Надо Знать

добавить знаний



Клеточный цикл



План:


Введение


1. Клеточный цикл

Схематическое изображение клеточного цикла. G1, G0, S, G2 - фазы, I - интерфаза, M - Митоз или Мейоз
Фазы митоза: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза, телофаза. Завершается процесс цитокинезом - делением цитоплазмы. Интерфаза значительно длиннее митоз.

Клеточный цикл, или цикл клеточного разделения - это серия событий в эукариотической клетке между одним делением клетки и последующим. Таким образом, это процесс, благодаря которому одна клетка (такая как оплодотворенная яйцеклетка) развивается в сформированный организм, и процесс, благодаря которому восстанавливаются волосы, кожа, клетки крови, а также некоторые внутренние органы. Специализированные формы клеточного деления соответствующие по клеточную дифференциации течение эмбриогенеза и морфогенеза, а также за поддержку стволовых клеток в течение жизни взрослого организма.

Клеточный цикл состоит из четырех фаз: фазы G 1, S-фазы, G 2-фазы (эти три фазы также известные под названием интерфаза) и М-фазы. М-фаза сама по себе состоит из двух тесно связанных процессов: митоза, когда хромосомы клетки распределяются между двумя дочерними клетками, и цитокинезу, когда цитоплазма клетки физически разделяется. Клетки, временно прекратили делиться, входят в фазу покоя, так называемую G 0 фазу. В то же время клетки, навсегда прекратили деление силу возраста или из-за накопления повреждений в ДНК, называются старыми. Некоторые клетки во взрослом организме, такие как паренхимальни клетки печени или почек, входящих в G 0-фазу почти навсегда. Они могут начать разделение снова только при очень специфических обстоятельствах, другие типы клеток, такие как клетки эпителия, продолжают делиться в течение всей жизни организма.

Молекулярные процессы, происходящие на протяжении клеточного цикла, являются последовательными. Невозможно "возвращение" клеточного цикла в противоположную сторону. Существует два ключевых классы регуляторных молекул, которые направляют клеточный цикл: это циклин и циклин-зависимые киназы. Л. Хартуелл (Leland H. Hartwell), Р. Хунт (R. Timothy Hunt) и П. Нерз (Paul M. Nurse) получили Нобелевскую Премию в области медицины и физиологии 2001 года за открытие этих центральных молекул в регуляции клеточного цикла.


2. Фазы клеточного цикла

Хотя различные стадии интерфазы не всегда можно различить по морфологии клетки, каждая фаза отличается от других набором биохимических реакций, которые готовят клетку к делению. Термин "пост-митотический" время употребляют как для клеток в стадии покоя, так и для старых клеток. Клетки многоклеточных эукариот, когда делятся, обычно находятся в покое, в фазе G 0, в которую попали из фазы G 1, и могут оставаться в покое достаточно долгое время, даже неопределенно долгое (как чаще это происходит с нейронами). Это довольно привычная картина для клеток, окончательно дифференцийовани. Клеточное же старение - это ответ на повреждение ДНК или деградацию, что делает потомков клетки нежизнеспособными. Это просто биохимическая альтернатива саморазрушению поврежденной клетки - апоптоза.


3. Циклин и циклин-зависимые киназы

Циклин и циклин-зависимые киназы, Cyclins and cyclin-dependent kinases (CDKs), это два класса молекул, необходимых для регуляции клеточного цикла. Циклин формируют регуляторную субчастицы, а киназы - каталитическую субчастицы активированного гетеродимеру. Циклин не имеют ферментативной активности сами по себе, тогда как циклин-зависимые киназы не могут быть активными без взаимодействия с циклин. В состоянии гетеродимеру с циклин циклин-зависимые киназы катализируют обычную биохимическую реакцию - фосфорилирования. Обычно, остаток фосфорной кислоты отщепляется от молекулы АТФ (гамма-фосфат в данном случае) и переносится на белок-мишень, что приводит к активации или дезактивации этой мишени. Благодаря этому направляется прехид клетки к следующей фазе клеточного цикла.

Большинство из тех генов, кодирующих циклин и циклин-зависимые киназы, являются консервативными у всех эукариот. Однако, как правило, в более сложного организма и система регуляции клеточного цикла является сложной. Большинство генов, связанных с клеточным циклом, была изучена на дрожжах, особенно на Saccharomyces cerevisiae. Номенклатура генов у этих организмов складывалась таким образом: до cdc (т.е. цикл клеточного деления, "cell division cycle"), добавляли какой-то идентификационный номер. Например, cdc25. Таким образом, одна и та же молекула может быть представлена ​​в виде гомологов в достаточно разных организмах. При этом, некоторые организмы могут употреблять одну и ту же молекулу для различных целей, могут комбинировать различные функции в одной молекуле.

После получения про-митотического сигнала извне (екстраклитинний сигнал) G 1 комплекс циклин - циклин-зависимая киназа активируется и готовит клетку к S-фазы, обеспечивая экспрессию транскрипционных факторов, которые, в свою очередь, обеспечивают экспрессию циклинов S-фазы и белков, необходимых для репликации ДНК. G 1 комплекс циклин - циклин-зависимая киназа также обеспечивает деградацию белков - ингибиторов перехода к S-фазы путем убиквитинизации. Белки, после присоединения к ним молекул убиквитина, становятся мишенью для протеосомы - комплекса белков, обеспечивает протеолитическую деградацию, или протеолиз. Активированный комплекс циклин - циклин-зависимая киназа также фосфорилирует белки, из которых состоит пре-репликационной комплекс G 1-фазы на ориджинах репликации ДНК, то есть на тех местах ДНК, из которых, собственно, и начинается процесс репликации. Фосфорилирования здесь две цели: первое - это превратить неактивный пре-репликационной комплекс активным, и второе - это предотвратить формирование новых пре-репликационной комплексов. Благодаря этому каждая часть генома клетки будет реплицировать (дубликована тем большую) один и только один раз. Последнее очень важно для последующих поколений клеток. Конечно, дочерние клетки, в которых не будет части генома, скорее всего, умрут. Но и мутации, вызванные более чем одним делением какой-то части генома, скорее, будут вредными.

Митотической комплексы циклин - циклин-зависимая киназа, которые были синтезированы в течение S-фазы и G 2-фазе, но находились в Пользователи состоянии до собственно стадии митоза, обеспечивающие инициацию митоза, стимулируя белки, отвечающие за конденсацию хромосом и формирование митотического веретена. Важным белковым комплексом, который активируется в настоящее время, является убиквитин-лигаза, известная как комплекс, обеспечивающий анафазу (анафаза - одна из стадий митоза). Эта убиквитин-лигаза обеспечивает, в свою очередь, деградацию структурных белков, связанных с хромосомным кинетохором. Этот убиквитин-лигазная комплекс также обеспечивает деградацию митотических циклинов, и, таким образом, переход к телофазы митоза и цитокинезу.


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам