У дома Хронична Клетъчен жизнен цикъл. Клетъчният цикъл. клетъчно делене Какви са двата етапа на клетъчния цикъл

Клетъчен жизнен цикъл. Клетъчният цикъл. клетъчно делене Какви са двата етапа на клетъчния цикъл

Клетъчно делене - набор от процеси, поради които две или повече дъщерни клетки се образуват от една клетка майка. Клетъчното делене е биологичната основа на живота. В случай на едноклетъчни организми, чрез клетъчно делене се образуват нови организми. В многоклетъчните организми клетъчното делене е свързано с безполово и полово размножаване, растеж и възстановяване на много от техните структури. Основната задача на клетъчното делене е предаването на наследствена информация на следващото поколение. Прокариотните клетки нямат образувано ядро, така че тяхното клетъчно делене на две по-малки дъщерни клетки, известни като двоично разделяне, по-лесно и по-бързо. При еукариотите се различават няколко вида клетъчно делене:

митотично разделение - деление, при което две дъщерни клетки с еднакъв набор от хромозоми се образуват от една майчина клетка (за соматични клетки)

мейотично разделяне - разделение, при което четири дъщерни клетки се образуват от една майчина клетка с половин (хаплоиден) набор от хромозоми (при организми със сексуално размножаване)

начинаещ - деление, при което две дъщерни клетки се образуват от една майчина клетка, една от които е по-голяма от другата (например в дрождите)

множествено разделяне (шизогония) - деление, при което много дъщерни клетки се образуват от една клетка-майка (например в маларийния плазмодий).

Клетъчното делене е част от клетъчния цикъл. Клетъчен цикъл - това е периодът на съществуване на клетката от едно разделение в друго. Продължителността на този период е различна за различните организми (например, бактериите - 20-30 минути, за човешките левкоцити - 4-5 дни) и зависи от възрастта, температурата, количеството ДНК, клетъчния тип и други подобни. При едноклетъчните организми клетъчният цикъл съвпада с живота на индивида, а при многоклетъчните организми клетките на тялото, които се делят непрекъснато, съвпадат с митотичния цикъл. Молекулните процеси, които протичат по време на клетъчния цикъл, са последователни. Изпълнението на клетъчния цикъл в обратна посока е невъзможно. Важна характеристика на всички еукариоти е, че фазите на преекспониране на клетъчния цикъл подлежат на точна координация. Една фаза от клетъчния цикъл се заменя с друга в строго установен ред и преди началото на следващата фаза всички биохимични процеси, характерни за предходната фаза, са правилно завършени. Нарушенията в клетъчния цикъл могат да доведат до хромозомни аномалии. Например, част от хромозомите могат да бъдат загубени, разпределени неадекватно между две дъщерни клетки и други подобни. Такива хромозомни аномалии са характерни за раковите клетки. Има два основни класа регулаторни молекули, които насочват клетъчния цикъл. Това са циклини и циклин-зависими киназни ензими. L. Hartwell, R. Hunt и P. Nurse получиха през 2001 г. Нобелова награда за медицина и физиология за откриването на тези централни молекули в регулацията на клетъчния цикъл.

Основните периоди на клетъчния цикъл са интерфаза, митоза и цитокинеза.

Клетъчен цикъл \u003d Интерфаза + митоза + цитокинеза

Междуфазна (лат. Между - между, фаза - външен вид) - периодът между клетъчните деления или от клетъчното делене до нейната смърт.

Продължителността на интерфазата, като правило, е до 90% от времето на целия клетъчен цикъл. Основната характеристика на междуфазните клетки е състоянието на деспирализация на хроматина. В клетките, които са загубили способността да се делят (например неврони), интерфазата ще бъде периодът от последната митоза до смъртта на клетката.

Интерфазата осигурява клетъчен растеж, удвояване на молекулите на ДНК, синтез на органични съединения, възпроизвеждане на митохондрии, натрупва енергия в АТФ, която е необходима за осигуряване на клетъчното делене.

Интерфазата включва пресинтетичния, синтетичния и постсинтетичния периоди. Пресинтетичен период (G1-фаза) - характеризира се с клетъчен растеж. През този период, който е най-дълъг, клетките растат, диференцират се и изпълняват своите функции. В диференцирани клетки, които вече не се делят, няма фаза G1 в клетъчния цикъл. Такива клетки са в период на покой (G0-фаза). Синтетичен период (S-фаза) е период, чието основно събитие е удвояване на ДНК. Всяка хромозома в този период става бихроматидна. Постсинтетичен период (G2-фаза) - периодът на непосредствена подготовка за митоза.

Основни събития по време на междуфазната

период	Основни процеси
Пресинтетичен (G1-фаза, най-дългата, от 10 часа до няколко дни)	■ формиране на основните органели; ■ ядрото произвежда тРНК, тРНК, рРНК; ■ интензивни биосинтетични процеси и засилен растеж на клетките
Синтетични (S-фаза, продължителността му е 6-10 часа)	■ ДНК репликация и синтез на хистони и трансформация на хромозомата в двухроматидни структури; ■ удвояване на центриолите
Постсинтетичен (G2-фаза, продължителността й е 3-4 часа)	■ отделяне, формиране на основните нови органели; ■ разрушаване на цитоскелета; ■ засилен синтез на протеини, липиди, въглехидрати, РНК, АТФ и др. \|

Митозата е основният тип деление на еукариотните клетки. Този раздел се състои от 4 фази ( профаза, метафаза, анафаза, телофаза) и продължава от няколко минути до 2-3 часа.

Цитокинеза (или цитотомия) - разделяне на цитоплазмата на еукариотна клетка, което се случва, след като клетката е разделила ядрото (митоза). В повечето случаи цитоплазмата и органелите на клетката се разпределят приблизително еднакво между дъщерните клетки. Изключение прави оогенезата, по време на която бъдещата яйцеклетка получава почти цялата цитоплазма и органели, докато полярните тела почти не ги съдържат и скоро отмират. В случаите, когато ядреното делене не е придружено от цитокинеза, се образуват многоядрени клетки (например напречни мускулни влакна). Цитокинезата възниква веднага след телофазата. В животинските клетки по време на телофазата плазмената мембрана започва да пълзи навътре при екватора (под действието на микрофиламенти) и разделя клетката наполовина. В растителните клетки на екватора с микрофиламенти се образува малко тяло - фрагмобласт. Митохондриите, EPS, апаратът на Голджи и рибозомите се преместват към него. Мехурчетата от апарата на Голджи се комбинират, образувайки клетъчна плочка, която се разширява и се слива с клетъчната стена на майчината клетка.

БИОЛОГИЯ +Апоптоза е феноменът на програмирана клетъчна смърт. За разлика от друг вид клетъчна смърт - некроза- по време на апоптоза не настъпва разрушаване на цитоплазматичната мембрана и съответно съдържанието на клетката не навлиза в извънклетъчната среда. Характерна особеност е фрагментацията на ДНК от специфичен ензим ендонуклеза на фрагменти. Процесът на апоптоза, който е необходим за физиологичната регулация на броя на клетките в тялото, за унищожаването на старите клетки, за есенното падане на листата, за цитоксичното действие на лимфоцитите убийци, за ембриогенезата на организма и др. Нарушаването на нормалната клетъчна апоптоза води до неконтролирана клетъчна пролиферация и поява на тумор.

Този урок ви позволява самостоятелно да изучавате темата "Жизненият цикъл на клетката". На него ще говорим за това, което играе основна роля в клетъчното делене, което прехвърля генетичната информация от едно поколение на друго. Също така ще изучавате целия жизнен цикъл на клетката, който също се нарича последователност от събития, които се случват от момента, в който клетката се формира до нейното делене.

Тема: Размножаване и индивидуално развитие на организмите

Урок: Клетъчен жизнен цикъл

Според клетъчната теория, новите клетки възникват само чрез разделяне на предишни майчини клетки. , които съдържат ДНК молекули, играят важна роля в процесите на клетъчно делене, тъй като те осигуряват трансфер на генетична информация от едно поколение на следващото.

Ето защо е много важно дъщерните клетки да получават същото количество генетичен материал и е съвсем естествено, че и преди клетъчно делене има удвояване на генетичния материал, т.е. ДНК молекулата (фиг. 1).

Какво представлява клетъчният цикъл? Клетъчен жизнен цикъл - последователността на събитията, които настъпват от момента на формиране на дадена клетка до нейното разделяне на дъщерни клетки. Според друго определение клетъчният цикъл е животът на клетката от момента на нейното появяване в резултат на разделянето на майчината клетка до нейното собствено делене или смърт.

По време на клетъчния цикъл клетката расте и се променя, за да изпълнява успешно своите функции в многоклетъчен организъм. Този процес се нарича диференциация. След това клетката успешно изпълнява функциите си за определен период от време, след което започва да се дели.

Ясно е, че всички клетки на многоклетъчния организъм не могат да се делят безкрайно, в противен случай всички същества, включително хората, биха били безсмъртни.

Фигура: 1. Фрагмент от ДНК молекула

Това не се случва, защото ДНК съдържа „гени на смъртта“, които се активират при определени условия. Те синтезират определени ензимни протеини, които разрушават структурата на клетката, нейните органели. В резултат на това клетката се свива и умира.

Тази програмирана клетъчна смърт се нарича апоптоза. Но в периода от момента на появата на клетката до апоптозата, клетката преминава през много разделения.

Клетъчният цикъл се състои от 3 основни етапа:

1. Интерфазата е период на интензивен растеж и биосинтез на определени вещества.

2. Митоза или кариокинеза (ядрено разделяне).

3. Цитокинеза (разделяне на цитоплазмата).

Нека опишем по-подробно етапите на клетъчния цикъл. И така, първата е междуфазната. Интерфазата е най-дългата фаза, период на интензивен синтез и растеж. Клетката синтезира много вещества, необходими за нейния растеж и изпълнението на всичките й функции. По време на интерфаза се получава репликация на ДНК.

Митозата е процес на ядрено делене, при който хроматидите се отделят една от друга и се преразпределят под формата на хромозоми между дъщерните клетки.

Цитокинезата е процес на разделяне на цитоплазмата между две дъщерни клетки. Обикновено под наименованието митоза цитологията съчетава етапи 2 и 3, тоест клетъчно делене (кариокинеза) и деление на цитоплазмата (цитокинеза).

Нека да характеризираме по-подробно интерфазата (фиг. 2). Интерфазата се състои от 3 периода: G 1, S и G 2. Първият период, пресинтетичен (G 1), е фазата на интензивен клетъчен растеж.

Фигура: 2. Основните етапи от жизнения цикъл на клетката.

Тук се случва синтезът на определени вещества; това е най-дългата фаза, която следва клетъчното делене. В тази фаза се натрупват вещества и енергия, необходими за следващия период, тоест за удвояване на ДНК.

Според съвременните концепции, по време на периода G 1 се синтезират вещества, които инхибират или стимулират следващия период от клетъчния цикъл, а именно синтетичния период.

Синтетичният период (S) обикновено трае от 6 до 10 часа, за разлика от пресинтетичния период, който може да продължи до няколко дни и включва дублиране на ДНК, както и синтеза на протеини, като хистонови протеини, които могат да образуват хромозоми. До края на синтетичния период всяка хромозома се състои от две хроматиди, свързани помежду си чрез центромера. През същия период центриолите се удвояват.

Постсинтетичният период (G 2) започва веднага след дублиране на хромозома. Продължава от 2 до 5 часа.

В същия период се натрупва енергия, която е необходима за по-нататъшния процес на клетъчно делене, тоест директно за митоза.

През този период митохондриите и хлоропластите се разделят и се синтезират протеини, които впоследствие ще образуват микротубули. Микротубулите, както знаете, образуват нишка на делителното вретено и сега клетката е готова за митоза.

Преди да пристъпим към описанието на методите за клетъчно делене, нека разгледаме процеса на удвояване на ДНК, което води до образуването на две хроматиди. Този процес протича в синтетичния период. Дублирането на ДНК молекула се нарича репликация или редупликация (фиг. 3).

Фигура: 3. Процесът на репликация на ДНК (редупликация) (синтетичен период на интерфазата). Хеликазният ензим (зелен) размотава двойната спирала на ДНК, а ДНК полимеразите (синьо и оранжево) допълват допълващи се нуклеотиди.

По време на репликацията част от молекулата на ДНК на майката се разплита на две вериги, използвайки специален ензим, наречен хеликаза. Нещо повече, това се постига чрез разкъсване на водородните връзки между комплементарни азотни основи (A-T и G-C). Освен това, към всеки нуклеотид на отделените ДНК вериги, ДНК полимеразният ензим регулира нуклеотид, комплементарен към него.

Така се образуват две двуверижни ДНК молекули, всяка от които включва една верига от родителската молекула и една нова дъщерна верига. Тези две ДНК молекули са абсолютно идентични.

Невъзможно е да се развие цялата голяма ДНК молекула за репликация едновременно. Следователно, репликацията започва в отделни части на молекулата на ДНК, образуват се къси фрагменти, които след това се зашиват в дълга нишка с помощта на определени ензими.

Продължителността на клетъчния цикъл зависи от вида на клетката и външни фактори като температура, наличност на кислород и хранителни вещества. Например, бактериалните клетки се делят на всеки 20 минути при благоприятни условия, чревните епителни клетки на всеки 8-10 часа, а клетките на върха на лука се делят на всеки 20 часа. А някои клетки на нервната система никога не се делят.

Появата на клетъчната теория

През 17 век английският лекар Робърт Хук (фиг. 4), използвайки домашен светлинен микроскоп, видял, че коркът и другите растителни тъкани са съставени от малки клетки, разделени от прегради. Той ги нарече клетки.

Фигура: 4. Робърт Хук

През 1738 г. германският ботаник Матиас Шлейден (фиг. 5) заключава, че растителните тъкани са съставени от клетки. Точно една година по-късно зоологът Теодор Шван (фиг. 5) стигна до същото заключение, но само по отношение на животински тъкани.

Фигура: 5. Матиас Шлейден (вляво) Теодор Шван (вдясно)

Той заключи, че животинските тъкани, подобно на растителните тъкани, са изградени от клетки и че клетките са основата на живота. Въз основа на клетъчни данни учените формулират клетъчна теория.

Фигура: 6. Рудолф Вирхов

След 20 години Рудолф Вирхов (фиг. 6) разширява клетъчната теория и стига до заключението, че клетките могат да възникнат от други клетки. Той пише: „Където има клетка, трябва да има предходна клетка, точно както животните произхождат само от животно, а растенията само от растение ... вечният закон за непрекъснатото развитие. "

Хромозомна структура

Както знаете, хромозомите играят ключова роля в клетъчното делене, тъй като предават генетична информация от едно поколение на друго. Хромозомите са изградени от ДНК молекула, свързана с протеини от хистони. Също така, рибозомите съдържат малко количество РНК.

В делящите се клетки хромозомите са представени под формата на дълги тънки нишки, равномерно разпределени по целия обем на ядрото.

Отделните хромозоми не се различават, но техният хромозомен материал е оцветен с основни багрила и се нарича хроматин. Преди клетъчното делене хромозомите (фиг. 7) се удебеляват и съкращават, което им позволява да се виждат ясно под светлинен микроскоп.

Фигура: 7. Хромозоми в профаза 1 на мейоза

В дисперсно, тоест разтегнато състояние, хромозомите участват във всички процеси на биосинтез или регулират процесите на биосинтез и по време на клетъчното делене тази функция е спряна.

Във всички форми на клетъчно делене ДНК на всяка хромозома се репликира, така че се образуват две еднакви двойни полинуклеотидни ДНК вериги.

Фигура: 8. Хромозомна структура

Тези вериги са заобиколени от протеинова обвивка и в началото на клетъчното делене изглеждат като еднакви нишки, лежащи една до друга. Всяка нишка се нарича хроматида и е свързана с втората нишка чрез нецапаща област, наречена центромера (фиг. 8).

Домашна работа

1. Какво представлява клетъчният цикъл? От какви етапи се състои?

2. Какво се случва с клетката по време на интерфаза? Какви са етапите на интерфазата?

3. Какво е репликация? Какво е биологичното му значение? Кога се случва? Какви вещества участват в него?

4. Как възникна клетъчната теория? Какви са имената на учените, участвали в неговото формиране?

5. Какво е хромозома? Каква е ролята на хромозомите в клетъчното делене?

1. Техническа и хуманитарна литература ().

2. Единна колекция от цифрови образователни ресурси ().

3. Единна колекция от цифрови образователни ресурси ().

4. Единна колекция от цифрови образователни ресурси ().

Списък с референции

1. Каменски А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Обща биология 10-11 клас дропла, 2005.

2. Биология. Клас 10. Обща биология. Базово ниво / П. В. Ижевски, О. А. Корнилова, Т. Е. Лощилина и други - 2-ро издание, преработено. - Ventana-Graf, 2010. - 224 с.

3. Беляев Д. К. Биология 10-11 клас. Обща биология. Основно ниво на. - 11-то изд., Стереотип. - М.: Образование, 2012. - 304 с.

4. Биология 11 клас. Обща биология. Профилно ниво / В. Б. Захаров, С. Г. Мамонтов, Н. И. Сонин и други - 5-то изд., Стереотип. - дропла, 2010. - 388 с.

5. Агафонова И.Б., Захарова Е.Т., Сивоглазов В.И. Биология 10-11 клас. Обща биология. Основно ниво на. - 6-то издание, Add. - дропла, 2010. - 384 с.

За да може клетката да се раздели напълно, тя трябва да се увеличи по размер и да създаде достатъчен брой органели. И за да не загуби наследствена информация при разделяне наполовина, тя трябва да направи копия на своите хромозоми. И накрая, за да разпределя наследствена информация стриктно еднакво между двете дъщерни клетки, той трябва да подреди хромозомите в правилния ред, преди да ги разпредели между дъщерните клетки. Всички тези важни задачи се решават по време на клетъчния цикъл.

Клетъчният цикъл е от съществено значение, защото той демонстрира най-важното: способността да се възпроизвежда, расте и диференцира. Обменът също продължава, но той не се взема предвид при изучаване на клетъчния цикъл.

Определение на понятието

Клетъчен цикъл - това е периодът от живота на клетката от раждането до образуването на дъщерни клетки.

В животинските клетки клетъчният цикъл като интервал от време между две деления (митози) продължава средно от 10 до 24 часа.

Клетъчният цикъл се състои от няколко периода (синоним: фази), които редовно се заменят един друг. Колективно се наричат \u200b\u200bпървите фази на клетъчния цикъл (G 1, G 0, S и G 2) междуфазна , и се извиква последната фаза.

Фигура: 1.Клетъчният цикъл.

Периоди (фази) на клетъчния цикъл

1. Периодът на първия растеж G1 (от английски Growth - растеж), е 30-40% от цикъла, а периодът на почивка G 0

Синоними: постмитотичен (настъпва след митоза) период, пресинтетичен (преминава преди синтеза на ДНК) период.

Клетъчният цикъл започва от раждането на клетката в резултат на митоза. След разделянето дъщерните клетки намаляват по размер и в тях има по-малко органели от нормалното. Следователно една „новородена“ малка клетка в първия период (фаза) от клетъчния цикъл (G 1) расте и се увеличава по размер, а също така образува липсващите органели. За всичко това има активен синтез на протеини. В резултат на това клетката става пълноценна, може да се каже, „възрастна“.

Как обикновено завършва периодът на растеж G 1 за клетка?

Влизането на клетката в процеса. Поради диференциацията, клетката придобива специални характеристики, за да изпълнява функциите, необходими за целия орган и тяло. Диференциацията се предизвиква чрез контролиране на вещества (хормони), които действат върху съответните молекулни рецептори на клетката. Клетка, завършила диференциацията си, отпада от цикъла на делене и е в период на почивка G 0 ... Необходимо е действието на активиращи вещества (митогени), за да се подложи на дедиференциация и да се върне към клетъчния цикъл.
Смъртта (смъртта) на клетката.
Влизането в следващия период на клетъчния цикъл е синтетично.

2. Синтетичният период S (от английския Synthesis - синтез), е 30-50% от цикъла

Понятието синтез в заглавието на този период се отнася до ДНК синтез (репликация) , а не към други процеси на синтез. След като е достигнала определен размер в резултат на първия период на растеж, клетката навлиза в синтетичния период или фаза S, в който се получава синтез на ДНК. Поради репликацията на ДНК, клетката удвоява своя генетичен материал (хромозоми), тъй като в ядрото се образува точно копие на всяка хромозома. Всяка хромозома се удвоява и целият набор от хромозоми се удвоява, или диплоиден ... В резултат на това клетката вече е готова да разпредели наследствения материал по равно между двете дъщерни клетки, без да загуби нито един ген.

3. Периодът на втория растеж G 2 (от английски Growth - растеж), е 10-20% от цикъла

Синоними: премитотичен (настъпва преди митоза) период, постсинтетичен (настъпва след синтетичен) период.

Периодът G 2 е подготвителен за следващото клетъчно делене. По време на втория период на растеж на G2, клетката произвежда протеините, необходими за митоза, по-специално тубулин за вретеното; създава резерв от енергия под формата на АТФ; проверява дали репликацията на ДНК е завършена и се подготвя за разделяне.

4. Периодът на митотично деление М (от английското Mitosis - митоза), е 5-10% от цикъла

След разделяне клетката се оказва в нова G 1 фаза и клетъчният цикъл приключва.

Регулиране на клетъчния цикъл

На молекулярно ниво преходът от една фаза на цикъла към друга се регулира от два протеина - циклини зависима от циклин киназа (CDK).

Процесът на обратимо фосфорилиране / дефосфорилиране на регулаторните протеини се използва за регулиране на клетъчния цикъл, т.е. добавяне на фосфати към тях с последващо елиминиране. Ключовото вещество, което регулира навлизането на клетката в митоза (т.е. нейният преход от фаза G 2 към фаза М) е специфично серин / треонин протеин киназакойто носи името фактор на узряване - FS, или MPF, от английския фактор за насърчаване на зреенето. В активна форма този протеинов ензим катализира фосфорилирането на много протеини, участващи в митозата. Това са например хистон Н 1, който е част от хроматин, ламин (компонент на цитоскелета, разположен в ядрената мембрана), транскрипционни фактори, протеини на митотичното вретено и редица ензими. Фосфорилирането на тези протеини от фактора на зреене MPF ги активира и стартира процеса на митоза. След завършване на митозата, регулаторната субединица на PS, циклин, е маркиран с убиквитин и се разгражда (протеолиза). Сега е ред протеинова фосфатаза, които дефосфорилират протеините, участвали в митозата, които ги превеждат в неактивно състояние. В резултат на това клетката се връща в състояние на интерфаза.

PS (MPF) е хетеродимерен ензим, който включва регулаторна субединица, а именно циклин, и каталитична субединица, а именно циклин-зависима киназа CDK (CDK от английската циклин-зависима киназа), известна още като p34cdc2; 34 kDa. Единствената активна форма на този ензим е CDK + циклиновият димер. В допълнение, активността на CDC се регулира от обратимо фосфорилиране на самия ензим. Циклините са получили това име, тъй като тяхната концентрация се променя циклично в съответствие с периодите на клетъчния цикъл, по-специално тя намалява преди началото на клетъчното делене.

Редица различни циклини и циклин-зависими кинази присъстват в гръбначните клетки. Различни комбинации от две ензимни субединици регулират началото на митозата, началото на процеса на транскрипция във фаза G1, преминаването на критичната точка след завършване на транскрипцията, началото на процеса на репликация на ДНК в S периода на интерфазата (начален преход) и други ключови преходи на клетъчния цикъл (не е показано на диаграмата).
В жабните ооцити навлизането в митоза (преход G2 / M) се регулира чрез промяна на концентрацията на циклина. Циклинът се синтезира непрекъснато в интерфазата, докато се достигне максималната концентрация в М фазата, когато се задейства цялата каскада на фосфорилиране на протеини, катализирана от PS. До края на митозата циклинът бързо се разрушава от протеинази, които също се активират от PS. В други клетъчни системи активността на PS се регулира чрез различна степен на фосфорилиране на самия ензим.

От Уикипедия, свободната енциклопедия

Клетъчен цикъл - това е периодът на съществуване на клетка от момента на нейното образуване чрез разделяне на майчината клетка до нейното собствено делене или смърт.

Продължителност на еукариотния клетъчен цикъл

Продължителността на клетъчния цикъл варира от клетка до клетка. Бързо размножаващи се клетки на възрастни организми, като хематопоетични или базални клетки на епидермиса и тънките черва, могат да влязат в клетъчния цикъл на всеки 12-36 часа.По време на бързото разцепване на яйцата на бодлокожите, земноводните и други животни се наблюдават кратки клетъчни цикли (около 30 минути). При експериментални условия много линии от клетъчни култури имат кратък клетъчен цикъл (около 20 часа). В най-активно делящите се клетки продължителността на периода между митозите е приблизително 10-24 часа.

Фази на еукариотния клетъчен цикъл

Еукариотният клетъчен цикъл се състои от два периода:

Периодът на клетъчен растеж, наречен "интерфаза", през който се синтезират ДНК и протеини и се извършва подготовка за клетъчно делене.
Периодът на клетъчно делене, наречен "фаза М" (от думата митоза - митоза).

Интерфазата се състои от няколко периода:

G 1 -фаза (от англ. празнина - интервал), или фазата на първоначалния растеж, през която има синтез на иРНК, протеини, други клетъчни компоненти;
S-фази (от англ. синтез - синтез), по време на който се репликира ДНК на клетъчното ядро, центриолите също се удвояват (ако са, разбира се).
G 2 -фаза, през която се извършва подготовка за митоза.

Диференцираните клетки, които вече не се делят, може да нямат фаза G 1 в клетъчния цикъл. Такива клетки са във фаза на покой G 0.

Периодът на клетъчно делене (фаза М) включва два етапа:

кариокинеза (разделяне на клетъчното ядро);
цитокинеза (разделяне на цитоплазмата).

На свой ред митозата е разделена на пет етапа.

Описанието на клетъчното делене се основава на данните от светлинната микроскопия, комбинирана с микрокинема, и върху резултатите от светлинната и електронна микроскопия на фиксирани и оцветени клетки.

Регулиране на клетъчния цикъл

Редовната последователност от промени в периодите на клетъчния цикъл се появява по време на взаимодействието на протеини като циклин-зависими кинази и циклини. Клетките във фаза G 0 могат да влязат в клетъчния цикъл, когато са изложени на растежни фактори. Различни растежни фактори, като тромбоцитни, епидермални и нервни растежни фактори, се свързват с техните рецептори и предизвикват вътреклетъчна сигнална каскада, което в крайна сметка води до транскрипцията на гени за циклини и циклин-зависими кинази. Зависимите от циклин кинази стават активни само при взаимодействие със съответните циклини. Съдържанието на различни циклини в клетката се променя през целия клетъчен цикъл. Циклинът е регулаторен компонент на циклин-циклин-зависимия киназен комплекс. Киназата е каталитичният компонент на този комплекс. Киназите не са активни без циклини. На различни етапи от клетъчния цикъл се синтезират различни циклини. По този начин съдържанието на циклин В в жабните ооцити достига максимум по време на митозата, когато се стартира цялата каскада от реакции на фосфорилиране, катализирани от циклин-В / циклин-зависимия киназен комплекс. До края на митозата циклинът бързо се разгражда от протеинази.

Контролни пунктове за клетъчен цикъл

За да се определи края на всяка фаза от клетъчния цикъл, е необходимо да има контролни точки в него. Ако клетката "премине" контролната точка, тя продължава да се "движи" по клетъчния цикъл. Ако някои обстоятелства, например увреждане на ДНК, пречат на клетката да премине през контролния пункт, което може да се сравни с един вид контролна точка, тогава клетката спира и друга фаза от клетъчния цикъл не настъпва, поне докато елиминира препятствия, които пречат на клетката да премине през контролно-пропускателния пункт. Има поне четири контролни точки на клетъчния цикъл: точка в G1, където ДНК се проверява за непокътнатост на ДНК преди да влезе в S-фаза, контролна точка в S-фаза, където се проверява правилната репликация на ДНК, контролна точка в G2, в която се проверяват пропуснатите лезии при преминаване на предишни контролни точки или получени на следващите етапи от клетъчния цикъл. Във фаза G2 се открива пълнотата на репликацията на ДНК и клетките, в които ДНК е недостатъчно реплицирана, не навлизат в митоза. В контролната точка на делението на шпиндела за делене се проверява дали всички кинетохори са прикрепени към микротубулите.

Нарушения на клетъчния цикъл и образуване на тумор

Нарушената регулация на клетъчния цикъл е причина за повечето солидни тумори. В клетъчния цикъл, както вече споменахме, преминаването на контролно-пропускателните пунктове е възможно само в случай на нормално завършване на предишните етапи и липса на разбивки. Туморните клетки се характеризират с промени в компонентите на контролните точки на клетъчния цикъл. Когато контролните точки на клетъчния цикъл са инактивирани, се наблюдава дисфункция на някои туморни супресори и протоонкогени, по-специално p53, pRb, Myc и Ras. Протеинът p53 е един от транскрипционните фактори, който инициира синтеза на протеина p21, който е инхибитор на CDK-циклиновия комплекс, което води до спиране на клетъчния цикъл в периодите G1 и G2. По този начин клетка с увредена ДНК не навлиза в S-фаза. С мутации, водещи до загуба на p53 протеиновите гени, или техните промени, блокадата на клетъчния цикъл не настъпва, клетките навлизат в митоза, което води до появата на мутантни клетки, повечето от които са нежизнеспособни, а другата поражда злокачествени клетки.

Напишете отзив за статията "Клетъчен цикъл"

Литература

Колман Й., Рем К., Уирт Й., (2000). „Визуална биохимия“,
Ченцов Ю.С., (2004). ‘Въведение в клетъчната биология’. М.: ICC "Академкнига"
Kopnin B.P., „Механизми на действие на онкогените и туморните супресори“

Връзки

Клетъчен цикъл

Фази





Други фази

Регулатори

Извадка, характеризираща клетъчния цикъл

„Жители на Москва!
Вашите нещастия са жестоки, но Негово Величество Императорът и Кралят иска да ги спре. Страшни примери са ви научили как той наказва неподчинението и престъплението. Взети са строги мерки за прекратяване на объркването и възстановяване на общата сигурност. Бащината администрация, избрана измежду вас, ще бъде вашата община или градска управа. Ще се грижи за вас, за вашите нужди, за вашата полза. Членовете на това се отличават с червена панделка, която ще се носи през рамо, а главата на града ще има бял колан над нея. Но, с изключение на времето на офиса си, те ще имат само червена панделка около лявата си ръка.
Градската полиция се създава според предишната позиция и чрез тяхната дейност съществува по-добър ред. Правителството назначава двама генерални комисари или шефове на полицията и двадесет комисари или частни съдебни изпълнители, назначени във всички части на града. Ще ги познаете по бялата панделка, която ще носят около лявата си ръка. Някои църкви от различни деноминации са отворени и богослуженията са безпрепятствени в тях. Вашите съграждани се връщат ежедневно по домовете си и са дадени заповеди да се намери помощ и закрила в тях, последвани от нещастие. Това са средствата, които правителството използва за възстановяване на реда и облекчаване на вашето положение; но за да постигнете това, трябва да обедините усилията си с него, така че, ако е възможно, да забравите вашите нещастия, които сте преживели, предали се на надеждата за по-малко жестока съдба, сте били сигурни, че неизбежна и срамна смърт очаква тези, които се осмеляват да вашите лица и останалото ви имущество и в крайна сметка те не се съмняваха, че ще бъдат запазени, защото такава е волята на най-великия и най-справедливия от всички монарси. Войници и жители, каквато и нация да сте! Възстановете общественото доверие, източник на щастие за държавата, живейте като братя, оказвайте си помощ и покровителство, обединявайте се, за да опровергаете намеренията на недоброжелателите, подчинявайте се на военните и цивилните власти и скоро сълзите ви ще спрат да текат. "
Що се отнася до продоволствените запаси за войските, Наполеон заповядва на всички войски да се редуват да отидат в Москва a la maraude [плячка], за да си набавят храна, така че армията да бъде осигурена за в бъдеще.
Религиозно Наполеон заповяда на по-големите папи [да върнат свещениците] и да възобнови служението в църквите.
В търговски план и за храната на армията, навсякъде беше окачено следното:
Прокламацията
„Вие, спокойни жители на Москва, занаятчии и работници, които нещастието е премахнало от града, и вие, разпръснати фермери, които все още се задържат в полетата от неоснователен страх! Тишината се връща точно в тази столица и в нея се възстановява редът. Вашите сънародници излизат смело от своите приюти, виждайки, че са уважавани. Всяко насилие, извършено срещу тях и тяхното имущество, се наказва незабавно. Негово величество императорът и кралят ги защитава и сред вас той не гледа никого за враговете си, с изключение на онези, които не се подчиняват на заповедите му. Той иска да сложи край на мизерията ви и да ви върне в съдилищата и семействата ви. Съобразете се с неговите благотворителни намерения и елате при нас без никаква опасност. Жители! Върнете се с увереност в домовете си: скоро ще намерите начини да отговорите на вашите нужди! Занаятчии и трудолюбиви занаятчии! Върнете се при занаятите си: къщи, магазини, охранители ви очакват и за вашата работа ще получите дължимото! И вие, накрая, селяни, излезте от гората, където се скрихте от ужас, върнете се без страх в колибите си, с точното уверение, че ще намерите защита. Складовете са създадени в града, където селяните могат да донесат излишните си запаси и земя. Правителството предприе следните мерки, за да осигури безплатна продажба за тях: 1) От тази дата селяните, фермерите и живеещите в околностите на Москва могат да доставят своите запаси в града, от какъвто и да е вид, в две определени складови помещения, т.е. Моховая и Охотни Ряд. 2) Тези храни ще се купуват от тях на такава цена, както купувачът и продавачът се договарят помежду си; но ако продавачът не получи справедливата цена, която е поискал, той ще бъде свободен да ги върне в селото си, в което никой под никакъв предлог не може да му попречи. 3) Всяка неделя и сряда са планирани седмично за големи търговски дни; защо достатъчен брой войски ще бъдат разположени във вторник и събота по всички основни пътища, достатъчно от града, за да защитят тези превози. 4) Ще бъдат предприети такива мерки, за да не бъдат възпрепятствани селяните с техните каруци и коне по обратния път. 5) Веднага средствата ще бъдат използвани за възстановяване на нормалната търговия. Граждани на градове и села, а вие, работници и занаятчии, каквато и нация да сте! Вие сте призовани да изпълните бащините намерения на Негово Величество Императора и Краля и да допринесете с него за общото благосъстояние. Носете уважение и доверие в краката му и не се колебайте да се присъедините към нас! "
По отношение на издигането на духа на армията и хората непрекъснато се правеха рецензии, раздаваха се награди. Императорът яздеше на кон по улиците и утешаваше жителите; и въпреки цялата заетост с държавните дела, той самият посети театрите, създадени по негова заповед.
По отношение на благотворителността, най-добрата доблест на коронованите глави, Наполеон също направи всичко, което зависи от него. В благотворителни заведения той заповядва да впише Maison de ma mere [Къща на майка ми], съчетавайки с този акт нежно синовско чувство с величието на добродетелта на монарха. Той посети Сиропиталището и, като даде на сираците, които бе спасил, да целунат белите им ръце, любезно разговаря с Тутолмин. След това, според красноречивото представяне на Тиер, той заповядва да разпредели заплатите на своите войски с руснаците, направени от него, фалшиви пари. Съответният l "emploi de ces moyens par un acte digue de lui et de l" armee Francaise, подходящ за дистрибутор des secours aux incendies. Mais les vivres etant trop precieux pour etre donnes a des etrangers la plupart ennemis, Napoleon aima mieux leur fournir de l "argent afin qu" ils se fournissent au dehors, et il leur fit distributer des rupis papiers. [Превъзнасяйки използването на тези мерки в действие, достойно за него и френската армия, той разпореди разпределянето на обезщетенията за изгорелите. Но тъй като хранителните запаси бяха твърде скъпи, за да се дават на хората от чужда земя и в по-голямата си част враждебни, Наполеон смяташе, че е най-добре да им даде пари, за да могат храната им да бъде отстрани; и заповяда да бъдат надарени с хартиени рубли.]

Фазите G1, S и G2 от клетъчния цикъл се наричат \u200b\u200bобщо интерфаза. Разделящата клетка прекарва по-голямата част от времето си в интерфазата, тъй като расте в подготовка за делене. Фазата на митоза е свързана с ядрено делене, последвано от цитокинеза (разделяне на цитоплазмата на две отделни клетки). В края на митотичния цикъл се образуват два различни. Всяка клетка съдържа идентичен генетичен материал.

Времето, необходимо за завършване на клетъчното делене, зависи от вида му. Например, клетките в костния мозък, кожните клетки, клетките в стомаха и червата се делят бързо и непрекъснато. Други клетки се делят при необходимост, замествайки повредените или мъртвите клетки. Тези видове клетки включват бъбречни, чернодробни и белодробни клетки. Други, включително нервните клетки, спират да се делят след узряване.

Периоди и фази на клетъчния цикъл

Диаграма на основните фази на клетъчния цикъл

Двата основни периода на еукариотния клетъчен цикъл включват интерфаза и митоза:

Междуфазна

През този период клетката удвоява собствената си и синтезира ДНК. Смята се, че разделителната клетка прекарва около 90-95% от времето си в интерфаза, която се състои от следните 3 фази:

Фаза G1: интервал от време преди синтеза на ДНК. В тази фаза клетката се увеличава по размер и брой в подготовка за разделяне. в тази фаза са диплоидни, което означава, че има два комплекта хромозоми.
S-фаза: фаза на цикъла, по време на която се синтезира ДНК. Повечето клетки имат тесен времеви прозорец, през който настъпва синтез на ДНК. Съдържанието на хромозоми се удвоява в тази фаза.
Фаза G2: периодът след синтеза на ДНК, но преди началото на митозата. Клетката синтезира допълнителни протеини и продължава да расте по размер.

Фази на митоза

По време на митоза и цитокинеза, съдържанието на майчината клетка се разпределя равномерно между двете дъщерни клетки. Митозата има пет фази: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза и телофаза.

Цитокинеза

Цитокинезата е процес на разделяне на цитоплазмата в еукариотни клетки, които произвеждат различни дъщерни клетки. Цитокинезата възниква в края на клетъчния цикъл след митоза или.

При деленето на животинските клетки цитокинезата възниква, когато съкратителният пръстен образува разцепен жлеб, който притиска клетъчната мембрана наполовина. Изградена е клетъчна плоча, която разделя клетката на две части.

Веднага след като клетката завърши всички фази на клетъчния цикъл, тя се връща към фаза G1 и целият цикъл се повтаря отново. Клетките на тялото също са способни да бъдат в латентно състояние, което се нарича фаза Gap 0 (G0) във всяка точка от техния жизнен цикъл. Те могат да останат на този етап за много дълъг период от време, докато не бъдат получени сигнали за преминаване през клетъчния цикъл.

Клетките, които съдържат генетични мутации, постоянно се поставят във фаза G0, за да се предотврати тяхното размножаване. Когато клетъчният цикъл се обърка, нормалният клетъчен растеж се нарушава. Могат да се развият, които да получат контрол върху собствените си сигнали за растеж и да продължат да се възпроизвеждат безпрепятствено.

Клетъчен цикъл и мейоза

Не всички клетки се делят чрез процеса на митоза. Организмите, които се размножават по полов път, също претърпяват тип клетъчно делене, наречен мейоза. Мейозата се появява в и е подобна на процеса на митоза. След пълен клетъчен цикъл обаче в мейозата се образуват четири дъщерни клетки. Всяка клетка съдържа половината от броя на хромозомите на първоначалната (родителска) клетка. Това означава, че половите клетки са. Когато хаплоидните мъжки и женски зародишни клетки се комбинират в процес, наречен, те образуват един, наречен зигота.