Bunkový cyklus. Stručne o medzifáze

Domov / Rozvod

Výška ľudského tela je spôsobená zväčšením veľkosti a počtu buniek, pričom to druhé je zabezpečené procesom delenia alebo mitózy. Bunková proliferácia nastáva pod vplyvom extracelulárnych rastových faktorov a samotné bunky podliehajú opakujúcej sa sekvencii udalostí známych ako bunkový cyklus.

Existujú štyri hlavné fázy: G1 (presyntetický), S (syntetický), G2 (postsyntetický) a M (mitotický). Potom nasleduje oddelenie cytoplazmy a plazmatickej membrány, výsledkom čoho sú dve identické dcérske bunky. Fázy Gl, S a G2 sú súčasťou medzifázy. K replikácii chromozómov dochádza počas syntetickej fázy alebo S fázy.
Väčšina bunky nepodliehajú aktívnemu deleniu ich mitotická aktivita je potlačená počas fázy GO, ktorá je súčasťou fázy G1.

Trvanie M-fázy je 30-60 minút, pričom celý bunkový cyklus prebieha približne za 20 hodín V závislosti od veku prechádzajú normálne (nenádorové) ľudské bunky až 80 mitotickými cyklami.

Procesy bunkový cyklus sú kontrolované sekvenčne opakovanou aktiváciou a inaktiváciou kľúčových enzýmov nazývaných cyklín-dependentné proteínkinázy (CDPK), ako aj ich kofaktorov, cyklínov. V tomto prípade dochádza pod vplyvom fosfokináz a fosfatáz k fosforylácii a defosforylácii špeciálnych komplexov cyklín-CZK, ktoré sú zodpovedné za nástup určitých fáz cyklu.

Okrem toho na relevantnom etapy podobné bielkovinám CZK spôsobiť zhutnenie chromozómov, pretrhnutie jadrového obalu a reorganizáciu cytoskeletálnych mikrotubulov za účelom vytvorenia štiepneho vretienka (mitotického vretienka).

G1 fáza bunkového cyklu

Fáza G1- medzistupeň medzi M a S fázou, počas ktorého sa zvyšuje množstvo cytoplazmy. Okrem toho je na konci fázy G1 prvý kontrolný bod, kde sa kontroluje oprava DNA a podmienky prostredia (či sú dostatočne priaznivé na prechod do fázy S).

V prípade jadrovej DNA poškodená, zvyšuje sa aktivita proteínu p53, ktorý stimuluje transkripciu p21. Ten sa viaže na špecifický komplex cyklín-CZK, zodpovedný za prenos bunky do S-fázy, a inhibuje jej delenie v štádiu Gl-fázy. To umožňuje opravným enzýmom opraviť poškodené fragmenty DNA.

Ak sa vyskytnú patológie replikácia proteínu p53 defektnej DNA pokračuje, čo umožňuje deliacim sa bunkám hromadiť mutácie a prispieva k rozvoju nádorových procesov. To je dôvod, prečo sa proteín p53 často nazýva „strážcom genómu“.

G0 fáza bunkového cyklu

Bunková proliferácia u cicavcov je možná len za účasti buniek vylučovaných inými bunkami. extracelulárne rastové faktory, ktoré uplatňujú svoj účinok prostredníctvom kaskádovej signálnej transdukcie protoonkogénov. Ak bunka počas fázy G1 nedostáva vhodné signály, potom opustí bunkový cyklus a dostane sa do stavu G0, v ktorom môže zostať niekoľko rokov.

Blok G0 sa vyskytuje pomocou proteínov - supresorov mitózy, z ktorých jeden je proteín retinoblastómu(Rb proteín) kódovaný normálnymi alelami génu retinoblastómu. Tento proteín sa viaže na šikmé regulačné proteíny, čím blokuje stimuláciu transkripcie génov nevyhnutných pre bunkovú proliferáciu.

Extracelulárne rastové faktory aktiváciou blok zničia Gl-špecifické komplexy cyklín-CZK, ktoré fosforylujú Rb proteín a menia jeho konformáciu, v dôsledku čoho dochádza k prerušeniu spojenia s regulačnými proteínmi. Tie zároveň aktivujú transkripciu génov, ktoré kódujú a ktoré spúšťajú proces množenia.

S fáza bunkového cyklu

Štandardné množstvo dvojité skrutkovice DNA v každej bunke je zodpovedajúci diploidný súbor jednovláknových chromozómov zvyčajne označený ako 2C. Sada 2C sa udržiava počas fázy G1 a zdvojnásobuje sa (4C) počas fázy S, keď sa syntetizuje nová chromozomálna DNA.

Počnúc od konca S-fáza a až do fázy M (vrátane fázy G2), každý viditeľný chromozóm obsahuje dve pevne viazané molekuly DNA nazývané sesterské chromatidy. V ľudských bunkách je teda od konca S-fázy do stredu M-fázy 23 párov chromozómov (46 viditeľných jednotiek), ale 4C (92) dvojitých helixov jadrovej DNA.

Prebieha mitóza identické sady chromozómov sú rozdelené medzi dve dcérske bunky tak, že každá z nich obsahuje 23 párov molekúl 2C DNA. Treba poznamenať, že fázy G1 a G0 sú jediné fázy bunkového cyklu, počas ktorých 46 chromozómov v bunkách zodpovedá 2C sade molekúl DNA.

G2 fáza bunkového cyklu

Po druhé kontrolný bod, kde sa testuje veľkosť buniek, je na konci fázy G2, nachádza sa medzi S fázou a mitózou. Okrem toho sa v tomto štádiu pred prechodom na mitózu kontroluje úplnosť replikácie a integrita DNA. Mitóza (M-fáza)

1. Profáza. Chromozómy, z ktorých každý pozostáva z dvoch identických chromatidov, začnú kondenzovať a stanú sa viditeľnými vo vnútri jadra. Na opačných póloch bunky sa okolo dvoch centrozómov z tubulínových vlákien začína vytvárať vretenovitý aparát.

2. Prometafáza. Jadrová membrána sa delí. Kinetochory sa tvoria okolo centromér chromozómov. Tubulínové vlákna prenikajú do jadra a sústreďujú sa v blízkosti kinetochór, spájajúc ich s vláknami vychádzajúcimi z centrozómov.

3. Metafáza. Napätie vlákien spôsobuje, že sa chromozómy zoradia uprostred medzi pólmi vretena, čím sa vytvorí metafázová platňa.

4. Anaphase. Centromérna DNA, zdieľaná medzi sesterskými chromatidami, je duplikovaná a chromatidy sa oddeľujú a pohybujú od seba bližšie k pólom.

5. Telofáza. Oddelené sesterské chromatidy (ktoré sa od tohto bodu považujú za chromozómy) dosahujú póly. Okolo každej skupiny sa objaví jadrová membrána. Zhutnený chromatín sa rozptýli a tvoria sa jadierka.

6. Cytokinéza. Bunková membrána sa stiahne a v strede medzi pólmi sa vytvorí štiepna ryha, ktorá po čase oddelí obe dcérske bunky.

Centrozómový cyklus

In Čas fázy G1 dochádza k oddeleniu páru centriolov spojených s každým centrozómom. Počas fázy S a G2 sa napravo od starých centriol vytvorí nový dcérsky centriol. Na začiatku M fázy sa centrozóm delí a dva dcérske centrozómy sa pohybujú smerom k bunkovým pólom.

Bunkový cyklus je obdobie existencie bunky od okamihu jej vzniku delením materskej bunky až po jej vlastné rozdelenie alebo smrť.

Trvanie bunkového cyklu

Dĺžka bunkového cyklu sa medzi rôznymi bunkami líši. Rýchlo sa rozmnožujúce bunky dospelých organizmov, ako sú hematopoetické alebo bazálne bunky epidermis a tenkého čreva, môžu vstúpiť do bunkového cyklu každých 12-36 hodín Počas rýchlej fragmentácie vajíčok ostnatokožcov sa pozorujú krátke bunkové cykly (asi 30 minút). obojživelníkov a iných živočíchov. V experimentálnych podmienkach má mnoho línií bunkových kultúr krátky bunkový cyklus (asi 20 hodín). Pre väčšinu aktívne sa deliacich buniek je obdobie medzi mitózami približne 10-24 hodín.

Fázy bunkového cyklu

Cyklus eukaryotických buniek pozostáva z dvoch období:

    Obdobie bunkového rastu nazývané „interfáza“, počas ktorého sa syntetizuje DNA a proteíny a prebieha príprava na delenie buniek.

    Obdobie bunkového delenia, nazývané „fáza M“ (od slova mitóza - mitóza).

Interfáza pozostáva z niekoľkých období:

    G 1-fáza (z angl. medzera- interval), alebo počiatočná rastová fáza, počas ktorej dochádza k syntéze mRNA, proteínov a iných bunkových zložiek;

    S-fáza (z angl. syntéza- syntéza), pri ktorej dochádza k replikácii DNA bunkového jadra, dochádza aj k zdvojeniu centriol (ak samozrejme existujú).

    G 2 fáza, počas ktorej nastáva príprava na mitózu.

V diferencovaných bunkách, ktoré sa už nedelia, nemusí byť v bunkovom cykle žiadna fáza G1. Takéto bunky sú v pokojovej fáze G0.

Obdobie bunkového delenia (fáza M) zahŕňa dve fázy:

    karyokinéza (delenie bunkového jadra);

    cytokinéza (delenie cytoplazmy).

Na druhej strane je mitóza rozdelená do piatich štádií.

Opis bunkového delenia je založený na údajoch zo svetelnej mikroskopie v kombinácii s mikrokinázou a na výsledkoch svetelnej a elektrónovej mikroskopie fixovaných a zafarbených buniek.

Regulácia bunkového cyklu

K pravidelnému sledu zmien v periódach bunkového cyklu dochádza prostredníctvom interakcie proteínov, ako sú cyklín-dependentné kinázy a cyklíny. Bunky vo fáze GO môžu vstúpiť do bunkového cyklu, keď sú vystavené rastovým faktorom. Rôzne rastové faktory, ako sú doštičkové, epidermálne a nervové rastové faktory, väzbou na svoje receptory spúšťajú intracelulárnu signalizačnú kaskádu, ktorá nakoniec vedie k transkripcii cyklínových génov a cyklín-dependentných kináz. Cyklín-dependentné kinázy sa stanú aktívnymi iba pri interakcii so zodpovedajúcimi cyklínmi. Obsah rôznych cyklínov v bunke sa počas bunkového cyklu mení. Cyklín je regulačná zložka komplexu cyklín-cyklín-dependentnej kinázy. Katalytickou zložkou tohto komplexu je kináza. Kinázy nie sú aktívne bez cyklínov. Rôzne cyklíny sa syntetizujú v rôznych štádiách bunkového cyklu. Obsah cyklínu B v žabích oocytoch teda dosahuje maximum v čase mitózy, kedy sa spustí celá kaskáda fosforylačných reakcií katalyzovaných komplexom cyklín B/cyklín-dependentná kináza. Na konci mitózy je cyklín rýchlo zničený proteinázami.

MedzifázaG1 nasleduje telofázu mitózy. Počas tejto fázy bunka syntetizuje RNA a proteíny. Trvanie fázy je od niekoľkých hodín do niekoľkých dní. G0. Bunky môžu opustiť cyklus a byť vo fáze G0. Vo fáze G0 sa bunky začínajú diferencovať. S. Počas S fázy pokračuje v bunke syntéza proteínov, dochádza k replikácii DNA a oddeľujú sa centrioly. Vo väčšine buniek trvá S fáza 8-12 hodín. G2. Počas fázy G2 pokračuje syntéza RNA a proteínov (napríklad syntéza tubulínu pre mikrotubuly mitotického vretienka). Dcérske centrioly dosahujú veľkosť definitívnych organel. Táto fáza trvá 2-4 hodiny. Mitóza Počas mitózy sa delí jadro (karyokinéza) a cytoplazma (cytokinéza). Fázy mitózy: profáza, prometafáza, metafáza, anafáza, telofáza (obr. 2-52). Profáza. Každý chromozóm pozostáva z dvoch sesterských chromatíd spojených centromérou, jadierko zmizne. Centrioly organizujú mitotické vreteno. Pár centriolov je súčasťou mi-

Ryža. 2-51. Etapy bunkového cyklu. Bunkový cyklus sa delí na mitózu, relatívne krátku fázu M a dlhšie obdobie, medzifázu. Fáza M pozostáva z profázy, prometafázy, metafázy, anafázy a telofázy; medzifázu tvoria fázy Gj, S a G2. Bunky opúšťajúce cyklus sa už nedelia a začínajú sa diferencovať. Bunky vo fáze G0 zvyčajne necyklujú späť. Ryža. 2-52. M fáza bunkového cyklu. Po fáze G2 začína M fáza bunkového cyklu. Pozostáva z piatich štádií delenia jadra (karyokinéza) a cytoplazmatického delenia (cytokinéza). Fáza M končí na začiatku fázy G1 nasledujúceho cyklu. ušného centra, z ktorého radiálne vychádzajú mikrotubuly. Najprv sa mitotické centrá nachádzajú v blízkosti jadrovej membrány a potom sa rozchádzajú a vzniká bipolárne mitotické vreteno. Tento proces zahŕňa pólové mikrotubuly, ktoré sa navzájom ovplyvňujú, keď sa predlžujú. Centriol je súčasťou centrozómu (centrozóm obsahuje dva centrioly a pericentriolovú matricu) a má tvar valca s priemerom 150 nm a dĺžkou 500 nm; stena valca pozostáva z 9 trojíc mikrotubulov. V centrozóme sú centrioly umiestnené navzájom v pravom uhle. Počas S fázy bunkového cyklu sa duplikujú centrioly. Pri mitóze sa páry centriolov, z ktorých každý pozostáva z pôvodného a novovytvoreného, ​​rozchádzajú k pólom buniek a podieľajú sa na tvorbe mitotického vretienka. Prometafáza. Jadrový obal sa rozpadá na malé úlomky. V oblasti centromér sa objavujú kinetochory, ktoré fungujú ako centrá pre organizáciu kinetochorových mikrotubulov. Odchod kinetochórov z každého chromozómu v oboch smeroch a ich interakcia s polárnymi mikrotubulmi mitotického vretienka je dôvodom pohybu chromozómov.
Metafáza. Chromozómy sa nachádzajú v rovníkovej oblasti vretena. Vytvorí sa metafázová platnička, v ktorej je každý chromozóm držaný párom kinetochorov a pridruženými kinetochorovými mikrotubulami nasmerovanými k opačným pólom mitotického vretienka. Anaphase— divergencia dcérskych chromozómov k pólom mitotického vretienka rýchlosťou 1 μm/min. Telofáza. Chromatidy sa približujú k pólom, kinetochorové mikrotubuly miznú a pólové sa ďalej predlžujú. Vytvorí sa jadrový obal a objaví sa jadierko. Cytokinéza- rozdelenie cytoplazmy na dve samostatné časti. Proces začína v neskorej anafáze alebo telofáze. Plazmalema je stiahnutá medzi dve dcérske jadrá v rovine kolmej na dlhú os vretena. Štiepna ryha sa prehlbuje a medzi dcérskymi bunkami zostáva most - zvyškové teliesko. Ďalšia deštrukcia tejto štruktúry vedie k úplnému oddeleniu dcérskych buniek. Regulátory bunkového delenia Bunková proliferácia, ku ktorej dochádza prostredníctvom mitózy, je prísne regulovaná rôznymi molekulárnymi signálmi. Koordinovaná aktivita týchto viacerých regulátorov bunkového cyklu zaisťuje ako prechod buniek z fázy do fázy bunkového cyklu, tak aj presné vykonávanie udalostí každej fázy. Hlavným dôvodom výskytu proliferačne nekontrolovaných buniek sú mutácie v génoch kódujúcich štruktúru regulátorov bunkového cyklu. Regulátory bunkového cyklu a mitózy sa delia na intracelulárne a intercelulárne. Intracelulárne molekulárne signály sú početné, z nich treba spomenúť predovšetkým samotné regulátory bunkového cyklu (cyklíny, cyklín-dependentné proteínkinázy, ich aktivátory a inhibítory) a nádorové supresory. meióza Počas meiózy sa tvoria haploidné gaméty (obr. 2-53, pozri tiež
ryža. 15-8). Prvé meiotické delenie Prvým delením meiózy (profáza I, metafáza I, anafáza I a telofáza I) je redukcia. Profáza I prechádza postupne niekoľkými štádiami (leptotén, zygotén, pachytén, diplotén, diakinéza). leptotén- chromatín kondenzuje, každý chromozóm pozostáva z dvoch chromatíd spojených centromérou. Ryža. 2-53. Meióza zabezpečuje prechod zárodočných buniek z diploidného stavu do haploidného stavu. zygotén- homologické párové chromozómy sa približujú a prichádzajú do fyzického kontaktu (synapsa) vo forme synaptonemálneho komplexu, ktorý zabezpečuje konjugáciu chromozómov. V tomto štádiu dva susedné páry chromozómov tvoria bivalent. Pachytena- chromozómy hrubnú v dôsledku spiralizácie. Samostatné úseky konjugovaných chromozómov sa navzájom pretínajú a vytvárajú chiazmata. Deje sa tu prejsť- výmena úsekov medzi otcovskými a materskými homologickými chromozómami. Diplotena- oddelenie konjugovaných chromozómov v každom páre v dôsledku pozdĺžneho štiepenia synaptonemálneho komplexu. Chromozómy sú rozdelené po celej dĺžke komplexu, s výnimkou chiazmat. V rámci bivalentu sú jasne rozlíšiteľné 4 chromatidy. Takýto bivalent sa nazýva tetráda. Miesta odvíjania sa objavujú v chromatidoch, kde sa syntetizuje RNA. Diakinéza. Procesy skracovania chromozómov a štiepenia chromozómových párov pokračujú. Chiasmata sa presúvajú na konce chromozómov (terminalizácia). Jadrová membrána je zničená a jadierko zmizne. Objaví sa mitotické vreteno. Metafáza I. V metafáze I tvoria tetrady metafázovú platňu. Vo všeobecnosti sú otcovské a materské chromozómy náhodne rozdelené na jednej alebo druhej strane rovníka mitotického vretienka. Tento vzorec distribúcie chromozómov je základom druhého Mendelovho zákona, ktorý (spolu s krížením) zabezpečuje genetické rozdiely medzi jednotlivcami.

1. Čo je to bunkový cyklus?

Bunkový cyklus je existencia bunky od okamihu jej vzniku počas delenia materskej bunky až po jej vlastné delenie (vrátane tohto delenia) alebo smrť. Bunkový cyklus pozostáva z interfázy a mitózy (bunkového delenia).

2. Čo sa nazýva medzifáza? Aké hlavné udalosti sa vyskytujú v medzifázových periódach G 1 -, S- a G 2?

Interfáza je časť bunkového cyklu medzi dvoma po sebe nasledujúcimi deleniami. Počas celej interfázy sú chromozómy odvinuté a nachádzajú sa v bunkovom jadre vo forme chromatínu. Interfáza spravidla pozostáva z troch období:

● Predsyntetické obdobie (G 1) – najdlhšia časť medzifázy (od 2 – 3 hodín až po niekoľko dní). V tomto období bunka rastie, zvyšuje sa počet organel, akumuluje sa energia a látky na následné zdvojnásobenie DNA. Počas periódy G1 sa každý chromozóm skladá z jednej chromatidy. Súbor chromozómov (n) a chromatidov (c) diploidnej bunky v perióde G 1 je 2n2c.

● Počas syntetického obdobia (S) dochádza k zdvojeniu (replikácii) DNA, ako aj k syntéze proteínov nevyhnutných pre následnú tvorbu chromozómov. Počas toho istého obdobia dochádza k zdvojnásobeniu centriolov. Na konci periódy S sa každý chromozóm skladá z dvoch identických sesterských chromatíd spojených centromérou. Súbor chromozómov a chromatidov diploidnej bunky na konci S-periódy (t.j. po replikácii) je 2n4c.

● Počas postsyntetického obdobia (G 2) bunka akumuluje energiu a syntetizuje proteíny pre nadchádzajúce delenie (napríklad tubulín na stavbu mikrotubulov, ktoré následne tvoria vretienko). Počas celej periódy G 2 je súbor chromozómov a chromatidov v bunke 2n4c.

Na konci interfázy začína delenie buniek.

3. Ktoré bunky sú charakterizované periódou G 0? Čo sa deje počas tohto obdobia?

Na rozdiel od neustále sa deliacich buniek (napríklad bunky zárodočnej vrstvy epidermis kože, červená kostná dreň, sliznica gastrointestinálneho traktu zvierat, bunky vzdelávacieho tkaniva rastlín) väčšina buniek mnohobunkového organizmu prijíma cestu špecializácie a po prejdení časti obdobia G 1 prejsť počas doby odpočinku (G 0 -obdobie).

Bunky v období G0 vykonávajú svoje špecifické funkcie v tele, prebiehajú v nich metabolické a energetické procesy, ale príprava na replikáciu nenastáva. Takéto bunky spravidla natrvalo strácajú schopnosť deliť sa. Príklady zahŕňajú neuróny, šošovkové bunky a mnohé ďalšie.

Niektoré bunky, ktoré sú v období G0 (napríklad leukocyty, pečeňové bunky), ho však môžu opustiť a pokračovať v bunkovom cykle, pričom prechádzajú všetkými obdobiami interfázy a mitózy. Pečeňové bunky tak môžu po niekoľkých mesiacoch pokoja opäť získať schopnosť deliť sa.

4. Ako prebieha replikácia DNA?

Replikácia je zdvojnásobenie DNA, jedna z reakcií syntézy templátu. Počas replikácie špeciálne enzýmy oddeľujú dve vlákna pôvodnej rodičovskej molekuly DNA, čím prerušujú vodíkové väzby medzi komplementárnymi nukleotidmi. Molekuly DNA polymerázy, hlavného replikačného enzýmu, sa viažu na oddelené vlákna. Potom sa molekuly DNA polymerázy začnú pohybovať pozdĺž materských reťazcov, používajú ich ako šablóny a syntetizujú nové dcérske reťazce, pričom pre ne vyberajú nukleotidy podľa princípu komplementarity.

Výsledkom replikácie sú dve identické molekuly dvojvláknovej DNA. Každý z nich obsahuje jeden reťazec pôvodnej materskej molekuly a jeden novosyntetizovaný dcérsky reťazec.

5. Sú molekuly DNA, ktoré tvoria homológne chromozómy, rovnaké? V zložení sesterských chromatidov? prečo?

Molekuly DNA v sesterských chromatidách jedného chromozómu sú identické (majú rovnakú nukleotidovú sekvenciu), pretože vznikajú ako výsledok replikácie pôvodnej materskej molekuly DNA. Každá z dvoch molekúl DNA, ktoré tvoria sesterské chromatidy, obsahuje jedno vlákno pôvodnej materskej molekuly DNA (šablónu) a jedno nové, dcérske vlákno syntetizované na tejto šablóne.

Molekuly DNA v homológnych chromozómoch nie sú identické. Je to spôsobené tým, že homológne chromozómy majú rôzny pôvod. V každom páre homológnych chromozómov je jeden materský (zdedený od matky) a druhý je otcovský (zdedený po otcovi).

6. Čo je to nekróza? Apoptóza? Aké sú podobnosti a rozdiely medzi nekrózou a apoptózou?

Nekróza je odumieranie buniek a tkanív v živom organizme, spôsobené pôsobením škodlivých faktorov rôzneho charakteru.

Apoptóza je programovaná bunková smrť regulovaná telom (takzvaná „bunková samovražda“).

Podobnosti:

● Nekróza a apoptóza sú dva typy bunkovej smrti.

● Vyskytuje sa vo všetkých fázach života tela.

rozdiely:

● Nekróza je náhodná (neplánovaná) bunková smrť, ktorá môže byť spôsobená vystavením vysokým a nízkym teplotám, ionizujúcemu žiareniu, rôznym chemikáliám (vrátane toxínov), mechanickým poškodením, narušeným prekrvením alebo inerváciou tkanív alebo alergickou reakciou. Apoptózu telo na začiatku plánuje (geneticky naprogramuje) a riadi ju. Počas apoptózy bunky umierajú bez priameho poškodenia v dôsledku toho, že dostanú špecifický molekulárny signál - „príkaz na sebazničenie“.

● V dôsledku apoptózy odumierajú jednotlivé špecifické bunky (iba tie, ktoré dostali „objednávku“) a celé skupiny buniek zvyčajne podstupujú nekrotickú smrť.

● Pri nekrotickej smrti v poškodených bunkách je narušená priepustnosť membrány, zastavuje sa syntéza bielkovín, zastavujú sa ďalšie metabolické procesy, ničí sa jadro, organely a napokon aj celá bunka. Typicky sú umierajúce bunky napadnuté leukocytmi a v oblasti nekrózy sa vyvíja zápalová reakcia. Počas apoptózy sa bunka rozpadne na samostatné fragmenty obklopené plazmalemou. Typicky sú fragmenty mŕtvych buniek absorbované bielymi krvinkami alebo susednými bunkami bez spustenia zápalovej reakcie.

A (alebo) iné významné vlastnosti.

7. Aký význam má programovaná bunková smrť v živote mnohobunkových organizmov?

Jednou z hlavných funkcií apoptózy v mnohobunkovom organizme je zabezpečenie bunkovej homeostázy. Vďaka apoptóze sa zachováva správny pomer počtu buniek rôznych typov, zabezpečuje sa obnova tkaniva, odstraňujú sa geneticky defektné bunky. Zdá sa, že apoptóza prerušuje nekonečnosť bunkových delení. Oslabenie apoptózy často vedie k rozvoju zhubných nádorov a autoimunitných ochorení (patologické procesy, pri ktorých sa vyvíja imunitná reakcia proti vlastným bunkám a tkanivám tela).

8. Prečo si myslíte, že v prevažnej väčšine živých organizmov je hlavným strážcom dedičnej informácie DNA a RNA plní len pomocné funkcie?

Dvojvláknová povaha molekuly DNA je základom procesov jej autoduplikácie (replikácie) a eliminácie poškodenia – opravy (nepoškodené vlákno slúži ako matrica na obnovu poškodeného vlákna). Keďže je RNA jednovláknová, nie je schopná replikácie a jej opravné procesy sú náročné. Okrem toho prítomnosť ďalšej hydroxylovej skupiny na ribóze (v porovnaní s deoxyribózou) spôsobuje, že RNA je náchylnejšia na hydrolýzu ako DNA.

Čo je medzifáza? Termín pochádza z latinského slova „inter“, preloženého ako „medzi“, a gréckeho „fáza“ – obdobie. Toto je najdôležitejšie obdobie, počas ktorého bunka rastie a akumuluje živiny v rámci prípravy na ďalšie delenie. Interfáza zaberá veľkú časť celého bunkového cyklu, vyskytuje sa v nej až 90 % celého života bunky.

Čo je medzifáza

Hlavná časť bunkových komponentov spravidla rastie počas celej fázy, takže je dosť ťažké v nej rozlíšiť jednotlivé štádiá. Napriek tomu biológovia rozdelili interfázu na tri časti, pričom sa zamerali na čas replikácie v bunkovom jadre.

Medzifázové periódy: G(1) fáza, S fáza, G(2) fáza. Predsyntetické obdobie (G1), ktorého názov pochádza z anglického gapu, preloženého ako „interval“, začína bezprostredne po delení. Ide o veľmi dlhé obdobie, ktoré trvá od desiatich hodín až po niekoľko dní. V tomto období dochádza k akumulácii látok a k príprave na zdvojnásobenie genetického materiálu: začína sa syntéza RNA a vytvárajú sa potrebné proteíny.

Čo je medzifáza v jeho poslednom období? V predsyntetickej fáze sa zvyšuje počet ribozómov, zväčšuje sa povrch hrubého endoplazmatického retikula a objavujú sa nové mitochondrie. Bunka, ktorá spotrebuje veľa energie, rýchlo rastie.

Diferencované bunky, ktoré už nie sú schopné sa deliť, zostávajú v pokojovej fáze nazývanej G0.

Hlavné obdobie medzifázy

Bez ohľadu na to, aké procesy prebiehajú v bunke počas interfázy, každá z podfáz je dôležitá pre celkovú prípravu na mitózu. Syntetické obdobie však možno nazvať zlomovým, pretože práve v ňom dochádza k zdvojeniu chromozómov a začína sa okamžitá príprava na delenie. RNA pokračuje v syntéze, ale okamžite sa spojí s chromozómovými proteínmi, čím sa začína replikácia DNA.

Interfáza bunky v tejto časti trvá šesť až desať hodín. Výsledkom je, že každý z chromozómov sa zdvojnásobí a už pozostáva z páru sesterských chromatidov, ktoré sa potom rozptýlia na póly vretienka. V syntetickej fáze sa centrioly zdvojnásobia, ak sú, samozrejme, v bunke prítomné. Počas tohto obdobia je možné chromozómy vidieť pod mikroskopom.

Tretia tretina

Geneticky sú chromatidy absolútne identické, pretože jedna z nich je materská a druhá je replikovaná pomocou messengerovej RNA.

Hneď ako dôjde k úplnému zdvojnásobeniu všetkého genetického materiálu, začína sa obdobie po syntéze, ktoré predchádza deleniu. Nasleduje tvorba mikrotubulov, z ktorých sa následne vytvorí vreteno a chromatidy sa rozchádzajú k pólom. Energia sa tiež ukladá, pretože počas mitózy sa znižuje syntéza živín. Trvanie postsyntetického obdobia je krátke, zvyčajne trvá len niekoľko hodín.

Kontrolné body

Počas procesu musí bunka prejsť určitými kontrolnými bodmi - dôležitými „markermi“, po ktorých prejde do ďalšej fázy. Ak bunka z nejakého dôvodu nebola schopná prejsť kontrolným bodom, tak celý bunkový cyklus zamrzne a ďalšia fáza sa nezačne, kým sa neodstránia problémy, ktoré jej bránili prejsť cez kontrolný bod.

Existujú štyri hlavné body, z ktorých väčšina je len v medzifáze. Bunka prejde prvým kontrolným bodom v predsyntetickej fáze, keď sa kontroluje integrita DNA. Ak je všetko správne, potom začína syntetické obdobie. V ňom je bodom zmierenia overenie správnosti replikácie DNA. Kontrolným bodom vo fáze po syntéze je kontrola poškodenia alebo vynechania v dvoch predchádzajúcich bodoch. Táto fáza tiež kontroluje, ako úplne prebehla replikácia a bunky. Tí, ktorí neprejdú týmto testom, sa nemôžu zúčastniť mitózy.

Problémy v medzifáze

Narušenie normálneho bunkového cyklu môže viesť nielen k zlyhaniam mitózy, ale aj k tvorbe solídnych nádorov. Navyše je to jeden z hlavných dôvodov ich vzhľadu. Normálny priebeh každej fázy, bez ohľadu na to, aká krátka môže byť, predurčuje úspešné dokončenie nasledujúcich etáp a absenciu problémov. Nádorové bunky majú zmeny v kontrolných bodoch bunkového cyklu.

Napríklad v bunke s poškodenou DNA nenastáva syntetické obdobie interfázy. Vyskytujú sa mutácie, ktoré vedú k strate alebo zmenám v génoch proteínu p53. V bunkách nedochádza k žiadnemu blokovaniu bunkového cyklu a mitóza začína v predstihu. Výsledkom takýchto problémov je veľké množstvo mutantných buniek, z ktorých väčšina nie je životaschopná. Z tých, ktoré môžu fungovať, však vznikajú malígne bunky, ktoré sa môžu veľmi rýchlo deliť v dôsledku skrátenej alebo chýbajúcej pokojovej fázy. Charakteristika interfázy umožňuje, aby sa malígne nádory pozostávajúce z mutantných buniek delili tak rýchlo.

Medzifázové trvanie

Uveďme niekoľko príkladov, o koľko viac interfáza zaberá v živote bunky v porovnaní s mitózou. V epiteli tenkého čreva obyčajných myší trvá „fáza pokoja“ najmenej dvanásť hodín a samotná mitóza trvá od 30 minút do hodiny. Bunky, ktoré tvoria koreň fazule fazuľovej, sa delia každých 25 hodín, pričom fáza M (mitóza) trvá asi pol hodiny.

Čo je medzifáza pre život bunky? Toto je najdôležitejšie obdobie, bez ktorého by bola nemožná nielen mitóza, ale aj bunkový život ako celok.

© 2024 skudelnica.ru -- Láska, zrada, psychológia, rozvod, city, hádky