§21. Բջջային ցիկլ

Որպեսզի բջիջը լիովին բաժանվի, այն պետք է մեծանա իր չափերով և ստեղծի բավարար քանակությամբ օրգանելներ։ Եվ որպեսզի ժառանգական տեղեկատվությունը կիսով չափ չկորցնի, նա պետք է կրկնօրինակի իր քրոմոսոմները։ Եվ վերջապես, երկու դուստր բջիջների միջև ժառանգական տեղեկատվությունը խիստ հավասարապես բաշխելու համար, այն պետք է դասավորի քրոմոսոմները ճիշտ հերթականությամբ, նախքան դրանք բաշխելը դուստր բջիջներին: Այս բոլոր կարևոր առաջադրանքները կատարվում են բջջային ցիկլի ընթացքում:

Բջջային ցիկլը կարևոր է, քանի որ... այն ցույց է տալիս ամենակարևորը՝ վերարտադրվելու, աճելու և տարբերվելու կարողությունը: Փոխանակումը նույնպես տեղի է ունենում, բայց դա հաշվի չի առնվում բջջային ցիկլը ուսումնասիրելիս:

Հայեցակարգի սահմանում

Բջջային ցիկլ - սա բջջի կյանքի շրջանն է ծնունդից մինչև դուստր բջիջների ձևավորումը:

Կենդանական բջիջներում բջջային ցիկլը՝ երկու բաժանումների (միտոզների) միջև ընկած ժամանակահատվածը, միջինում տևում է 10-ից 24 ժամ։

Բջջային ցիկլը բաղկացած է մի քանի ժամանակաշրջաններից (հոմանիշ՝ փուլեր), որոնք բնականաբար փոխարինում են միմյանց։ Բջջային ցիկլի առաջին փուլերը (G 1, G 0, S և G 2) միասին կոչվում են. միջփուլ , իսկ վերջին փուլը կոչվում է .

Բրինձ. 1.Բջջային ցիկլ.

Բջջային ցիկլի ժամանակաշրջանները (փուլերը):

1. Առաջին աճի ժամանակաշրջանը G1 (անգլերեն Growth - աճ), կազմում է ցիկլի 30-40%-ը, իսկ հանգստի շրջանը G. 0

Հոմանիշներ՝ հետմիտոզ (առաջանում է միտոզից հետո) շրջան, նախասինթետիկ (անցնում է ԴՆԹ-ի սինթեզից առաջ) շրջան։

Բջջային ցիկլը սկսվում է միտոզով բջիջի ծնունդով: Բաժանվելուց հետո դուստր բջիջները փոքրանում են չափերով և ունեն ավելի քիչ օրգանոիդներ, քան նորմալ: Հետևաբար, «նորածին» փոքր բջիջը բջջային ցիկլի առաջին շրջանում (փուլում) (G 1) աճում և մեծանում է չափերով, ինչպես նաև ձևավորում է բացակայող օրգանելները: Այս ամենի համար անհրաժեշտ սպիտակուցների ակտիվ սինթեզ կա։ Արդյունքում բջիջը դառնում է լիարժեք, կարելի է ասել՝ «չափահաս»։

Ինչպե՞ս է սովորաբար ավարտվում G1 աճի շրջանը բջիջի համար:

1. Բջջի մուտքը գործընթացի մեջ. Տարբերակման շնորհիվ բջիջը ձեռք է բերում հատուկ հատկանիշներ՝ ամբողջ օրգանի և օրգանիզմի համար անհրաժեշտ գործառույթներ կատարելու համար։ Տարբերակումը հրահրվում է բջջի համապատասխան մոլեկուլային ընկալիչների վրա գործող հսկիչ նյութերի (հորմոնների) միջոցով: Բջիջը, որն ավարտել է իր տարբերակումը, դուրս է գալիս բաժանման ցիկլից և մտնում է հանգստի շրջան G 0 . Ակտիվացնող նյութերի (միտոգենների) ազդեցությունը պահանջվում է, որպեսզի այն անցնի դեդիֆերենցում և վերադառնա բջջային ցիկլ:
2. Բջջի մահ (մահ):
3. Մտնելով բջջային ցիկլի հաջորդ շրջանը՝ սինթետիկ:

2. Սինթետիկ շրջան S (անգլերեն Synthesis - synthesis-ից), կազմում է ցիկլի 30-50%-ը.

Այս ժամանակաշրջանի անվանման մեջ սինթեզի հասկացությունը վերաբերում է ԴՆԹ սինթեզ (կրկնօրինակում) , և ոչ այլ սինթեզի գործընթացներին: Առաջին աճի շրջանն անցնելու արդյունքում որոշակի չափի հասնելով՝ բջիջը մտնում է սինթետիկ շրջան կամ S փուլ, որտեղ տեղի է ունենում ԴՆԹ-ի սինթեզ։ ԴՆԹ-ի վերարտադրության շնորհիվ բջիջը կրկնապատկում է իր գենետիկական նյութը (քրոմոսոմները), քանի որ Յուրաքանչյուր քրոմոսոմի ճշգրիտ պատճենը ձևավորվում է միջուկում: Յուրաքանչյուր քրոմոսոմ դառնում է կրկնակի, իսկ ամբողջ քրոմոսոմային հավաքածուն՝ կրկնակի, կամ դիպլոիդ . Արդյունքում բջիջն այժմ պատրաստ է ժառանգական նյութը հավասարապես բաժանել երկու դուստր բջիջների միջև՝ առանց որևէ գեն կորցնելու։

3. Երկրորդ աճի ժամանակաշրջանը G 2 (անգլերենից Growth - աճ), կազմում է ցիկլի 10-20%:

Հոմանիշներ՝ պրեմիտոտիկ (անցնում է միտոզից առաջ) շրջան, հետսինթետիկ (առաջանում է սինթետիկից հետո):

G2 շրջանը նախապատրաստում է հաջորդ բջիջների բաժանմանը: G 2-ի աճի երկրորդ շրջանում բջիջը արտադրում է միտոզի համար անհրաժեշտ սպիտակուցներ, մասնավորապես՝ տուբուլին՝ spindle-ի համար; ստեղծում է էներգիայի պաշարներ ATP-ի տեսքով. ստուգում է արդյոք ԴՆԹ-ի վերարտադրությունը ամբողջական է և պատրաստվում է բաժանման:

4. M-ի միտոտիկ բաժանման շրջանը (անգլերեն Mitosis - mitosis-ից), կազմում է ցիկլի 5-10%-ը.

Բաժանումից հետո բջիջը մտնում է նոր G1 փուլ, և բջջային ցիկլը ավարտվում է:

Բջջային ցիկլի կարգավորում

Մոլեկուլային մակարդակում ցիկլի մի փուլից մյուսին անցումը կարգավորվում է երկու սպիտակուցներով. ցիկլինԵվ ցիկլինից կախված կինազա(CDK):

Բջջային ցիկլը կարգավորելու համար օգտագործվում է կարգավորող սպիտակուցների հետադարձելի ֆոսֆորիլացման/դեֆոսֆորիլացման գործընթացը, այսինքն. դրանցում ֆոսֆատների ավելացում, որին հաջորդում է վերացում: Հիմնական նյութը, որը կարգավորում է բջիջի մուտքը միտոզ (այսինքն, նրա անցումը G 2 փուլից դեպի M փուլ) հատուկ է. սերին / թրեոնին սպիտակուցային կինազ, որը կոչվում է հասունացման գործոն- FS, կամ MPF, անգլերենի հասունացման խթանող գործոնից: Իր ակտիվ ձևով այս սպիտակուցային ֆերմենտը կատալիզացնում է միտոզում ներգրավված բազմաթիվ սպիտակուցների ֆոսֆորիլացումը: Դրանք են, օրինակ, հիստոն H1-ը, որը քրոմատինի մի մասն է, լամինը (միջուկային թաղանթում տեղակայված բջջակմախքի բաղադրիչ), տրանսկրիպցիոն գործոնները, միտոտիկ spindle սպիտակուցները, ինչպես նաև մի շարք ֆերմենտներ: Այս սպիտակուցների ֆոսֆորիլացումը MPF-ի հասունացման գործոնով ակտիվացնում է դրանք և սկսում միտոզի գործընթացը: Միտոզի ավարտից հետո PS կարգավորող ենթաբաժինը, ցիկլին, նշվում է ուբիկվիտինով և ենթարկվում է քայքայման (պրոտեոլիզ)։ Հիմա ձեր հերթն է սպիտակուցային ֆոսֆատազ, որոնք դեֆոսֆորիլացնում են միտոզին մասնակցած սպիտակուցները՝ դրանով իսկ տեղափոխելով դրանք ոչ ակտիվ վիճակի։ Արդյունքում բջիջը վերադառնում է միջֆազային վիճակի։

PS-ը (MPF) հետերոդիմերային ֆերմենտ է, որը ներառում է կարգավորող ենթամիավոր՝ ցիկլին, և կատալիտիկ ենթամիավոր, այն է՝ ցիկլինից կախված կինազ CDK, որը նաև հայտնի է որպես p34cdc2; 34 կԴա: Այս ֆերմենտի ակտիվ ձևը միայն CZK + ցիկլինն է: Բացի այդ, CZK-ի ակտիվությունը կարգավորվում է հենց ֆերմենտի հետադարձելի ֆոսֆորիլացմամբ: Ցիկլինները ստացել են այս անվանումը, քանի որ դրանց կոնցենտրացիան ցիկլային կերպով փոխվում է բջջային ցիկլի ժամանակաշրջաններին համապատասխան, մասնավորապես, այն նվազում է մինչև բջիջների բաժանման սկիզբը:

Ողնաշարավորների բջիջներում առկա են մի շարք տարբեր ցիկլիններ և ցիկլինից կախված կինազներ։ Երկու ֆերմենտային ստորաբաժանումների տարբեր համակցություններ կարգավորում են միտոզի սկիզբը, տրանսկրիպցիոն գործընթացի սկիզբը G1 փուլում, կրիտիկական կետի անցումը տառադարձման ավարտից հետո, ԴՆԹ-ի վերարտադրման գործընթացի սկիզբը միջֆազի S շրջանում (անցումի սկիզբ ) և բջջային ցիկլի այլ առանցքային անցումներ (գծապատկերում նշված չէ):
Գորտերի ձվաբջիջներում մուտքը միտոզ (G2/M անցում) կարգավորվում է ցիկլինի կոնցենտրացիայի փոփոխությամբ։ Ցիկլինը շարունակաբար սինթեզվում է ինտերֆազում, մինչև առավելագույն կոնցենտրացիան ձեռք բերվի M փուլում, երբ գործարկվում է PS-ով կատալիզացված սպիտակուցի ֆոսֆորիլացման ամբողջ կասկադը: Միտոզի վերջում ցիկլինը արագորեն քայքայվում է պրոտեինազներով, որոնք նույնպես ակտիվանում են PS-ով։ Այլ բջջային համակարգերում PS-ի ակտիվությունը կարգավորվում է բուն ֆերմենտի ֆոսֆորիլացման տարբեր աստիճաններով:

Բջջային ցիկլ

Բջջային ցիկլը բաղկացած է միտոզից (M փուլ) և ինտերֆազից։ Ինտերֆազում հաջորդաբար տարբերվում են G 1, S և G 2 փուլերը:

ԲՋՋԱՅԻՆ ՑԻԿԼԻ ՓՈՒԼԵՐ

Ինտերֆազ

Գ 1 հետևում է միտոզի տելոֆազին: Այս փուլում բջիջը սինթեզում է ՌՆԹ և սպիտակուցներ։ Փուլի տևողությունը տատանվում է մի քանի ժամից մինչև մի քանի օր:

Գ 2 բջիջները կարող են դուրս գալ ցիկլից և գտնվում են փուլում Գ 0 . Փուլում Գ 0 բջիջները սկսում են տարբերվել.

Ս. S փուլի ընթացքում բջջում շարունակվում է սպիտակուցի սինթեզը, տեղի է ունենում ԴՆԹ-ի վերարտադրություն, և ցենտրիոլները առանձնանում են։ Բջիջների մեծ մասում S փուլը տևում է 8-12 ժամ։

Գ 2 . G 2 փուլում ՌՆԹ-ի և սպիտակուցի սինթեզը շարունակվում է (օրինակ՝ միտոտիկ spindle-ի միկրոխողովակների համար տուբուլինի սինթեզը)։ Դուստր ցենտրիոլները հասնում են վերջնական օրգանների չափի: Այս փուլը տեւում է 2-4 ժամ։

ՄԻՏՈԶ

Միտոզի ժամանակ միջուկը (կարիոկինեզ) և ցիտոպլազմը (ցիտոկինեզ) բաժանվում են։ Միտոզի փուլերը՝ պրոֆազ, պրոմետաֆազ, մետաֆազ, անաֆազ, տելոֆազ:

Պրոֆազ. Յուրաքանչյուր քրոմոսոմ բաղկացած է երկու քույր քրոմատիդներից, որոնք միացված են ցենտրոմերով, անհետանում է: Ցենտրիոլները կազմակերպում են միտոտիկ spindle: Զույգ ցենտրիոլները միտոտիկ կենտրոնի մի մասն են կազմում, որոնցից միկրոխողովակները տարածվում են շառավղով։ Նախ, միտոտիկ կենտրոնները գտնվում են միջուկային թաղանթի մոտ, այնուհետև շեղվում են, և ձևավորվում է երկբևեռ միտոտիկ spindle: Այս գործընթացը ներառում է բևեռային միկրոխողովակներ, որոնք փոխազդում են միմյանց հետ, երբ երկարանում են:

Ցենտրիոլ ցենտրոսոմի մի մասն է (ցենտրոսոմը պարունակում է երկու ցենտրիոլ և պերիցենտրիոլ մատրիցա) և ունի 15 նմ տրամագծով և 500 նմ երկարությամբ գլանի ձև. գլանների պատը բաղկացած է միկրոխողովակների 9 եռյակից: Ցենտրոսոմում ցենտրիոլները գտնվում են միմյանց նկատմամբ ուղիղ անկյան տակ։ Բջջային ցիկլի S փուլի ընթացքում ցենտրիոլները կրկնօրինակվում են։ Միտոզում ցենտրիոլների զույգերը, որոնցից յուրաքանչյուրը բաղկացած է բնօրինակից և նոր ձևավորվածից, շեղվում են դեպի բջջային բևեռները և մասնակցում են միտոտիկ spindle-ի ձևավորմանը։

Պրոմետաֆազ. Միջուկային ծրարը տրոհվում է փոքր բեկորների: Ցենտրոմերների շրջանում առաջանում են կինետոխորներ, որոնք գործում են որպես կինետոխորային միկրոխողովակներ կազմակերպելու կենտրոններ։ Յուրաքանչյուր քրոմոսոմից կինետոխորների հեռանալը երկու ուղղություններով և դրանց փոխազդեցությունը միտոտիկ լիսեռի բևեռային միկրոխողովակների հետ քրոմոսոմների շարժման պատճառ է հանդիսանում։

Մետաֆազ. Քրոմոսոմները գտնվում են լիսեռի հասարակածային շրջանում։ Ձևավորվում է մետաֆազային թիթեղ, որտեղ յուրաքանչյուր քրոմոսոմ պահվում է զույգ կինետոխորներով և հարակից կինետոխորային միկրոխողովակներով, որոնք ուղղված են միտոտիկ լիսեռի հակառակ բևեռներին:

Անաֆազ- դուստր քրոմոսոմների շեղումը միտոտիկ լիսեռի բևեռներին 1 մկմ/րոպե արագությամբ:

Տելոֆազ. Քրոմատիդները մոտենում են բևեռներին, կինետոխորային միկրոխողովակները անհետանում են, իսկ բևեռները շարունակում են երկարանալ։ Ձևավորվում է միջուկային ծրարը և հայտնվում է միջուկը։

Ցիտոկինեզ- ցիտոպլազմայի բաժանումը երկու առանձին մասերի. Գործընթացը սկսվում է ուշ անաֆազում կամ տելոֆազում: Պլազմալեման հետ է քաշվում երկու դուստր միջուկների միջև՝ լիսեռի երկար առանցքին ուղղահայաց հարթության մեջ: Ճեղքման ակոսը խորանում է, և դուստր բջիջների միջև մնում է կամուրջ՝ մնացորդային մարմին։ Այս կառուցվածքի հետագա ոչնչացումը հանգեցնում է դուստր բջիջների ամբողջական բաժանմանը:

Բջիջների բաժանման կարգավորիչներ

Բջիջների բազմացումը, որը տեղի է ունենում միտոզի միջոցով, սերտորեն կարգավորվում է մի շարք մոլեկուլային ազդանշաններով: Բջջային ցիկլի այս բազմակի կարգավորիչների համակարգված գործունեությունը ապահովում է ինչպես բջիջների անցումը բջջային ցիկլի փուլից փուլ, այնպես էլ յուրաքանչյուր փուլի իրադարձությունների ճշգրիտ կատարումը: Բազմացնող անվերահսկելի բջիջների առաջացման հիմնական պատճառը բջջային ցիկլի կարգավորիչների կառուցվածքը կոդավորող գեների մուտացիաներն են: Բջջային ցիկլի և միտոզի կարգավորիչները բաժանվում են ներբջջային և միջբջջային: Բազմաթիվ են ներբջջային մոլեկուլային ազդանշանները, որոնցից առաջին հերթին պետք է նշել բջջային ցիկլի կարգավորիչները (ցիկլիններ, ցիկլին-կախյալ պրոտեին կինազներ, դրանց ակտիվացնողներն ու արգելակողները) և ուռուցքը ճնշողներին։

ՄԵՅՈԶԻՍ

Մեյոզի ժամանակ ձևավորվում են հապլոիդ գամետներ։

Առաջին մեյոտիկ բաժանումը

Մեյոզի առաջին բաժանումը (պրոֆազ I, մետաֆազ I, անաֆազ I և տելոֆազ I) ռեդուկցիան է։

ՊրոֆազԻհաջորդաբար անցնում է մի քանի փուլերով (լեպտոտեն, զիգոտեն, պաչիտեն, դիպլոտեն, դիակինեզ):

Լեպտոտեն -Քրոմատինը խտանում է, յուրաքանչյուր քրոմոսոմ բաղկացած է երկու քրոմատիդից, որոնք միացված են ցենտրոմերով։

Զիգոտեն- հոմոլոգ զույգ քրոմոսոմները մոտենում են և մտնում ֆիզիկական շփման մեջ ( սինապսիս) սինապտոնեմային համալիրի տեսքով, որն ապահովում է քրոմոսոմների զուգավորումը։ Այս փուլում երկու հարակից զույգ քրոմոսոմները կազմում են երկվալենտ:

Պաչիտենա- քրոմոսոմները խտանում են պարույրացման պատճառով: Խոնարհված քրոմոսոմների առանձին հատվածներ հատվում են միմյանց հետ և ձևավորում խիազմատա։ Տեղի է ունենում այստեղ անցնելով վրայով- հատվածների փոխանակում հայրական և մայրական հոմոլոգ քրոմոսոմների միջև:

Դիպլոտենա– սինապտոնեմային համալիրի երկայնական պառակտման արդյունքում յուրաքանչյուր զույգում խոնարհված քրոմոսոմների տարանջատում: Քրոմոսոմները բաժանվում են համալիրի ողջ երկարությամբ, բացառությամբ chiasmata-ի: Երկվալենտում հստակորեն տարբերվում են 4 քրոմատիդներ։ Նման երկվալենտը կոչվում է տետրադ: Քրոմատիդներում ի հայտ են գալիս փաթաթվող տեղամասեր, որտեղ սինթեզվում է ՌՆԹ:

Դիակինեզ.Շարունակվում են քրոմոսոմների կրճատման և քրոմոսոմների զույգերի պառակտման գործընթացները։ Chiasmata-ն տեղափոխվում է քրոմոսոմների ծայրեր (վերջացում): Միջուկային թաղանթը ոչնչացվում է, իսկ միջուկը անհետանում է։ Հայտնվում է միտոտիկ spindle:

ՄետաֆազԻ. I մետաֆազում տետրադները կազմում են մետաֆազային թիթեղը։ Ընդհանուր առմամբ, հայրական և մայրական քրոմոսոմները պատահականորեն բաշխված են միտոտիկ լիսեռի հասարակածի այս կամ այն ​​կողմում: Քրոմոսոմների բաշխման այս օրինաչափությունը ընկած է Մենդելի երկրորդ օրենքի հիմքում, որը (անցման հետ մեկտեղ) ապահովում է անհատների միջև գենետիկական տարբերությունները:

ԱնաֆազԻտարբերվում է միտոզի անաֆազից նրանով, որ միտոզի ժամանակ քույր քրոմատիդները շարժվում են դեպի բևեռները։ Մեյոզի այս փուլում անձեռնմխելի քրոմոսոմները շարժվում են դեպի բևեռներ:

ՏելոֆազԻչի տարբերվում միտոզի տելոֆազից: Ձևավորվում են միջուկներ՝ 23 խոնարհված (կրկնակի) քրոմոսոմներով, տեղի է ունենում ցիտոկինեզ և առաջանում դուստր բջիջներ։

Մեյոզի երկրորդ բաժանումը.

Մեյոզի երկրորդ բաժանումը` հավասարումը, ընթանում է նույն կերպ, ինչ միտոզը (պրոֆազ II, մետաֆազ II, անաֆազ II և տելոֆազ), բայց շատ ավելի արագ: Դստեր բջիջները ստանում են քրոմոսոմների հապլոիդ հավաքածու (22 աուտոսոմ և մեկ սեռական քրոմոսոմ):

Բջջային ցիկլ բջջի կյանքի ժամանակահատվածն է մեկ բաժանումից մյուսը: Բաղկացած է միջֆազային և բաժանման ժամանակաշրջաններից։ Բջջային ցիկլի տեւողությունը տարբեր օրգանիզմների մոտ տատանվում է (բակտերիաների համար՝ 20-30 րոպե, էուկարիոտների համար՝ 10-80 ժամ)։

Ինտերֆազ

Ինտերֆազ (լատ. միջ- միջեւ, փուլերը- առաջացում) բջիջների բաժանման կամ բաժանումից մինչև մահն ընկած ժամանակահատվածն է: Բջիջների բաժանումից մինչև մահը բնորոշ է բազմաբջիջ օրգանիզմի բջիջներին, որոնք բաժանվելուց հետո կորցրել են դրա ունակությունը (էրիթրոցիտներ, նյարդային բջիջներ և այլն): Ինտերֆազը զբաղեցնում է բջջային ցիկլի մոտավորապես 90%-ը:

Ինտերֆազը ներառում է.

1) նախասինթետիկ շրջան (G 1) – սկսվում են ինտենսիվ կենսասինթեզի գործընթացները, բջիջը մեծանում և մեծանում է չափերով: Հենց այս ժամանակաշրջանում է, որ բազմաբջիջ օրգանիզմների բջիջները, որոնք կորցրել են բաժանվելու ունակությունը, մնում են մինչև մահ.

2) սինթետիկ (S) – ԴՆԹ-ն և քրոմոսոմները կրկնապատկվում են (բջիջը դառնում է տետրապլոիդ), ցենտրիոլները, եթե այդպիսիք կան, կրկնապատկվում են.

3) հետսինթետիկ (G 2) – հիմնականում սինթեզի գործընթացները բջջում դադարում են, բջիջը պատրաստվում է բաժանման:

Բջիջների բաժանումը տեղի է ունենում ուղիղ(ամիտոզ) և անուղղակի(միտոզ, մեյոզ):

Ամիտոզ

Ամիտոզ – բջջի ուղիղ բաժանում, որում բաժանման ապարատ չի ձևավորվում։ Միջուկը բաժանվում է օղակաձև սեղմման պատճառով։ Գենետիկական տեղեկատվության միասնական բաշխում չկա: Բնության մեջ կաթնասունների թարթիչավորների և պլասենցային բջիջների մակրոմիջուկները (մեծ միջուկները) բաժանված են ամիտոզով։ Քաղցկեղի բջիջները կարող են բաժանվել ամիտոզի միջոցով:

Անուղղակի բաժանումը կապված է տրոհման ապարատի ձևավորման հետ: Բաժանման ապարատը ներառում է բաղադրիչներ, որոնք ապահովում են քրոմոսոմների միասնական բաշխումը բջիջների միջև (բաժանման լիսեռ, ցենտրոմերներ և, առկայության դեպքում, ցենտրիոլներ): Բջիջների բաժանումը կարելի է բաժանել միջուկային բաժանման ( միտոզ) և ցիտոպլազմային բաժանում ( ցիտոկինեզ): Վերջինս սկսվում է միջուկային տրոհման ավարտին: Բնության մեջ առավել տարածված են միտոզը և մեյոզը: Երբեմն տեղի է ունենում էնդոմիտոզ- անուղղակի տրոհում, որը տեղի է ունենում միջուկում, առանց դրա թաղանթի ոչնչացման:

Միտոզ

Միտոզ անուղղակի բջիջների բաժանումն է, որում մայր բջջից ձևավորվում են երկու դուստր բջիջներ՝ գենետիկական տեղեկատվության նույնական փաթեթով:

Միտոզի փուլեր.

1) պրոֆազ – տեղի է ունենում քրոմատինի խտացում (խտացում), քրոմատիդները պարուրաձև և կարճանում են (տեսանելի են դառնում լուսային մանրադիտակով), միջուկները և միջուկային թաղանթը անհետանում են, ձևավորվում է ողորակ, դրա թելերը կպչում են քրոմոսոմների ցենտրոմերներին, ցենտրիոլները բաժանվում և շեղվում են բևեռներից։ բջջի;

2) մետաֆազ – քրոմոսոմները մաքսիմալ պարուրաձև են և գտնվում են հասարակածի երկայնքով (հասարակածային ափսեի մեջ), մոտակայքում ընկած են հոմոլոգ քրոմոսոմները.

3) անաֆազ – spindle թելերը միաժամանակ կծկվում են և ձգում քրոմոսոմները դեպի բևեռներ (քրոմոսոմները դառնում են մոնոխրոմատիդ), միտոզի ամենակարճ փուլը.

4) տելոֆազ – ձևավորվում են քրոմոսոմներ, նուկլեոլներ և միջուկային թաղանթ, սկսվում է ցիտոպլազմայի բաժանումը։

Միտոզը բնորոշ է հիմնականում սոմատիկ բջիջներին: Միտոզը պահպանում է քրոմոսոմների մշտական ​​թիվը: Նպաստում է բջիջների քանակի ավելացմանը, հետևաբար նկատվում է աճի, վերածնման և վեգետատիվ բազմացման ժամանակ։

Մեյոզ

Մեյոզ (հունարենից մեյոզի- կրճատում) բջիջների անուղղակի կրճատման բաժանումն է, որում մայր բջջից ձևավորվում են չորս դուստր բջիջներ, որոնք ունեն ոչ նույնական գենետիկական տեղեկատվություն:

Գոյություն ունեն երկու բաժանում՝ մեյոզ I և մեյոզ II։ I ինտերֆազը նման է միտոզից առաջ ինտերֆազին: Ինտերֆազի հետսինթետիկ շրջանում սպիտակուցների սինթեզի գործընթացները չեն դադարում և շարունակվում են առաջին բաժանման պրոֆազում։

Մեյոզ I.

– պրոֆազ I – քրոմոսոմները պարուրաձև են, կորիզը և միջուկային ծրարը անհետանում են, ձևավորվում է spindle, հոմոլոգ քրոմոսոմները մոտենում են և միմյանց կպչում քույր քրոմատիդների երկայնքով (ինչպես կայծակը ամրոցում) – տեղի է ունենում: խոնարհում, այսպիսով ձևավորելով տետրադներ, կամ երկվալենտներ, ձևավորվում է քրոմոսոմային խաչմերուկ և փոխանակվում են հատվածներ. անցնելով վրայով, այնուհետև հոմոլոգ քրոմոսոմները վանում են միմյանց, բայց մնում են կապված այն տարածքներում, որտեղ տեղի է ունեցել հատում. սինթեզի գործընթացները ավարտված են.

– մետաֆազ I – քրոմոսոմները գտնվում են հասարակածի երկայնքով, հոմոլոգ – երկքրոմատիդ քրոմոսոմները գտնվում են միմյանց հակառակ՝ հասարակածի երկու կողմերում.

– անաֆազ I – spindle-ի թելերը միաժամանակ կծկվում և ձգվում են մեկ հոմոլոգ երկխրոմատիդ քրոմոսոմի երկայնքով դեպի բևեռները.

– տելոֆազ I (եթե այդպիսիք կան) - քրոմոսոմները դեսպիրալ են, ձևավորվում են միջուկ և միջուկային թաղանթ, բաշխված է ցիտոպլազմը (ձևավորված բջիջները հապլոիդ են):

Ինտերֆազ II(եթե առկա է). ԴՆԹ-ի կրկնօրինակումը տեղի չի ունենում:

Meiosis II:

– պրոֆազ II - քրոմոսոմները դառնում են ավելի խիտ, կորիզը և միջուկային թաղանթը անհետանում են, ձևավորվում է տրոհման լիսեռ;

– մետաֆազ II - քրոմոսոմները գտնվում են հասարակածի երկայնքով.

– անաֆազ II – քրոմոսոմները, լիսեռի թելերի միաժամանակյա կծկումով, շեղվում են դեպի բևեռները.

– տելոֆազ II – քրոմոսոմները հոսում են, ձևավորվում են միջուկ և միջուկային թաղանթ, և ցիտոպլազմը բաժանվում է:

Մեյոզը տեղի է ունենում նախքան սեռական բջիջների ձևավորումը: Թույլ է տալիս սեռական բջիջների միաձուլումը պահպանել տեսակի քրոմոսոմների մշտական ​​թիվը (կարիոտիպ): Ապահովում է համակցված փոփոխականություն:

GOUVPO

«ՎՈՐՈՆԵԺԻ ՊԵՏԱԿԱՆ ՏԵԽՆԻԿԱԿԱՆ ՀԱՄԱԼՍԱՐԱՆ».

ԲԺՇԿԱԿԱՆ ՀԱՄԱԿԱՐԳԵՐՈՒՄ ՀԱՄԱԿԱՐԳԱՅԻՆ ՎԵՐԼՈՒԾՄԱՆ ԵՎ ԿԱՌԱՎԱՐՄԱՆ ԲԱԺԻՆ

Վերացական

ԿԱՐԳԱՎԻՃԱԿ՝ «Մարդու և կենդանիների կենսաբանություն»

ԹԵՄԱՅԻ ՄԱՍԻՆ. «Միտոտիկ ցիկլ. Բջջային ցիկլ, փուլեր M, G1, S, G2, ավտոմատ և հետերոսինթետիկ բջիջների գործառույթներ»

Ավարտեց՝ ԲՄ-101 խմբի 1-ին կուրսի ուսանող Տոնկիխ Մ.Ա.

Ստուգել է` պրոֆեսոր, բժշկագիտության դոկտոր: Գիտություն L. B. Dmitrenko

ՎՈՐՈՆԵԺ 2010թ

Բջջային ցիկլ. ակնարկ

Իրադարձությունների կրկնվող շարքը, որն ապահովում է էուկարիոտ բջիջների բաժանումը, կոչվում է բջջային ցիկլ։ Բջջային ցիկլի երկարությունը կախված է բաժանվող բջիջների տեսակից։ Որոշ բջիջներ, ինչպիսիք են մարդու նեյրոնները, տերմինալ տարբերակման փուլին հասնելուց հետո ընդհանրապես դադարում են բաժանվել։ Մեծահասակների մարմնում թոքերի, երիկամների կամ լյարդի բջիջները սկսում են բաժանվել միայն ի պատասխան համապատասխան օրգանների վնասման: Աղիքային էպիթելի բջիջները բաժանվում են մարդու ողջ կյանքի ընթացքում։ Նույնիսկ արագորեն բազմացող բջիջներում բաժանման նախապատրաստումը տեւում է մոտ 24 ժամ Բջջային ցիկլը բաժանվում է փուլերի՝ միտոզ - M-փուլ, բջջի միջուկի բաժանում: G1 փուլը ԴՆԹ-ի սինթեզից առաջ ընկած ժամանակահատվածն է: S-փուլը սինթեզի (ԴՆԹ-ի վերարտադրության) շրջանն է։ G2 փուլը ԴՆԹ-ի սինթեզի և միտոզի միջև ընկած ժամանակահատվածն է: Ինտերֆազը ժամանակաշրջան է, որը ներառում է G1, S և G2 փուլերը: Ցիտոկինեզը ցիտոպլազմայի բաժանումն է։ Սահմանափակման կետ, R- կետ - բջջային ցիկլի այն ժամանակը, երբ բջջի առաջընթացը դեպի բաժանումը դառնում է անշրջելի: G0 փուլը բջիջների վիճակն է, որոնք հասել են միաշերտ կամ զրկված են աճի գործոններից վաղ G1 փուլում:

mitozumeiosis) նախորդում է քրոմոսոմների կրկնապատկումը, որը տեղի է ունենում բջջային ցիկլի S ժամանակահատվածում: Ժամանակահատվածը նշանակվում է սինթեզ բառի առաջին տառով՝ ԴՆԹ սինթեզ։ S շրջանի ավարտից մինչև մետաֆազի ավարտը միջուկը պարունակում է չորս անգամ ավելի շատ ԴՆԹ, քան սերմի կամ ձվի միջուկը, և յուրաքանչյուր քրոմոսոմ բաղկացած է երկու միանման քույր քրոմատիդներից։

Միտոզի ժամանակ քրոմոսոմները խտանում են և պրոֆազի վերջում կամ մետաֆազի սկզբում տեսանելի են դառնում օպտիկական մանրադիտակի տակ։ Ցիտոգենետիկ վերլուծության համար սովորաբար օգտագործվում են մետաֆազային քրոմոսոմների պատրաստուկներ։

Սկզբում հոմոլոգ քրոմոսոմների անաֆազ ցենտրոմերանջատված են, և քրոմատիդներշեղվել դեպի միտոտիկ լիսեռի հակառակ բևեռները: Քրոմատիդների ամբողջական խմբերը բևեռներ տեղափոխելուց հետո (այսուհետև դրանք կոչվում են քրոմոսոմներ), դրանցից յուրաքանչյուրի շուրջ ձևավորվում է միջուկային թաղանթ՝ ձևավորելով երկու դուստր բջիջների միջուկներ (մայր բջջի միջուկային թաղանթի ոչնչացումը տեղի է ունեցել ժ. վերջ պրոֆազ): Մտնում են դուստր խցերը ժամանակաշրջան G1, և միայն հաջորդ բաժանմանը նախապատրաստվելիս նրանք մտնում են S շրջան և դրանցում տեղի է ունենում ԴՆԹ-ի վերարտադրություն։

Մասնագիտացված ֆունկցիաներով բջիջները, որոնք երկար ժամանակ չեն մտնում միտոզ կամ ընդհանրապես կորցրել են բաժանվելու ունակությունը, գտնվում են այն վիճակում, որը կոչվում է. ժամանակաշրջան G0 .

Մարմնի բջիջների մեծ մասը դիպլոիդ է, այսինքն՝ նրանք ունեն երկու քրոմոսոմների հապլոիդ հավաքածու(հապլոիդ հավաքածուն գամետներում քրոմոսոմների թիվն է, մարդկանց մոտ՝ 23 քրոմոսոմ, և քրոմոսոմների դիպլոիդ հավաքածու - 46).

Գոնադներում սեռական բջիջների պրեկուրսորները սկզբում ենթարկվում են միտոտիկ բաժանումների, այնուհետև մտնում են մեյոզի՝ գամետների ձևավորման գործընթաց, որը բաղկացած է երկու հաջորդական բաժանումներից։ Մեյոզում հոմոլոգ քրոմոսոմները զույգվում են (հայրական 1-ին քրոմոսոմը մայրական 1-ին քրոմոսոմի հետ և այլն), որից հետո այսպես կոչված. անցնելով վրայովտեղի է ունենում ռեկոմբինացիա, այսինքն՝ հատվածների փոխանակում հայրական և մայրական քրոմոսոմների միջև։ Արդյունքում յուրաքանչյուր քրոմոսոմի գենետիկական կազմը որակապես փոխվում է։

Առաջին դիվիզիոնում մեյոզիՀոմոլոգ քրոմոսոմներ (և ոչ քույր քրոմատիդներ, ինչպես միտոզ), որի արդյունքում ձևավորվում են բջիջներ՝ հապլոիդ քրոմոսոմներով, որոնցից յուրաքանչյուրը պարունակում է 22 կրկնապատկված աուտոսոմներև մեկ կրկնապատկված սեռական քրոմոսոմ:

Առաջին և երկրորդ մեյոտիկ բաժանումների միջև չկա S ժամանակաշրջան ( բրինձ. 66.2, աջ), և քույր քրոմատիդները բաժանվում են դուստր բջիջների երկրորդ բաժանման մեջ: Արդյունքում ձևավորվում են քրոմոսոմների հապլոիդ բազմություն ունեցող բջիջներ, որոնցում կա կիսով չափ ԴՆԹ, որքան դիպլոիդ սոմատիկ բջիջներում G1 շրջանում, և 4 անգամ ավելի քիչ, քան սոմատիկ բջիջներում՝ S շրջանի վերջում։

Բեղմնավորման ընթացքում զիգոտի քրոմոսոմների և ԴՆԹ-ի պարունակությունը դառնում է նույնը, ինչ սոմատիկ բջիջում G1 ժամանակաշրջանում:

Զիգոտում S շրջանը ճանապարհ է բացում սոմատիկ բջիջներին բնորոշ կանոնավոր բաժանման համար։

Բջջային ցիկլ. փուլեր

Էուկարիոտիկ բջջային ցիկլը բաժանված է չորս փուլերի. Բջիջների ուղղակի բաժանման (միտոզ) փուլում խտացված մետաֆազային քրոմոսոմները հավասարապես բաշխված են դուստր բջիջների միջև ( Բջջային ցիկլի M փուլ՝ միտոզ): Միտոզը հայտնաբերված բջջային ցիկլի առաջին փուլն էր, և բոլոր մյուս իրադարձությունները, որոնք տեղի էին ունենում բջջում երկու միտոզների միջև, կոչվում էին. միջփուլ. Մոլեկուլային մակարդակով հետազոտությունների զարգացումը հնարավորություն է տվել բացահայտել ԴՆԹ-ի սինթեզի մի փուլ ինտերֆազում, որը կոչվում է. S-փուլ (սինթեզ). Բջջային ցիկլի այս երկու հիմնական փուլերը ուղղակիորեն չեն անցնում միմյանց: Միտոզի ավարտից հետո, մինչ ԴՆԹ-ի սինթեզը կսկսվի, Բջջային ցիկլի G1 փուլ (բացը), բջջային գործունեության ակնհայտ դադար, որի ընթացքում ներբջջային սինթետիկ գործընթացները նախապատրաստում են գենետիկական նյութի վերարտադրությունը։

Տեսանելի գործունեության երկրորդ ընդմիջում ( փուլ G2) նկատվում է ԴՆԹ սինթեզի ավարտից հետո՝ մինչև միտոզի սկիզբը։ G2 փուլում բջիջը վերահսկում է տեղի ունեցած ԴՆԹ-ի վերարտադրության ճշգրտությունը և շտկում հայտնաբերված ձախողումները: Որոշ դեպքերում առանձնանում է բջջային ցիկլի հինգերորդ փուլը ( G0), երբ բաժանման ավարտից հետո բջիջը չի մտնում հաջորդ բջջային ցիկլը և երկար ժամանակ մնում է քնած։ Այն կարող է հեռացվել այս վիճակից արտաքին խթանող (միտոգեն) ազդեցություններով։

Բջջային ցիկլի փուլերը չունեն հստակ ժամանակային և ֆունկցիոնալ սահմաններ, այնուամենայնիվ, մի փուլից մյուսին անցնելու ժամանակ տեղի է ունենում սինթետիկ գործընթացների կանոնավոր անցում, ինչը թույլ է տալիս այս ներբջջային իրադարձությունները տարբերակել մոլեկուլային մակարդակում:

Ցիկլիններ և ցիկլինից կախված կինազներ

Բջիջները մտնում են բջջային ցիկլ և սինթեզում ԴՆԹ՝ ի պատասխան արտաքին միտոգեն գրգռիչների։ Լիմֆոկիններ(Օրինակ, ինտերլեյկիններ), ցիտոկիններ(մասնավորապես ինտերֆերոններ) և պոլիպեպտիդային աճի գործոնները, փոխազդելով բջջային մակերևույթի իրենց ընկալիչների հետ, առաջացնում են ներբջջային սպիտակուցների ֆոսֆորիլացման ռեակցիաների կասկադ, որն ուղեկցվում է բջջային մակերևույթից միջուկ ազդանշանի փոխանցմամբ և համապատասխան գեների տրանսկրիպցիայի ինդուկցիայով: Առաջիններից են, որոնք ակտիվանում են գեների կոդավորումը ցիկլինային սպիտակուցներ, որոնք իրենց անվանումն են ստացել այն բանից, որ դրանց ներբջջային կոնցենտրացիան պարբերաբար փոխվում է, երբ բջիջները անցնում են բջջային ցիկլով՝ որոշակի փուլերում հասնելով առավելագույնի։ Ցիկլինները ընտանիքի հատուկ ակտիվացնողներ են ցիկլինից կախված սպիտակուցային կինազներ (CDKs) (CDK - ցիկլինից կախված կինազներ) հիմնական մասնակիցներն են բջջային ցիկլը կառավարող գեների տրանսկրիպցիայի ինդուկցիայի մեջ: Անհատական ​​CDK-ի ակտիվացումը տեղի է ունենում կոնկրետ ցիկլինի հետ նրա փոխազդեցությունից հետո, և այս համալիրի ձևավորումը հնարավոր է դառնում այն ​​բանից հետո, երբ ցիկլինը հասնում է կրիտիկական կոնցենտրացիայի: Ի պատասխան որոշակի ցիկլինի ներբջջային կոնցենտրացիայի նվազմանը, համապատասխան CDK-ն շրջելիորեն ապաակտիվացվում է: Որոշ CDK-ներ ակտիվանում են մեկից ավելի ցիկլիններով: Այս դեպքում մի խումբ ցիկլիններ, կարծես միմյանց փոխանցելով պրոտեին կինազները, երկար ժամանակ պահպանում են դրանք ակտիվացված վիճակում։ CDK-ի ակտիվացման նման ալիքները տեղի են ունենում բջջային ցիկլի G1 և S փուլերի ընթացքում:

Ցիկլիններ. ընդհանուր տեղեկություններ

Ցիկլինի յուրաքանչյուր տեսակ, որը նշանակված է A-ից H, ունի հոմոլոգ շրջան (150 ամինաթթուների մնացորդներ, որոնք կոչվում են « ցիկլին տուփ«Այս տարածաշրջանը պատասխանատու է պարտավորեցնելու համար CDK. Ցիկլինների ընտանիքում հայտնի է 14 սպիտակուց (ցիկլին A - ցիկլին J): Ընտանիքի որոշ անդամներ կազմում են ենթաընտանիքներ։ Օրինակ, D-տիպի ցիկլինների ենթաընտանիքը բաղկացած է երեք անդամներից՝ D1, D2 և D3 ցիկլինները բաժանված են երկու ենթ ընտանիքների. G1-ցիկլիններ (Գ , ԴԵվ Ե) Եվ միտոտիկ ցիկլիններ (ԱԵվ Բ).

Ցիկլինները արագորեն փոխանակում են սպիտակուցներ՝ կարճ կիսամյակային կյանքով, որը 15-20 րոպե է D-տիպի ցիկլինների համար։ Սա ապահովում է նրանց բարդույթների դինամիզմը ցիկլինից կախված կինազներ. Ամինաթթուների մնացորդների N-տերմինալ հաջորդականությունը կոչվում է ոչնչացման տուփ. Քանի որ բջիջները անցնում են բջջային ցիկլով, հետևելով անհատի ակտիվացմանը CDKանհրաժեշտության դեպքում դրանք ապաակտիվացվում են: Վերջին դեպքում տեղի է ունենում ցիկլինի պրոտեոլիտիկ դեգրադացիա, որը կոմպլեքսավորված է CDK-ի հետ, որը սկսվում է ոչնչացման տուփից։

Ցիկլիններն իրենք չեն կարող լիովին ակտիվացնել համապատասխան CDK-ները: Ակտիվացման գործընթացը ավարտելու համար պետք է տեղի ունենա որոշակի ամինաթթուների մնացորդների հատուկ ֆոսֆորիլացում և դեֆոսֆորիլացում այս սպիտակուցային կինազների պոլիպեպտիդային շղթաներում: Այս ռեակցիաների մեծ մասն իրականացվում է CDK ակտիվացնող կինազա (CAK), որը համալիր է CDK7Հետ ցիկլին Հ. Այսպիսով, CDK-ները ունակ են դառնում կատարել իրենց գործառույթները բջջային ցիկլում միայն համապատասխան ցիկլինների հետ փոխազդեցությունից և հետթարգմանական փոփոխություններից հետո՝ CAK-ի և բջջային ցիկլի այլ նմանատիպ կարգավորող սպիտակուցների ազդեցության տակ:

Էուկարիոտիկ բջիջների բաժանում. սկիզբ

Ի պատասխան միտոգեն խթանի, բջիջը ներս է փուլ G0կամ վաղաժամ G1, սկսում է իր անցումը բջջային ցիկլով։ Արտահայտման ինդուկցիայի արդյունքում ցիկլին D գեներԵվ Ե, որոնք սովորաբար խմբավորված են ցիկլիններ G1, դրանց ներբջջային կոնցենտրացիան մեծանում է։ Ցիկլիններ D1 , D2Եվ D3կինազներով բարդույթ են կազմում CDK4Եվ CDK6. Ի տարբերություն ցիկլին D1-ի, վերջին երկու ցիկլինները նույնպես միանում են CDK2. Այս երեք ցիկլինների միջև ֆունկցիոնալ տարբերություններն անհայտ են, սակայն առկա տվյալները ցույց են տալիս, որ դրանք հասնում են կրիտիկական կոնցենտրացիաների G1 փուլի զարգացման տարբեր փուլերում: Այս տարբերությունները հատուկ են բազմացող բջիջների տեսակին:

CDK2/4/6-ի ակտիվացումը հանգեցնում է ֆոսֆորիլացման սկյուռ RB(արտադրանք ռետինոբլաստոմայի գենը pRb) և հարակից սպիտակուցներ p107Եվ p130. G1 փուլի սկզբում pRb սպիտակուցթույլ ֆոսֆորիլացված, ինչը թույլ է տալիս նրան բարդ լինել արտագրման գործոն E2F, որն առանցքային դեր է խաղում ԴՆԹ-ի սինթեզի ինդուկցիայի մեջ և արգելափակում է դրա գործունեությունը։ pRb-ի լիովին ֆոսֆորիլացված ձևն ազատում է E2F-ը համալիրից, ինչը հանգեցնում է ԴՆԹ-ի վերարտադրությունը վերահսկող գեների տրանսկրիպցիոն ակտիվացմանը:

D-ցիկլինների կոնցենտրացիան աճում է բջջային ցիկլի G1 փուլի ընթացքում և հասնում է իր առավելագույն արժեքներին անմիջապես առաջանալուց անմիջապես առաջ: S-փուլ, որից հետո այն սկսում է նվազել։ Այնուամենայնիվ, այս պահին pRb-ը դեռ ամբողջությամբ ֆոսֆորիլացված չէ, և E2F գործոնը մնում է համալիրում ոչ ակտիվ վիճակում: pRb-ի ֆոսֆորիլացումը ավարտվում է CDK2-ի ակտիվացմամբ ցիկլին E. Վերջինիս ներբջջային կոնցենտրացիան դառնում է առավելագույնը բջջային ցիկլի G1 փուլից S փուլ անցնելու պահին։ Այսպիսով, ցիկլին E-CDK2 համալիրը վերցնում է CDK4-ի և CDK6-ի հետ ցիկլին D-ի կոմպլեքսները և ավարտում է pRb-ի ֆոսֆորիլացումը, որն ուղեկցվում է E2F տրանսկրիպցիոն ակտիվ գործոնի ազատմամբ: Արդյունքում սկսվում է ԴՆԹ-ի սինթեզը, այսինքն՝ բջիջը մտնում է բջջային ցիկլի S-փուլ։

Բջջային ցիկլի S փուլ՝ ԴՆԹ սինթեզ

Ժամանակաշրջան միջփուլերբ տեղի է ունենում բջջի միջուկի ԴՆԹ-ի վերարտադրությունը, կոչվում է «S փուլ»

Բջիջների բաժանմանը (միտոզ կամ մեյոզի) նախորդում է քրոմոսոմների կրկնօրինակումը, որը տեղի է ունենում բջջային ցիկլի S շրջանում ( բրինձ. 66.2): Ժամանակահատվածը նշանակվում է սինթեզ բառի առաջին տառով՝ ԴՆԹ սինթեզ։

Այն բանից հետո, երբ բջիջը մտնում է S փուլ, տեղի է ունենում արագ դեգրադացիա ցիկլին Eև ակտիվացում CDK2 ցիկլին Ա. Ցիկլին E-ն սկսում է սինթեզվել վերջում փուլ G1և նրա փոխազդեցությունը CDK2-ի հետ անհրաժեշտ պայման է բջջի S փուլ մտնելու և ԴՆԹ սինթեզը շարունակելու համար։ Այս համալիրը ակտիվացնում է ԴՆԹ-ի սինթեզը՝ վերարտադրության սկզբնամասում սպիտակուցների ֆոսֆորիլացման միջոցով: Ազդանշան S- փուլի ավարտի և բջիջի անցման համար փուլ G2ցիկլին Ա-ի կողմից մեկ այլ կինազի ակտիվացում է CDK1 CDK2-ի ակտիվացման միաժամանակյա դադարեցմամբ: ԴՆԹ-ի սինթեզի ավարտի և մեկնարկի միջև ուշացում միտոզ(G2 փուլ) օգտագործվում է բջիջի կողմից՝ վերահսկելու տեղի ունեցած քրոմոսոմների վերարտադրության ամբողջականությունն ու ճշգրտությունը: Այս ժամանակահատվածում իրադարձությունների հաջորդականությունը հստակ հայտնի չէ։

Երբ խթանվում է աճի գործոններհայտնաբերված կաթնասունների բջիջները պրոլիֆերատիվ քնած վիճակ , ցիկլիններ Դ-տիպը հայտնվում է ավելի վաղ, քան ցիկլին E. mRNA-ն և սպիտակուցը ցիկլին D1առաջին անգամ հայտնվում է 6-8 ժամ հետո, որից հետո D1 մակարդակը մնում է բարձրացված մինչև բջջային ցիկլի ավարտը ( Matsushime H. et al., 1991 թ ; Հաղթել է Ք.Ա. et al., 1992 թ).

Երբ աճի գործոնները հանվում են միջավայրից, D-տիպի ցիկլինների մակարդակը արագորեն նվազում է, քանի որ D-ցիկլինները և դրանց ՌՆԹ-ն անկայուն են:

Ցիկլին D1առնչվում է CDK4ԴՆԹ-ի սինթեզի սկսվելուց անմիջապես առաջ: Համալիրի մակարդակը գագաթնակետին է հասնում վաղ S փուլում, նախքան իջնելը վերջին S-ում և G2 փուլ (Matsushime H. et al., 1992 թ).

Ըստ երեւույթին ցիկլիններ D2Եվ D3գործել G1 ժամանակահատվածում մի փոքր ավելի ուշ, քան ցիկլին D1-ը:

D-տիպի ցիկլինների գերարտահայտումը (նորմայի համեմատ հինգ անգամ) աճի գործոնների բջիջների պահանջարկի նվազմամբ և G1 փուլի կրճատմամբ հանգեցնում է բջիջների չափի նվազմանը: Ցիկլին Եանհրաժեշտ է բջիջների մեջ մտնելու համար S-փուլ. Այն հիմնականում ասոցացվում է CDK2, թեև այն կարող է բարդույթ կազմել CDK1 .

Ցիկլին E mRNA-ի և սպիտակուցի մակարդակները, ինչպես նաև ցիկլին E-CDK2 համալիրի ակտիվությունը բարձրանում է անցման ընթացքում Գ1-Սև կտրուկ նվազում է, քանի որ բջիջները անցնում են միջին և ուշ S փուլերի միջով:

Երբ ցիկլին E-ի հակամարմինները միկրոներարկվում են կաթնասունների բջիջներում, ԴՆԹ-ի սինթեզը ճնշվում է:

Երբ ցիկլին E-ն գերարտահայտվում է, բջիջներն ավելի արագ են անցնում G1 փուլով և մտնում S փուլ, և այդպիսի բջիջները պահանջում են ավելի քիչ աճի գործոններ:

Միտոզ՝ սկիզբ

Բջիջների բաժանումը (միտոզ) սկսելու ազդանշանը գալիս է MPF գործոն (M փուլ խթանող գործոն), խթանելով բջջային ցիկլի M փուլը։ MPF-ն կինազային համալիր է CDK1այն ակտիվացնելով ցիկլիններ Ակամ Բ. Ըստ երևույթին, CDK1-ցիկլին A համալիրը ավելի կարևոր դեր է խաղում S փուլն ավարտելու և բջիջը բաժանման նախապատրաստելու գործում, մինչդեռ CDK1-ցիկլին B համալիրը հիմնականում իրականացնում է հաջորդականության վերահսկում:

Ցիկլիններ B1Եվ B2առկա է շատ ցածր կոնցենտրացիաներում փուլ G1. Նրանց կոնցենտրացիան սկսում է աճել դեպի վերջ S-և ամբողջ ընթացքում G2 փուլեր, հասնելով իրենց առավելագույնին միտոզի ժամանակ, ինչը հանգեցնում է դրանց փոխարինմանը ցիկլին Ահետ համակցությամբ CDK1. Այնուամենայնիվ, դա բավարար չէ սպիտակուցի կինազը լիովին ակտիվացնելու համար: CDK1-ի ֆունկցիոնալ կոմպետենտությունը ձեռք է բերվում հատուկ ամինաթթուների մնացորդներում մի շարք ֆոսֆորիլացումներից և դեֆոսֆորիլացումներից հետո: Նման հսկողությունն անհրաժեշտ է, որպեսզի բջիջները չմտնեն միտոզ, մինչև ԴՆԹ-ի սինթեզը ավարտվի:

Բջիջների բաժանումը սկսվում է միայն այն բանից հետո, երբ CDK1-ը, որը գտնվում է ցիկլին B-ի հետ կոմպլեքսում, ֆոսֆորիլացվում է Thr-14 և Tyr-16 մնացորդներում: սպիտակուցային կինազ WEE1, ինչպես նաև Thr-161 մնացորդում սպիտակուցային կինազ CAKև ապա ֆոսֆորիլացվել Thr-14 և Tyr-15 մնացորդներում ֆոսֆատազ CDC25. Ակտիվանալով այս կերպ՝ CDK1-ը ֆոսֆորիլացնում է միջուկի կառուցվածքային սպիտակուցները, այդ թվում՝ նուկլեոլին , միջուկային լամիններԵվ վիմենտին. Սրանից հետո միջուկը սկսում է անցնել բջջաբանորեն հստակորեն տարբերվող միտոզի փուլերով։

Միտոզի առաջին փուլն է պրոֆազ- սկսվում է հետո CDK1ամբողջությամբ ֆոսֆորիլացված է, որին հաջորդում է մետաֆազ , անաֆազԵվ տելոֆազավարտվում է բջիջների բաժանմամբ - ցիտոկինեզ. Այս գործընթացների հետևանքը կրկնօրինակված քրոմոսոմների, միջուկային և ցիտոպլազմային սպիտակուցների, ինչպես նաև բարձր և ցածր մոլեկուլային քաշով այլ միացությունների ճիշտ բաշխումն է դուստր բջիջներում: Ցիտոկինեզի ավարտից հետո տեղի է ունենում ոչնչացում ցիկլին Bուղեկցվում է CDK1-ի անակտիվացմամբ, ինչը հանգեցնում է բջիջի ներթափանցմանը փուլ G1կամ G0բջջային ցիկլը.

Բջջային ցիկլի G0 փուլ

Բջիջների որոշ տեսակներ տարբերակման որոշակի փուլերում կարող են դադարեցնել բաժանումը` լիովին պահպանելով իրենց կենսունակությունը: Բջիջների այս վիճակը կոչվում է G0 փուլ: Բջիջները, որոնք հասել են վերջնական տարբերակման վիճակի, այլևս չեն կարող դուրս գալ այս փուլից: Միևնույն ժամանակ, բջիջները, որոնք ունեն չափազանց ցածր բաժանման ունակություն, ինչպիսիք են հեպատոցիտները, կարող են նորից մտնել բջջային ցիկլ լյարդի մի մասը հեռացնելուց հետո:

Բջիջների անցումը հանգստի վիճակի հնարավոր է դառնում բարձր սպեցիֆիկ ֆունկցիայի շնորհիվ բջջային ցիկլի ինհիբիտորներ. Այս սպիտակուցների մասնակցությամբ բջիջները կարող են դադարեցնել բազմացումը շրջակա միջավայրի անբարենպաստ պայմաններում, երբ ԴՆԹ-ն վնասվում է կամ դրա վերարտադրության կոպիտ սխալներ են տեղի ունենում: Նման դադարներն օգտագործվում են բջիջների կողմից՝ տեղի ունեցած վնասը վերականգնելու համար:

Որոշակի արտաքին պայմաններում բջջային ցիկլը կարող է ընդհատվել սահմանափակման կետեր. Այս կետերում բջիջները պարտավորվում են մտնել S փուլ և/կամ միտոզ:

Ողնաշարավորների բջիջները ստանդարտ կուլտուրայի միջավայրում՝ զուրկ շիճուկ, Շատ դեպքերում մի մտեք S-փուլ, թեև միջավայրը պարունակում է բոլոր անհրաժեշտ սննդանյութերը։

Փակ միաշերտի հասնելուն պես բջիջներն ընդունակ են կոնտակտային արգելակում, դուրս գալ բջջային ցիկլից նույնիսկ առկայության դեպքում արյան շիճուկ. Բջիջները, որոնք թողել են միտոտիկ ցիկլը անորոշ ժամանակով, պահպանելով կենսունակությունը և բազմացման ներուժը, կոչվում են հանգստի բջիջներ։ Սա կոչվում է անցում պրոլիֆերատիվ հանգստի կամ G0 փուլի։

90-ական թթ Քննարկումները շարունակվեցին՝ արդյոք պրոլիֆերատիվ հանգստության վիճակը կարող է սահմանվել որպես G1-ից սկզբունքորեն տարբերվող փուլ: Ըստ երևույթին, դա իսկապես այդպես է:

Բջիջների միջուկներում, որոնք գտնվում են պրոլիֆերատիվ հանգստի մեջ, ինչպես նաև բջիջներում, որոնք գտնվում են G1 փուլ, որպես կանոն, պարունակում է ԴՆԹ-ի կրկնակի քանակ։ Այնուամենայնիվ, այս երկու պետությունների բջիջների միջև զգալի տարբերություններ կան: Հայտնի է, որ G1 փուլի տեւողությունը բաժանվող բջիջներում զգալիորեն ավելի կարճ է, քան G0-S անցման ժամանակը։ Հանգիստ և բազմացող բջիջների միաձուլման և mRNA-ի միկրոներարկման վերաբերյալ բազմաթիվ ուսումնասիրություններ ցույց են տվել, որ G0 փուլի բջիջները պարունակում են. տարածման արգելակիչներ, կանխելով մուտքը S-փուլ:

Այս փաստերը հուշում են, որ բջիջը պետք է հատուկ ծրագիր իրականացնի G0-ից դուրս գալու համար: Հարկ է նաև նշել, որ դրանք չեն արտահայտվում հանգստացող բջիջներում։ CDK2Եվ CDK4, և ցիկլիններ Դ- Եվ Էլեկտրոնային տիպեր. Նրանց սինթեզը պայմանավորված է միայն աճի գործոններով ( Lodish H. et al., 1995 թ): IN անընդհատ հեծանվային բջիջները D- և E-ցիկլինների մակարդակը մնում է բարձր ողջ ցիկլի ընթացքում, իսկ G1 շրջանի տևողությունը նվազում է նախածննդյան շրջանի համեմատ:

Այսպիսով, G0 փուլի բջիջներում չկան սպիտակուցներ, որոնք թույլ են տալիս անցնել սահմանափակման կետերով և թույլ են տալիս մուտք գործել S փուլ: Հանգստի բջիջների S- փուլին անցնելու համար աճի գործոններպետք է հրահրեն դրանցում այդ սպիտակուցների սինթեզը:

Բջջային ցիկլը `ինհիբիտորներ

Բջջային ցիկլի երկու հիմնական փուլ կա (անցումային կետեր, կառավարման կետեր R - սահմանափակման կետեր), որոնց վրա դրանք կարող են իրականացվել բացասական կարգավորող ազդեցությունները, դադարեցնելով բջիջների շարժը բջջային ցիկլով: Այս փուլերից մեկը վերահսկում է բջջի անցումը ԴՆԹ-ի սինթեզին, իսկ մյուսը՝ վերահսկում է միտոզի սկիզբը։ Կան բջջային ցիկլի այլ կարգավորվող փուլեր։

Բջիջների անցումը բջջային ցիկլի մի փուլից մյուսը վերահսկվում է ակտիվացման մակարդակով CDKնրանց ցիկլիններհետ CKI ցիկլինից կախված կինազների ինհիբիտորներ. Ըստ անհրաժեշտության, այս ինհիբիտորները կարող են ակտիվանալ և արգելափակել CDK-ների փոխազդեցությունը իրենց ցիկլինների հետ, հետևաբար նաև բջջի ցիկլը: Արտաքին կամ ներքին պայմանների փոփոխությունից հետո բջիջը կարող է շարունակել բազմանալ կամ մտնել ճանապարհ ապոպտոզ .

Գոյություն ունեն երկու CKI խմբեր. p21 ընտանիքի սպիտակուցներԵվ INK4 (CDK4-ի արգելակիչ), որոնց անդամները ընտանիքներում ունեն նմանատիպ կառուցվածքային հատկություններ։ P21 ինհիբիտորների ընտանիքը ներառում է երեք սպիտակուց. p21 , p27Եվ p57. Քանի որ այս սպիտակուցները նկարագրվել են անկախ մի քանի խմբերի կողմից, դրանց այլընտրանքային անվանումները դեռ օգտագործվում են: Այսպիսով, p21 սպիտակուցը հայտնի է նաև WAF1 (վայրի տիպի p53 ակտիվացված հատված 1), CIP1 (CDK2 փոխազդող սպիտակուց 1), SDI1 (ծերացող ստացված արգելակիչ 1) և mda-6 (մելանոմայի դիֆերենցման հետ կապված գեն) անուններով։ p27-ի և p57-ի հոմանիշներն են համապատասխանաբար KIP1 (կինազին արգելակող սպիտակուցներ 1) և KIP2 (կինազային արգելակող սպիտակուցներ 2): Այս բոլոր սպիտակուցներն ունեն գործողության լայն առանձնահատկություն և կարող են արգելակել տարբեր տեսակի սպիտակուցներ CDK .

Ի հակադրություն, INK4 ինհիբիտորների խումբն ավելի կոնկրետ է: Այն պարունակում է չորս սպիտակուցներ. p15INK4B , p16INK4A , p18INK4CԵվ p19INK4D. INK4 ընտանիքի ինհիբիտորները գործում են փուլում G1բջջային ցիկլը, արգելակելով գործունեությունը CDK4 kinase, սակայն երկրորդը INK4A գենի սպիտակուցային արտադրանք - p19ՀՅԴ, շփվում է կարգավորող գործոն MDM2 սպիտակուց p53և ապաակտիվացնում է գործոնը: Սա ուղեկցվում է կայունության բարձրացմամբ p53 սպիտակուցև կանգ առեք

Բջջային ցիկլ. G1-ից S- փուլ անցման կարգավորում

Բջջային ցիկլի մեկնարկից առաջ p27 սպիտակուց, լինելով բարձր կոնցենտրացիայի մեջ, կանխում է ակտիվացումը պրոտեին կինազ CDK4կամ CDK6 ցիկլիններ D1 , D2կամ D3. Նման պայմաններում բջիջը մնում է ներսում փուլ G0կամ վաղ G1 փուլնախքան միտոգեն խթանը ստանալը: Համարժեք խթանումից հետո p27 ինհիբիտորի կոնցենտրացիան նվազում է D ցիկլինների ներբջջային պարունակության բարձրացման ֆոնին: Սա ուղեկցվում է CDK-ի ակտիվացմամբ և, ի վերջո, ֆոսֆորիլացմամբ: pRb սպիտակուց, ասոցիացվածի թողարկումը արտագրման գործոն E2Fև համապատասխան գեների տրանսկրիպցիայի ակտիվացում։

Բջջային ցիկլի G1 փուլի այս վաղ փուլերում p27 սպիտակուցի կոնցենտրացիան դեռ բավականին բարձր է: Հետևաբար, բջիջների միտոգեն խթանման դադարեցումից հետո այս սպիտակուցի պարունակությունը արագ վերականգնվում է կրիտիկական մակարդակի և բջիջների հետագա անցումը բջջային ցիկլով արգելափակվում է համապատասխան G1 փուլում: Այս շրջելիությունը հնարավոր է այնքան ժամանակ, քանի դեռ իր զարգացման G1 փուլը չի ​​հասել որոշակի փուլի, որը կոչվում է անցումային կետ, որից հետո բջիջը հավատարիմ է դառնում բաժանմանը, իսկ աճի գործոնների հեռացումը շրջակա միջավայրից չի ուղեկցվում բջջային ցիկլի արգելակմամբ։ Թեև այս պահից սկսած բջիջները դառնում են անկախ բաժանման արտաքին ազդանշաններից, նրանք պահպանում են բջջային ցիկլը ինքնակառավարելու ունակությունը:

INK4 ընտանիքի CDK ինհիբիտորներ (p15 , p16 , p18Եվ p19) հատուկ շփվել հետ CDK4 կինազներԵվ CDK6. P15 և p16 սպիտակուցները ճանաչվել են որպես ուռուցքային ճնշողներ, և դրանց սինթեզը կարգավորվում է pRb սպիտակուց. Բոլոր չորս սպիտակուցները արգելափակում են CDK4-ի և CDK6-ի ակտիվացումը՝ թուլացնելով նրանց փոխազդեցությունը ցիկլինների հետ, կամ հեռացնելով դրանք բարդույթից: Թեև և՛ p16, և՛ p27 սպիտակուցներն ունեն CDK4-ի և CDK6-ի ակտիվությունը արգելակելու ունակություն, առաջինը ավելի մեծ կապ ունի այս սպիտակուցային կինազների նկատմամբ: Եթե ​​p16-ի կոնցենտրացիան բարձրանում է այն մակարդակի, որով այն ամբողջությամբ արգելակում է CDK4/6 կինազների ակտիվությունը, ապա p27 սպիտակուցը դառնում է հիմնական արգելակողը: CDK2 kinase .

Բջջային ցիկլի սկզբում առողջ բջիջները կարող են ճանաչել և արձագանքել ԴՆԹ-ի վնասին՝ կասեցնելով բջջային ցիկլի առաջընթացը G1 փուլում, մինչև վնասը վերականգնվի: Օրինակ՝ ի պատասխան ԴՆԹ-ի վնասի՝ ուլտրամանուշակագույն լույսի կամ իոնացնող ճառագայթման հետևանքով, p53 սպիտակուցառաջացնում է տառադարձում p21 սպիտակուցային գեն. Նրա ներբջջային կոնցենտրացիայի ավելացումը արգելափակում է CDK2-ի ակտիվացումը ցիկլիններ Eկամ Ա. Սա դադարեցնում է բջջային ցիկլի վերջին G1 կամ վաղ S փուլի բջիջները: Այս պահին բջիջն ինքն է որոշում իր ապագա ճակատագիրը. եթե վնասը հնարավոր չէ վերացնել, այն մտնում է ապոպտոզ .

Կան երկու տարբեր ուղղորդված կարգավորող համակարգեր Գ1/Ս- անցում. դրական և բացասական:

Համակարգը դրականորեն կարգավորում է մուտքը S-փուլ, ներառում է հետերոդիմեր E2F-1/DP-1և ակտիվացնելով այն ցիկլին կինազային համալիրներ .

Մեկ այլ համակարգ արգելակում է մուտքը S-փուլ: Այն ներկայացված է ուռուցք suppressors p53Եվ pRB, որոնք ճնշում են E2F-1/DP-1 հետերոդիմերների ակտիվությունը։

Բջիջների նորմալ տարածումը կախված է այս համակարգերի միջև ճշգրիտ հավասարակշռությունից: Այս համակարգերի միջև փոխհարաբերությունները կարող են փոխվել՝ հանգեցնելով բջիջների բազմացման արագության փոփոխության:

Բջջային ցիկլ. G2-ից M փուլ անցման կարգավորում

ԴՆԹ-ի վնասմանը բջջի արձագանքը կարող է առաջանալ միտոզ. Հետո p53 սպիտակուցխթանում է ինհիբիտորների սինթեզը p21, որը կանխում է ակտիվացումը

CDK1 kinase cyclin Bև հետաձգում է բջջային ցիկլի հետագա զարգացումը: Միտոզով բջիջի անցումը խստորեն վերահսկվում է. հետագա փուլերը չեն սկսվում առանց նախորդների ամբողջական ավարտի: Որոշ ինհիբիտորներ հայտնաբերվել են խմորիչի մեջ, սակայն նրանց կենդանիների հոմոլոգները մնում են անհայտ: Օրինակ, նկարագրված խմորիչ սպիտակուցներ BUB1 (բողբոջում, որը չի արգելակվում բենոմիլով)Եվ MAD2 (միտոտիկ կալանքի անբավարարություն), որոնք վերահսկում են խտացված քրոմոսոմների կցումը միտոտիկ լիսեռին միտոզի մետաֆազ. Մինչ այս բարդույթների ճիշտ հավաքումն ավարտելը, MAD2 սպիտակուցը կազմում է բարդույթ պրոտեին կինազ CDC20և ապաակտիվացնում է այն: CDC20-ն ակտիվացումից հետո ֆոսֆորիլացնում է սպիտակուցները և, որպես հետեւանք, արգելափակում է նրանց գործառույթները, որոնք կանխում են երկու հոմոլոգ քրոմատիդներից յուրաքանչյուրի շեղումը։ ցիտոկինեզ .

Եզրակացություն

Խմորիչի և կաթնասունների բջջային գծերի ջերմաստիճանից կախված մուտանտների հետ փորձերը ցույց են տվել, որ միտոզի առաջացումը որոշվում է որոշակի գեների ակտիվացմամբ և հատուկ ՌՆԹ-ի և սպիտակուցի սինթեզով: Երբեմն միտոզը համարվում է միայն միջուկային բաժանումը (կարիոկինեզ), որը միշտ չէ, որ ուղեկցվում է ցիտոտոմիայով՝ երկու մասի ձևավորումով։ բջիջները.
Այսպիսով, միտոզի արդյունքում մեկ բջիջը վերածվում է երկուսի, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի տվյալ տեսակի օրգանիզմին բնորոշ քրոմոսոմների քանակն ու ձևը, հետևաբար՝ ԴՆԹ-ի մշտական ​​քանակություն։
Միտոզի կենսաբանական նշանակությունն այն է, որ այն ապահովում է մարմնի բոլոր բջիջներում քրոմոսոմների թվի կայունությունը։ Միտոզի գործընթացում մայր բջջի քրոմոսոմների ԴՆԹ-ն խիստ հավասարապես բաշխվում է դրանից բխող երկու դուստր բջիջների միջև։ Միտոզի արդյունքում մարմնի բոլոր բջիջները, բացառությամբ սեռական բջիջների, ստանում են նույն գենետիկական տեղեկատվությունը։ Նման բջիջները կոչվում են սոմատիկ (հունարեն «soma» - մարմին): ցիկլը). Բջջային ցիկլը- Սա այն ժամանակաշրջանն է... Միտոտիկ ցիկլըներառում է միտոզ, ինչպես նաև հանգստի շրջան (G0), հետմիտոզ ( G1), սինթետիկ (S) և պրեմիտոտիկ ( G2.... Հետմիտոզային շրջան ( G1). Փուլ G1-Սա է գլխավորը...

Լինելով բարձր կոնցենտրացիայի մեջ՝ այն կանխում է սպիտակուցային կինազների CDK4 կամ CDK6 ակտիվացումը ցիկլինների կողմից D1, կամ. Այս պայմաններում բջիջը մնում է G0 կամ վաղ G1 փուլում, մինչև այն ստանա միտոգեն խթան: Համարժեք խթանումից հետո p27 ինհիբիտորի կոնցենտրացիան նվազում է D ցիկլինների ներբջջային պարունակության բարձրացման ֆոնի վրա: Սա ուղեկցվում է CDK-ի ակտիվացմամբ և, ի վերջո, pRb սպիտակուցի ֆոսֆորիլացմամբ, կապված տրանսկրիպցիոն գործոնի E2F և արտանետմամբ: համապատասխան գեների տառադարձման ակտիվացում։

Բջջային ցիկլի G1 փուլի այս վաղ փուլերում p27 սպիտակուցի կոնցենտրացիան դեռ բավականին բարձր է: Հետևաբար, բջիջների միտոգեն խթանման դադարեցումից հետո այս սպիտակուցի պարունակությունը արագ վերականգնվում է մինչև կրիտիկական մակարդակ, և բջիջների հետագա անցումը բջջային ցիկլով արգելափակվում է համապատասխան G1 փուլում: Այս շրջելիությունը հնարավոր է այնքան ժամանակ, քանի դեռ իր զարգացման G1 փուլը չի ​​հասել որոշակի փուլի, որը կոչվում է անցումային կետ, որից հետո բջիջը հավատարիմ է դառնում բաժանմանը, իսկ աճի գործոնների հեռացումը շրջակա միջավայրից չի ուղեկցվում բջջային ցիկլի արգելակմամբ: Թեև այս պահից սկսած բջիջները դառնում են անկախ բաժանման արտաքին ազդանշաններից, նրանք պահպանում են բջջային ցիկլը ինքնակառավարելու ունակությունը:

Բջջային ցիկլի սկզբում առողջ բջիջները կարող են ճանաչել և արձագանքել ԴՆԹ-ի վնասին՝ կասեցնելով բջջային ցիկլի առաջընթացը G1 փուլում, մինչև վնասը վերականգնվի: Օրինակ՝ ի պատասխան ուլտրամանուշակագույն լույսի կամ իոնացնող ճառագայթման պատճառած ԴՆԹ-ի վնասի՝ p53 սպիտակուցը հրահրում է p21 սպիտակուցի գենի տրանսկրիպցիան։ Նրա ներբջջային կոնցենտրացիայի ավելացումը արգելափակում է CDK2-ի ակտիվացումը E կամ ցիկլինների կողմից: Սա դադարեցնում է բջջային ցիկլի վերջին G1 կամ վաղ S փուլի բջիջները: Այս պահին բջիջն ինքն է որոշում իր ապագա ճակատագիրը. եթե վնասը հնարավոր չէ վերացնել, այն մտնում է