§21. Bunkový cyklus

Aby sa bunka mohla úplne rozdeliť, musí sa zväčšiť a vytvoriť dostatočný počet organel. A aby pri delení na polovicu nestratila dedičnú informáciu, musí si urobiť kópie svojich chromozómov. A nakoniec, aby sa dedičná informácia distribuovala striktne rovnomerne medzi dvoma dcérskymi bunkami, musí chromozómy usporiadať v správnom poradí pred ich distribúciou do dcérskych buniek. Všetky tieto dôležité úlohy sa vykonávajú počas bunkového cyklu.

Bunkový cyklus je dôležitý, pretože... demonštruje to najdôležitejšie: schopnosť reprodukovať sa, rásť a rozlišovať. Výmena sa tiež vyskytuje, ale pri štúdiu bunkového cyklu sa s ňou nepočíta.

Definícia pojmu

Bunkový cyklus - ide o obdobie života bunky od narodenia po vznik dcérskych buniek.

V živočíšnych bunkách trvá bunkový cyklus, časový úsek medzi dvoma deleniami (mitózami), v priemere 10 až 24 hodín.

Bunkový cyklus pozostáva z niekoľkých období (synonymum: fázy), ktoré sa prirodzene nahrádzajú. Súhrnne sa prvé fázy bunkového cyklu (G 1, G 0, S a G 2) nazývajú medzifázou , a posledná fáza sa nazýva .

Ryža. 1.Bunkový cyklus.

Obdobia (fázy) bunkového cyklu

1. Obdobie prvého rastu G1 (z anglického Growth - rast), je 30-40% cyklu a obdobie odpočinku G 0

Synonymá: postmitotické (nastáva po mitóze) obdobie, presyntetické (prechádza pred syntézou DNA) obdobie.

Bunkový cyklus začína narodením bunky v dôsledku mitózy. Po rozdelení sú dcérske bunky zmenšené a majú menej organel ako normálne. Preto „novorodená“ malá bunka v prvej perióde (fáze) bunkového cyklu (G 1) rastie a zväčšuje sa a tiež vytvára chýbajúce organely. K tomu všetkému je potrebná aktívna syntéza bielkovín. Výsledkom je, že bunka sa stáva plnohodnotnou, dalo by sa povedať, „dospelou“.

Ako zvyčajne končí obdobie rastu G1 pre bunku?

1. Vstup bunky do procesu. Vďaka diferenciácii bunka získava špeciálne vlastnosti na vykonávanie funkcií potrebných pre celý orgán a organizmus. Diferenciáciu spúšťajú kontrolné látky (hormóny) pôsobiace na zodpovedajúce molekulárne receptory bunky. Bunka, ktorá dokončila svoju diferenciáciu, vypadne z deliaceho cyklu a je in doba odpočinku G 0 . Na to, aby prešla dediferenciáciou a vrátila sa do bunkového cyklu, je potrebná expozícia aktivačným látkam (mitogénom).
2. Smrť (smrť) bunky.
3. Vstup do ďalšieho obdobia bunkového cyklu - syntetický.

2. Syntetická perióda S (z angl. Synthesis - syntéza), tvorí 30-50% cyklu

Pojem syntéza v názve tohto obdobia odkazuje syntéza DNA (replikácia) a nie do iných procesov syntézy. Po dosiahnutí určitej veľkosti v dôsledku prechodu obdobím prvého rastu bunka vstúpi do syntetického obdobia alebo fázy S, v ktorej prebieha syntéza DNA. Bunka v dôsledku replikácie DNA zdvojnásobuje svoj genetický materiál (chromozómy), pretože V jadre sa vytvorí presná kópia každého chromozómu. Každý chromozóm sa stáva dvojitým a celá chromozómová sada sa stáva dvojitou, príp diploidný . Výsledkom je, že bunka je teraz pripravená rozdeliť dedičný materiál rovnomerne medzi dve dcérske bunky bez straty jediného génu.

3. Obdobie druhého rastu G 2 (z anglického Growth - rast), je 10-20% cyklu

Synonymá: premitotické (prechádza pred mitózou) obdobie, postsyntetické (nastáva po syntetickom) obdobie.

Obdobie G2 je prípravou na ďalšie bunkové delenie. Počas druhého obdobia rastu G2 bunka produkuje proteíny potrebné pre mitózu, najmä tubulín pre vretienko; vytvára zásoby energie vo forme ATP; skontroluje, či je replikácia DNA dokončená a pripraví sa na delenie.

4. Obdobie mitotického delenia M (z angl. Mitosis - mitosis), je 5-10% cyklu

Po rozdelení bunka vstupuje do novej fázy G1 a bunkový cyklus sa končí.

Regulácia bunkového cyklu

Na molekulárnej úrovni je prechod z jednej fázy cyklu do druhej regulovaný dvoma proteínmi - cyklínu A cyklín-dependentná kináza(CDK).

Na reguláciu bunkového cyklu sa využíva proces reverzibilnej fosforylácie/defosforylácie regulačných proteínov, t.j. pridanie fosforečnanov k nim s následnou elimináciou. Kľúčovou látkou regulujúcou vstup bunky do mitózy (t.j. jej prechod z fázy G2 do fázy M) je špecifická serín/treonín proteínkináza, ktorá sa volá faktor dozrievania- FS, alebo MPF, z anglického maturation promotion factor. Vo svojej aktívnej forme tento proteínový enzým katalyzuje fosforyláciu mnohých proteínov zapojených do mitózy. Sú to napríklad histón H1, ktorý je súčasťou chromatínu, lamin (cytoskeletálna zložka nachádzajúca sa v jadrovej membráne), transkripčné faktory, proteíny mitotického vretienka, ako aj množstvo enzýmov. Fosforylácia týchto proteínov maturačným faktorom MPF ich aktivuje a iniciuje proces mitózy. Po dokončení mitózy regulačná podjednotka PS, cyklínu, je označený ubikvitínom a podlieha rozkladu (proteolýze). Teraz si na rade ty proteín fosfatáza, ktoré defosforylujú proteíny, ktoré sa podieľali na mitóze, čím ich prenášajú do neaktívneho stavu. V dôsledku toho sa bunka vráti do medzifázového stavu.

PS (MPF) je heterodimérny enzým, ktorý zahŕňa regulačnú podjednotku, menovite cyklín, a katalytickú podjednotku, menovite cyklín-dependentnú kinázu CDK, tiež známu ako p34cdc2; 34 kDa. Aktívnou formou tohto enzýmu je len dimér CZK + cyklín. Okrem toho je aktivita CZK regulovaná reverzibilnou fosforyláciou samotného enzýmu. Cyklíny dostali tento názov, pretože ich koncentrácia sa cyklicky mení v súlade s obdobiami bunkového cyklu, najmä sa znižuje pred začiatkom bunkového delenia.

V bunkách stavovcov je prítomných množstvo rôznych cyklínov a cyklín-dependentných kináz. Rôzne kombinácie dvoch enzýmových podjednotiek regulujú iniciáciu mitózy, začiatok procesu transkripcie v G1 fáze, prechod kritického bodu po dokončení transkripcie, začiatok procesu replikácie DNA v S perióde interfázy (štart prechodu ) a ďalšie kľúčové prechody bunkového cyklu (nie sú zobrazené na diagrame).
V žabích oocytoch je vstup do mitózy (prechod G2/M) regulovaný zmenami koncentrácie cyklínu. Cyklín sa kontinuálne syntetizuje v interfáze, kým sa nedosiahne maximálna koncentrácia v M fáze, kedy sa spustí celá kaskáda fosforylácie proteínov katalyzovaná PS. Na konci mitózy je cyklín rýchlo zničený proteinázami, ktoré sú tiež aktivované PS. V iných bunkových systémoch je aktivita PS regulovaná rôznymi stupňami fosforylácie samotného enzýmu.

Bunkový cyklus

Bunkový cyklus pozostáva z mitózy (M fáza) a interfázy. V medzifáze sa postupne rozlišujú fázy G 1, S a G 2.

ETAPY BUNKOVÉHO CYKLU

Medzifáza

G 1 nasleduje telofázu mitózy. Počas tejto fázy bunka syntetizuje RNA a proteíny. Trvanie fázy sa pohybuje od niekoľkých hodín do niekoľkých dní.

G 2 bunky môžu opustiť cyklus a sú vo fáze G 0 . Vo fáze G 0 bunky sa 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.

G 2 . Vo fáze G 2 pokračuje syntéza RNA a proteínu (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.

Profáza. Každý chromozóm pozostáva z dvoch sesterských chromatíd spojených centromérou, jadierko zmizne. Centrioly organizujú mitotické vreteno. Pár centriolov je súčasťou mitotického centra, z ktorého radiálne vychádzajú mikrotubuly. Najprv sa mitotické centrá nachádzajú v blízkosti jadrovej membrány a potom sa rozchádzajú a vytvorí sa 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 15 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 pólovými 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.

MEIOZA

Počas meiózy sa tvoria haploidné gaméty.

Prvé meiotické delenie

Prvým delením meiózy (profáza I, metafáza I, anafáza I a telofáza I) je redukcia.

Profázaja prechádza postupne niekoľkými štádiami (leptotén, zygotén, pachytén, diplotén, diakinéza).

Leptotén - chromatín kondenzuje, každý chromozóm pozostáva z dvoch chromatíd spojených centromérou.

zygotén– homológne párové chromozómy sa priblížia a dostanú sa do fyzického kontaktu ( synapsie) 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 bivalente 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.

Metafázaja. 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.

Anaphaseja sa líši od anafázy mitózy tým, že počas mitózy sa sesterské chromatidy pohybujú smerom k pólom. Počas tejto fázy meiózy sa neporušené chromozómy presúvajú k pólom.

Telofázaja sa nelíši od telofázy mitózy. Vznikajú jadrá s 23 konjugovanými (zdvojenými) chromozómami, dochádza k cytokinéze a tvoria sa dcérske bunky.

Druhé rozdelenie meiózy.

Druhé delenie meiózy - rovnicové - prebieha rovnako ako mitóza (profáza II, metafáza II, anafáza II a telofáza), ale oveľa rýchlejšie. Dcérske bunky dostávajú haploidnú sadu chromozómov (22 autozómov a jeden pohlavný chromozóm).

Bunkový cyklus je obdobie života bunky od jedného delenia k druhému. Pozostáva z medzifázových a deliacich období. Trvanie bunkového cyklu sa v rôznych organizmoch líši (pre baktérie - 20-30 minút, pre eukaryotické bunky - 10-80 hodín).

Medzifáza

Medzifáza (z lat. inter- medzi, fázy– vznik) je obdobie medzi delením buniek alebo od delenia po jej smrť. Obdobie od delenia bunky po jej smrť je charakteristické pre bunky mnohobunkového organizmu, ktoré po rozdelení stratili svoju schopnosť (erytrocyty, nervové bunky a pod.). Interfáza zaberá približne 90 % bunkového cyklu.

Medzifáza zahŕňa:

1) predsyntetické obdobie (G 1) – začínajú sa intenzívne procesy biosyntézy, bunka rastie a zväčšuje sa. Práve v tomto období zostávajú bunky mnohobunkových organizmov, ktoré stratili schopnosť deliť sa, až do smrti;

2) syntetický (S) – DNA a chromozómy sú zdvojené (bunka sa stáva tetraploidnou), centrioly, ak existujú, sú zdvojené;

3) postsyntetické (G 2) – v podstate sa zastavia procesy syntézy v bunke, bunka sa pripravuje na delenie.

Dochádza k deleniu buniek priamy(amitóza) a nepriamy(mitóza, meióza).

Amitóza

Amitóza – priame delenie buniek, pri ktorom nevzniká deliaci aparát. Jadro sa delí v dôsledku prstencového zúženia. Neexistuje jednotné rozdelenie genetickej informácie. V prírode sú makrojadrá (veľké jadrá) riasiniek a placentárnych buniek u cicavcov rozdelené amitózou. Rakovinové bunky sa môžu deliť amitózou.

Nepriame delenie je spojené so vznikom štiepneho aparátu. Deliaci aparát obsahuje komponenty, ktoré zabezpečujú rovnomernú distribúciu chromozómov medzi bunkami (deliace vreteno, centroméry, a ak sú prítomné, centrioly). Bunkové delenie možno rozdeliť na jadrové delenie ( mitóza) a cytoplazmatické delenie ( cytokinéza). Ten sa začína ku koncu jadrového štiepenia. Najbežnejšie v prírode sú mitóza a meióza. Príležitostne sa vyskytuje endomitóza- nepriame štiepenie, ku ktorému dochádza v jadre bez deštrukcie jeho obalu.

Mitóza

Mitóza je nepriame bunkové delenie, pri ktorom sa z materskej bunky vytvoria dve dcérske bunky s identickým súborom genetickej informácie.

Fázy mitózy:

1) profáza – dochádza ku zhutneniu (kondenzácii) chromatínu, chromatídy sa špirálovito skracujú a skracujú (sú viditeľné vo svetelnom mikroskope), miznú jadierka a jadrová membrána, vzniká vreteno, jeho závity sú pripevnené k centromérom chromozómov, centrioly sa delia a rozchádzajú na póly bunky;

2) metafáza – chromozómy sú maximálne špirálovité a umiestnené pozdĺž rovníka (v rovníkovej doske), v blízkosti ležia homologické chromozómy;

3) anafázy – vlákna vretena sa súčasne sťahujú a naťahujú chromozómy k pólom (chromozómy sa stávajú monochromatidnými), najkratšia fáza mitózy;

4) telofáza – chromozómy despirujú, tvoria sa jadierka a jadrová membrána, začína sa delenie cytoplazmy.

Mitóza je charakteristická predovšetkým pre somatické bunky. Mitóza udržuje konštantný počet chromozómov. Pomáha zvyšovať počet buniek, preto sa pozoruje pri raste, regenerácii a vegetatívnom rozmnožovaní.

meióza

meióza (z gréčtiny meióza- redukcia) je nepriame redukčné delenie buniek, pri ktorom sa z materskej bunky vytvoria štyri dcérske bunky, ktoré majú neidentickú genetickú informáciu.

Existujú dve oddelenia: meióza I a meióza II. Interfáza I je podobná interfáze pred mitózou. V postsyntetickom období interfázy sa procesy syntézy bielkovín nezastavia a pokračujú v profáze prvého delenia.

Meióza I:

– profáza I – chromozómy sa špirálovito zakrútia, jadierko a jadrový obal zaniknú, vytvorí sa vreteno, homológne chromozómy sa priblížia a zlepia sa pozdĺž sesterských chromatid (ako blesk v zámku) – vzniká konjugácia, čím sa tvorí tetrády, alebo bivalenty vzniká kríženie chromozómov a výmena úsekov - prejsť, potom sa homológne chromozómy navzájom odpudzujú, ale zostávajú spojené v oblastiach, kde došlo k prechodu; procesy syntézy sú dokončené;

– metafáza I – chromozómy sú umiestnené pozdĺž rovníka, homológne – bichromatidové chromozómy sú umiestnené oproti sebe na oboch stranách rovníka;

– anafáza I – vlákna vretienka sa súčasne sťahujú a naťahujú pozdĺž jedného homológneho bichromatidového chromozómu smerom k pólom;

– telofáza I (ak existuje) - chromozómy sa despirujú, tvorí sa jadierko a jadrová membrána, rozdeľuje sa cytoplazma (vytvorené bunky sú haploidné).

Medzifáza II(ak je prítomný): duplikácia DNA sa nevyskytuje.

Meióza II:

– profáza II – chromozómy zhustnú, jadierko a jadrová membrána zaniknú, vytvorí sa štiepne vreteno;

– metafáza II - chromozómy sú umiestnené pozdĺž rovníka;

– anafáza II – chromozómy sa pri súčasnej kontrakcii závitov vretena rozchádzajú k pólom;

– telofáza II – chromozómy despirujú, vzniká jadierko a jadrová membrána a delí sa cytoplazma.

Meióza sa vyskytuje pred tvorbou zárodočných buniek. Umožňuje fúziu zárodočných buniek zachovať konštantný počet chromozómov daného druhu (karyotyp). Poskytuje kombinačnú variabilitu.

GOUVPO

"ŠTÁTNA TECHNICKÁ UNIVERZITA VORONEŽH"

KATEDRA SYSTÉMOVEJ ANALÝZY A RIADENIA V ZDRAVOTNÍCKYCH SYSTÉMOCH

ABSTRAKT

DISCIPLÍNA: „Biológia človeka a zvierat“

K TÉME: „Mitotický cyklus. Bunkový cyklus, fázy M, G1, S, G2, auto- a heterosyntetické bunkové funkcie“

Vyplnil: študent 1. ročníka skupiny BM-101 Tonkikh M.A.

Kontroloval: profesor, doktor medicíny. Veda L. B. Dmitrenko

VORONEŽ 2010

Bunkový cyklus: prehľad

Opakujúci sa súbor dejov, ktoré zabezpečujú delenie eukaryotických buniek, sa nazýva bunkový cyklus. Dĺžka bunkového cyklu závisí od typu deliacich sa buniek. Niektoré bunky, ako napríklad ľudské neuróny, sa po dosiahnutí štádia terminálnej diferenciácie úplne prestanú deliť. Bunky pľúc, obličiek alebo pečene v dospelom tele sa začnú deliť až v reakcii na poškodenie zodpovedajúcich orgánov. Črevné epitelové bunky sa delia počas celého života človeka. Aj v rýchlo sa množiacich bunkách trvá príprava na delenie asi 24 hodín Bunkový cyklus sa delí na štádiá: Mitóza – M-fáza, delenie bunkového jadra. G1 fáza je obdobie pred syntézou DNA. S-fáza je obdobie syntézy (replikácie DNA). G2 fáza je obdobie medzi syntézou DNA a mitózou. Interfáza je obdobie, ktoré zahŕňa fázy G1, S a G2. Cytokinéza je delenie cytoplazmy. Restrikčný bod, R-bod - čas v bunkovom cykle, kedy sa postup bunky smerom k deleniu stáva nezvratným. G0 fáza je stav buniek, ktoré dosiahli monovrstvu alebo sú zbavené rastových faktorov v skorej G1 fáze.

mitozumeióze) predchádza zdvojenie chromozómov, ku ktorému dochádza v S perióde bunkového cyklu. Obdobie je označené prvým písmenom slova syntéza - syntéza DNA. Od konca periódy S do konca metafázy obsahuje jadro štyrikrát viac DNA ako jadro spermie alebo vajíčka a každý chromozóm pozostáva z dvoch identických sesterských chromatidov.

Počas mitózy sa chromozómy kondenzujú a na konci profázy alebo začiatku metafázy sa stanú viditeľnými pod optickou mikroskopiou. Na cytogenetickú analýzu sa zvyčajne používajú prípravky metafázových chromozómov.

Najprv anafázová centroméra homológnych chromozómov sú odpojené a chromatidy divergujú k opačným pólom mitotického vretienka. Po presune úplných súborov chromatidov k pólom (odteraz sa nazývajú chromozómy) sa okolo každého z nich vytvorí jadrová membrána, ktorá tvorí jadrá dvoch dcérskych buniek (deštrukcia jadrovej membrány materskej bunky nastala v koniec profáza). Dcérske bunky vstupujú obdobie G1, a až v rámci prípravy na ďalšie delenie vstupujú do periódy S a dochádza v nich k replikácii DNA.

Bunky so špecializovanými funkciami, ktoré dlhodobo nevstupujú do mitózy alebo vo všeobecnosti stratili schopnosť deliť sa, sú v stave tzv. obdobie G0 .

Väčšina buniek v tele je diploidná – to znamená, že majú dve haploidná sada chromozómov(haploidná množina je počet chromozómov v gamétach; u ľudí je to 23 chromozómov a diploidná sada chromozómov - 46).

V pohlavných žľazách prekurzory zárodočných buniek najskôr prechádzajú sériou mitotických delení a potom vstupujú do meiózy, čo je proces tvorby gamét pozostávajúci z dvoch po sebe nasledujúcich delení. Pri meióze dochádza k párovaniu homológnych chromozómov (otcovský 1. chromozóm s materským 1. chromozómom a pod.), po ktorých sa počas tzv. prejsť dochádza k rekombinácii, teda k výmene úsekov medzi otcovským a materským chromozómom. V dôsledku toho sa kvalitatívne mení genetické zloženie každého chromozómu.

V prvej divízii meióza Homológne chromozómy (a nie sesterské chromatidy, ako napr mitóza), čo vedie k vytvoreniu buniek s haploidnou sadou chromozómov, z ktorých každý obsahuje 22 zdvojených autozómy a jeden zdvojený pohlavný chromozóm.

Medzi prvým a druhým meiotickým delením nie je perióda S ( ryža. 66,2, vpravo) a sesterské chromatidy sa v druhom delení oddelia na dcérske bunky. V dôsledku toho vznikajú bunky s haploidnou sadou chromozómov, v ktorých je o polovicu menej DNA ako v diploidných somatických bunkách v období G1 a 4-krát menej ako v somatických bunkách na konci obdobia S.

Počas oplodnenia sa počet chromozómov a obsah DNA v zygote stáva rovnaký ako v somatickej bunke v období G1.

Obdobie S v zygote otvára cestu k pravidelnému deleniu, charakteristickému pre somatické bunky.

Bunkový cyklus: fázy

Cyklus eukaryotických buniek je rozdelený do štyroch fáz. V štádiu priameho bunkového delenia (mitózy) sú kondenzované metafázové chromozómy rovnomerne rozdelené medzi dcérske bunky ( M fáza bunkového cyklu – mitóza). Mitóza bola prvou identifikovanou fázou bunkového cyklu a všetky ostatné udalosti vyskytujúce sa v bunke medzi dvoma mitózami boli tzv. medzifázou. Rozvoj výskumu na molekulárnej úrovni umožnil identifikovať štádium syntézy DNA v interfáze, tzv S-fáza (syntéza). Tieto dve kľúčové fázy bunkového cyklu neprechádzajú priamo jedna do druhej. Po skončení mitózy, pred začatím syntézy DNA, G1 fáza bunkového cyklu (medzera), zjavná prestávka v bunkovej aktivite, počas ktorej intracelulárne syntetické procesy pripravujú replikáciu genetického materiálu.

Druhá prestávka vo viditeľnej aktivite ( fáza G2) sa pozoruje po ukončení syntézy DNA pred začiatkom mitózy. Vo fáze G2 bunka sleduje presnosť replikácie DNA, ku ktorej došlo, a opravuje zistené zlyhania. V niektorých prípadoch sa rozlišuje piata fáza bunkového cyklu ( G0), kedy po dokončení delenia bunka nevstúpi do ďalšieho bunkového cyklu a zostane dlho nečinná. Z tohto stavu sa dá odstrániť vonkajšími stimulačnými (mitogénnymi) vplyvmi.

Fázy bunkového cyklu nemajú jasné časové a funkčné hranice, avšak pri prechode z jednej fázy do druhej dochádza k usporiadanému prepínaniu syntetických procesov, čo umožňuje tieto vnútrobunkové deje diferencovať na molekulárnej úrovni.

Cyklíny a cyklín-dependentné kinázy

Bunky vstupujú do bunkového cyklu a syntetizujú DNA v reakcii na vonkajšie mitogénne stimuly. Lymfokíny(Napríklad, interleukíny), cytokíny(najmä interferóny) a polypeptidové rastové faktory, ktoré interagujú so svojimi receptormi na bunkovom povrchu, indukujú kaskádu fosforylačných reakcií intracelulárnych proteínov, sprevádzanú prenosom signálu z bunkového povrchu do jadra a indukciou transkripcie zodpovedajúcich génov. Medzi prvými, ktoré sa aktivujú, sú kódujúce gény cyklínové proteíny, ktoré dostali svoj názov podľa skutočnosti, že ich intracelulárna koncentrácia sa periodicky mení, keď bunky prechádzajú bunkovým cyklom, pričom v určitých štádiách dosahujú maximum. Cyklíny sú špecifické aktivátory rodiny cyklín-dependentné proteínkinázy (CDK) (CDK - cyklín-dependentné kinázy) sú kľúčovými účastníkmi indukcie transkripcie génov, ktoré riadia bunkový cyklus. K aktivácii jednotlivej CDK dochádza po jej interakcii so špecifickým cyklínom a tvorba tohto komplexu je možná, keď cyklín dosiahne kritickú koncentráciu. V reakcii na zníženie intracelulárnej koncentrácie konkrétneho cyklínu je zodpovedajúca CDK reverzibilne inaktivovaná. Niektoré CDK sú aktivované viac ako jedným cyklínom. V tomto prípade skupina cyklínov, ako keby si navzájom prenášala proteínkinázy, ich udržiava v aktivovanom stave po dlhú dobu. Takéto vlny aktivácie CDK sa vyskytujú počas G1 a S fázy bunkového cyklu.

Cyklíny: všeobecné informácie

Každý typ cyklínu, označený ako A až H, má homológnu oblasť (150 aminokyselinových zvyškov nazývaných „ cyklínový box Tento región je zodpovedný za viazanie CDK. V rodine cyklínov (cyklín A - cyklín J) je známych 14 proteínov. Niektorí členovia rodiny tvoria podrodiny. Napríklad podrodina cyklínov typu D pozostáva z troch členov: D1, D2 a D3 sú rozdelené do dvoch podrodín: G1-cyklíny (C , D A E) A mitotické cyklíny (A A B).

Cyklíny rýchlo vymieňajú proteíny s krátkym polčasom rozpadu, ktorý je 15-20 minút pre cyklíny typu D. To zabezpečuje dynamiku ich komplexov s cyklín-dependentné kinázy. N-koncová sekvencia aminokyselinových zvyškov tzv deštrukčný box. Ako bunky prechádzajú bunkovým cyklom, po aktivácii jedinca CDK podľa potreby sa deaktivujú. V druhom prípade prebieha proteolytická degradácia cyklínu, ktorý je v komplexe s CDK, ktorá začína deštrukčným boxom.

Samotné cyklíny nedokážu plne aktivovať zodpovedajúce CDK. Na dokončenie aktivačného procesu musí nastať špecifická fosforylácia a defosforylácia určitých aminokyselinových zvyškov v polypeptidových reťazcoch týchto proteínkináz. Väčšina týchto reakcií sa uskutočňuje CDK aktivujúca kináza (CAK), čo je komplex CDK7 s cyklín H. CDK sa teda stávajú schopnými vykonávať svoje funkcie v bunkovom cykle až po ich interakcii so zodpovedajúcimi cyklínmi a posttranslačných modifikáciách pod vplyvom CAK a iných podobných regulačných proteínov bunkového cyklu.

Delenie eukaryotických buniek: začiatok

V reakcii na mitogénny stimul bunka v fáza G0 alebo skoré G1, začína svoj prechod bunkovým cyklom. V dôsledku indukcie expresie gény cyklínu D A E, ktoré sú zvyčajne zoskupené cyklíny G1 ich intracelulárna koncentrácia sa zvyšuje. Cyklíny D1 , D2 A D3 tvoria komplex s kinázami CDK4 A CDK6. Na rozdiel od cyklínu D1 sa posledné dva cyklíny tiež kombinujú s CDK2. Funkčné rozdiely medzi týmito tromi cyklínmi nie sú známe, ale dostupné údaje naznačujú, že dosahujú kritické koncentrácie v rôznych štádiách vývoja fázy G1. Tieto rozdiely sú špecifické pre typ proliferujúcich buniek.

Aktivácia CDK2/4/6 vedie k fosforylácii veverička RB(produkt retinoblastómový gén pRb) a pridružené proteíny p107 A p130. Na začiatku fázy G1 pRb proteín slabo fosforylovaný, čo mu umožňuje byť v komplexe s transkripčný faktor E2F, ktorý hrá kľúčovú úlohu pri indukcii syntézy DNA a blokuje jej aktivitu. Plne fosforylovaná forma pRb uvoľňuje E2F z komplexu, čo vedie k transkripčnej aktivácii génov, ktoré riadia replikáciu DNA.

Koncentrácia D-cyklínov sa zvyšuje počas G1 fázy bunkového cyklu a dosahuje maximálne hodnoty bezprostredne pred nástupom S-fáza, po ktorom začne klesať. V tomto čase však pRb ešte nie je úplne fosforylovaný a faktor E2F zostáva v komplexe v neaktívnom stave. Fosforylácia pRb je dokončená aktiváciou CDK2 cyklín E. Intracelulárna koncentrácia posledne menovaného sa stáva maximálnou v okamihu prechodu bunkového cyklu z fázy G1 do fázy S. Komplex cyklínu E-CDK2 teda preberá komplexy cyklínu D s CDK4 a CDK6 a dokončuje fosforyláciu pRb, sprevádzanú uvoľnením aktívneho transkripčného faktora E2F. V dôsledku toho začína syntéza DNA, to znamená, že bunka vstupuje do S-fázy bunkového cyklu.

S fáza bunkového cyklu: syntéza DNA

Obdobie medzifázou keď dôjde k replikácii DNA bunkového jadra, nazýva sa „S fáza“

Bunkovému deleniu (mitóze alebo meióze) predchádza duplikácia chromozómov, ku ktorej dochádza v S perióde bunkového cyklu ( ryža. 66,2). Obdobie je označené prvým písmenom slova syntéza - syntéza DNA.

Keď bunka vstúpi do S fázy, dôjde k rýchlej degradácii cyklín E a aktivácia CDK2 cyklín A. Na konci sa začína syntetizovať cyklín E fáza G1 a jeho interakcia s CDK2 je nevyhnutnou podmienkou pre vstup bunky do S fázy a pokračovanie syntézy DNA. Tento komplex aktivuje syntézu DNA fosforyláciou proteínov v počiatkoch replikácie. Signál pre koniec S-fázy a prechod bunky do fáza G2 je aktivácia inej kinázy cyklínom A CDK1 so súčasným zastavením aktivácie CDK2. Oneskorenie medzi koncom syntézy DNA a jej začiatkom mitóza(Fáza G2) bunka používa na kontrolu úplnosti a presnosti replikácie chromozómov, ku ktorej došlo. Postupnosť udalostí počas tohto obdobia nie je presne známa.

Pri stimulácii rastové faktory cicavčie bunky nachádzajúce sa v stav proliferatívneho pokoja , cyklíny D-typu sa objavujú skôr ako cyklín E. mRNA a proteín cyklínu D1 sa prvýkrát objavia po 6-8 hodinách, po ktorých zostávajú hladiny D1 zvýšené až do konca bunkového cyklu ( Matsushime H. a kol., 1991 ; Vyhral K.A. a kol., 1992).

Keď sa rastové faktory odstránia z média, hladina cyklínov typu D rýchlo klesá, pretože D-cyklíny a ich RNA sú nestabilné.

Cyklín D1 Spojené s CDK4 bezprostredne pred začatím syntézy DNA. Hladina komplexu vrcholí na začiatku S fázy a potom klesá na konci S a Fáza G2 (Matsushime H. a kol., 1992).

Očividne cyklíny D2 A D3 pôsobiť v období G1 o niečo neskôr ako cyklín D1.

Nadmerná expresia cyklínov typu D (päťnásobne oproti normálu) so znížením dopytu buniek po rastových faktoroch a skrátením fázy G1 vedie k zníženiu veľkosti buniek. Cyklín E potrebné na vstup buniek S-fáza. Spája sa predovšetkým s CDK2, hoci môže vytvárať komplex s CDK1 .

Hladiny mRNA a proteínu cyklínu E, ako aj aktivita komplexu cyklín E-CDK2 vrcholia počas prechodu G1-S a prudko klesajú, keď bunky postupujú cez strednú a neskorú S fázu.

Keď sú protilátky proti cyklínu E mikroinjikované do buniek cicavcov, syntéza DNA je potlačená.

Keď je cyklín E nadmerne exprimovaný, bunky postupujú cez G1 fázu rýchlejšie a vstupujú do S fázy a takéto bunky vyžadujú menej rastových faktorov.

Mitóza: iniciácia

Signál na začatie bunkového delenia (mitóza) pochádza z MPF faktor (faktor podporujúci fázu M) stimuluje M fázu bunkového cyklu. MPF je kinázový komplex CDK1 s jeho aktiváciou cyklíny A alebo B. Zdá sa, že komplex CDK1-cyklín A hrá dôležitejšiu úlohu pri dokončení fázy S a príprave bunky na delenie, zatiaľ čo komplex CDK1-cyklín B primárne vykonáva kontrolu sekvencie.

Cyklíny B1 A B2 prítomný vo veľmi nízkych koncentráciách fáza G1. Ich koncentrácia sa ku koncu začína zvyšovať S- a v celom rozsahu G2 fázy, dosahujúce maximum počas mitózy, čo vedie k ich výmene cyklín A v kombinácii s CDK1. To však nestačí na úplnú aktiváciu proteínkinázy. Funkčná kompetencia CDK1 sa dosiahne po sérii fosforylácií a defosforylácií na špecifických aminokyselinových zvyškoch. Takáto kontrola je potrebná na zabránenie vstupu buniek do mitózy, kým nie je dokončená syntéza DNA.

Bunkové delenie začína až potom, čo je CDK1, ktorý je v komplexe s cyklínom B, fosforylovaný na zvyškoch Thr-14 a Tyr-16 proteínkináza WEE1 ako aj na zvyšku Thr-161 proteínkináza CAK a potom defosforylované na zvyškoch Thr-14 a Tyr-15 fosfatáza CDC25. Takto aktivovaný CDK1 fosforyluje štruktúrne proteíny v jadre, vrátane nukleolín , jadrové laminy A vimentín. Potom jadro začne prechádzať cez cytologicky jasne rozlíšiteľné štádiá mitózy.

Prvá fáza mitózy je profáza- začína po CDK1 je úplne fosforylovaný a následne metafáza , anafázy A telofáza končiace delením buniek - cytokinéza. Dôsledkom týchto procesov je správna distribúcia replikovaných chromozómov, jadrových a cytoplazmatických proteínov, ako aj iných zlúčenín s vysokou a nízkou molekulovou hmotnosťou do dcérskych buniek. Po dokončení cytokinézy dochádza k deštrukcii cyklín B sprevádzané inaktiváciou CDK1, čo vedie k vstupu bunky do fáza G1 alebo G0 bunkový cyklus.

G0 fáza bunkového cyklu

Niektoré typy buniek v určitých štádiách diferenciácie sa môžu prestať deliť, pričom si plne zachovajú svoju životaschopnosť. Tento stav buniek sa nazýva fáza G0. Bunky, ktoré dosiahli stav terminálnej diferenciácie, už nemôžu opustiť túto fázu. Zároveň bunky, ktoré majú extrémne nízku schopnosť deliť sa, ako napríklad hepatocyty, môžu po odstránení časti pečene opäť vstúpiť do bunkového cyklu.

Prechod buniek do stavu pokoja je možný vďaka fungovaniu vysoko špecifických inhibítory bunkového cyklu. Za účasti týchto proteínov môžu bunky zastaviť proliferáciu v nepriaznivých podmienkach prostredia, kedy dôjde k poškodeniu DNA alebo k veľkým chybám v jej replikácii. Takéto pauzy bunky využívajú na opravu poškodenia, ku ktorému došlo.

Za určitých vonkajších podmienok sa bunkový cyklus môže zastaviť obmedzujúce body. V týchto bodoch sa bunky zaviažu vstúpiť do S fázy a/alebo mitózy.

Bunky stavovcov v štandardnom kultivačnom médiu bez sérum, Väčšinou nevstupujte do S-fázy, hoci médium obsahuje všetky potrebné živiny.

Po dosiahnutí uzavretej monovrstvy bunky schopné kontaktné brzdenie, opustiť bunkový cyklus aj v prítomnosti krvné sérum. Bunky, ktoré opustili mitotický cyklus na neurčitý čas, pričom si zachovali životaschopnosť a proliferatívny potenciál, sa nazývajú pokojové bunky. Toto sa nazýva prechod do stavu proliferatívneho pokoja alebo G0 fázy.

V 90. rokoch Pokračovali diskusie o tom, či stav proliferačnej dormancie možno definovať ako fázu zásadne odlišnú od G1. Zrejme je to naozaj tak.

V jadrách buniek, ktoré sú v proliferatívnom kľude, ako aj v bunkách, ktoré sú v Fáza G1, spravidla obsahuje dvojnásobné množstvo DNA. Medzi bunkami v týchto dvoch stavoch však existujú významné rozdiely. Je známe, že trvanie fázy G1 v deliacich sa bunkách je výrazne kratšie ako doba prechodu G0-S. Početné štúdie o fúzii pokojových a proliferujúcich buniek a o mikroinjekcii mRNA ukázali, že bunky vo fáze G0 obsahujú inhibítory proliferácie, zabraňujúce vstupu do S-fázy.

Tieto skutočnosti naznačujú, že bunka musí vykonať špeciálny program na ukončenie G0. Treba tiež poznamenať, že nie sú exprimované v pokojových bunkách. CDK2 A CDK4, a cyklíny D- A E-typy. Ich syntézu indukujú iba rastové faktory ( Lodish H. a kol., 1995). IN neustále cyklujúce bunky hladina D- a E-cyklínov zostáva vysoká počas celého cyklu a trvanie periódy G1 sa v porovnaní s predreplikačnou periódou znižuje.

V bunkách v GO fáze teda nie sú žiadne proteíny, ktoré umožňujú prechod cez reštrikčné body a umožňujú vstup do S fázy. Na prechod pokojových buniek do S-fázy rastové faktory by v nich mala vyvolať syntézu týchto proteínov.

Bunkový cyklus: inhibítory

V bunkovom cykle existujú dve hlavné fázy (prechodové body, kontrolné body R - obmedzovacie body), na ktorých je možné ich implementovať negatívne regulačné vplyvy, zastavenie pohybu buniek bunkovým cyklom. Jedna z týchto fáz riadi prechod bunky na syntézu DNA a druhá riadi začiatok mitózy. Existujú ďalšie regulované štádiá bunkového cyklu.

Prechod buniek z jednej fázy bunkového cyklu do druhej je riadený na úrovni aktivácie CDK ich cyklíny s inhibítory cyklín-dependentných kináz CKI. Podľa potreby môžu byť tieto inhibítory aktivované a blokovať interakciu CDK s ich cyklínmi, a teda aj samotný bunkový cyklus. Po zmene vonkajších alebo vnútorných podmienok sa bunka môže ďalej množiť alebo vstúpiť do cesty apoptóza .

Existujú dve skupiny CKI: proteíny rodiny p21 A INK4 (inhibítor CDK4), ktorých členovia v rámci rodín majú podobné štrukturálne vlastnosti. Skupina inhibítorov p21 zahŕňa tri proteíny: p21 , str.27 A p57. Pretože tieto proteíny boli popísané nezávisle niekoľkými skupinami, stále sa používajú ich alternatívne názvy. Proteín p21 je teda známy aj pod názvami WAF1 (divoký p53 aktivovaný fragment 1), CIP1 (proteín 1 interagujúci s CDK2), SDI1 (inhibítor 1 odvodený od starnutia) a mda-6 (gén súvisiaci s diferenciáciou melanómu). Synonymá pre p27 a p57 sú KIP1 (proteíny inhibujúce kinázu 1) a KIP2 (proteíny inhibujúce kinázu 2). Všetky tieto proteíny majú širokú špecifickosť účinku a môžu inhibovať rôzne CDK .

Naproti tomu skupina inhibítorov INK4 je špecifickejšia. Obsahuje štyri proteíny: p15INK4B , p16INK4A , p18INK4C A p19INK4D. Inhibítory rodiny INK4 fungujú počas fázy G1 bunkový cyklus, ktorý inhibuje aktivitu CDK4 kináza, avšak druhý proteínový produkt génu INK4A - p19ARF, interaguje s regulačný faktor MDM2 proteín p53 a deaktivuje faktor. To je sprevádzané zvýšenou stabilitou proteín p53 a zastaviť

Bunkový cyklus: regulácia prechodu z G1- do S-fázy

Pred začiatkom bunkového cyklu proteín p27 vo vysokej koncentrácii zabraňuje aktivácii proteínkináza CDK4 alebo CDK6 cyklíny D1 , D2 alebo D3. Za takýchto podmienok bunka zostáva v fáza G0 alebo skorá fáza G1 pred prijatím mitogénneho stimulu. Po adekvátnej stimulácii koncentrácia inhibítora p27 klesá na pozadí zvýšenia intracelulárneho obsahu cyklínov D. To je sprevádzané aktiváciou CDK a v konečnom dôsledku fosforyláciou pRb proteín, prepustenie združených transkripčný faktor E2F a aktivácia transkripcie zodpovedajúcich génov.

Počas týchto skorých štádií G1 fázy bunkového cyklu je koncentrácia proteínu p27 stále dosť vysoká. Preto po ukončení mitogénnej stimulácie buniek sa obsah tohto proteínu rýchlo obnoví na kritickú úroveň a ďalší prechod buniek bunkovým cyklom sa zablokuje v zodpovedajúcom štádiu G1. Táto reverzibilita je možná dovtedy, kým fáza G1 vo svojom vývoji nedosiahne určitú fázu tzv prechodový bod, po ktorom sa bunka zaviaže k deleniu a odstránenie rastových faktorov z prostredia nie je sprevádzané inhibíciou bunkového cyklu. Aj keď sa od tohto bodu bunky stávajú nezávislými na vonkajších signáloch na delenie, zachovávajú si schopnosť sebakontroly bunkového cyklu.

Inhibítory CDK rodiny INK4 (p15 , p16 , str. 18 A str. 19) konkrétne interagovať s CDK4 kinázy A CDK6. Proteíny p15 a p16 boli identifikované ako nádorové supresory a ich syntéza je regulovaná pRb proteín. Všetky štyri proteíny blokujú aktiváciu CDK4 a CDK6, buď oslabením ich interakcie s cyklínmi, alebo ich vytesnením z komplexu. Hoci oba proteíny p16 a p27 majú schopnosť inhibovať aktivitu CDK4 a CDK6, prvý z nich má väčšiu afinitu k týmto proteínkinázam. Ak sa koncentrácia p16 zvýši na úroveň, pri ktorej úplne inhibuje aktivitu kináz CDK4/6, proteín p27 sa stáva hlavným inhibítorom CDK2 kináza .

Na začiatku bunkového cyklu môžu zdravé bunky rozpoznať poškodenie DNA a reagovať naň zastavením progresie bunkového cyklu vo fáze G1, kým sa poškodenie nenapraví. Napríklad v reakcii na poškodenie DNA spôsobené ultrafialovým svetlom alebo ionizujúcim žiarením, proteín p53 vyvoláva transkripciu gén proteínu p21. Zvýšenie jeho intracelulárnej koncentrácie blokuje aktiváciu CDK2 cyklíny E alebo A. To zastavuje bunky v neskorej G1 fáze alebo skorej S fáze bunkového cyklu. V tomto čase bunka sama určuje svoj budúci osud - ak sa poškodenie nedá odstrániť, vstupuje do apoptóza .

Existujú dva rôzne smerované regulačné systémy G1/S- prechod: pozitívny a negatívny.

Systém pozitívne regulujúci vstup do S-fázy obsahuje heterodimér E2F-1/DP-1 a jeho aktivácii komplexy cyklínkinázy .

Iný systém bráni vstupu do S-fázy. Predstavujú ho nádorové supresory p53 A pRB, ktoré potláčajú aktivitu heterodimérov E2F-1/DP-1.

Normálna bunková proliferácia závisí od presnej rovnováhy medzi týmito systémami. Vzťah medzi týmito systémami sa môže meniť, čo vedie k zmenám v rýchlosti bunkovej proliferácie.

Bunkový cyklus: regulácia prechodu z G2 do M fázy

Reakcia bunky na poškodenie DNA môže nastať skôr mitóza. Potom proteín p53 indukuje syntézu inhibítorov p21, ktorý bráni aktivácii

CDK1 kináza cyklín B a odďaľuje ďalší vývoj bunkového cyklu. Prechod bunky mitózou je prísne kontrolovaný - nasledujúce štádiá nezačínajú bez úplného dokončenia predchádzajúcich. Niektoré z inhibítorov boli identifikované v kvasinkách, ale ich zvieracie homológy zostávajú neznáme. Napríklad popísané kvasinkové proteíny BUB1 (pučanie neinhibované benomylom) A MAD2 (nedostatočná mitotická zástava), ktoré riadia pripojenie kondenzovaných chromozómov k mitotickému vretienku v metafáza mitózy. Predtým, ako sa dokončí správne zostavenie týchto komplexov, proteín MAD2 vytvorí komplex s proteínkináza CDC20 a deaktivuje ho. CDC20 po aktivácii fosforyluje proteíny a v dôsledku toho blokuje tie ich funkcie, ktoré bránia divergencii každej z dvoch homológnych chromatíd počas cytokinéza .

Záver

Experimenty s mutantmi kvasinkových a cicavčích bunkových línií závislých od teploty ukázali, že výskyt mitózy je určený aktiváciou určitých génov a syntézou špecifickej RNA a proteínu. Niekedy sa za mitózu považuje iba jadrové delenie (karyokinéza), ktoré nie je vždy sprevádzané cytotómiou - tvorbou dvoch častí. bunky.
V dôsledku mitózy sa teda jedna bunka zmení na dve, z ktorých každá má počet a tvar chromozómov charakteristický pre daný typ organizmu a následne konštantné množstvo DNA.
Biologický význam mitózy spočíva v tom, že zabezpečuje stálosť počtu chromozómov vo všetkých bunkách tela. Počas procesu mitózy je DNA chromozómov materskej bunky distribuovaná striktne rovnomerne medzi dve dcérske bunky, ktoré z nej pochádzajú. V dôsledku mitózy dostávajú všetky bunky tela okrem pohlavných buniek rovnakú genetickú informáciu. Takéto bunky sa nazývajú somatické (z gréckeho "soma" - telo). cyklu). Bunkový cyklu- toto je obdobie... Mitotický cyklu zahŕňa mitózu, ako aj obdobie pokoja (G0), postmitotické ( G1), syntetické (S) a premitotické ( G2... . Postmitotické obdobie ( G1). Fáza G1- toto je hlavná vec...

Tým, že je vo vysokej koncentrácii, zabraňuje aktivácii proteínkináz CDK4 alebo CDK6 cyklínmi D1, príp. Za týchto podmienok bunka zostáva vo fáze G0 alebo skorej fáze G1, kým nedostane mitogénny stimul. Po adekvátnej stimulácii sa koncentrácia inhibítora p27 znižuje na pozadí zvýšenia intracelulárneho obsahu cyklínov D. Toto je sprevádzané aktiváciou CDK a v konečnom dôsledku fosforyláciou proteínu pRb, uvoľnením asociovaného transkripčného faktora E2F a aktivácia transkripcie zodpovedajúcich génov.

Počas týchto skorých štádií G1 fázy bunkového cyklu je koncentrácia proteínu p27 stále dosť vysoká. Preto po ukončení mitogénnej stimulácie buniek sa obsah tohto proteínu rýchlo obnoví na kritickú úroveň a ďalší prechod buniek bunkovým cyklom sa zablokuje v zodpovedajúcom štádiu G1. Táto reverzibilita je možná, kým fáza G1 vo svojom vývoji nedosiahne určitú fázu, nazývanú bod prechodu, po ktorom sa bunka zaviaže k deleniu a odstránenie rastových faktorov z prostredia nie je sprevádzané inhibíciou bunkového cyklu. Aj keď sa od tohto bodu bunky stávajú nezávislými na vonkajších signáloch na delenie, zachovávajú si schopnosť sebakontroly bunkového cyklu.

Na začiatku bunkového cyklu môžu zdravé bunky rozpoznať poškodenie DNA a reagovať naň zastavením progresie bunkového cyklu vo fáze G1, kým sa poškodenie nenapraví. Napríklad v reakcii na poškodenie DNA spôsobené ultrafialovým svetlom alebo ionizujúcim žiarením, proteín p53 indukuje transkripciu génu proteínu p21. Zvýšenie jeho intracelulárnej koncentrácie blokuje aktiváciu CDK2 cyklínmi E alebo . To zastavuje bunky v neskorej G1 fáze alebo skorej S fáze bunkového cyklu. V tomto čase bunka sama určuje svoj budúci osud - ak sa poškodenie nedá odstrániť, vstupuje do