralizace (kondenzace chromatinu =DNA a bílkoviny) zygotene - párování chromozómových párů = bivalenty pachytene - patrny sesterské chromatidy u každého chromozomu = tetrády (chromozómové páry=homologní chromozómy u sebe a u každého patrny dvě chromatidy) crossing over= překřížení a výměna částí nesesterských chromatid homologních chromozomů = rekombinace otcovského a mateřského chrom.materiálu

Dokončení profáze 1.meiotického dělení diplotene - separace bivalentů - spojeny v místě crossing overu = chiasmata diakineze - maximální zkrácení chromozomů - terminalizace chiazmat Metafáze: orientace párů chromozomů v ekvatoriální rovině Anafáze: rozchod homologních chromozómů !!!!!!! - náhodný – náhodné kombinace otcovských a mateřských chromozomů Telofáze: haploidní sady na opačných pólech Interkineze: bez replikace

ekvační n = podobné mitóze 2. Meiotické dělení M II = n ekvační n = podobné mitóze Profáze Metafáze –chromozomy v rovníkové rovině, štěpení centromer Anafáze - oddělení chromatid k pólům (separace chromatid) Telofáze – dceřinná jádra

Rozdíly mezi spermatogenezou a oogenezou Spermatogeneza začíná v době sexuální zralosti z 1 mateřské buňky vzniknou 4 dceřinné - spermie Oogeneza začíná již v časném embryonálním období, pak zastavena na konci profáze MI, dále pokračuje v pravidelných intervalech (menstruační cyklus) v době sexuální zralosti a plně je dokončeno až po oplození (anafáze a telofáze MII) Z 1 mateřské buňky vznikne 1 vajíčko a 2-3 polová tělíska

Spermatogeneza – v době sexuální zralosti spermatogonie Mitotické dělení primární spermatocyt (2n) sekundární spermatocyt (n) Spermatidy (n) spermie růst M I M II meioza zrání, diferenciace

Oogeneza – začátek v prenatálním období pokračování v době sexuální dospělosti oogonie Mitotické dělení primární oocyt sekundární oocyt růst M I M II meioza 1.pol.tělísko 2.pol.tělísko 3.měs.fetál.života profáze MI v době porodu Metafáze MII při ovulaci Oplození: mužský pronukleus vajíčko dokončí MII pronukleus Anafáze,telofáze po oplození zygota prenatálně

Oogeneza a fertilizace - dokončení vývoje vajíčka a oplození oogonie primární sekundární oocyt polové tělísko 2n n 1. meiotické dělení 2.meiotické dělení a fertilizace vajíčko dokončí 2. meiotické dělení (anafáze, telofáze po oplození

Genetické důsledky meiozy redukce diploidního počtu chromozomů na haploidní segregace alel v MI, MII (rozchod chromatid) náhodný rozchod chromozomů – náhodné kombinace chromozomů v gametách (náhodné dle rodičovského původu) zvýšení genetické variability crossing-overem (segregující chromozom složen z částí mateřského a otcovského původu)

Chyby v meioze Nondisjunkce Opoždění 1 chromozomu v anafázi v MI – nerozdělení homologních chromozomů v MII – nerozdělení chromatid Důsledky: Pro 1 chromoz. pár – dizomická a nulizomická gameta ! po oplození trizomie - 47chrom. + monozomie - 45chrom.) Pro celou sadu chromozomů – diploidní gameta ! po oplození- triploidie 69chrom. Opoždění 1 chromozomu v anafázi Důsledek: nulizomická gameta – monozomie (45chrom.) po oplození !!

Chyby v meioze M I 46 23 24 22 M II normální průběh meiozy nondisjunkce v M I důsledek: trizomie/monozomie po oplození Chyby v meioze gamety

46 46 M I 23 22 23 23 (X chrom.) M II 24 22 23 23 22 22 23 22 gamety gamety Opoždění chromozomu v anafázi M I nebo M II Důsledek: monozomie po oplození Nondisjunkce v M II Důsledek: trizomie/monozomie po oplození

46 46 M I 46 23 23 M II 46 46 23 23 46 gamety gamety Chyby v meioze – nondisjunkce celé sady chromozomů (M I nebo M II) Důsledek: neredukovaná gameta, triploidie po oplození

Chyby v mitoze chyby po oplození, kdy začíná ontogeneze mitotickým dělením zygoty Nondisjunkce (postzygotická) Opoždění v anafázi → mozaicismus – 2 nebo více linií buněk s různým karyotypem v jednom organismu ! Endoreduplikace- dělení chromozomů bez dělení buňky → tetraploidie (92 chromozomů)

46 47 45 Nondisjunkce v mitoze – vznik mozaiky - trizomie/normální chrom.vybavení

Chyby v mitoze – mozaika Nondisjunkce opoždění v anafázi 46 47 45 M I M II - X Chyby v mitoze – mozaika Nondisjunkce opoždění v anafázi Důsledek: trizomie/monozomie monozomie v mozaice s v mozaice normální buněč.linií

Endoreduplikace – dělení chromozomu bez dělení buňky 46 92 tetraploidie Endoreduplikace – dělení chromozomu bez dělení buňky

Chyby fertilizace Dispermie – oplození vajíčka 2 spermiemi → triploidie (=69 chromozomů ) = mola částečná (hypertrofie trofoblastu, redukované embryonální tkáně) Částečná mola -vznik též splynutím normálního haploidního vajíčka s diploidní, neredukovanou spermií (se 46 chromozomy) Chimera – oplození vajíčka a pólového tělíska spermiemi s odlišným gonozomem a splynutí těchto dvou zygot (nesoucích XX a XY) → jedinec je směsí buněk 46,XX a 46,XY

Dispermie- oplození vajíčka 2 spermiemi Poruchy oplození 23X 23X 23,X 23,X 23Y 46 XX 69 XXY oplození Dispermie- oplození vajíčka 2 spermiemi

oplození vajíčka a polového tělíska – vznik chimery 23X 23,X 23,X 23Y 46XX/46,XY oplození vajíčka a polového tělíska – vznik chimery

Hydatiformní mola – kompletní Hypertrofie trofoblastu bez přítomnosti embryonálních tkání Mechanismy vzniku: a) duplikace chromozomů spermie v enukleovaném vajíčku (90%) b) dispermie v enukleovaném vajíčku- (10%) Enukleované vajíčko je vajíčko bez přítomnosti gen.aparátu Partenogeneze: dělení vajíčka bez oplození → ovariální teratom – benigní nádor

Mechanizmy vzniku úplné moly Prázdné jádro 23X 23X 23Y Duplikace chromozomů 46 XX 46 XY Mechanizmy vzniku úplné moly

Hydatiformní mola částečná: hypertrofie trofoblastu, redukované embryonální tkáně Mechanismy vzniku: 1) Dispermie = oplození vajíčka dvěma spermiemi 2) Triploidie s nadpočetnou sadou otcovských chromozomů (fúze haploidního vajíčka a diploidní, neredukované spermie)

Partenogeneze Ovariální teratom – původ z oocytů po prvním meiotickém dělení- duplikací samičí sady chromozomů (dělení neoplozeného vajíčka) karyotyp buněk benigního tumoru je 46,XX přítomnost různých druhů tkání ( kůže, chrupavka, štítná žláza atd.)