Клеточный цикл

«Клеточный цикл» Содержание Введение 1. Клеточный цикл: периоды 2. Клеточный цикл: фазы 3. Циклины и циклин-зависимые киназы 4. Циклины: общие сведения 5. Деление эукариотической клетки: начало 6. Фаза S клеточного цикла: синтез ДНК 7. Митоз 8. Фаза G0 клеточного цикла 9. Клеточный цикл: ингибиторы 10. Клеточный цикл: регуляция перехода от G1- к S-фазе и регуляция перехода от G2 к фазе M Заключение Библиографический список Введение Природа клеточного цикла прояснилась в результате изучения мутантных клеток, растущих и делящихся при низких температурах (34 градуса С для клеток млекопитающих, 23 градуса С для клеток дрожжей). У таких температурочувствительных мутантов обычно имеется один измененный белок, который функционирует только при низкой температуре.

И у большинства таких мутантов рост нарушается вскоре после повышения температуры.

Однако некоторые мутанты перестают расти лишь тогда, когда клетка достигает определенной стадии цикла, например, начала синтеза ДНК, деления ядра или цитокинеза. Мутанты по клеточному циклу лучше всего изучены у пекарских дрожжей (Saccharomyces cerevisiae: у них выделены мутанты по более чем 35 различным генам цикла клеточного деления (cell division cycle, cdc). На этих мутантах исследовали взаимосвязь между функциями определенных белков и клеточным циклом. Согласно определения свободной энциклопедии 2008 года, клеточный цикл – это согласованная однонаправленная последовательность событий, в ходе которой клетка последовательно проходит его разные периоды без их пропуска или возврата к предыдущим стадиям.

Клеточный цикл заканчивается делением исходной клетки на две дочерние клетки. Целью данного реферативного исследования является раскрытие принципов клеточного цикла, особенностей и его значение. 1. Клеточный цикл, периоды Клеточный цикл включает строго детерминированный ряд последовательных процессов, согласно позиции Hartwellа, 1995. Клетка должна между двумя последовательными делениями удвоить все свои компоненты и свою массу. Таким образом клеточный цикл составляют два периода: 1) период клеточного роста, называемый " интерфаза ", и 2) период клеточного деления, называемый " фаза М " (от слова mitosis). В свою очередь, в каждом периоде выделяют несколько фаз (рис.3). Обычно интерфаза занимает не меньше 90% времени всего клеточного цикла.

Например, у быстро делящихся клеток высших эукариот последовательные деления происходят один раз в 16-24 часа, и каждая фаза М длится 1-2 часа. Большая часть компонентов клетки синтезируется на протяжении всей интерфазы, это затрудняет выделение в ней отдельных стадий по мнению Pardee, 1989. В интерфазе выделяют фазу G1, фазу S и фазу G2. Период интерфазы, когда происходит репликация ДНК клеточного ядра, был назван " фаза S " (от слова synthesis). Период между фазой М и началом фазы S обозначен как фаза G1 (от слова gap - промежуток), а период между концом фазы S и последующей фазой М - как фаза G2. Период клеточного деления (фаза М) включает две стадии: митоз (деление клеточного ядра) и цитокинез (деление цитоплазмы). В свою очередь, митоз делится на пять стадий (рис.3), In vivo эти шесть стадий образуют динамическую последовательность.

Описание клеточного деления базируется на данных световой микроскопии в сочетании с микрокиносъемкой и на результатах световой и электронной микроскопии фиксированных и окрашенных клеток.

Повторяющаяся совокупность событий, обеспечивающих деление эукариотических клеток, получила название клеточного цикла.

Продолжительность клеточного цикла зависит от типа делящихся клеток. Некоторые клетки, например, нейроны человека, после достижения стадии терминальной дифференцировки прекращают свое деление вообще. Клетки легких, почек или печени во взрослом организме начинают делиться лишь в ответ на повреждение соответствующих органов.

Клетки эпителия кишечника делятся на протяжении всей жизни человека. Даже у быстро пролиферирующих клеток подготовка к делению занимает около 24 ч. Клеточный цикл разделяют на стадии: Митоз - М-фаза, деление клеточного ядра. G1 -фаза период перед синтезом ДНК. S-фаза - период синтеза (репликации ДНК). G2-фаза - период между синтезом ДНК и митозом. Интерфаза - период, включающий в себя G1 S- и G2-фазы. Цитокинез - деление цитоплазмы.

Точка рестрикции, R-point - время в клеточном цикле, когда продвижение клетки к делению становится необратимым. G0 фаза - состояние клеток, достигших монослоя или лишенных фактора роста в ранней G1 фазе. Делению клетки (митозу или мейозу) предшествует удвоение хромосом, которое происходит в периоде S клеточного цикла (рис.1). Период обозначают первой буквой слова synthesis - синтез ДНК. С момента окончания периода S до завершения метафазы ядро содержит в четыре раза больше ДНК, чем ядро сперматозоида или яйцеклетки, а каждая хромосома состоит из двух идентичных сестринских хроматид.

Во время митоза хромосомы конденсируются и в конце профазы или начале метафазы становятся различимыми при оптической микроскопии. Для цитогенетического анализа обычно используют препараты именно метафазных хромосом. В начале анафазы центромеры гомологичных хромосом разъединяются, и хроматиды расходятся к противоположным полюсам митотического веретена. После того как к полюсам отойдут полные наборы хроматид (с этого момента их называют хромосомами), вокруг каждого из них образуется ядерная оболочка, формируя ядра двух дочерних клеток (разрушение ядерной оболочки материнской клетки произошло в конце профазы). Дочерние клетки вступают в период G1, и только при подготовке к следующему делению они переходят в период S и в них происходит репликация ДНК. Клетки со специализированными функциями, длительное время не вступающие в митоз или вообще утратившие способность к делению, находятся в состоянии, называемом периодом G0. Большинство клеток в организме диплоидные - то есть имеют два гаплоидных набора хромосом (гаплоидный набор - это число хромосом в гаметах, у человека он составляет 23 хромосомы, а диплоидный набор хромосом - 46). В гонадах предшественники половых клеток сначала претерпевают ряд митотических делений, а затем вступают в мейоз - процесс образования гамет, состоящий из двух последовательных делений.

В мейозе гомологичные хромосомы спариваются (отцовская 1-я хромосома с материнской 1-й хромосомой и т. д.), после чего в ходе так называемого кроссинговера происходит рекомбинация, то есть обмен участками между отцовской и материнской хромосомами.

В результате качественно изменяется генетический состав каждой из хромосом.

В первом делении мейоза расходятся гомологичные хромосомы (а не сестринские хроматиды, как в митозе), вследствие чего образуются клетки с гаплоидным набором хромосом, каждая из которых содержит по 22 удвоенные аутосомы и одной удвоенной половой хромосоме.

Между первым и вторым делениями мейоза нет периода S (рис.2, справа), а в дочерние клетки во втором делении расходятся сестринские хроматиды. В итоге образуются клетки с гаплоидным набором хромосом, в которых вдвое меньше ДНК, чем в диплоидных соматических клетках в периоде G1, и в 4 раза меньше - чем в соматических клетках по окончании периода S. При оплодотворении число хромосом и содержание ДНК у зиготы становится таким же, как в соматической клетке в периоде G1. Период S в зиготе открывает путь к регулярному делению, характерному для соматических клеток. 2.

Клеточный цикл: фазы

. Митоз был первой идентифицированной фазой клеточного цикла, а все оста... Развитие исследований на молекулярном уровне позволило выделить в инте... 3. В ряде случаев выделяют пятую фазу клеточного цикла (G0), когда после ...

Циклины и циклин-зависимые киназы

Некоторые CDK активируются более чем одним циклином. В этом случае гру... . В ответ на уменьшение внутриклеточной концентрации конкретного циклина... Клетки вступают в клеточный цикл и осуществляют синтез ДНК в ответ на ... Активация индивидуальной CDK происходит после ее взаимодействия со спе...

Циклины: общие сведения

Каждый тип циклинов, обозначенных от A до H, имеет гомологичный участо... . За внутриклеточную деградацию циклинов отвечает N-концевая последовате... 5. Большую часть таких реакций осуществляет киназа, активирующая CDK (CAK...

Деление эукариотической клетки: начало

Ген E7 HPV "высокого риска": влияние на клеточный цикл. Видимо, комплекс CDK1-циклин A играет более важную роль в завершении S... Задержка между окончанием синтеза ДНК и началом митоза (фаза G2) испол... . et al 1995).

Клеточный цикл: ингибиторы

В клеточном цикле имеются две основные стадии (точки перехода, контрол... Имеется две группы CKI: белки семейств p21 и INK4 (inhibitor of CDK4),... Поскольку эти белки были описаны независимо несколькими группами, до с... Ингибиторы семейства INK4 функционируют во время фазы G1 клеточного ци... 10.

Клеточный цикл: регуляция перехода от G

. Повышение его внутриклеточной концентрации блокирует активацию CDK2 ци... Существуют две разнонаправленные системы регуляции G1/S - перехода: по... До завершения правильной сборки этих комплексов белок MAD2 образует ко... Она представлена опухолевыми супрессорами р53 и pRB, которые подавляют...

Заключение Данное реферативное исследование посвящалось рассмотрению особенностей клеточного цикла.

Цель работы достигнута. Работа выполнена полностью. В заключение подведем итоги: 1. Клеточный цикл – согласованная однонаправленная последовательность событий, в ходе которой клетка последовательно проходит его разные периоды без их пропуска или возврата к предыдущим стадиям. Клеточный цикл заканчивается делением исходной клетки на две дочерние клетки. 2. Длительность клеточного цикла у разных клеток варьирует. У быстро размножающихся клеток взрослых организмов таких как кроветворные или базальные клетки эпидермиса и тонкой кишки могут входить в клеточный цикл каждые 12-36 ч. Короткие клеточные циклы около 30 мин наблюдаются при быстром дроблении яиц иглокожих и земноводных.

В экспериментальных условиях короткий клеточный цикл 20ч имеют многие линии клеточных культур. У большинства клеток длительность периода между митозами составляет примерно 10-24 ч. 3. Клеточный цикл эукариот состоит из интерфазы, во время которой идет синтез ДНК и белков и осуществляется подготовка к делению клетки и собственно само деление клетки, митоз.

Интерфаза состоит из нескольких периодов: G1-фазы начального роста, во время которой идет синтез мРНК, белков, других клеточных компонентов, S-фазы (синтетической фазы), во время которой идет удвоение молекул ДНК и G2-фазы во время которой идет подготовка к митозу. У дифференцировавшихся клеток, которые более не делятся в жизненном цикле может отсутствовать G1 фаза. Такие клетки находятся в фазе покоя G0. 4. Закономерная последовательность смены периодов клеточного цикла осуществляется при взаимодействии таких белков, как циклин-зависимые киназы и циклины.

Клетки, находящиеся в G0 фазе могут вступать в клеточный цикл при действии на них гормонов роста. Разные факторы роста, такие как тромбоцитарный, эпидермальный, фактор роста нервов связываясь со своими рецепторами запускают внутриклеточный сигнальный каскад, приводящий в итоге к транскрипции генов циклинов и циклин-зависимых киназ. 5. Для определения завершения каждой фазы клеточного цикла необходимо наличие в нем контрольных точек.

Если клетка «проходит» контрольную точку то она продолжается «двигаться» по клеточному циклу. Если же какие-либо обстоятельства, например повреждение ДНК, мешают клетке пройти через контрольную точку, которую можно сравнить со своего рода контрольным пунктом, то клетка останавливается и другой фазы клеточного цикла не наступает по крайней мере до тех пор, пока не будут устранены препятствия, не позволявшие клетке пройти через контрольный пункт.

Существует как минимум четыре контрольных точки клеточного цикла: точка в G1 где проверяется интактность ДНК, перед вхождением в S-фазу, сверочная точка в S-фазе, в которой проверяется правильность репликации ДНК, сверочная точка в G2, в которой проверяются повреждения, пропущенные при прохождении предыдущих сверочных точек, либо полученные на последующих стадиях клеточного цикла. В G2 фазе детектируется полнота репликации ДНК и клетки, в которых ДНК недореплицирована не входят в митоз.

В контрольной точке сборки веретена деления проверяется, все ли кинетохоры прикреплены к микротрубочкам. Библиографический список 1. Информация на сайте www.humbio.ru предназначена исключительно для образовательных и научных целей. М 2008. 2. Статья Кель О Кель А.: Межгенные взаимоотношения в регуляции клеточного цикла. Молекулярная биология 31, 1997, стр 650- 668. 3. Кольман Я Рем К Вирт Ю (2000). ‘Наглядная биохимия’, М 2000. 4. Ченцов Ю.С (2004). ‘Введение в клеточную биологию’. М.: ИКЦ «Академкнига». 5. Копнин Б.П ‘Механизмы действия онкогенов и опухолевых супрессоров’. М. 2004. 6. Википедия.

Словарь свободной энциклопедии. М. 2008.