§21. Kitaran sel

Untuk membolehkan sel membahagikan sepenuhnya, ia mesti meningkatkan saiz dan mencipta bilangan organel yang mencukupi. Dan untuk tidak kehilangan maklumat keturunan apabila dibahagikan kepada separuh, dia mesti membuat salinan kromosomnya. Dan akhirnya, untuk mengagihkan maklumat keturunan secara sama rata antara dua sel anak, ia mesti menyusun kromosom dalam susunan yang betul sebelum mengedarkannya ke sel anak perempuan. Semua tugas penting ini dicapai semasa kitaran sel.

Kitaran sel penting kerana... ia menunjukkan yang paling penting: keupayaan untuk membiak, membesar dan membezakan. Pertukaran juga berlaku, tetapi ia tidak dipertimbangkan semasa mengkaji kitaran sel.

Definisi konsep

Kitaran sel - Ini adalah tempoh hayat sel dari lahir hingga pembentukan sel anak.

Dalam sel haiwan, kitaran sel, tempoh masa antara dua bahagian (mitos), berlangsung secara purata dari 10 hingga 24 jam.

Kitaran sel terdiri daripada beberapa tempoh (sinonim: fasa), yang secara semula jadi menggantikan satu sama lain. Secara kolektif, fasa pertama kitaran sel (G 1, G 0, S dan G 2) dipanggil antara fasa , dan fasa terakhir dipanggil .

nasi. 1.Kitaran sel.

Tempoh (fasa) kitaran sel

1. Tempoh pertumbuhan pertama G1 (dari Pertumbuhan Bahasa Inggeris - pertumbuhan), ialah 30-40% daripada kitaran, dan tempoh rehat G 0

Sinonim: tempoh postmitotik (berlaku selepas mitosis), tempoh prasintetik (melepasi sebelum sintesis DNA).

Kitaran sel bermula dengan kelahiran sel hasil daripada mitosis. Selepas pembahagian, saiz sel anak dikurangkan dan mempunyai organel yang lebih sedikit daripada biasa. Oleh itu, sel kecil "baru lahir" dalam tempoh pertama (fasa) kitaran sel (G 1) tumbuh dan bertambah dalam saiz, dan juga membentuk organel yang hilang. Terdapat sintesis aktif protein yang diperlukan untuk semua ini. Akibatnya, sel menjadi penuh, seseorang mungkin berkata, "dewasa".

Bagaimanakah tempoh pertumbuhan G1 biasanya berakhir untuk sel?

1. Kemasukan sel ke dalam proses. Disebabkan oleh pembezaan, sel memperoleh ciri khas untuk melaksanakan fungsi yang diperlukan untuk keseluruhan organ dan organisma. Pembezaan dicetuskan oleh bahan kawalan (hormon) yang bertindak pada reseptor molekul sel yang sepadan. Sel yang telah menyelesaikan pembezaannya terkeluar daripada kitaran pembahagian dan berada di dalam tempoh rehat G 0 . Pendedahan kepada bahan pengaktif (mitogen) diperlukan untuk ia menjalani penyahbezaan dan kembali ke kitaran sel.
2. Kematian (kematian) sel.
3. Memasuki tempoh seterusnya kitaran sel - sintetik.

2. Tempoh sintetik S (dari bahasa Inggeris Synthesis - synthesis), membentuk 30-50% daripada kitaran

Konsep sintesis dalam nama tempoh ini merujuk kepada Sintesis DNA (replikasi) , dan bukan kepada mana-mana proses sintesis lain. Setelah mencapai saiz tertentu akibat melalui tempoh pertumbuhan pertama, sel memasuki tempoh sintetik, atau fasa, S, di mana sintesis DNA berlaku. Disebabkan oleh replikasi DNA, sel menggandakan bahan genetiknya (kromosom), kerana Salinan tepat setiap kromosom terbentuk dalam nukleus. Setiap kromosom menjadi dua kali ganda dan keseluruhan set kromosom menjadi dua kali ganda, atau diploid . Akibatnya, sel kini bersedia untuk membahagikan bahan keturunan secara sama rata antara dua sel anak tanpa kehilangan satu gen.

3. Tempoh pertumbuhan kedua G 2 (dari Pertumbuhan Bahasa Inggeris - pertumbuhan), ialah 10-20% daripada kitaran

Sinonim: tempoh premitotik (melepasi sebelum mitosis), tempoh pasca sintetik (berlaku selepas sintetik).

Tempoh G2 adalah persediaan untuk pembahagian sel seterusnya. Semasa tempoh kedua pertumbuhan G 2, sel menghasilkan protein yang diperlukan untuk mitosis, terutamanya tubulin untuk gelendong; mencipta rizab tenaga dalam bentuk ATP; menyemak sama ada replikasi DNA lengkap dan bersedia untuk pembahagian.

4. Tempoh pembahagian mitosis M (dari bahasa Inggeris Mitosis - mitosis), ialah 5-10% daripada kitaran

Selepas pembahagian, sel memasuki fasa G1 baharu dan kitaran sel berakhir.

Peraturan kitaran sel

Pada peringkat molekul, peralihan dari satu fasa kitaran ke yang lain dikawal oleh dua protein - cyclin Dan kinase yang bergantung kepada cyclin(CDK).

Untuk mengawal selia kitaran sel, proses fosforilasi/defosforilasi boleh balik bagi protein pengawalseliaan digunakan, i.e. penambahan fosfat kepada mereka diikuti dengan penyingkiran. Bahan utama yang mengawal kemasukan sel ke dalam mitosis (iaitu, peralihannya dari fasa G 2 ke fasa M) adalah khusus serine/treonine protein kinase, yang dipanggil faktor kematangan- FS, atau MPF, daripada faktor penggalak kematangan bahasa Inggeris. Dalam bentuk aktifnya, enzim protein ini memangkinkan fosforilasi banyak protein yang terlibat dalam mitosis. Ini adalah, sebagai contoh, histon H1, yang merupakan sebahagian daripada kromatin, lamin (komponen sitoskeletal yang terletak dalam membran nuklear), faktor transkripsi, protein gelendong mitosis, serta beberapa enzim. Fosforilasi protein ini oleh faktor pematangan MPF ​​mengaktifkannya dan memulakan proses mitosis. Selepas selesai mitosis, subunit pengawalseliaan PS, cyclin, ditandakan dengan ubiquitin dan mengalami kerosakan (proteolisis). Kini tiba giliran protein fosfatase, yang menyahfosforilasi protein yang mengambil bahagian dalam mitosis, dengan itu memindahkannya ke keadaan tidak aktif. Akibatnya, sel kembali ke keadaan antara fasa.

PS (MPF) ialah enzim heterodimerik yang merangkumi subunit pengawalseliaan, iaitu cyclin, dan subunit pemangkin, iaitu CDK kinase yang bergantung kepada cyclin, juga dikenali sebagai p34cdc2; 34 kDa. Bentuk aktif enzim ini hanyalah dimer CZK + cyclin. Di samping itu, aktiviti CZK dikawal oleh fosforilasi boleh balik enzim itu sendiri. Cyclin menerima nama ini kerana kepekatannya berubah secara kitaran mengikut tempoh kitaran sel, khususnya, ia berkurangan sebelum permulaan pembahagian sel.

Sebilangan cyclin berbeza dan kinase bergantung kepada cyclin terdapat dalam sel vertebrata. Pelbagai kombinasi dua subunit enzim mengawal permulaan mitosis, permulaan proses transkripsi dalam fasa G1, peralihan titik kritikal selepas selesai transkripsi, permulaan proses replikasi DNA dalam tempoh S interfasa (mulakan peralihan ) dan peralihan utama lain kitaran sel (tidak ditunjukkan dalam rajah).
Dalam oosit katak, kemasukan ke dalam mitosis (peralihan G2/M) dikawal dengan menukar kepekatan cyclin. Cyclin disintesis secara berterusan dalam interfasa sehingga kepekatan maksimum dicapai dalam fasa M, apabila seluruh lata fosforilasi protein yang dimangkin oleh PS dilancarkan. Menjelang akhir mitosis, cyclin cepat dimusnahkan oleh proteinase, juga diaktifkan oleh PS. Dalam sistem selular lain, aktiviti PS dikawal oleh pelbagai tahap fosforilasi enzim itu sendiri.

Kitaran sel

Kitaran sel terdiri daripada mitosis (fasa M) dan interfasa. Dalam interfasa, fasa G 1, S dan G 2 dibezakan secara berturut-turut.

PERINGKAT-PERINGKAT KITARAN SEL

Interfasa

G 1 mengikuti telofase mitosis. Semasa fasa ini, sel mensintesis RNA dan protein. Tempoh fasa berkisar antara beberapa jam hingga beberapa hari.

G 2 sel boleh keluar dari kitaran dan berada dalam fasa G 0 . Dalam fasa G 0 sel mula membezakan.

S. Semasa fasa S, sintesis protein berterusan dalam sel, replikasi DNA berlaku, dan sentriol terpisah. Dalam kebanyakan sel, fasa S berlangsung 8-12 jam.

G 2 . Dalam fasa G 2, sintesis RNA dan protein berterusan (contohnya, sintesis tubulin untuk mikrotubulus gelendong mitosis). Sentriol anak perempuan mencapai saiz organel muktamad. Fasa ini berlangsung 2-4 jam.

MITOSIS

Semasa mitosis, nukleus (karyokinesis) dan sitoplasma (sitokinesis) membahagi. Fasa-fasa mitosis: profase, prometaphase, metaphase, anaphase, telofase.

Profase. Setiap kromosom terdiri daripada dua kromatid saudara yang disambungkan oleh sentromer; Sentriol menyusun gelendong mitosis. Sepasang sentriol adalah sebahagian daripada pusat mitosis, dari mana mikrotubulus memanjang secara jejari. Pertama, pusat mitosis terletak berhampiran membran nuklear, dan kemudian menyimpang, dan gelendong mitosis bipolar terbentuk. Proses ini melibatkan mikrotubulus kutub, yang berinteraksi antara satu sama lain apabila ia memanjang.

Sentriol adalah sebahagian daripada sentrosom (sentrosom mengandungi dua sentriol dan matriks pericentriol) dan mempunyai bentuk silinder dengan diameter 15 nm dan panjang 500 nm; dinding silinder terdiri daripada 9 triplet mikrotubul. Dalam sentrosom, sentriol terletak pada sudut tepat antara satu sama lain. Semasa fasa S kitaran sel, sentriol digandakan. Dalam mitosis, sepasang sentriol, masing-masing terdiri daripada yang asli dan yang baru terbentuk, menyimpang ke kutub sel dan mengambil bahagian dalam pembentukan gelendong mitosis.

Prometaphase. Sampul nuklear hancur menjadi serpihan kecil. Di rantau centromere, kinetochore muncul, berfungsi sebagai pusat untuk mengatur mikrotubul kinetochore. Pemergian kinetochores dari setiap kromosom dalam kedua-dua arah dan interaksinya dengan mikrotubulus kutub gelendong mitosis adalah sebab pergerakan kromosom.

Metafasa. Kromosom terletak di kawasan khatulistiwa gelendong. Plat metafasa terbentuk di mana setiap kromosom dipegang oleh sepasang kinetokor dan mikrotubulus kinetokor yang berkaitan diarahkan ke kutub bertentangan gelendong mitosis.

Anafasa– perbezaan kromosom anak kepada kutub gelendong mitosis pada kelajuan 1 µm/min.

Telofasa. Kromatid mendekati kutub, mikrotubulus kinetochore hilang, dan kutub terus memanjang. Sampul nuklear terbentuk dan nukleolus muncul.

Sitokinesis– pembahagian sitoplasma kepada dua bahagian yang berasingan. Proses ini bermula pada anafasa lewat atau telofasa. Plasmalemma ditarik balik antara dua nukleus anak perempuan dalam satah berserenjang dengan paksi panjang gelendong. Alur belahan semakin dalam, dan jambatan kekal di antara sel anak - badan sisa. Pemusnahan lanjut struktur ini membawa kepada pemisahan lengkap sel anak.

Pengatur pembahagian sel

Percambahan sel, yang berlaku melalui mitosis, dikawal ketat oleh pelbagai isyarat molekul. Aktiviti yang diselaraskan bagi pengawal selia kitaran sel berbilang ini memastikan kedua-dua peralihan sel dari fasa ke fasa kitaran sel dan pelaksanaan tepat kejadian setiap fasa. Sebab utama kemunculan sel yang tidak terkawal secara proliferatif adalah mutasi dalam gen yang mengekodkan struktur pengawal selia kitaran sel. Pengawal selia kitaran sel dan mitosis dibahagikan kepada intrasel dan antara sel. Isyarat molekul intraselular adalah banyak, di antaranya, pertama sekali, pengawal selia kitaran sel sendiri (siklin, kinase protein yang bergantung kepada cyclin, pengaktif dan perencatnya) dan penindas tumor harus disebut.

MEIOSIS

Semasa meiosis, gamet haploid terbentuk.

Pembahagian meiotik pertama

Pembahagian pertama meiosis (profasa I, metafasa I, anafasa I dan telofasa I) ialah pengurangan.

Profasesaya melalui beberapa peringkat berturut-turut (leptotena, zigotena, pachytene, diplotene, diakinesis).

Leptotena – kromatin terkondensasi, setiap kromosom terdiri daripada dua kromatid yang disambungkan oleh sentromer.

Zigotena– kromosom berpasangan homolog mendekat dan bersentuhan fizikal ( sinapsis) dalam bentuk kompleks sinaptonemal yang memastikan konjugasi kromosom. Pada peringkat ini, dua pasang kromosom yang bersebelahan membentuk bivalen.

Pachytena– kromosom menebal disebabkan oleh spiralisasi. Bahagian berasingan kromosom terkonjugasi bersilang antara satu sama lain dan membentuk chiasmata. Berlaku di sini menyeberangi- pertukaran bahagian antara kromosom homolog paternal dan maternal.

Diplotena– pemisahan kromosom terkonjugasi dalam setiap pasangan akibat pemisahan membujur kompleks sinaptonemal. Kromosom berpecah sepanjang keseluruhan kompleks, kecuali chiasmata. Dalam bivalen, 4 kromatid boleh dibezakan dengan jelas. Bivalen sedemikian dipanggil tetrad. Tapak yang meleraikan muncul dalam kromatid tempat RNA disintesis.

Diakinesis. Proses pemendekan dan pembelahan kromosom pasangan kromosom berterusan. Chiasmata bergerak ke hujung kromosom (terminalization). Membran nuklear dimusnahkan dan nukleolus hilang. Spindle mitosis muncul.

Metafasasaya. Dalam metafasa I, tetrad membentuk plat metafasa. Secara umum, kromosom paternal dan maternal diagihkan secara rawak pada satu sisi atau satu lagi khatulistiwa gelendong mitosis. Corak taburan kromosom ini mendasari undang-undang kedua Mendel, yang (bersama-sama dengan persilangan) memastikan perbezaan genetik antara individu.

Anafasasaya berbeza daripada anafasa mitosis kerana semasa mitosis kromatid kakak bergerak ke arah kutub. Semasa fasa meiosis ini, kromosom yang utuh bergerak ke kutub.

Telofasasaya tidak berbeza dengan telofase mitosis. Nukleus dengan 23 kromosom terkonjugasi (berganda) terbentuk, sitokinesis berlaku, dan sel anak terbentuk.

Pembahagian kedua meiosis.

Bahagian kedua meiosis - persamaan - berjalan dengan cara yang sama seperti mitosis (profasa II, metafasa II, anafasa II dan telofasa), tetapi lebih cepat. Sel anak perempuan menerima set kromosom haploid (22 autosom dan satu kromosom seks).

Kitaran sel ialah tempoh hayat sel dari satu bahagian ke bahagian yang lain. Terdiri daripada tempoh antara fasa dan pembahagian. Tempoh kitaran sel berbeza dalam organisma yang berbeza (untuk bakteria - 20-30 minit, untuk sel eukariotik - 10-80 jam).

Interfasa

Interfasa (dari lat. antara- antara, fasa– kemunculan) ialah tempoh antara pembelahan sel atau dari pembahagian hingga kematiannya. Tempoh dari pembahagian sel hingga kematiannya adalah ciri sel organisma multiselular yang, selepas pembahagian, telah kehilangan keupayaannya untuk melakukannya (eritrosit, sel saraf, dll.). Interphase mengambil kira-kira 90% daripada kitaran sel.

Interphase termasuk:

1) tempoh prasintesis (G 1) – proses biosintesis intensif bermula, sel membesar dan membesar dalam saiz. Ia adalah dalam tempoh ini bahawa sel-sel organisma multiselular yang telah kehilangan keupayaan untuk membahagi kekal sehingga kematian;

2) sintetik (S) – DNA dan kromosom digandakan (sel menjadi tetraploid), sentriol, jika ada, digandakan;

3) pascasintesis (G 2) – pada asasnya proses sintesis dalam sel berhenti, sel bersedia untuk pembahagian.

Pembahagian sel berlaku langsung(amitosis) dan tidak langsung(mitosis, meiosis).

Amitosis

Amitosis – pembahagian sel langsung, di mana radas pembahagian tidak terbentuk. Nukleus membahagi kerana penyempitan anulus. Tiada pengedaran seragam maklumat genetik. Secara semula jadi, makronukleus (nukleus besar) ciliates dan sel plasenta dalam mamalia dibahagikan dengan amitosis. Sel-sel kanser boleh membahagi dengan amitosis.

Pembahagian tidak langsung dikaitkan dengan pembentukan radas pembelahan. Radas pembahagian termasuk komponen yang memastikan pengedaran seragam kromosom antara sel (gelendong pembahagian, sentromer, dan, jika ada, sentriol). Pembahagian sel boleh dibahagikan kepada pembahagian nuklear ( mitosis) dan pembahagian sitoplasma ( sitokinesis). Yang terakhir bermula menjelang akhir pembelahan nuklear. Yang paling biasa di alam adalah mitosis dan meiosis. Sesekali berlaku endomitosis- pembelahan tidak langsung yang berlaku dalam nukleus tanpa pemusnahan cangkerangnya.

Mitosis

Mitosis ialah pembahagian sel tidak langsung di mana dua sel anak dengan set maklumat genetik yang sama terbentuk daripada sel ibu.

Fasa mitosis:

1) profase – berlaku pemadatan kromatin (kondensasi), kromatid berputar dan memendek (menjadi kelihatan dalam mikroskop cahaya), nukleolus dan membran nuklear hilang, gelendong terbentuk, benangnya dilekatkan pada sentromer kromosom, sentriol membahagi dan mencapah ke kutub. daripada sel;

2) metafasa – kromosom berpilin secara maksimum dan terletak di sepanjang khatulistiwa (dalam plat khatulistiwa), kromosom homolog terletak berdekatan;

3) anafasa – benang gelendong mengecut serentak dan meregangkan kromosom ke kutub (kromosom menjadi monokromatid), fasa mitosis terpendek;

4) telofasa – kromosom despiral, nukleolus dan membran nuklear terbentuk, pembahagian sitoplasma bermula.

Mitosis adalah ciri terutamanya sel somatik. Mitosis mengekalkan bilangan kromosom yang tetap. Membantu meningkatkan bilangan sel, oleh itu ia diperhatikan semasa pertumbuhan, penjanaan semula, dan pembiakan vegetatif.

Meiosis

Meiosis (dari bahasa Yunani meiosis- pengurangan) ialah pembahagian sel pengurangan tidak langsung, di mana empat sel anak terbentuk daripada sel ibu, mempunyai maklumat genetik yang tidak serupa.

Terdapat dua bahagian: meiosis I dan meiosis II. Interfasa I adalah serupa dengan interfasa sebelum mitosis. Dalam tempoh selepas sintetik interfasa, proses sintesis protein tidak berhenti dan berterusan dalam profasa bahagian pertama.

Meiosis I:

– profase I – kromosom berpusing, nukleolus dan sampul nuklear hilang, gelendong terbentuk, kromosom homolog mendekat dan melekat bersama di sepanjang kromatid kakak (seperti kilat dalam istana) – berlaku konjugasi, dengan itu membentuk tetrad, atau bivalen, persilangan kromosom dan pertukaran bahagian terbentuk - menyeberangi, kemudian kromosom homolog menolak satu sama lain, tetapi kekal dikaitkan di kawasan di mana persilangan berlaku; proses sintesis selesai;

– metafasa I – kromosom terletak di sepanjang khatulistiwa, homolog – kromosom bichromatid terletak satu bertentangan dengan yang lain pada kedua-dua belah khatulistiwa;

– anafasa I – filamen gelendong secara serentak menguncup dan meregang sepanjang satu kromosom bichromatid homolog ke arah kutub;

– telofase I (jika ada) - kromosom despiral, nukleolus dan membran nuklear terbentuk, sitoplasma diedarkan (sel-sel yang terbentuk adalah haploid).

Interfasa II(jika ada): Penduaan DNA tidak berlaku.

Meiosis II:

– profase II – kromosom menjadi lebih padat, nukleolus dan membran nuklear hilang, gelendong pembelahan terbentuk;

– metafasa II – kromosom terletak di sepanjang khatulistiwa;

– anafasa II – kromosom, dengan penguncupan serentak benang gelendong, menyimpang ke kutub;

– telofasa II – kromosom despiral, nukleolus dan membran nuklear terbentuk, dan sitoplasma membahagi.

Meiosis berlaku sebelum pembentukan sel kuman. Membenarkan gabungan sel-sel kuman mengekalkan bilangan kromosom yang tetap bagi spesies (kariotaip). Menyediakan kebolehubahan gabungan.

GOUVPO

"UNIVERSITI TEKNIKAL NEGERI VORONEZH"

JABATAN ANALISIS DAN PENGURUSAN SISTEM DALAM SISTEM PERUBATAN

ABSTRAK

DISIPLIN: “Biologi Manusia dan Haiwan”

MENGENAI TOPIK: “Kitaran mitosis. Kitaran sel, fasa M, G1, S, G2, fungsi sel auto dan heterosintetik"

Diisi oleh: murid tahun 1 kumpulan BM-101 Tonkikh M.A.

Disemak oleh: profesor, doktor perubatan. Sains L. B. Dmitrenko

VORONEZH 2010

Kitaran sel: gambaran keseluruhan

Set kejadian berulang yang memastikan pembahagian sel eukariotik dipanggil kitaran sel. Panjang kitaran sel bergantung pada jenis sel yang membahagi. Sesetengah sel, seperti neuron manusia, berhenti membahagi sama sekali selepas mencapai tahap pembezaan terminal. Sel-sel paru-paru, buah pinggang atau hati dalam badan dewasa mula membahagi hanya sebagai tindak balas kepada kerosakan pada organ yang sepadan. Sel epitelium usus membahagi sepanjang hayat seseorang. Walaupun dalam sel yang berkembang pesat, penyediaan untuk pembahagian mengambil masa kira-kira 24 jam Kitaran sel dibahagikan kepada peringkat: Mitosis - fasa M, pembahagian nukleus sel. Fasa G1 ialah tempoh sebelum sintesis DNA. Fasa S ialah tempoh sintesis (replikasi DNA). Fasa G2 ialah tempoh antara sintesis DNA dan mitosis. Interfasa ialah tempoh yang merangkumi fasa G1, S dan G2. Sitokinesis ialah pembahagian sitoplasma. Titik sekatan, titik R - masa dalam kitaran sel apabila kemajuan sel ke arah pembahagian menjadi tidak dapat dipulihkan. Fasa G0 ialah keadaan sel yang telah mencapai lapisan tunggal atau kekurangan faktor pertumbuhan pada fasa awal G1.

mitozumeiosis) didahului oleh penggandaan kromosom, yang berlaku dalam tempoh S kitaran sel. Tempoh ditetapkan oleh huruf pertama sintesis perkataan - sintesis DNA. Dari penghujung tempoh S hingga akhir metafasa, nukleus mengandungi empat kali lebih banyak DNA daripada nukleus sperma atau telur, dan setiap kromosom terdiri daripada dua kromatid kakak yang serupa.

Semasa mitosis, kromosom mengembun dan pada penghujung profasa atau permulaan metafasa ia kelihatan di bawah mikroskop optik. Untuk analisis sitogenetik, persediaan kromosom metafasa biasanya digunakan.

Pada mulanya sentromer anafasa bagi kromosom homolog terputus, dan kromatid menyimpang ke kutub bertentangan gelendong mitosis. Selepas set lengkap kromatid bergerak ke kutub (mulai sekarang mereka dipanggil kromosom), membran nuklear terbentuk di sekeliling setiap daripada mereka, membentuk nukleus dua sel anak (kemusnahan membran nuklear sel ibu berlaku pada tamat profase). Sel anak perempuan masuk tempoh G1, dan hanya sebagai persediaan untuk bahagian seterusnya mereka memasuki tempoh S dan replikasi DNA berlaku di dalamnya.

Sel dengan fungsi khusus yang tidak memasuki mitosis untuk masa yang lama atau secara amnya kehilangan keupayaan untuk membahagi berada dalam keadaan yang dipanggil tempoh G0 .

Kebanyakan sel dalam badan adalah diploid - iaitu, mereka mempunyai dua set kromosom haploid(set haploid ialah bilangan kromosom dalam gamet; pada manusia ia adalah 23 kromosom, dan set kromosom diploid - 46).

Dalam gonad, prekursor sel kuman mula-mula menjalani satu siri pembahagian mitosis dan kemudian memasuki meiosis, proses pembentukan gamet yang terdiri daripada dua bahagian berturut-turut. Dalam meiosis, kromosom homolog berpasangan (kromosom pertama bapa dengan kromosom pertama ibu, dsb.), selepas itu, dalam apa yang dipanggil menyeberangi penggabungan semula berlaku, iaitu pertukaran bahagian antara kromosom bapa dan ibu. Akibatnya, komposisi genetik setiap kromosom berubah secara kualitatif.

Di bahagian pertama meiosis Kromosom homolog (dan bukan kromatid kakak, seperti dalam mitosis), mengakibatkan pembentukan sel dengan set kromosom haploid, setiap satunya mengandungi 22 kali ganda autosom dan satu kromosom seks berganda.

Tiada tempoh S antara bahagian pertama dan kedua meiosis ( nasi. 66.2, kanan), dan kromatid kakak berpisah menjadi sel anak dalam bahagian kedua. Akibatnya, sel-sel dengan set kromosom haploid terbentuk, di mana terdapat separuh daripada DNA dalam sel somatik diploid dalam tempoh G1, dan 4 kali kurang daripada dalam sel somatik pada akhir tempoh S.

Semasa persenyawaan, bilangan kromosom dan kandungan DNA dalam zigot menjadi sama seperti dalam sel somatik dalam tempoh G1.

Tempoh S dalam zigot membuka jalan kepada pembahagian biasa, ciri sel somatik.

Kitaran sel: fasa

Kitaran sel eukariotik dibahagikan kepada empat fasa. Pada peringkat pembahagian sel langsung (mitosis), kromosom metafasa terkondensasi diagihkan sama rata antara sel anak ( Fasa M kitaran sel - mitosis). Mitosis ialah fasa pertama kitaran sel yang dikenal pasti, dan semua kejadian lain yang berlaku dalam sel antara dua mitosis dipanggil antara fasa. Perkembangan penyelidikan di peringkat molekul telah memungkinkan untuk mengenal pasti peringkat sintesis DNA dalam interfasa, yang dipanggil fasa S (sintesis). Kedua-dua peringkat utama kitaran sel ini tidak beralih terus ke satu sama lain. Selepas berakhirnya mitosis, sebelum sintesis DNA bermula, Fasa G1 kitaran sel (jurang), jeda jelas dalam aktiviti sel semasa proses sintetik intraselular menyediakan replikasi bahan genetik.

Rehat kedua dalam aktiviti boleh dilihat ( fasa G2) diperhatikan selepas tamat sintesis DNA sebelum permulaan mitosis. Dalam fasa G2, sel memantau ketepatan replikasi DNA yang telah berlaku dan membetulkan kegagalan yang dikesan. Dalam sesetengah kes, fasa kelima kitaran sel dibezakan ( G0), apabila selepas selesai pembahagian sel tidak memasuki kitaran sel seterusnya dan kekal tidak aktif untuk masa yang lama. Ia boleh dikeluarkan dari keadaan ini dengan pengaruh rangsangan luar (mitogenik).

Fasa-fasa kitaran sel tidak mempunyai sempadan temporal dan fungsi yang jelas, walau bagaimanapun, semasa peralihan dari satu fasa ke fasa yang lain, penukaran proses sintetik yang teratur berlaku, membolehkan kejadian intrasel ini dibezakan pada peringkat molekul.

Siklin dan kinase yang bergantung kepada siklik

Sel memasuki kitaran sel dan mensintesis DNA sebagai tindak balas kepada rangsangan mitogenik luar. Limfokin(Sebagai contoh, interleukin), sitokin(khususnya interferon) dan faktor pertumbuhan polipeptida, berinteraksi dengan reseptornya pada permukaan sel, mendorong lata tindak balas fosforilasi protein intraselular, disertai dengan penghantaran isyarat dari permukaan sel ke nukleus dan induksi transkripsi gen yang sepadan. Antara yang pertama diaktifkan ialah pengekodan gen protein siklik, yang mendapat namanya daripada fakta bahawa kepekatan intraselularnya berubah secara berkala apabila sel melalui kitaran sel, mencapai maksimum pada peringkat tertentu. Siklin adalah pengaktif khusus keluarga kinase protein yang bergantung kepada siklik (CDK) (CDK - kinase yang bergantung kepada siklik) adalah peserta utama dalam induksi transkripsi gen yang mengawal kitaran sel. Pengaktifan CDK individu berlaku selepas interaksinya dengan cyclin tertentu, dan pembentukan kompleks ini menjadi mungkin selepas cyclin mencapai kepekatan kritikal. Sebagai tindak balas kepada penurunan kepekatan intraselular cyclin tertentu, CDK yang sepadan dinyahaktifkan secara balik. Sesetengah CDK diaktifkan oleh lebih daripada satu kitaran. Dalam kes ini, sekumpulan cyclin, seolah-olah memindahkan kinase protein antara satu sama lain, mengekalkannya dalam keadaan diaktifkan untuk masa yang lama. Gelombang pengaktifan CDK sedemikian berlaku semasa fasa G1 dan S kitaran sel.

Cyclins: maklumat am

Setiap jenis cyclin, yang ditetapkan A hingga H, mempunyai kawasan homolog (150 residu asid amino dipanggil " kotak cyclin". Wilayah ini bertanggungjawab untuk mengikat CDK. Terdapat 14 protein yang diketahui dalam keluarga cyclin (cyclin A - cyclin J). Sesetengah ahli keluarga membentuk subfamili. Sebagai contoh, subfamili cyclin jenis D terdiri daripada tiga ahli: D1, D2 dan D3 terbahagi kepada dua subfamili: G1-siklin (C , D Dan E) Dan siklik mitosis (A Dan B).

Siklin menukar protein dengan pantas dengan separuh hayat yang pendek, iaitu 15-20 minit untuk siklik jenis D. Ini memastikan kedinamikan kompleks mereka dengan kinase yang bergantung kepada cyclin. Urutan N-terminal sisa asid amino dipanggil kotak pemusnahan. Semasa sel melalui kitaran sel, berikutan pengaktifan individu CDK ia dinyahaktifkan mengikut keperluan. Dalam kes kedua, degradasi proteolitik cyclin, yang berada dalam kompleks dengan CDK, berlaku, yang bermula dengan kotak pemusnahan.

Cyclin sendiri tidak boleh mengaktifkan sepenuhnya CDK yang sepadan. Untuk melengkapkan proses pengaktifan, fosforilasi dan nyahfosforilasi spesifik sisa asid amino tertentu dalam rantai polipeptida kinase protein ini mesti berlaku. Kebanyakan tindak balas ini dijalankan kinase pengaktifan CDK (CAK), yang merupakan kompleks CDK7 Dengan cyclin H. Oleh itu, CDK menjadi mampu melaksanakan fungsi mereka dalam kitaran sel hanya selepas interaksi mereka dengan cyclin yang sepadan dan pengubahsuaian pasca translasi di bawah pengaruh CAK dan protein pengawalseliaan kitaran sel lain yang serupa.

Pembahagian sel eukariotik: permulaan

Sebagai tindak balas kepada rangsangan mitogenik, sel masuk fasa G0 atau awal G1, memulakan laluannya melalui kitaran sel. Hasil daripada induksi ekspresi gen siklik D Dan E, yang biasanya dikumpulkan kitaran G1, kepekatan intrasel mereka meningkat. Siklin D1 , D2 Dan D3 membentuk kompleks dengan kinase CDK4 Dan CDK6. Tidak seperti cyclin D1, dua cyclin yang terakhir juga bergabung dengan CDK2. Perbezaan fungsi antara ketiga-tiga kitaran ini tidak diketahui, tetapi data yang ada menunjukkan bahawa mereka mencapai kepekatan kritikal pada peringkat pembangunan fasa G1 yang berbeza. Perbezaan ini khusus untuk jenis sel yang membiak.

Pengaktifan CDK2/4/6 membawa kepada fosforilasi tupai RB(produk gen retinoblastoma pRb) dan protein yang berkaitan p107 Dan p130. Pada permulaan fasa G1 protein pRb terfosforilasi lemah, yang membolehkan ia menjadi kompleks dengan faktor transkripsi E2F, yang memainkan peranan penting dalam induksi sintesis DNA, dan menyekat aktivitinya. Bentuk pRb yang terfosforilasi sepenuhnya membebaskan E2F daripada kompleks, yang membawa kepada pengaktifan transkrip gen yang mengawal replikasi DNA.

Kepekatan D-siklin meningkat semasa fasa G1 kitaran sel dan mencapai nilai maksimumnya serta-merta sebelum permulaan fasa S, selepas itu ia mula berkurangan. Walau bagaimanapun, pada masa ini, pRb belum terfosforilasi sepenuhnya, dan faktor E2F kekal dalam kompleks dalam keadaan tidak aktif. Fosforilasi pRb dilengkapkan oleh CDK2 diaktifkan kitaran E. Kepekatan intraselular yang terakhir menjadi maksimum pada saat peralihan kitaran sel dari fasa G1 ke fasa S. Oleh itu, kompleks cyclin E-CDK2 mengambil alih daripada kompleks cyclin D dengan CDK4 dan CDK6 dan melengkapkan fosforilasi pRb, disertai dengan pembebasan faktor transkripsi aktif E2F. Akibatnya, sintesis DNA bermula, iaitu, sel memasuki fasa S kitaran sel.

Fasa S kitaran sel: sintesis DNA

Tempoh antara fasa apabila replikasi DNA nukleus sel berlaku, telah dipanggil "fasa S"

Pembahagian sel (mitosis atau meiosis) didahului oleh pertindihan kromosom, yang berlaku dalam tempoh S kitaran sel ( nasi. 66.2). Tempoh ditetapkan oleh huruf pertama sintesis perkataan - sintesis DNA.

Selepas sel memasuki fasa S, degradasi pesat berlaku kitaran E dan pengaktifan CDK2 cyclin A. Cyclin E mula disintesis pada penghujungnya fasa G1 dan interaksinya dengan CDK2 adalah syarat yang diperlukan untuk sel memasuki fasa S dan meneruskan sintesis DNA. Kompleks ini mengaktifkan sintesis DNA melalui fosforilasi protein pada asal replikasi. Isyarat untuk berakhirnya fasa S dan peralihan sel ke fasa G2 adalah pengaktifan kinase lain oleh cyclin A CDK1 dengan pemberhentian serentak pengaktifan CDK2. Kelewatan antara penghujung sintesis DNA dan permulaan mitosis(fasa G2) digunakan oleh sel untuk mengawal kesempurnaan dan ketepatan replikasi kromosom yang telah berlaku. Urutan peristiwa dalam tempoh ini tidak diketahui dengan tepat.

Apabila dirangsang faktor pertumbuhan sel mamalia yang terdapat dalam keadaan dorman proliferatif , kitaran D-jenis muncul lebih awal daripada cyclin E. mRNA dan protein kitaran D1 mula-mula muncul selepas 6-8 jam, selepas itu tahap D1 kekal tinggi sehingga akhir kitaran sel ( Matsushime H. et al., 1991 ; Menang K.A. et al., 1992).

Apabila faktor pertumbuhan dikeluarkan daripada medium, tahap cyclin jenis D menurun dengan cepat, kerana D-cyclins dan RNAnya tidak stabil.

Cyclin D1 Berkaitan dengan CDK4 sejurus sebelum sintesis DNA bermula. Aras kompleks memuncak pada fasa awal S sebelum menurun pada lewat S dan fasa G2 (Matsushime H. et al., 1992).

nampaknya kitaran D2 Dan D3 bertindak dalam tempoh G1 agak lewat daripada cyclin D1.

Ekspresi berlebihan cyclin jenis D (lima kali ganda berbanding normal) dengan penurunan permintaan sel untuk faktor pertumbuhan dan pemendekan fasa G1 membawa kepada pengurangan saiz sel. Cyclin E diperlukan untuk masuk ke dalam sel fasa S. Ia dikaitkan terutamanya dengan CDK2, walaupun ia boleh membentuk kompleks dengan CDK1 .

Tahap mRNA dan protein Cyclin E, serta aktiviti kompleks cyclin E-CDK2, memuncak semasa peralihan G1-S dan merosot secara mendadak apabila sel berkembang melalui fasa pertengahan dan akhir S.

Apabila antibodi kepada cyclin E disuntik secara mikro ke dalam sel mamalia, sintesis DNA ditindas.

Apabila cyclin E diekspresikan secara berlebihan, sel berkembang melalui fasa G1 dengan lebih cepat dan memasuki fasa S, dan sel tersebut memerlukan faktor pertumbuhan yang lebih sedikit.

Mitosis: permulaan

Isyarat untuk memulakan pembahagian sel (mitosis) berasal dari Faktor MPF (faktor penggalak fasa M), merangsang fasa M kitaran sel. MPF ialah kompleks kinase CDK1 dengan mengaktifkannya kitaran A atau B. Nampaknya, kompleks CDK1-siklin A memainkan peranan yang lebih penting dalam melengkapkan fasa S dan menyediakan sel untuk pembahagian, manakala kompleks CDK1-siklin B terutamanya menjalankan kawalan jujukan.

Siklin B1 Dan B2 hadir dalam kepekatan yang sangat rendah dalam fasa G1. Kepekatan mereka mula meningkat menjelang akhir S- dan sepanjang fasa G2, mencapai maksimum semasa mitosis, yang membawa kepada penggantian mereka cyclin A dalam kombinasi dengan CDK1. Walau bagaimanapun, ini tidak mencukupi untuk mengaktifkan sepenuhnya kinase protein. Kecekapan fungsi CDK1 dicapai selepas satu siri fosforilasi dan defosforilasi pada residu asid amino tertentu. Kawalan sedemikian adalah perlu untuk menghalang sel daripada memasuki mitosis sehingga sintesis DNA selesai.

Pembahagian sel bermula hanya selepas CDK1, yang berada dalam kompleks dengan cyclin B, difosforilasi pada residu Thr-14 dan Tyr-16 protein kinase WEE1, serta pada baki Thr-161 protein kinase CAK dan kemudian dinyahfosforilasi pada residu Thr-14 dan Tyr-15 fosfatase CDC25. Diaktifkan dengan cara ini, CDK1 memfosforilasi protein struktur dalam nukleus, termasuk nukleolin , lamina nuklear Dan vimentin. Selepas ini, nukleus mula melalui peringkat sitologi mitosis yang boleh dibezakan dengan jelas.

Peringkat pertama mitosis ialah profase- bermula selepas CDK1 terfosforilasi sepenuhnya, diikuti dengan metafasa , anafasa Dan telofasa berakhir dengan pembahagian sel - sitokinesis. Akibat daripada proses ini ialah pengedaran betul kromosom yang direplikasi, protein nuklear dan sitoplasma, serta sebatian berat molekul tinggi dan rendah yang lain ke dalam sel anak. Selepas sitokinesis selesai, pemusnahan berlaku kitaran B, disertai dengan penyahaktifan CDK1, yang membawa kepada sel masuk ke dalam fasa G1 atau G0 kitaran sel.

Fasa G0 kitaran sel

Sesetengah jenis sel pada peringkat pembezaan tertentu boleh berhenti membahagi, mengekalkan daya majunya sepenuhnya. Keadaan sel ini dipanggil fasa G0. Sel yang telah mencapai keadaan pembezaan terminal tidak lagi boleh keluar dari fasa ini. Pada masa yang sama, sel-sel yang mempunyai keupayaan yang sangat rendah untuk membahagikan, seperti hepatosit, boleh memasuki semula kitaran sel selepas sebahagian daripada hati dikeluarkan.

Peralihan sel kepada keadaan rehat menjadi mungkin disebabkan oleh fungsi yang sangat spesifik perencat kitaran sel. Dengan penyertaan protein ini, sel boleh menghentikan pembiakan di bawah keadaan persekitaran yang tidak menguntungkan, apabila DNA rosak atau kesilapan besar dalam replikasinya berlaku. Jeda sedemikian digunakan oleh sel untuk membaiki kerosakan yang telah berlaku.

Di bawah keadaan luaran tertentu, kitaran sel mungkin berhenti seketika titik sekatan. Pada titik ini, sel menjadi komited untuk memasuki fasa S dan/atau mitosis.

Sel vertebrata dalam medium kultur piawai tanpa serum, Dalam kebanyakan kes jangan masuk fasa S, walaupun medium mengandungi semua nutrien yang diperlukan.

Apabila mencapai lapisan tunggal tertutup, sel mampu brek kenalan, keluar dari kitaran sel walaupun dengan kehadiran serum darah. Sel-sel yang telah meninggalkan kitaran mitosis untuk tempoh masa yang tidak ditentukan, mengekalkan daya maju dan potensi proliferatif, dipanggil sel senyap. Ini dipanggil peralihan kepada keadaan rehat proliferatif atau fasa G0.

Pada tahun 90an Perbincangan diteruskan sama ada keadaan dorman proliferatif boleh ditakrifkan sebagai fasa yang secara asasnya berbeza daripada G1. Rupa-rupanya ini memang berlaku.

Dalam nukleus sel yang berada dalam rehat proliferatif, serta dalam sel yang berada di fasa G1, sebagai peraturan, mengandungi jumlah DNA yang tidak berganda. Walau bagaimanapun, terdapat perbezaan yang ketara antara sel dalam kedua-dua keadaan ini. Adalah diketahui bahawa tempoh fasa G1 dalam membahagikan sel adalah jauh lebih pendek daripada masa peralihan G0-S. Banyak kajian mengenai gabungan sel senyap dan membiak serta suntikan mikro mRNA telah menunjukkan bahawa sel dalam fasa G0 mengandungi perencat percambahan, menghalang kemasukan ke fasa S.

Fakta ini mencadangkan bahawa sel mesti menjalankan program khas untuk keluar dari G0. Ia juga harus diperhatikan bahawa mereka tidak dinyatakan dalam sel berehat. CDK2 Dan CDK4, dan kitaran D- Dan E-jenis. Sintesis mereka hanya disebabkan oleh faktor pertumbuhan ( Lodish H. et al., 1995). DALAM sel sentiasa berbasikal tahap D- dan E-siklin kekal tinggi sepanjang keseluruhan kitaran, dan tempoh tempoh G1 berkurangan berbanding tempoh prareplikasi.

Oleh itu, dalam sel dalam fasa G0 tidak ada protein yang membenarkan laluan melalui titik sekatan dan membenarkan kemasukan ke fasa S. Untuk peralihan sel rehat kepada fasa S faktor pertumbuhan harus mendorong sintesis protein ini di dalamnya.

Kitaran sel: perencat

Terdapat dua peringkat utama dalam kitaran sel (titik peralihan, titik kawalan R - titik sekatan), di mana ia boleh dilaksanakan kesan peraturan negatif, menghentikan sel daripada bergerak melalui kitaran sel. Satu daripada peringkat ini mengawal peralihan sel kepada sintesis DNA, dan satu lagi mengawal permulaan mitosis. Terdapat peringkat lain yang dikawal selia kitaran sel.

Peralihan sel dari satu fasa kitaran sel ke yang lain dikawal pada tahap pengaktifan CDK mereka cyclins dengan perencat kinase yang bergantung kepada siklik CKI. Seperti yang diperlukan, perencat ini boleh diaktifkan dan menyekat interaksi CDK dengan kitarannya, dan oleh itu kitaran sel itu sendiri. Selepas perubahan dalam keadaan luaran atau dalaman, sel boleh terus membiak atau memasuki laluan apoptosis .

Terdapat dua kumpulan CKI: protein keluarga p21 Dan INK4 (perencat CDK4), ahli yang dalam keluarga mempunyai sifat struktur yang serupa. Keluarga perencat p21 termasuk tiga protein: p21 , p27 Dan p57. Oleh kerana protein ini diterangkan secara bebas oleh beberapa kumpulan, nama alternatifnya masih digunakan. Oleh itu, protein p21 juga dikenali di bawah nama WAF1 (serpihan diaktifkan p53 jenis liar 1), CIP1 (protein berinteraksi CDK2 1), SDI1 (inhibitor terbitan senescent 1) dan mda-6 (gen yang berkaitan dengan pembezaan melanoma). Sinonim untuk p27 dan p57 ialah KIP1 (protein perencatan kinase 1) dan KIP2 (protein perencatan kinase 2). Semua protein ini mempunyai kekhususan tindakan yang luas dan boleh menghalang pelbagai CDK .

Sebaliknya, kumpulan perencat INK4 lebih spesifik. Ia mengandungi empat protein: p15INK4B , p16INK4A , p18INK4C Dan p19INK4D. Inhibitor keluarga INK4 berfungsi semasa fasa G1 kitaran sel, menghalang aktiviti kinase CDK4, namun yang kedua produk protein gen INK4A - p19ARF, berinteraksi dengan faktor pengawalseliaan protein MDM2 p53 dan menyahaktifkan faktor tersebut. Ini disertai dengan peningkatan kestabilan protein p53 dan berhenti

Kitaran sel: peraturan peralihan daripada fasa G1- ke S

Sebelum permulaan kitaran sel protein p27, berada dalam kepekatan tinggi, menghalang pengaktifan protein kinase CDK4 atau CDK6 kitaran D1 , D2 atau D3. Dalam keadaan sedemikian, sel kekal dalam fasa G0 atau fasa awal G1 sebelum menerima rangsangan mitogenik. Selepas rangsangan yang mencukupi, kepekatan perencat p27 berkurangan terhadap latar belakang peningkatan kandungan intraselular cyclin D. Ini disertai dengan pengaktifan CDK dan, akhirnya, fosforilasi. protein pRb, pelepasan yang berkaitan faktor transkripsi E2F dan pengaktifan transkripsi gen yang sepadan.

Semasa peringkat awal fasa G1 kitaran sel ini, kepekatan protein p27 masih agak tinggi. Oleh itu, selepas pemberhentian rangsangan mitogenik sel, kandungan protein ini cepat dipulihkan ke tahap kritikal dan laluan selanjutnya sel melalui kitaran sel disekat pada peringkat G1 yang sepadan. Keterbalikan ini mungkin sehingga fasa G1 dalam perkembangannya mencapai tahap tertentu yang dipanggil titik peralihan, selepas itu sel menjadi komited kepada pembahagian, dan penyingkiran faktor pertumbuhan daripada persekitaran tidak disertai dengan perencatan kitaran sel. Walaupun dari titik ini sel menjadi bebas daripada isyarat luaran untuk membahagi, mereka mengekalkan keupayaan untuk mengawal diri kitaran sel.

Inhibitor CDK keluarga INK4 (p15 , p16 , p18 Dan p19) khususnya berinteraksi dengan kinase CDK4 Dan CDK6. Protein p15 dan p16 telah dikenal pasti sebagai penekan tumor, dan sintesisnya dikawal selia protein pRb. Keempat-empat protein menyekat pengaktifan CDK4 dan CDK6, sama ada dengan melemahkan interaksi mereka dengan cyclin atau dengan mengalihkannya dari kompleks. Walaupun kedua-dua protein p16 dan p27 mempunyai keupayaan untuk menghalang aktiviti CDK4 dan CDK6, yang pertama mempunyai pertalian yang lebih besar untuk kinase protein ini. Jika kepekatan p16 meningkat ke tahap di mana ia menghalang sepenuhnya aktiviti kinase CDK4/6, protein p27 menjadi perencat utama CDK2 kinase .

Pada awal kitaran sel, sel yang sihat boleh mengenali dan bertindak balas terhadap kerosakan DNA dengan menangkap perkembangan kitaran sel dalam fasa G1 sehingga kerosakan itu dibaiki. Sebagai contoh, sebagai tindak balas kepada kerosakan DNA yang disebabkan oleh cahaya ultraungu atau sinaran mengion, protein p53 mendorong transkripsi gen protein p21. Meningkatkan kepekatan intraselular menyekat pengaktifan CDK2 kitaran E atau A. Ini menangkap sel dalam fasa G1 lewat atau fasa S awal kitaran sel. Pada masa ini, sel itu sendiri menentukan nasib masa depannya - jika kerosakan tidak dapat dihapuskan, ia masuk ke dalam apoptosis .

Terdapat dua sistem kawal selia yang berbeza G1/S- peralihan: positif dan negatif.

Sistem yang mengawal selia secara positif kemasukan ke fasa S termasuk heterodimer E2F-1/DP-1 dan mengaktifkannya kompleks cyclin kinase .

Sistem lain menghalang kemasukan ke fasa S. Ia diwakili oleh penindas tumor p53 Dan pRB, yang menindas aktiviti heterodimer E2F-1/DP-1.

Proliferasi sel normal bergantung pada keseimbangan yang tepat antara sistem ini. Hubungan antara sistem ini boleh berubah, membawa kepada perubahan dalam kadar percambahan sel.

Kitaran sel: peraturan peralihan dari fasa G2 ke M

Tindak balas sel terhadap kerosakan DNA mungkin berlaku sebelum ini mitosis. Kemudian protein p53 mendorong sintesis perencat p21, yang menghalang pengaktifan

CDK1 kinase cyclin B dan melambatkan perkembangan selanjutnya kitaran sel. Laluan sel melalui mitosis dikawal ketat - peringkat seterusnya tidak bermula tanpa penyiapan lengkap yang sebelumnya. Beberapa perencat telah dikenal pasti dalam yis, tetapi homolog haiwan mereka masih tidak diketahui. Sebagai contoh, diterangkan protein yis BUB1 (tunas tanpa dihalang oleh benomyl) Dan MAD2 (kekurangan penangkapan mitosis), yang mengawal perlekatan kromosom pekat pada gelendong mitosis dalam metafasa mitosis. Sebelum pemasangan yang betul bagi kompleks ini selesai, protein MAD2 membentuk kompleks dengan protein kinase CDC20 dan menyahaktifkannya. CDC20, selepas pengaktifan, memfosforilasi protein dan, akibatnya, menyekat fungsi mereka yang menghalang perbezaan setiap dua kromatid homolog semasa sitokinesis .

Kesimpulan

Eksperimen dengan mutan yang bergantung kepada suhu yis dan garisan sel mamalia telah menunjukkan bahawa kejadian mitosis ditentukan oleh pengaktifan gen tertentu dan sintesis RNA dan protein tertentu. Kadang-kadang mitosis dianggap hanya pembahagian nuklear (karyokinesis), yang tidak selalu disertai dengan sitotomi - pembentukan dua bahagian. sel.
Oleh itu, sebagai hasil daripada mitosis, satu sel bertukar menjadi dua, setiap satunya mempunyai bilangan dan bentuk kromosom ciri-ciri jenis organisma tertentu, dan, akibatnya, jumlah DNA yang tetap.
Kepentingan biologi mitosis ialah ia memastikan ketekalan bilangan kromosom dalam semua sel badan. Semasa proses mitosis, DNA kromosom sel ibu diagihkan sama rata antara dua sel anak yang timbul daripadanya. Hasil daripada mitosis, semua sel badan, kecuali sel jantina, menerima maklumat genetik yang sama. Sel-sel sedemikian dipanggil somatik (dari bahasa Yunani "soma" - badan). kitaran). Selular kitaran- inilah tempohnya... Mitosis kitaran termasuk mitosis, serta tempoh rehat (G0), postmitotic ( G1), sintetik (S) dan premitotik( G2... . tempoh postmitotic ( G1). fasa G1- ini perkara utama...

Berada dalam kepekatan yang tinggi, ia menghalang pengaktifan kinase protein CDK4 atau CDK6 oleh siklik D1, atau. Di bawah keadaan ini, sel kekal dalam fasa G0 atau fasa awal G1 sehingga ia menerima rangsangan mitogenik. Selepas rangsangan yang mencukupi, kepekatan perencat p27 berkurangan dengan latar belakang peningkatan kandungan intraselular cyclin D. Ini disertai dengan pengaktifan CDK dan, akhirnya, fosforilasi protein pRb, pembebasan faktor transkripsi yang berkaitan E2F dan pengaktifan transkripsi gen yang sepadan.

Semasa peringkat awal fasa G1 kitaran sel ini, kepekatan protein p27 masih agak tinggi. Oleh itu, selepas pemberhentian rangsangan mitogenik sel, kandungan protein ini cepat dipulihkan ke tahap kritikal dan laluan selanjutnya sel melalui kitaran sel disekat pada peringkat G1 yang sepadan. Keterbalikan ini mungkin sehingga fasa G1 dalam perkembangannya mencapai tahap tertentu, dipanggil titik peralihan, selepas itu sel menjadi komited kepada pembahagian, dan penyingkiran faktor pertumbuhan dari persekitaran tidak disertai dengan perencatan kitaran sel. Walaupun dari titik ini sel menjadi bebas daripada isyarat luaran untuk membahagi, mereka mengekalkan keupayaan untuk mengawal diri kitaran sel.

Pada awal kitaran sel, sel yang sihat boleh mengenali dan bertindak balas terhadap kerosakan DNA dengan menangkap perkembangan kitaran sel dalam fasa G1 sehingga kerosakan itu dibaiki. Sebagai contoh, sebagai tindak balas kepada kerosakan DNA yang disebabkan oleh sinaran ultraungu atau sinaran mengion, protein p53 mendorong transkripsi gen protein p21. Meningkatkan kepekatan intraselularnya menyekat pengaktifan CDK2 oleh cyclin E atau . Ini menangkap sel dalam fasa G1 lewat atau fasa S awal kitaran sel. Pada masa ini, sel itu sendiri menentukan nasib masa depannya - jika kerosakan tidak dapat dihapuskan, ia masuk ke dalam