Tip:
Highlight text to annotate it
X
Nejčastěji, když lidé mluví o
mitóze, myslí tím buňku, diploidní buňku.
Diploidní znamená, že má úplnou sadu
chromozomů, takže má 2N chromozomů.
Toto je jádro.
Toto je celá buňka.
A většina lidí říká, podívej, buňka sama
se dělí na dvě diploidní buňky, takže se přemění na dvě
buňky, z nichž má každá úplnou sadu chromozomů, 2N
chromozomů.
Když tedy lidé říkají, že buňka prošla mitózou,
obyčejně míní toto.
Ale já chci vysvětlit jednu věc. Ve skutečnosti
se mitóza vztahuje jen na proces replikace
genetického materiálu a jádra.
Tak například, pokud to mám nakreslit, dovolte mi nakreslit
buňku - - a nyní má dvě jádra, každé s
diploidní sadou chromozomů, tato buňka
prošla mitózou.
- -- -
Neprošla zatím cytokinezou, o které budeme
hovořit za chvíli, ale to je proces cytoplazmy
v buňce, která se dělí
ve dvě různé buňky.
A jen pro jasnou představu, cytoplazma je všechno to
okolo jádra.
Tak o tom budu mluvit za chvíli, ale jen pro běžné užití
toto je obvykle případ, kdy lidé
mluví o mitóze.
Ale pokud máte učitele, který si potrpí na přesnost,
toto přesně je mitóza.
Je to rozštěpení či replikace jádra
na dvě oddělená jádra.
Obvykle ji provází cytokineza, kdy
se rozdělí i buněčná cytoplazma.
Teď, když jsme si toto řekli, pusťme se do mechanismu mitózy.
První kroky, které jsou nezbytné pro mitózu,
vlastně probíhají mimo mitózu, když si buňka prostě vede
svůj každodenní život, během interfáze.
- - - - -
A doslova vzato, interfáze není součástí mitózy.
Ta je během života buňky.
Řekněme, že máme nějakou novou buňku.
Já ji vyznačím zeleně.
Tady je naše nová buňka.
Tohle je třeba jádro.
Má 2N chromozómů a pak roste.
Získává živiny z okolí a staví
proteiny a dělá cokoli a tak trochu roste.
Očividně má stále svou úplnou sadu chromozómů.
A pak, v určitém okamžiku životního cyklu, a já
ho označím takto, tato fáze je interfáze, a ta
možná ani nebude zahrnuta v některých lekcích biologie.
Ale má označení.
Nazývá se G1, a během ní prostě
buňka jen roste.
Roste a shromažďuje materiál a
buduje sebe sama a potom teprve replikuje své
chromozomy.
Takže máme stále diploidní sadu chromozómů.
Dovolte mi to zvětšit.
Dovolte mi to nakreslit.
Tato část interfáze se jmenuje S fáze, je to S.
A v S fázi proběhne replikace
chromozómů.
Ještě jednou, zatím pořád nejsme v mitóze.
takže S fáze, replikují se nám chromozómy.
Kdybych měl zvětšit jádro během S fáze, kdybych
měl začít - - dovolte mi začít u nějakého organismu, který má
dva chromozómy.
řekněme tedy, že na začátku S fáze, a já
nakreslím chromozómy, jed pro ujasnění, že
se chromozómy replikují.
řeknu tedy, že tento chromozóm je právě tady a potom
druhý chromozom je právě tady.
A procházejí S fází, tyto chromozomy se replikují.
Já tu jen kreslím jádro.
Zaměřil jsem se pouze na tu to část zde, kde N je 1.
kde je naše úplná diploidní sada chromozomů 2.
Během S fáze se naše chromozomy replikují a
bude - - ten zelený chromozom se zcela zreplikuje
a vytvoří svou kopii a o tom jsme si už povídali
a oba jsou spojeny centromerou.
nyní se každá tato kopie jmenuje chromatida
a ta fialová udělá stejnou věc.
Přestože máme dvě chromatidy, pro každý
chromozom, máme nyní čtyři chromatidy, dvě pro každý
chromozom, stále říkáme, že máme jen dva chromozomy.
Tady to je centromera.
To se děje během S fáze, a pak buňka jen ještě
trochu poroste.
Buňka už byla docela velká - - Znovu se zaměřím na buňku.
Buňka byla už velká a ještě se o něco zvětšila.
Ještě se zvětšila, a to během fáze G2,
jenom roste.
V buňce je další částečka, o které
jsme se ani
nezmínili.
Není to úplně superdůležité, ale týká se to
této centromery.
Budou velice důležité později, kdy
se buňka bude dělit a tyto se budou také duplikovat.
Řekněme, že tady mám malý centrozom.
- - - - - -
Uvnitř má centrioly.
Nemusíte si s nimi dělat velké starosti, ale
jsou to tyto malé cylindrické věcičky.
Já jenom chci - - abyste nebyli moc zmatení, kdy vidíte
centrioly a centrozomy, aby vás
nemátly centromery, což jsou tyto malé body,
kde se dvě chromatidy spojují.
Bohužel, je mnoho věcí v tomto procesu pojmenováno
podobně, nebo hodně částí
buňky velmi podobně.
Ale máme tato malá tělíska, nazývané centrozomy, která
zanedlouho vstoupí do schématu, která sedí
vně jádra a také se dělí.
Také se dělí během interfáze.
Předtím bylo jedno a teď jsou dvě.
A, samozřejmě, každá má svou centriolu
uvnitř, ale těmi se nebudeme
příliš zabývat
Tak tohle se stane během interfáze.
Ta trvá většinu života buňky, buňka roste
dělá si, co chce.
Tady si dovolím malou odbočku.
Když jsem nakresli DNA, nakreslil jsem je jako chromozomy.
Ale skutečnost je taková, že během interfáze
DNA takto nevypadá.
DNA, kdybych ji měl nakreslit, je ve své
chromatinové formě.
Není celá pevně smotaná, jak jsem nakreslil.
Nakresli jsem jí pevně smotanou, abyste viděli, že
se replikovala, ale skutečnost je taková, že tento zelený chromozom
by byl celý rozmotaný a, kdybyste se podívali do
mikroskopu, sotva byste ho viděli.
To je chromatinová forma.
Něco málo si řekneme o tom, jak se organizuje
zpět do chromozomu, ale v chromatinové formě je to jen
klubko DNA a proteinů, kterými je DNA
obalena, takže tu budeme mít nějaké
proteiny kolem DNA.
Ale když se díváte do mikroskopu, je to jen
velká skvrna DNA a proteinů.
To samé platí i pro fialovou molekulu.
Vážně, s DNA
to musí tak být.
Musí být otevřená svému okolnímu prostředí, aby
mRNA a různé typy pomocných proteinů
mohly spolu správně fungovat.
A dokonce i pro svou vlastní replikaci musí být
takto rozmotané, aby mohla správně fungovat.
Pevně se smotá až později.
Já jsem to tak nakreslil, aby byl jeden zelený
a ten se replikuje, aby vytvořil další zelený.
A oba jsou spojeny v určitém bodě.
Tento fialový se také replikuje a vytvoří další
fialový a ty také budou spojeny v nějakém místě, ale
to není jasné.
Nakresli jsem to tak, abych ukázal, co se stane.
Taková je realita.
Toto je chromatinová forma.
- - - - - - - -
Nyní jsme připraveni na mitózu.
První fáze mitózy je
nechte mě to nakreslit.
Nakreslím zelenou buňku.
Nakreslím jádro o hodně větší, než normálně
je v poměru k buňce, protože právě teď
se tu bude dít hodně věcí.
První fáze mitózy se jmenuje profáze.
.- - - - - -
Ty názvy jsou poněkud svévolné.
Lidé se dívali do mikroskopu.
Aha, toto je určitý krok, který vždy vidíme, když
se dělí jádro, tak mu budeme říkat profáze.
Během profáze se děje to, že se chromatin
začíná stáčet do tohoto typu formy.
Tak jak jsem už řekl, když jsme v interfázi, tak DNA
je v rozmotaném stavu.
Začíná se stáčet dohromady
a pamatujte si, že už je
replikovaná.
Replikace probíhá ještě než začne mitóza.
Takže máme jeden chromozom tady a
máme další tady.
Má dvě sesterské chromatidy, které, jak brzy
uvidíme, se oddělí.
Teď, během profáze, se také začnou formovat
centromery, o kterých jsem se zmiňoval dříve.
Tato tělíska začnou usnadňovat
utváření mikrotubulů a vy je můžete
pozorovat jako vlákna, která
budou klíčová pro chod věcí, které nazýváme dělení buněk.
Všechno je naprosto úžasné.
Když pomyslíte na buňku, představujete si
zákonitě něco jednoduchého.
Je to nejjednodušší struktura našeho těla nebo života.
Ale i tady máme složitý mechanizmus, který pracuje
a stále spousta je dosud neodhalena.
Mnohé procesy pozorujeme, ale stále nedokážeme říci,
co probíhá na atomové úrovni nebo na proteinové úrovni,
a co dovoluje těmto procesům probíhat takto
krásně, jako podle choreografie.
Stále je to oblast k probádání.
Něčemu rozumíme a něčemu stále ještě ne.
Ale my máme tyto dva centrozomy a ty
usnadňují vývoj těchto mikrotubulů, které
jsou přesně takové mikrostruktury.
Můžete si je představit jako trubičky nebo jako určitá vlákna.
Teď, jak postupuje profáze, dostává se k bodu,
kdy - - nechte mě nakreslit.
Nechci tu mít napsáno replikace.
To je matoucí.
Dovolte mi to smazat.
Dovolte mi zbavit se replikace.
- - - - -
Tak, jak postupuje profáze, jaderné obaly
mizí.
Takže to překreslím.
Opíšu, co jsem měl předtím.
- - - - -
Mám to.
Takže, jak profáze postupuje- - jaderné obaly se
začínají rozpouštět.
Toto se rozpouští a rozkládá a
toto roste a připevňuje se k
centromeře.
Takže, nechte mi to udělat.
To všechno se děje během profáze.
- - - - --- -
Protože se toto všechno děje profáze, tato pozdější
část profáze se někdy nazývá pozdní profáze
a někdy prometafáze.
- - - - --------
Někdy je považována - - nemyslím, že je tam
rozdělovník.
-------------------------------------------------
Někdy je považována za samostatnou část
mitózy, ačkoli, když jsem se to učil ve škole,
tak se prometafází nikdo nezaobíral.
prostě tomu celému říkali profáze.
Ale koncem profáze nebo koncem
prometafáze, záleží, jak to vidíte, celá
situace vypadá takto.
Tady je celá buňka.
Jaderné obaly jsou rozpuštěné,
takže v jistém stupni neexistuje.
Přestože proteiny, které je tvořily, jsou stále přítomné a
použijí se později.
A máme v našem případě dva chromosomy.
V případě lidského druhu by jich bylo 46.
Máme tedy dva chromozomy, z nichž každý je tvořen sesterskými
chromatidami, dvěma sesterskými chromatidami.
Dva chromosomy.
Ty mají, pochopitelně, svojí centromeru zrovna tady a
pak tyto centrozomy budou migrovat zhruba na
protilehlou stranu místa, kde bylo jádro.
Tato věc se rozprostře, tyto
mikrotubuly a mají dvě funkce.
Tady vlastně odstrkují tyto
dvě centrozomy od sebe.
Takže máme tohle všechno a mikrotubuly spojují
- - některé jdou z tohoto
centrozomu, některé jdou z tohoto centrozomu, některé
tyto dva spojují.
A pak některé z těchto mikrotubulů, tato vlákna
nebo jak je nazvete, se připojí
na centromeru toho chromozomu a
proteinová struktura, ke které je připevněn je
kinetochora.
Takže toto je kinetochora a toto múže a nemusí být
kinetochora.
Je to proteinová struktura.
Je to ohromující.
Stále je předmětem výzkumu, jak přesně se
mikrotubuly upevňují ke kinetochoře a jak uvidíme
za okamžik, je to u kinetochory, kde
mikrotubuly zásadně začínají odtahovat
sesterské chromatidy a vlastně je oddělovat.
A právě stále není vysvětleno,
jak přesně vše pracuje.
Pouze bylo pozorováno, že se to děje.
Jakmile je profáze dokončena, buňky se pak už jen
přesvědčí, že jsou chromozomy správně rozdělené.
Já jsem je nakresli rozdělené správně,
jak se objevují během metafáze,
což je další fáze.
První byla profáze.
Nyní jsme v metafázi a to opravdu jen
uspořádání chromozómů, takže všechny chromozómy
se seskupí v centru buňky.
Já mám fialový chromozom tady
a druhý mám tady, zelený mám tady a
samozřejmě máme centrozomy, mikrovřeténka,
která z nich vycházejí.
Některá z nich jsou kinetochory, které
upevňují centromery v tom kterém
chromozomu.
Je to matoucí, že?
Centrozomy jsou tyto struktury, které pomáhají řídit to,
co se děje s mikrotubuly.
Centrioly jsou tyto malé struktury, tyto malé válečky
uvnitř centrozomu. A
centromery jsou středové body, kde se dvě
chromatidy připevňují k sobě v rámci chromozomu.
Toto je jedna sesterská chromatida a toto je druhá
sesterská chromatida a obě jsou spojené v centromeře.
Ale teď máme metafázi.
Je vcelku jednoduchá.
Metafáze, to je vlastně jen uspořádání buňky a
jsou různé teorie, jak buňka
dokáže projít tímto bodem.
Jak buňka pozná, že vše
je uspořádáno a upevněno?
Existují různé teorie o tom, že má
nějaký signalizační mechanizmus, takže pokud jeden z kinetochorových proteinů
není řádně upevněn k jednomu
vláknu, tak je nějak vyslán signál, že mitóza by
neměla pokračovat.
Je to velmi komplikovaný proces.
Můžete si jistě představit, že pokud máte 46 chromozomů a máte všechno
tohle probíhající v buňce a není tam žádný
tažný prostředek ani
počítač.
Vše je vážně řízeno chemií
a termodynamickými procesy.
Ale jen tím, jak jsou procesy složité nebo elegantní, vše se
děje spontánně se všemi správnými
kontrolami a rovnováhou, takže většinou se nic
nepokazí, což je neuvěřitelné.
Takže po metafázi jsme připraveni všechno rozdělit
a to je anafáze.
-----------------------------------------------------------------------------
Během anafáze - - já to napíšu.
Změnil jsem barvu buňky.
Toto se bude dělit.
A jakmile je to rozděleno - - podívejte se,
toto se dělí.
Nakreslím to zeleně.
Jedna ze sesterských - - a, to není zelená.
Jedna ze sesterských chromatid je tažena v tomto směru.
Jedna je tažena tímto směrem.
To samé platí pro fialovou chromatidu.
Je tažena tímto směrem a druhá
je tažena tímto směrem.
Samozřejmě máte tu centrozomy a ty jsou
pak spojeny s kinetochorami, které jsou právě
tady a to je, kam táhnou.
Také je tu celá struktura mikrotubulů, která
je spojena s chromozomy, ale která
pomáhá odtáhnout dva centrozomy, aby se
všechno přesunulo na opačné strany buňky.
A tak jakmile jsou tyto dvě chromatidy oddělené a
o tom jsem se předtím zmínil, když jsem mluvil o
DNA, jakmile se to stane, tak
o každá z nich se stane chromozomem.
Tak teď můžeme říct, že buňka má to,
co mívala dříve.
Má dva chromozomy.
Teď má čtyři chromozomy.
Protože jakmile chromatida už není spojena se svou
sesterskou chromatidou, považují se za sesterské chromozomy,
což je jen ustálené pojmenování.
Myslím tím toto. Byly tu předtím, jsou tu teď.
Předtím byly spojené.
Teď nejsou spojené, tak z nich máme
dva samostatné objekty.
A už jsme téměř u konce.
Poslední fází je telofáze.
.............................................................................
Nakreslím teď buňku trochu jinak,
protože něco probíhá souběžně s telofází
většinu času.
Tak telofáze, a já buňku raději
otočím o 90 stupňů.
Řekněme, že toto je centromera.
To je druhá centromera.
V tomto bodě je v podstatě
DNA k nim přitahována.
Toto tělísko táhne tuto kopii chromozomu a
jednu kopii tamtoho chromozomu.
Toto tělísko udělá to samé.
Přitáhne jednu kopii každého - - a, měl jsme jinou
- - jednu kopii každého chromozomu k sobě.
Nakreslím to tady tak.
A začínají se tvořit membrány kolem každého z
těchto konců.
Máme tedy vnikající membrány kolem
každé strany buňky.
A tak do konce telofáze - - o tom se teď bavíme,
o telofázi - -máme dokončenou mitózu.
Budeme mít kompletně replikované originální
jádro a celý genetický obsah v něm.
Ve stejnou dobu, kdy probíhá telofáze,
probíhá také cytokineze, kdy vzniká
rýha, kde - - během
telofáze, se tyto objekty posouvají dále a
dále od sebe pomocí mikrotubul, takže už jsou na
protilehlých stranách buňky, cytoplazmy
buňky a téměř můžete vidět, jak - když se sunou na stranu-
vlastně natahují buňku.
Když se toto děje, vytvoří se rýha, tento
malý zářez.
Do konce telofáze v mitóze také probíhá
proces cytokineze, kdy se vytváří rýha a
prohlubuje se a prohlubuje se, dokud se cytoplazma
nerozdělí na dvě buňky.
Tak to je cytokineze, což formálně není součástí
mitózy, ale normálně probíhá souběžně s telofází, tak
na konci mitózy normálně máme dvě
kompletní identické buňky.
Jakmile máme jednou tyto dvě buňky, každá
samostatně vstoupí do vlastní interfáze.
Nebo každá samostatně, pokud se díváme jen na tuto, tak
bude pak ve své G1 fázi.
V určitém bodě se tyto buňky budou replikovat,
a to bude S fáze a přejde do G2 fáze a
tato buňka zažije znovu mitózu.