Životni ciklus ćelije. Stanični ciklus. dioba ćelija Koje su dvije faze staničnog ciklusa

Podjela ćelija - skup procesa zbog kojih se od jedne matične stanice formiraju dvije ili više kćerki. Dioba ćelija je biološka osnova života. U slučaju jednoćelijskih organizama, novi organizmi nastaju dijeljenjem ćelija. U višećelijskim organizmima dioba ćelija povezana je s nespolnim i seksualnim razmnožavanjem, rastom i obnavljanjem mnogih njihovih struktura. Primarni zadatak diobe ćelija je prijenos nasljednih informacija sljedećoj generaciji. Prokariotske stanice nemaju formiranu jezgru, pa njihova ćelijska dioba u dvije manje ćerke stanice, poznate kao binarno razdvajanje, lakše i brže. U eukariota se razlikuje nekoliko vrsta diobe stanica:

mitotska podjela - dioba, u kojoj se od jedne matične stanice formiraju dvije kćerke sa istim skupom hromozoma (za somatske ćelije)

mejotičko razdvajanje - podjela, u kojoj se od jedne matične ćelije sa polovičnim (haploidnim) setom hromozoma (u organizmima sa spolnom reprodukcijom) formiraju četiri kćerke

pupanje - podjela, u kojoj se od jedne matične stanice formiraju dvije kćerke, od kojih je jedna veća od druge (na primjer, u kvascu)

višestruko dijeljenje (šizogonija) - dioba, u kojoj se od jedne matične stanice formira mnogo kćerinskih ćelija (na primjer, u plazmodijumu malarije).

Podjela ćelija dio je staničnog ciklusa. Stanični ciklus - ovo je period postojanja ćelije od jedne divizije do druge. Trajanje ovog razdoblja različito je za različite organizme (na primjer, bakterije - 20-30 minuta, za ljudske leukocite - 4-5 dana) i ovisi o starosti, temperaturi, količini DNK, tipu ćelije i slično. U jednoćelijskim organizmima stanični ciklus se poklapa sa životom jedinke, a kod višećelijskih organizama, stanice tijela koje se neprestano dijele, podudaraju se s mitotskim ciklusom. Molekularni procesi koji se odvijaju tokom ćelijskog ciklusa su dosljedni. Implementacija staničnog ciklusa u suprotnom smjeru je nemoguća. Važna karakteristika svih eukariota je da su faze prekomjerne izloženosti ćelijskog ciklusa podložne preciznoj koordinaciji. Jedna faza staničnog ciklusa zamijenjena je drugom po strogo utvrđenom redoslijedu, a prije početka sljedeće faze svi biohemijski procesi karakteristični za prethodnu fazu pravilno su završeni. Poremećaji u staničnom ciklusu mogu dovesti do hromozomskih abnormalnosti. Na primjer, dio hromozoma može se izgubiti, neadekvatno rasporediti između dvije kćerke ćelije i slično. Takve hromozomske abnormalnosti su karakteristične za ćelije karcinoma. Postoje dvije glavne klase regulatornih molekula koji usmjeravaju stanični ciklus. To su ciklini i enzimi kinaze koji zavise od ciklina. L. Hartwell, R. Hunt i P. Nurse dobili su 2001. godine Nobelovu nagradu za medicinu i fiziologiju za otkriće ovih centralnih molekula u regulaciji staničnog ciklusa.

Glavni periodi ćelijskog ciklusa su interfaza, mitoza i citokineza.

Stanični ciklus \u003d Interfaza + mitoza + citokineza

Interfaza (lat. Između, faza - izgled) - period između diobe ćelije ili od diobe stanice do njene smrti.

Trajanje interfaze, u pravilu, iznosi do 90% cjelokupnog staničnog ciklusa. Glavna karakteristika interfaznih ćelija je stanje despiralizacije hromatina. U ćelijama koje su izgubile sposobnost dijeljenja (na primjer, neuroni), interfaza će biti period od posljednje mitoze do smrti ćelije.

Interfaza osigurava rast ćelija, udvostručavanje molekula DNK, sintezu organskih jedinjenja, razmnožavanje mitohondrija, akumulira energiju u ATP, koja je neophodna za osiguravanje diobe ćelija.

Interfaza uključuje presintetski, sintetički i postsintetski period. Presintetski period (G1-faza) - karakterizira rast ćelija. U tom periodu, koji je najduži, stanice rastu, diferenciraju se i obavljaju svoje funkcije. U diferenciranim ćelijama koje se više ne dijele, nema faze G1 u staničnom ciklusu. Takve ćelije su u stanju mirovanja (G0-faza). Sintetičko razdoblje (S-faza) je period čiji je glavni događaj udvostručavanje DNK. Svaki hromozom u ovom periodu postaje bihromatida. Postsintetički period (G2-faza) - period neposredne pripreme za mitozu.

Glavni događaji tokom međufaze

period	Glavni procesi
Presintetički (G1-faza, najduža, od 10 sati do nekoliko dana)	■ formiranje glavnih organela; ■ nukleolus proizvodi mRNA, tRNA, rRNA; ■ intenzivni biosintetski procesi i pojačani rast ćelija
Sintetički (S-faza, trajanje je 6-10 sati)	■ replikacija DNK i sinteza histona i transformacija hromozoma u dvohromatidne strukture; ■ udvostručavanje centriola
Postsynthetic (G2-faza, njeno trajanje je 3-4 sata)	■ razdvajanje, formiranje glavnih novih organela; ■ uništavanje citoskeleta; ■ pojačana sinteza proteina, lipida, ugljenih hidrata, RNA, ATP, itd. |

Mitoza je glavni tip diobe eukariotskih ćelija. Ovaj se odjeljak sastoji od 4 faze ( profaza, metafaza, anafaza, telofaza) i traje od nekoliko minuta do 2-3 sata.

Citokineza (ili citotomija) - podjela citoplazme eukariotske ćelije, koja se događa nakon što je stanica podijelila jezgru (mitoza). U većini slučajeva, citoplazma i organele ćelije su približno podjednako raspoređene između ćerki-ćelija. Izuzetak je oogeneza tijekom koje buduća jajna stanica prima gotovo svu citoplazmu i organele, dok ih polarna tijela gotovo ne sadrže i uskoro odumiru. U onim slučajevima kada nuklearnu diobu ne prati citokineza, formiraju se višedjelične stanice (na primjer, poprečna mišićna vlakna). Citokineza se javlja odmah nakon telofaze. U životinjskim ćelijama, tokom telofaze, plazma membrana počinje da se uvlači prema ekvatoru (pod utjecajem mikrofilamenata) i dijeli ćeliju na pola. U biljnim ćelijama na ekvatoru s mikrofilamentima formira se malo tijela - fragmoblast. Mitohondrije, EPS, Golgijev aparat i ribosomi prelaze u nju. Mjehurići iz Golgijevog aparata kombiniraju se i čine staničnu pločicu koja raste i stapa se sa staničnim zidom matične stanice.

BIOLOGIJA +Apoptoza je fenomen programirane ćelijske smrti. Za razliku od druge vrste ćelijske smrti - nekroze- tokom apoptoze ne dolazi do uništavanja citoplazmatske membrane i, shodno tome, sadržaj ćelije ne ulazi u vanćelijsko okruženje. Karakteristična karakteristika je fragmentacija DNK određenim enzimom endonuklezom u fragmente. Proces apoptoze, koji je neophodan za fiziološku regulaciju broja ćelija u tijelu, za uništavanje starih ćelija, za jesenje opadanje lišća, za citoksično djelovanje limfocita ubica, za embriogenezu tijela itd. Poremećaji normalne apoptoze ćelija dovode do nekontrolirane proliferacije ćelija i pojave tumora.

Ova lekcija omogućuje vam samostalno proučavanje teme "Životni ciklus ćelije". Na njemu ćemo razgovarati o tome što igra glavnu ulogu u diobi ćelija, koja prenosi genetske informacije iz generacije u generaciju. Također ćete proučiti čitav životni ciklus ćelije, koji se naziva i slijed događaja koji se odvijaju od trenutka formiranja ćelije do njene diobe.

Tema: Reprodukcija i individualni razvoj organizama

Lekcija: Životni ciklus ćelije

Prema teoriji stanica, nove stanice nastaju samo dijeljenjem prethodnih matičnih ćelija. , koji sadrže molekule DNK, igraju važnu ulogu u procesima diobe ćelija, jer pružaju prijenos genetičkih informacija iz generacije u generaciju.

Stoga je vrlo važno da kćerke ćelije dobiju jednaku količinu genetskog materijala, i sasvim je prirodno da i prije dioba ćelija dolazi do udvostručenja genetskog materijala, odnosno molekula DNK (slika 1).

Šta je stanični ciklus? Životni ciklus ćelije - redoslijed događaja koji se događaju od trenutka nastanka date stanice do podjele na ćerke ćelije. Prema drugoj definiciji, stanični ciklus je život ćelije od trenutka kada se pojavi kao rezultat diobe matične stanice do vlastite diobe ili smrti.

Tijekom staničnog ciklusa, stanica raste i mijenja se tako da uspješno obavlja svoje funkcije u višećelijskom organizmu. Taj se proces naziva diferencijacija. Tada ćelija određeno vrijeme uspješno obavlja svoje funkcije, nakon čega se počinje dijeliti.

Jasno je da se sve ćelije višećelijskog organizma ne mogu beskonačno dijeliti, inače bi sva stvorenja, uključujući i čovjeka, bila besmrtna.

Slika: 1. Fragment molekula DNK

To se ne događa jer DNK sadrži "gene smrti" koji se aktiviraju pod određenim uvjetima. Oni sintetišu određene enzimske proteine \u200b\u200bkoji uništavaju strukture ćelije, njene organele. Kao rezultat, ćelija se smanjuje i umire.

Ova programirana ćelijska smrt naziva se apoptoza. Ali u periodu od trenutka pojave stanice do apoptoze, stanica prolazi kroz mnoge podjele.

Stanični ciklus sastoji se od 3 glavne faze:

1. Interfaza je period intenzivnog rasta i biosinteze određenih supstanci.

2. Mitoza ili kariokineza (nuklearna dioba).

3. Citokineza (podjela citoplazme).

Pogledajmo bliže faze staničnog ciklusa. Dakle, prva je međufaza. Interfaza je najduža faza, period intenzivne sinteze i rasta. Ćelija sintetizira mnoge supstance potrebne za njen rast i provedbu svih njegovih funkcija. Tokom interfaze dolazi do replikacije DNK.

Mitoza je proces nuklearne diobe, u kojem se hromatide razdvajaju jedna od druge i redistribuiraju u obliku hromozoma između ćelija ćerki.

Citokineza je proces podjele citoplazme između dvije ćerke ćelije. Obično, pod nazivom mitoza, citologija kombinira faze 2 i 3, odnosno diobu stanica (kariokineza) i diobu citoplazme (citokineza).

Okarakteriziramo međufazu detaljnije (slika 2). Interfaza se sastoji od 3 perioda: G 1, S i G 2. Prvi period, presintetski (G 1), faza je intenzivnog rasta ćelija.

Slika: 2. Glavne faze životnog ciklusa ćelije.

Tu se događa sinteza određenih supstanci, ovo je najduža faza koja slijedi podjelu ćelija. U ovoj fazi dolazi do nakupljanja supstanci i energije potrebne za naredni period, odnosno za umnožavanje DNK.

Prema modernim konceptima, u razdoblju G1 sintetiziraju se supstance koje inhibiraju ili stimuliraju sljedeći period ćelijskog ciklusa, odnosno sintetski period.

Sintetički period (S) obično traje od 6 do 10 sati, za razliku od presintetskog perioda, koji može trajati i do nekoliko dana i uključuje umnožavanje DNK, kao i sintezu proteina, poput histonskih proteina, koji mogu stvarati hromozome. Na kraju sintetskog razdoblja, svaki se hromozom sastoji od dvije kromatide povezane centromerom. U istom periodu centrioli su se udvostručili.

Postsintetski period (G 2) započinje odmah nakon umnožavanja hromozoma. Traje od 2 do 5 sati.

U istom periodu se akumulira energija koja je neophodna za dalji proces diobe ćelija, odnosno direktno za mitozu.

U tom se razdoblju mitohondriji i hloroplasti dijele i sintetiziraju se proteini koji će nakon toga formirati mikrotubule. Kao što znate, mikrotubule tvore filament diobenog vretena i sada je ćelija spremna za mitozu.

Prije nego što nastavimo s opisom metoda diobe ćelija, razmotrimo postupak umnožavanja DNK, što dovodi do stvaranja dvije kromatide. Ovaj proces se odvija u sintetičkom periodu. Umnožavanje molekule DNK naziva se replikacija ili reduplikacija (slika 3).

Slika: 3. Proces replikacije DNK (reduplikacije) (sintetički period interfaze). Enzim helikaze (zeleni) odmotava dvostruku spiralu DNA, a DNK polimeraze (plave i narančaste) dopunjuju komplementarne nukleotide.

Tijekom replikacije, dio molekule majčine DNK odvija se u dvije niti pomoću posebnog enzima zvanog helikaza. Štoviše, to se postiže prekidom vodikovih veza između komplementarnih azotnih baza (A-T i G-C). Dalje, na svaki nukleotid odvojenih DNA lanaca, enzim DNA polimeraza prilagođava nukleotid koji mu je komplementaran.

Tako nastaju dvije dvolančane molekule DNA, od kojih svaka uključuje jedan lanac roditeljske molekule i jedan novi kćerki lanac. Ova dva molekula DNK su apsolutno identična.

Nemoguće je istovremeno odviti čitav veliki molekul DNK radi replikacije. Stoga replikacija započinje u odvojenim dijelovima molekule DNA, formiraju se kratki fragmenti, koji se zatim spajaju u dugu nit pomoću određenih enzima.

Dužina staničnog ciklusa ovisi o vrsti ćelije i vanjskim čimbenicima kao što su temperatura, dostupnost kisika i hranjivih sastojaka. Na primjer, bakterijske ćelije se dijele svakih 20 minuta pod povoljnim uvjetima, epitelne stanice crijeva dijele se svakih 8-10 sati, a stanice vrhova korijena luka svakih 20 sati. A neke ćelije nervnog sistema se nikada ne dijele.

Pojava ćelijske teorije

U 17. stoljeću engleski liječnik Robert Hooke (slika 4), koristeći domaći svjetlosni mikroskop, vidio je da su pluta i druga biljna tkiva sastavljena od malih ćelija razdvojenih pregradama. Nazvao ih je ćelijama.

Slika: 4. Robert Hooke

1738. godine njemački botaničar Matthias Schleiden (slika 5) zaključio je da su biljna tkiva sastavljena od ćelija. Tačno godinu dana kasnije, zoolog Theodor Schwann (slika 5) došao je do istog zaključka, ali samo u vezi sa životinjskim tkivima.

Slika: 5. Matthias Schleiden (lijevo) Theodor Schwann (desno)

Zaključio je da su životinjska tkiva, poput biljnih, sačinjena od ćelija i da su ćelije osnova života. Na osnovu ćelijskih podataka, naučnici su formulisali ćelijsku teoriju.

Slika: 6. Rudolf Virchow

Nakon 20 godina, Rudolf Virchow (slika 6) proširio je teoriju ćelija i došao do zaključka da ćelije mogu nastati iz drugih ćelija. Napisao je: „Tamo gdje postoji ćelija, mora postojati i prethodna ćelija, baš kao što životinje potječu samo od životinje, a biljke samo od biljaka ... U svim živim oblicima, bilo da su to organizmi životinja ili biljaka ili njihovi sastavni dijelovi, dominiraju vječni zakon kontinuiranog razvoja. "

Struktura hromozoma

Kao što znate, hromozomi igraju ključnu ulogu u diobi ćelija jer prenose genetske informacije iz generacije u generaciju. Hromosomi se sastoje od molekula DNK koji je histonima vezan za proteine. Takođe, ribosomi sadrže malu količinu RNK.

U dijelećim ćelijama hromozomi su predstavljeni u obliku dugih tankih niti, ravnomjerno raspoređenih po cijelom volumenu jezgre.

Pojedinačni hromozomi se ne mogu razlikovati, ali njihov hromozomski materijal obojen je osnovnim bojama i naziva se hromatin. Prije diobe ćelija, hromozomi (slika 7) se zadebljavaju i skraćuju, što im omogućava da se jasno vide pod svjetlosnim mikroskopom.

Slika: 7. Hromozomi u profazi 1 mejoze

U raspršenom, odnosno rastegnutom stanju, hromozomi učestvuju u svim procesima biosinteze ili regulišu procese biosinteze, a tokom diobe ćelija ova funkcija je suspendirana.

U svim oblicima ćelijske diobe, DNK svakog hromozoma se replicira, tako da nastaju dvije identične, dvostruke polinukleotidne DNA lance.

Slika: 8. Struktura hromozoma

Ti su lanci okruženi proteinskim omotačem i na početku diobe ćelija izgledaju poput identičnih niti koje leže jedna pored druge. Svaka nit naziva se kromatidama i povezana je s drugom nitom neokaljanim područjem nazvanim centromera (slika 8).

Zadaća

1. Šta je stanični ciklus? Od kojih se faza sastoji?

2. Šta se događa sa ćelijom tokom međufaze? Koje su faze međufaze?

3. Šta je replikacija? Koji je njegov biološki značaj? Kada se to dogodi? Koje su supstance u njemu uključene?

4. Kako je nastala teorija ćelija? Koja su imena naučnika koji su učestvovali u njegovom formiranju?

5. Šta je hromozom? Kakva je uloga hromozoma u diobi ćelija?

1. Tehnička i humanitarna literatura ().

2. Objedinjena kolekcija digitalnih obrazovnih izvora ().

3. Objedinjena kolekcija digitalnih obrazovnih izvora ().

4. Objedinjena kolekcija digitalnih obrazovnih izvora ().

Lista referenci

1. Kamenskiy A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V.Opšta biologija 10-11 razreda Drofa, 2005.

2. Biologija. Ocjena 10. Opšta biologija. Osnovni nivo / P.V.Iževski, O.A.Kornilova, T.E. Loshchilina i drugi - 2. izdanje, revidirano. - Ventana-Graf, 2010. - 224 str.

3. Beljajev DK Biologija 10-11 razred. Opšta biologija. Osnovni nivo. - 11. izdanje, Stereotip. - M.: Education, 2012. - 304 str.

4. Stupanj biologije 11. Opšta biologija. Razina profila / V. B. Zakharov, S. G. Mamontov, N. I. Sonin i drugi - 5. izdanje, Stereotip. - Drolja, 2010. - 388 str.

5. Agafonova IB, Zakharova ET, Sivoglazov VI Biologija 10-11 razred. Opšta biologija. Osnovni nivo. - 6. izdanje, Add. - Drolja, 2010. - 384 str.

Da bi se stanica mogla potpuno podijeliti, mora se povećati i stvoriti dovoljan broj organela. A da ne bi izgubila nasljedne informacije pri dijeljenju na pola, mora napraviti kopije svojih hromozoma. I na kraju, da bi se nasljedne informacije strogo podjednako distribuirale između dvije ćerke ćelije, mora rasporediti hromozome u pravilnom redoslijedu prije njihove distribucije među kćerkama. Svi ovi važni zadaci rješavaju se tokom ćelijskog ciklusa.

Stanični ciklus je bitan jer pokazuje najvažnije: sposobnost reprodukcije, rasta i razlikovanja. Razmjena također traje, ali se ne uzima u obzir prilikom proučavanja staničnog ciklusa.

Definicija pojma

Stanični ciklus - ovo je period života ćelije od rođenja do stvaranja ćerki ćelija.

U životinjskim ćelijama stanični ciklus, kao vremenski interval između dvije podjele (mitoze), traje u prosjeku 10 do 24 sata.

Stanični ciklus sastoji se od nekoliko perioda (sinonim: faze), koji se redovito zamjenjuju. Kolektivno se nazivaju prve faze ćelijskog ciklusa (G 1, G 0, S i G 2) interfaza , i poziva se zadnja faza.

Slika: 1.Stanični ciklus.

Periodi (faze) ćelijskog ciklusa

1. Period prvog rasta G1 (od engleskog Growth - rast), iznosi 30-40% ciklusa, a period odmora G 0

Sinonimi: postmitotski (javlja se nakon mitoze) period, presintetski (prolazi prije sinteze DNK).

Stanični ciklus započinje rođenjem stanice kao rezultat mitoze. Nakon podjele, ćerke ćelije se smanjuju i u njima ima manje organela nego što je normalno. Stoga, "novorođena" mala ćelija u prvom periodu (fazi) staničnog ciklusa (G 1) raste i povećava se, a također stvara nedostajuće organele. Za sve to postoji aktivna sinteza proteina. Kao rezultat, ćelija postaje punopravna, moglo bi se reći, "odrasla osoba".

Kako se period rasta G 1 obično završava za ćeliju?

1. Ulazak ćelije u proces. Zbog diferencijacije, ćelija stiče posebne karakteristike za obavljanje funkcija neophodnih za čitav organ i tijelo. Diferencijacija se pokreće kontroliranjem supstanci (hormona) koje djeluju na odgovarajuće molekularne receptore ćelije. Ćelija koja je završila svoju diferencijaciju ispada iz ciklusa diobe i nalazi se period odmora G 0 ... Djelovanje aktivirajućih supstanci (mitogena) potrebno je da bi se podvrglo dediferencijaciji i vratilo u stanični ciklus.
2. Smrt (smrt) ćelije.
3. Ulazak u naredni period ćelijskog ciklusa je sintetički.

2. Sintetički period S (od engleskog Synthesis - sinteza) je 30-50% ciklusa

Pojam sinteze u naslovu ovog razdoblja odnosi se na Sinteza DNK (replikacija) , a ne na bilo koji drugi proces sinteze. Postigavši \u200b\u200bodređenu veličinu kao rezultat prvog perioda rasta, ćelija ulazi u sintetički period, ili fazu, S, u kojoj dolazi do sinteze DNK. Zbog replikacije DNK, ćelija udvostručuje svoj genetski materijal (hromozome), jer tačna kopija svakog hromozoma nastaje u jezgri. Svaki hromozom postaje dvostruk, a čitav set hromozoma dvostruk, ili diploidni ... Kao rezultat toga, ćelija je sada spremna podijeliti nasljedni materijal između dvije kćerke ćelije, bez gubitka ijednog gena.

3. Period drugog rasta G 2 (od engleskog Growth - rast), iznosi 10-20% ciklusa

Sinonimi: period premitoze (javlja se prije mitoze), postsintetički (javlja se nakon sinteze) period.

Period G 2 je pripremni za sljedeću diobu ćelija. Tokom drugog perioda rasta G2, ćelija proizvodi proteine \u200b\u200bpotrebne za mitozu, posebno tubulin za vreteno; stvara rezervu energije u obliku ATP-a; provjerava je li replikacija DNA završena i priprema li se za dijeljenje.

4. Period mitotske podjele M (od engleskog Mitosis - mitoza), iznosi 5-10% ciklusa

Nakon diobe, stanica se nalazi u novoj G 1 fazi i stanični ciklus završava.

Regulacija ćelijskog ciklusa

Na molekularnom nivou, prijelaz iz jedne faze ciklusa u drugu reguliraju dva proteina - cyclini kinaza ovisna o ciklinu (CDK).

Proces reverzibilne fosforilacije / defosforilacije regulatornih proteina koristi se za regulaciju staničnog ciklusa, tj. dodavanje fosfata u njih uz naknadno uklanjanje. Ključna tvar koja regulira ulazak stanice u mitozu (tj. Njezin prijelaz iz G2 faze u M fazu) je specifična serin / treonin protein kinazakoja nosi ime faktor zrenja - FS, ili MPF, iz engleskog faktora promocije sazrijevanja. U aktivnom obliku, ovaj proteinski enzim katalizira fosforilaciju mnogih proteina koji su uključeni u mitozu. To su, na primjer, histon H 1, koji je dio hromatina, lamin (komponenta citoskeleta smještenog u nuklearnoj membrani), faktori transkripcije, proteini mitotskog vretena i brojni enzimi. Fosforilacija ovih proteina pomoću faktora sazrijevanja MPF ih aktivira i započinje proces mitoze. Nakon završetka mitoze, regulatorna podjedinica PS, cyclin, označen je ubikvitinom i podvrgava se razgradnji (proteolizi). Sad je red protein fosfataza, koji defosforiliraju proteine \u200b\u200bkoji su sudjelovali u mitozi, koji ih prevode u neaktivno stanje. Kao rezultat, ćelija se vraća u stanje interfaze.

PS (MPF) je heterodimerni enzim koji uključuje regulatornu podjedinicu, naime ciklin, i katalitičku podjedinicu, odnosno ciklin-zavisnu kinazu CDK (CDK od engleske cyclin-zavisne kinaze), poznatu kao p34cdc2; 34 kDa. Jedini aktivni oblik ovog enzima je CDK + ciklin dimer. Pored toga, aktivnost CDC-a regulirana je reverzibilnom fosforilacijom samog enzima. Ciklini su ovo ime dobili zato što se njihova koncentracija ciklički mijenja u skladu s periodima staničnog ciklusa, a naročito se smanjuje prije početka diobe ćelija.

U ćelijama kralježnjaka prisutan je niz različitih ciklina i ciklin-zavisnih kinaza. Razne kombinacije dviju enzimskih podjedinica reguliraju početak mitoze, početak procesa transkripcije u G1 fazi, prijelaz kritične tačke nakon završetka transkripcije, početak procesa replikacije DNK u S periodu interfaze (početak tranzicije) i druge ključne prijelaze staničnog ciklusa (nije prikazano na dijagramu).
U jajnim oocitima ulazak u mitozu (prijelaz G2 / M) reguliran je promjenom koncentracije ciklina. Ciklin se kontinuirano sintetizira u interfazi sve dok se ne postigne maksimalna koncentracija u M fazi, kada se pokrene čitava kaskada fosforilacije proteina katalizirana PS. Na kraju mitoze, ciklin se brzo uništava proteinazama, koje takođe aktivira PS. U drugim ćelijskim sistemima, aktivnost PS reguliše se različitim stepenima fosforilacije samog enzima.

Sa Wikipedije, besplatne enciklopedije

Stanični ciklus - ovo je period postojanja ćelije od trenutka nastanka podjelom matične ćelije do vlastite podjele ili smrti.

Trajanje eukariotskog ćelijskog ciklusa

Dužina staničnog ciklusa varira od stanice do stanice. Stanice odraslih organizama, koje se brzo umnožavaju, poput krvotvornih ili bazalnih ćelija epidermisa i tankog crijeva, mogu ući u stanični ciklus svakih 12-36 sati. Kratki ćelijski ciklusi (oko 30 minuta) uočavaju se tijekom brzog cijepanja jajašaca iglokožaca, vodozemaca i drugih životinja. U eksperimentalnim uvjetima, mnoge linije ćelijskih kultura imaju kratak ćelijski ciklus (oko 20 sati). U najaktivnije dijelećim ćelijama trajanje razdoblja između mitoza je približno 10-24 sata.

Faze eukariotskog ćelijskog ciklusa

Eukariotski ćelijski ciklus sastoji se od dva razdoblja:

• Period rasta ćelija, nazvan "interfaza", tokom kojeg se sintetišu DNK i proteini i vrši priprema za diobu ćelija.
• Period ćelijske diobe, nazvan "faza M" (od riječi mitoza - mitoza).

Interfaza se sastoji od nekoliko perioda:

• G 1 -faza (s engleskog. jaz - interval), ili faza početnog rasta, tokom koje dolazi do sinteze mRNA, proteina i drugih ćelijskih komponenata;
• S-faze (s engleskog. sinteza - sinteza), tokom koje dolazi do replikacije DNK ćelijskog jezgra, dolazi i do udvostručenja centriola (ako, naravno, jesu).
• G 2 faza, tokom koje se vrši priprema za mitozu.

U diferenciranim ćelijama koje se više ne dijele, G1 faza može biti odsutna u ćelijskom ciklusu. Takve ćelije su u fazi mirovanja G 0.

Period ćelijske diobe (faza M) uključuje dvije faze:

• kariokineza (podjela staničnog jezgra);
• citokineza (podjela citoplazme).

Zauzvrat, mitoza je podijeljena u pet faza.

Opis diobe ćelija zasnovan je na podacima svjetlosne mikroskopije u kombinaciji s mikrocinemom i na rezultatima svjetlosne i elektronske mikroskopije fiksiranih i obojenih ćelija.

Regulacija ćelijskog ciklusa

Redovni slijed promjena u periodima ćelijskog ciklusa događa se tijekom interakcije proteina kao što su ciklin-ovisne kinaze i ciklini. Stanice u fazi G 0 mogu ući u ćelijski ciklus kada su izložene faktorima rasta. Razni faktori rasta, poput trombocitnih, epidermalnih i nervnih faktora rasta, vežu se za njihove receptore i pokreću unutarćelijsku signalnu kaskadu, što u konačnici dovodi do transkripcije gena za cikline i ciklin-zavisne kinaze. Kinaze ovisne o ciklinima postaju aktivne samo u interakciji s odgovarajućim ciklinima. Sadržaj različitih ciklina u ćeliji mijenja se tijekom cijelog staničnog ciklusa. Ciklin je regulatorna komponenta kompleksa kinaze koji ovisi o ciklin-ciklin. Kinaza je katalitička komponenta ovog kompleksa. Kinaze su neaktivne bez ciklina. Različiti ciklini se sintetišu u različitim fazama ćelijskog ciklusa. Dakle, sadržaj ciklina B u jajnim oocitima dostiže maksimum u vrijeme mitoze, kada se pokreće čitava kaskada reakcija fosforilacije katalizirane kompleksom kinaze koji ovisi o ciklin-B / ciklin. Na kraju mitoze, proteini se ciklin brzo razgrađuju.

Kontrolne točke ćelijskog ciklusa

Da bi se odredio kraj svake faze staničnog ciklusa, u njemu je potrebno imati kontrolne točke. Ako ćelija "prođe" kontrolnu točku, tada se nastavlja "kretati" duž ćelijskog ciklusa. Ako neke okolnosti, na primjer, oštećenje DNK, spriječe prolazak stanice kroz kontrolnu točku, što se može usporediti s nekom vrstom kontrolne točke, tada se stanica zaustavlja i ne događa se druga faza staničnog ciklusa, barem dok eliminirali prepreke koje su sprečavale kavez da prođe kroz kontrolni punkt. Postoje najmanje četiri kontrolne točke ćelijskog ciklusa: točka na G1 gdje se DNK provjerava na netaknutost DNA prije ulaska u S-fazu, kontrolna točka u S-fazi, koja provjerava ispravnost replikacije DNK, kontrolna točka na G2 gdje se provjeravaju propuštene lezije prilikom prolaska prethodnih kontrolnih točaka ili dobivenih u narednim fazama ćelijskog ciklusa. U G2 fazi otkriva se cjelovitost replikacije DNA, a stanice u kojima je DNA nedovoljno replicirana ne ulaze u mitozu. Na kontrolnoj tački sklopa vretena za cijepanje provjerava se jesu li svi kinetohori pričvršćeni za mikrotubule.

Poremećaji ćelijskog ciklusa i stvaranje tumora

Oštećena regulacija staničnog ciklusa uzrok je većini solidnih tumora. U ćelijskom ciklusu, kao što je već spomenuto, prolazak kontrolnih točaka moguć je samo u slučaju normalnog završetka prethodnih faza i odsustva kvarova. Tumorske ćelije karakteriziraju promjene u komponentama kontrolnih točaka staničnog ciklusa. Kada se kontrolne točke staničnog ciklusa inaktiviraju, uočava se disfunkcija nekih supresora tumora i protoonkogena, posebno p53, pRb, Myc i Ras. Protein p53 jedan je od faktora transkripcije koji pokreće sintezu proteina p21, koji je inhibitor CDK-ciklin kompleksa, što dovodi do zaustavljanja ćelijskog ciklusa u periodima G1 i G2. Dakle, ćelija sa oštećenom DNK ne ulazi u S-fazu. S mutacijama koje dovode do gubitka gena p53 proteina, ili njihovih promjena, ne dolazi do blokade staničnog ciklusa, stanice ulaze u mitozu, što dovodi do pojave mutiranih ćelija, od kojih većina nije održiva, dok druga dovodi do nastanka malignih ćelija.

Napišite recenziju članka "Stanični ciklus"

Književnost

1. Kolman Y., Rem K., Wirth Y. (2000.). „Vizualna biokemija“,
2. Chentsov Yu.S., (2004). ‘Uvod u ćelijsku biologiju’. M.: ICC "Akademkniga"
3. Kopnin B.P., 'Mehanizmi djelovanja onkogena i supresora tumora'

Veze

Stanični ciklus Faze Ostale faze Regulatori

Isečak koji karakteriše stanični ciklus

„Stanovnici Moskve!
Vaše su nesreće okrutne, ali Njegovo Veličanstvo Car i Kralj žele ih zaustaviti. Zastrašujući primjeri naučili su vas kako kažnjava neposluh i zločin. Poduzete su oštre mjere kako bi se zaustavila zabuna i vratila opšta sigurnost. Očinska uprava, izabrana među vama, bit će vaša općina ili gradska uprava. Brinuti će o vama, o vašim potrebama i vašoj koristi. Pripadnike ovoga odlikuje crvena vrpca koja će se nositi preko ramena, a glava grada će imati bijeli pojas preko sebe. Ali, isključujući vrijeme njihove službe, imat će samo crvenu vrpcu oko lijeve ruke.
Gradska policija uspostavlja se prema prethodnom stavu i kroz njihovu aktivnost postoji bolji poredak. Vlada je imenovala dva generalna povjerenika, odnosno šefove policije, i dvadeset povjerenika, ili privatnih izvršitelja, imenovanih u svim dijelovima grada. Prepoznat ćete ih po bijeloj traci koju će nositi oko lijeve ruke. Neke crkve različitih denominacija su otvorene i u njima se slobodno obavlja božanska služba. Vaši sugrađani svakodnevno se vraćaju svojim kućama i izdata su naređenja da se u njima nađe pomoć i zaštita, praćena nesrećom. To su sredstva koja je vlada iskoristila da uspostavi red i ublaži vašu situaciju; ali da biste to postigli, morate kombinirati svoje napore s njim, tako da, ako je moguće, zaboravite svoje nedaće, koje ste pretrpjeli, predali se nadi u manje okrutnu sudbinu, bili ste sigurni da neizbježna i sramotna smrt očekuje one koji se usude na vaše osobe i vašu preostalu imovinu i na kraju nisu sumnjali da će biti sačuvani, jer je to volja najvećeg i najpravednijeg od svih monarha. Vojnici i stanovnici, bez obzira koje ste nacije! Vratite povjerenje javnosti, izvor sreće za državu, živite poput braće, pružite jedni drugima pomoć i pokroviteljstvo, ujedinite se da opovrgnete namjere zlih uma, pokoravajte se vojnim i civilnim vlastima i uskoro će vaše suze prestati da teku. "
Što se tiče zaliha hrane za trupe, Napoleon je naredio svim trupama da se naizmjence odlaze u Moskvu a la maraude [plijen] kako bi sebi nabavili hranu, kako bi vojska bila osigurana za budućnost.
Religiozno, Napoleon je naredio ramener les papes [da vrate sveštenike] i ponovo započeti službu u crkvama.
Komercijalno i za hranu vojske svuda se vješalo:
Proglas
„Vi, mirni stanovnici Moskve, zanatlije i radni ljudi, koje je nesreća uklonila iz grada, i vi, raštrkani farmeri, koje neosnovan strah još uvijek drži na poljima, slušajte! U taj se glavni grad vraća tišina i u njemu se uspostavlja red. Vaši sunarodnjaci hrabro izlaze iz svojih skloništa, videći da ih poštuju. Svako nasilje počinjeno nad njima i njihovom imovinom odmah se kažnjava. Njegovo Veličanstvo Car i Kralj ih štite i među vama nikoga ne smatra svojim neprijateljima, osim onih koji ne poštuju njegove zapovijedi. Želi okončati vašu bijedu i vratiti vas na vaše sudove i vaše porodice. Pridržavajte se njegovih dobrotvornih namjera i dođite k nama bez ikakve opasnosti. Stanovnici! Vratite se svojim kućama s povjerenjem: uskoro ćete pronaći načine da udovoljite svojim potrebama! Obrtnici i marljivi zanatlije! Vratite se svojim rukotvorinama: kuće, trgovine, zaštitari vas čekaju, a za posao ćete primiti svoje! A vi, konačno, seljaci, izađite iz šume, gdje ste se sakrili od užasa, vratite se bez straha u svoje kolibe, tačno uvjereni da ćete pronaći zaštitu. Skladišta su osnovana u gradu, gdje seljaci mogu donijeti višak zaliha i zemljište. Vlada je poduzela sljedeće mjere kako bi osigurala njihovu slobodnu prodaju: 1) Od ovog datuma, seljaci, poljoprivrednici i oni koji žive u okolini Moskve mogu dovoziti opskrbu u grad, bilo koje vrste, u dva određena skladišta, tj. Mokhovaya i Okhotny Ryad. 2) ove će se namirnice od njih kupovati po cijeni po kojoj se kupac i prodavac međusobno dogovore; ali ako prodavac ne dobije poštenu cijenu koju je zahtijevao, tada će ih moći slobodno vratiti u svoje selo, u kojem ga nitko ni pod kakvim izgovorom ne može spriječiti. 3) Svaka nedjelja i srijeda su zakazani tjedno za velike dane trgovanja; zašto će dovoljan broj trupa biti smješten utorkom i subotom na svim glavnim cestama, taman toliko iz grada da brane te vagone. 4) Poduzeće se takve mere da se seljaci sa svojim kolima i konjima ne suoče sa preprekama na povratku. 5) Sredstva će se odmah koristiti za uspostavljanje normalne trgovine. Građani gradova i sela, a vi, radnici i zanatlije, koje god nacije bili! Pozvani ste da ispunite očinske namjere Njegovog Veličanstva cara i kralja i da zajedno s njim doprinesete općoj dobrobiti. Donesite mu poštovanje i povjerenje na noge i ne ustručavajte se pridružiti nam se! "
U pogledu podizanja duha vojske i naroda, neprestano su se pravile kritike, dijelile nagrade. Car je jahao na konjima ulicama i tješio stanovnike; i uprkos svoj zaokupljenosti državnim poslovima, i sam je posjećivao pozorišta osnovana po njegovom nalogu.
Što se tiče dobročinstva, najbolje hrabrosti okrunjenih glava, Napoleon je činio sve što je ovisilo o njemu. U dobrotvornim ustanovama naredio je da se upiše Maison de ma mere [Kuća moje majke], kombinirajući ovim činom nježni sinovski osjećaj s veličinom monarhove vrline. Posjetio je sirotište i dajući siročadi koje je spasio da im poljube bijele ruke, ljubazno je razgovarao s Tutolminom. Tada je, prema rječitoj Thierovoj prezentaciji, naredio da plaće svojih trupa podijeli Rusima, od njih zarađenih, krivotvorenog novca. Relevantni armee Française "zaposleni u moyens par un acte digue de lui et de l" odgovarajući distributer des secours aux incendies. Mais les vivres etant trop prcieux pour etre donnes a des etrangers la plupart ennemis, Napoleon je dao mieux leur fournir de l "argent afin qu" ils fournissent au dehors, i drugi najbolje odgovara distributerima rubalja. [Uzdižući upotrebu ovih mjera u akciji dostojnoj njemu i francuskoj vojsci, naredio je raspodjelu povlastica spaljenim. Ali budući da su zalihe hrane bile preskupe da bi se davale ljudima u stranoj zemlji i uglavnom bile neprijateljske, Napoleon je smatrao da je najbolje dati im novac kako bi hranu mogli dobiti sa strane; i zapovjedio im je da budu obdareni papirnatim rubljama.]

G1, S i G2 faze ćelijskog ciklusa zajednički se nazivaju interfaza. Ćelija koja dijeli provodi većinu svog vremena u međufazi, jer raste kao priprema za diobu. Faza mitoze povezana je s nuklearnom separacijom praćenom citokinezom (podjela citoplazme u dvije odvojene ćelije). Na kraju mitotskog ciklusa nastaju dva različita. Svaka ćelija sadrži identičan genetski materijal.

Vrijeme potrebno za završetak diobe stanice ovisi o njenom tipu. Na primjer, stanice u koštanoj srži, stanice kože, stanice u želucu i crijevima dijele se brzo i kontinuirano. Ostale ćelije se dijele po potrebi, zamjenjujući oštećene ili mrtve ćelije. Ove vrste ćelija uključuju ćelije bubrega, jetre i pluća. Ostale, uključujući nervne ćelije, prestaju se dijeliti nakon sazrijevanja.

Periodi i faze ćelijskog ciklusa

Dijagram glavnih faza ćelijskog ciklusa

Dva glavna razdoblja eukariotskog staničnog ciklusa uključuju interfazu i mitozu:

Interfaza

U tom periodu ćelija udvostručuje vlastitu i sintetizira DNK. Procjenjuje se da ćelija koja dijeli troši oko 90-95% svog vremena na interfazu, koja se sastoji od sljedeće 3 faze:

• Faza G1: vremenski interval prije sinteze DNK. U ovoj fazi ćelija povećava veličinu i broj u pripremi za diobu. u ovoj fazi su diploidni, što znači da postoje dva kompleta hromozoma.
• S-faza: faza ciklusa tokom koje se sintetizira DNK. Većina ćelija ima uski vremenski okvir tokom kojeg dolazi do sinteze DNA. Sadržaj hromozoma se u ovoj fazi udvostručuje.
• Faza G2: period nakon sinteze DNK, ali prije početka mitoze. Stanica sintetizira dodatne proteine \u200b\u200bi nastavlja rasti u veličini.

Faze mitoze

Tokom mitoze i citokineze, sadržaj matične ćelije se ravnomjerno raspoređuje između dvije kćerke. Mitoza ima pet faza: profazu, prometafazu, metafazu, anafazu i telofazu.

• Profaza: u ovoj fazi dolazi do promjena kako u citoplazmi tako i u ćeliji koja se dijeli. kondenzuje se u diskretne hromozome. Hromozomi počinju migrirati prema središtu ćelije. Nuklearna ovojnica se raspada i vlakna vretena nastaju na suprotnim polovima ćelije.
• Prometafaza: faza mitoze u eukariotskim somatskim ćelijama nakon profaze i prethodne metafaze. U prometafazi, nuklearna membrana se raspada na brojne "membranske vezikule", a hromozomi iznutra tvore proteinske strukture zvane kinetohore.
• Metafaza: u ovoj fazi nuklear potpuno nestaje, formira se vretenasta podjela, a hromozomi se nalaze na metafaznoj ploči (ravni koja je jednako udaljena od dva pola ćelije).
• Anafaza: u ovoj fazi upareni hromozomi () se odvajaju i počinju se kretati prema suprotnim krajevima (polovima) ćelije. Vreteno podjele, koje nije povezano, proteže se i produžava ćeliju.
• Telofaza: u ovoj fazi hromozomi dosežu nova jezgra, a genetski sadržaj ćelije podijeljen je podjednako na dva dijela. Citokineza (dioba eukariotskih ćelija) započinje prije kraja mitoze i završava nedugo nakon telofaze.

Citokineza

Citokineza je proces podjele citoplazme u eukariotskim ćelijama koje proizvode različite kćerke. Citokineza se javlja na kraju ćelijskog ciklusa nakon mitoze ili.

U diobi životinjskih ćelija, citokineza se javlja kada kontraktilni prsten stvara razdvojeni žlijeb koji steže staničnu membranu na pola. Izgrađena je ćelijska ploča koja dijeli ćeliju na dva dijela.

Čim ćelija završi sve faze staničnog ciklusa, vraća se u G1 fazu i cijeli se ciklus ponavlja. Ćelije tijela također su u stanju mirovanja, što se naziva fazom Gap 0 (G0) u bilo kojem trenutku njihovog životnog ciklusa. Oni mogu ostati u ovoj fazi vrlo dugo vremena dok se ne prime signali za prolazak kroz ćelijski ciklus.

Stanice koje sadrže genetske mutacije stalno se stavljaju u G0 fazu kako bi se spriječilo njihovo umnožavanje. Kad stanični ciklus pođe po zlu, poremećen je normalan rast ćelija. Mogu se razviti koji stječu kontrolu nad vlastitim signalima rasta i nastaviti se nesmetano razmnožavati.

Stanični ciklus i mejoza

Ne dijele se sve stanice kroz proces mitoze. Organizmi koji se reprodukuju seksualno takođe prolaze kroz vrstu ćelijske diobe koja se naziva mejoza. Mejoza se javlja i slična je procesu mitoze. Međutim, nakon kompletnog staničnog ciklusa, u kćeri nastaju četiri stanice kćeri u mejozi. Svaka ćelija sadrži polovinu broja hromozoma izvorne (roditeljske) ćelije. To znači da su polne ćelije. Kada se haploidne muške i ženske spolne stanice kombiniraju u nazvanom procesu, one formiraju jednu koja se naziva zigota.