Šūnu cikla bioloģija. Šūnu cikls, periodi un fāzes. Šūnu dzīves cikls: starpfāze

Šūnu dalīšanās bioloģiskā nozīme. Jaunas šūnas rodas, sadalot esošās. Ja vienšūnas organisms sadalās, tad no tā veidojas divi jauni. Arī daudzšūnu organisms savu attīstību visbiežāk sāk no vienas šūnas. Vairāku sadalījumu rezultātā veidojas milzīgs skaits šūnu, kas veido ķermeni. Šūnu dalīšanās nodrošina organismu vairošanos un attīstību, kas nozīmē dzīvības nepārtrauktību uz Zemes.

Šūnu cikls- šūnas dzīve no tās veidošanās brīža mātes šūnas dalīšanās procesā līdz tās sadalīšanai (ieskaitot šo sadalīšanos) vai nāvei.

Šī cikla laikā katra šūna aug un attīstās tā, lai veiksmīgi pildītu savas funkcijas organismā. Tad šūna darbojas noteiktu laiku, pēc tam tā vai nu sadalās, veidojot meitas šūnas, vai nomirst.

Dažādu veidu organismos šūnu cikls prasa atšķirīgu laiku: piemēram, gadā baktērijas tas ilgst apmēram 20 minūtes, cilišu kurpes- no 10 līdz 20. Daudzšūnu organismu šūnas agrīnās attīstības stadijās bieži dalās, un tad šūnu cikli tiek ievērojami pagarināti. Piemēram, tūlīt pēc cilvēka piedzimšanas smadzeņu šūnas sadala milzīgu skaitu reižu: šajā periodā veidojas 80% smadzeņu neironu. Tomēr lielākā daļa šo šūnu ātri zaudē spēju sadalīties, un dažas izdzīvo līdz ķermeņa dabiskajai nāvei, nemaz nesadaloties.

Šūnu cikls sastāv no starpfāzes un mitozes (54. att.).

Starpfāze- šūnu cikla intervāls starp diviem dalījumiem. Visā starpfāzē hromosomas nav spirālveida; tās atrodas šūnu kodolā hromatīna veidā. Starpfāze parasti sastāv no trim periodiem: pirmssintētiska, sintētiska un pēcsintētiska.

Presintētiskais periods (G,)- garākais starpfāzes posms. Tas var ilgt dažāda veida šūnās no 2 - 3 stundām līdz vairākām dienām. Šajā periodā šūna aug, palielinās organellu skaits, uzkrājas enerģija un vielas turpmākai DNS dubultošanai - Gj periodā katra hromosoma sastāv no vienas hromatīdas, tas ir, hromosomu skaita ( NS) un hromatīdi (ar) sērkociņi. Hromosomu un hromosomu kopums

diploīdās šūnas matīdu (DNS molekulas) šūnu cikla G r periodā var izteikt, rakstot 2p2s.

Sintētiskajā periodā (S) Notiek DNS dublēšanās, kā arī olbaltumvielu sintēze, kas nepieciešama turpmākajai hromosomu veidošanai. IN tajā pašā periodā centrioles dubultojas.

Tiek saukta DNS dubultošanās replikācija. Replikācijas laikā speciālie fermenti atdala divus sākotnējās DNS molekulas pavedienus, pārtraucot ūdeņraža saites starp komplementāriem nukleotīdiem. DNS polimerāzes, galvenā replikācijas fermenta, molekulas saistās ar atdalītajām ķēdēm. Tad DNS polimerāzes molekulas sāk pārvietoties pa vecāku ķēdēm, izmantojot tās kā veidnes, un sintezē jaunas meitas ķēdes, izvēloties tām nukleotīdus pēc komplementaritātes principa (55. att.). Piemēram, ja daļai vecāku DNS ķēdes ir nukleotīdu secība A C G T G A, tad meitas ķēdes daļai būs šāda forma THCATST. IN tāpēc replikāciju sauc par matricas sintēzes reakcijas. IN replikācijas rezultātā veidojas divas identiskas divpavedienu DNS molekulas IN katra no tiem sastāv no vienas sākotnējās mātes molekulas ķēdes un vienas nesen sintezētas meitas ķēdes.

Līdz S perioda beigām katra hromosoma jau sastāv no divām identiskām māsas hromatīdām, kas savstarpēji savienotas centromēras reģionā. Hromatīdu skaits katrā homologo hromosomu pārī kļūst vienāds ar četriem. Tādējādi diploīdās šūnas hromosomu un hromatīdu kopums S perioda beigās (t.i., pēc replikācijas) tiek izteikts ar apzīmējumu 2p4s.

Postsintēzes periods (G 2) notiek pēc DNS dublēšanās - Šobrīd šūna uzkrāj enerģiju un sintezē proteīnus gaidāmajam sadalījumam (piemēram, proteīna tubulīns mikrotubulu veidošanai, kas vēlāk veido dalīšanas vārpstu). Visa C 2 perioda laikā hromosomu un hromatīdu kopums šūnā paliek nemainīgs - 2n4s.

Starpfāze beidzas un sākas sadalīšana, kā rezultātā veidojas meitas šūnas. Mitozes laikā (galvenais eikariotu šūnu dalīšanās veids) katras hromosomas māsas hromatīdas atdalās viena no otras un nonāk dažādās meitas šūnās. Līdz ar to jaunām meitas šūnām, kas ieiet jaunā šūnu ciklā, ir noteikts komplekts 2p2s.

Tādējādi šūnu cikls aptver laika posmu no šūnas rašanās līdz tās pilnīgai sadalīšanai divās meitas šūnās un ietver starpfāzu (G r, S-, C 2 -periodus) un mitozi (sk. 54. att.). Šāda šūnu cikla periodu secība ir raksturīga pastāvīgi dalāmām šūnām, piemēram, ādas epidermas augšanas slāņa šūnām, sarkanajām kaulu smadzenēm, dzīvnieku kuņģa -zarnu trakta gļotādai un šūnu augu izglītojošie audi. Viņi var koplietot ik pēc 12 līdz 36 stundām.

Pretstatā tam vairums daudzšūnu organisma šūnu iet specializācijas ceļu un, izgājuši cauri daļai Gj perioda, tās var nonākt t.s. atpūtas periods (Go-period).Šūnas G n -periodā organismā veic savas specifiskās funkcijas, tajās notiek vielmaiņas un enerģijas procesi, bet nav sagatavošanās replikācijai. Šādas šūnas, kā likums, pastāvīgi zaudē spēju sadalīties. Piemēri ir neironi, lēcu šūnas un daudzi citi.

Tomēr dažas Gn perioda šūnas (piemēram, leikocīti, aknu šūnas) var to pamest un turpināt šūnu ciklu, iziet cauri visiem starpfāžu un mitozes periodiem. Tātad aknu šūnas atkal var iegūt spēju sadalīties pēc dažiem mēnešiem neaktīvā periodā.

Šūnu nāve. Daudzšūnu organismos pastāvīgi sastopas atsevišķu šūnu vai to grupu nāve (nāve), kā arī vienšūnu organismu nāve. Šūnu nāvi var iedalīt divās kategorijās: nekroze (no grieķu valodas. nekro- miris) un apoptozi, ko bieži sauc par ieprogrammētu šūnu nāvi vai pat šūnu pašnāvību.

Nekroze- šūnu un audu nāve dzīvā organismā, ko izraisa kaitīgu faktoru iedarbība. Nekrozes cēloņi var būt pakļaušana augstām un zemām temperatūrām, jonizējošais starojums, dažādas ķīmiskas vielas (ieskaitot patogēnu izdalītos toksīnus). Nekrotisko šūnu nāve tiek novērota arī to mehānisko bojājumu, asins piegādes un audu inervācijas traucējumu rezultātā, alerģisku reakciju gadījumā.

Bojātajās šūnās tiek traucēta membrānas caurlaidība, olbaltumvielu sintēze, citi vielmaiņas procesi, kodola, organellu un, visbeidzot, visas šūnas iznīcināšana. Nekrozes iezīme ir tāda, ka veselas šūnu grupas piedzīvo šādu nāvi (piemēram, miokarda infarkta gadījumā sirds muskuļa daļa, kas satur daudzas šūnas, mirst skābekļa padeves pārtraukšanas dēļ). Parasti mirstošās šūnas uzbrūk leikocītiem, un nekrozes zonā attīstās iekaisuma reakcija.

Apoptoze- ieprogrammēta šūnu nāve, ko regulē ķermenis. Organisma attīstības un funkcionēšanas laikā dažas tā šūnas mirst bez tiešiem bojājumiem. Šis process notiek visos organisma dzīves posmos, pat embrija periodā.

Pieaugušā organismā pastāvīgi notiek arī plānotā šūnu nāve. Miljoniem nāves gadījumu ir asins šūnas, ādas epidermas, kuņģa -zarnu trakta gļotāda utt. Pēc ovulācijas daļa olnīcu folikulu šūnu mirst, pēc laktācijas - piena dziedzeru šūnas. Pieauguša cilvēka ķermenī apoptozes rezultātā katru dienu mirst 50–70 miljardi šūnu. Apoptozes laikā šūna sadalās atsevišķos fragmentos, ko ieskauj plazmalemma. Parasti mirušo šūnu fragmentus uzņem leikocīti vai blakus esošās šūnas, neizraisot iekaisuma reakciju. Zaudēto šūnu papildināšanu nodrošina sadalīšana.

Tādējādi apoptoze pārtrauc šūnu dalīšanās bezgalību. No "dzimšanas" līdz apoptozei šūnas iziet noteiktu skaitu normālu šūnu ciklu. Pēc katra no tiem šūna pāriet vai nu uz jaunu šūnu ciklu, vai uz apoptozi.

1. Kāds ir šūnu cikls?

2. Ko sauc par starpfāzi? Kādi ir galvenie notikumi starpfāzes G r, S un 0 2 periodos?

3. Kādas šūnas raksturo G 0 -nepnofl? Kas notiek šajā periodā?

4. Kā tiek veikta DNS replikācija?

5. Vai DNS molekulas, kas veido homologās hromosomas, ir vienādas? Māsas hromatīdu sastāvs? Kāpēc?

6. Kas ir nekroze? Apoptoze? Kādas ir līdzības un atšķirības starp nekrozi un apoptozi?

7. Kāda ir ieprogrammētās šūnu nāves nozīme daudzšūnu organismu dzīvē?

8. Kāpēc, jūsuprāt, DNS ir galvenais iedzimtās informācijas glabātājs lielākajā daļā dzīvo organismu, un RNS veic tikai palīgfunkcijas?

1. nodaļa. Dzīvo organismu ķīmiskās sastāvdaļas

§ 1. Ķīmisko elementu saturs organismā. Makro un mikroelementi
§ 2. Ķīmiskie savienojumi dzīvos organismos. Neorganiskās vielas

2. nodaļa. Šūna - dzīvo organismu strukturālā un funkcionālā vienība

§ 10. Šūnas atklāšanas vēsture. Šūnu teorijas izveide
§ 15. Endoplazmatiskais tīkls. Golgi komplekss. Lizosomas

Nodaļa 3. Metabolisms un enerģijas pārveidošana organismā

§ 24. Metabolisma un enerģijas pārveidošanas vispārīgās īpašības

4. nodaļa. Strukturālā organizācija un funkciju regulēšana dzīvos organismos

Cilvēka ķermeņa augšanašūnu lieluma un skaita palielināšanās dēļ, savukārt pēdējo nodrošina dalīšanās process jeb mitoze. Šūnu proliferācija notiek ārpusšūnu augšanas faktoru ietekmē, un pašas šūnas iziet atkārtotu notikumu secību, kas pazīstama kā šūnu cikls.

Ir četri galvenie fāze: G1 (presintētisks), S (sintētisks), G2 (postsintētisks) un M (mitotisks). Tam seko citoplazmas un plazmas membrānas atdalīšana, kā rezultātā rodas divas identiskas meitas šūnas. Gl, S un G2 fāzes ir daļa no starpfāzes. Hromosomu replikācija notiek sintētiskās vai S fāzes laikā.
Vairums šūnas nav pakļauts aktīvai dalīšanai, to mitotiskā aktivitāte tiek nomākta GO fāzes laikā, kas ir daļa no G1 fāzes.

M fāzes ilgums ir 30-60 minūtes, savukārt viss šūnu cikls ilgst aptuveni 20. Atkarībā no vecuma normālās (ne audzēja) cilvēka šūnas iziet līdz 80 mitotiskiem cikliem.

Procesi šūnu cikls ko kontrolē secīgi atkārtota galveno enzīmu aktivizēšana un inaktivācija, ko sauc par cidīna atkarīgām proteīna kināzēm (CPK), kā arī to kofaktori, ciklīni. Šajā gadījumā fosfokināžu un fosfatāžu ietekmē notiek īpašu ciklīna-CZK kompleksu fosforilēšana un defosforilēšana, kas ir atbildīga par noteiktu cikla fāžu sākumu.

Turklāt par atbilstošo posmi līdzīgi CGK proteīniem izraisīt hromosomu sablīvēšanos, kodolmembrānas plīsumu un citoskeleta mikrotubulu reorganizāciju, lai veidotos dalīšanās vārpsta (mitotiskā vārpsta).

Šūnu cikla G1 fāze

G1 fāze- starpposms starp M- un S-fāzēm, kura laikā palielinās citoplazmas daudzums. Turklāt G1 fāzes beigās atrodas pirmais kontrolpunkts, kurā notiek DNS labošana un tiek pārbaudīti vides apstākļi (vai tie ir pietiekami labvēlīgi pārejai uz S fāzi).

Gadījumā, ja kodolenerģija DNS bojāts, palielinās p53 proteīna aktivitāte, kas stimulē p21 transkripciju. Pēdējais saistās ar īpašu ciklīna-CZK kompleksu, kas ir atbildīgs par šūnas pārnešanu uz S fāzi, un kavē tās dalīšanos Gl fāzes stadijā. Tas ļauj labošanas fermentiem labot bojātos DNS fragmentus.

Kad rodas patoloģijas defektīvas DNS p53 proteīna replikācija turpinās, kas ļauj dalītajām šūnām uzkrāt mutācijas un veicina audzēja procesu attīstību. Tāpēc p53 bieži sauc par “genoma sargu”.

Šūnu cikla G0 fāze

Šūnu proliferācija zīdītājiem ir iespējama tikai tad, ja piedalās citu šūnu izdalītie ārpusšūnu augšanas faktori, kas iedarbojas, izmantojot protoonkogēnu kaskādes signālu pārraidi. Ja G1 fāzē šūna nesaņem atbilstošos signālus, tad tā atstāj šūnu ciklu un nonāk G0 stāvoklī, kurā tas var būt vairākus gadus.

G0 blokāde notiek ar mitozes nomācošu proteīnu palīdzību, no kuriem viens ir retinoblastomas proteīns(Rb proteīns), ko kodē retinoblastomas gēna normālās alēles. Šis proteīns pievienojas slīpiem regulējošiem proteīniem, bloķējot šūnu proliferācijai nepieciešamo gēnu transkripcijas stimulēšanu.

Ārpusšūnu augšanas faktori, aktivizējot, iznīcina bloku Gl specifiski ciklīna-CZK kompleksi, kas fosforilē Rb proteīnu un maina tā konformāciju, kā rezultātā saite ar regulējošajiem proteīniem tiek pārtraukta. Šajā gadījumā pēdējie aktivizē to kodēto gēnu transkripciju, kas izraisa proliferācijas procesu.

Šūnu cikla S fāze

Standarta daudzums divpavedienu DNS katrā šūnā atbilstošais diploīds vienpavedienu hromosomu komplekts parasti tiek apzīmēts kā 2C. 2C komplekts saglabājas G1 fāzes laikā un dubultojas (4C) S fāzes laikā, kad tiek sintezēta jauna hromosomu DNS.

Sākot no beigām S fāzes un līdz M fāzei (ieskaitot G2 fāzi) katra redzamā hromosoma satur divas cieši saistītas DNS molekulas, ko sauc par māsas hromatīdām. Tādējādi cilvēka šūnās no S fāzes beigām līdz M fāzes vidum ir 23 pāri hromosomu (46 redzamas vienības), bet 4C (92) kodola DNS dubultās spirāles.

Procesā mitoze vienas hromosomu kopas ir sadalītas divās meitas šūnās tā, ka katrā no tām ir 23 pāri 2C DNS molekulu. Jāatzīmē, ka G1 un G0 fāzes ir vienīgās šūnu cikla fāzes, kuru laikā 2C DNS molekulu kopa atbilst 46 hromosomām šūnās.

Šūnu cikla G2 fāze

Otrais pārbaudiet punktu, uz kuras tiek pārbaudīts šūnu lielums, atrodas G2 fāzes beigās, kas atrodas starp S fāzi un mitozi. Turklāt šajā posmā, pirms turpināt mitozi, tiek pārbaudīta replikācijas pilnība un DNS integritāte. Mitoze (M fāze)

1. Profāze... Hromosomas, no kurām katra sastāv no divām identiskām hromatīdām, sāk sabiezēt un kļūst redzamas kodola iekšpusē. Šūnas pretējos polos ap divām centrosomām no tubulīna šķiedrām sāk veidoties vārpstveida aparāts.

2. Prometafāze... Notiek kodolmembrānas atdalīšanās. Kinetohores veidojas ap hromosomu centromeriem. Tubulīna šķiedras iekļūst kodolā un koncentrējas kinetokoru tuvumā, savienojot tās ar šķiedrām, kas nāk no centrosomas.

3. Metafāze... Spriedze uz šķiedrām liek hromosomām izkārtoties vidū starp vārpstas poliem, tādējādi veidojot metafāzes plāksni.

4. Anafāze... Centromēra DNS, kas sadalīta starp māsas hromatīdiem, tiek dublēta, hromatīdas atdalās un atšķiras tuvāk poliem.

5. Telofāze... Atdalītas māsas hromatīdas (kuras turpmāk tiek uzskatītas par hromosomām) sasniedz polus. Ap katru grupu parādās kodola membrāna. Kondensētais hromatīns izkliedējas un veidojas nukleoli.

6. Citokinēze... Šūnu membrāna saraujas, un vidū starp poliem veidojas šķelšanās rieva, kas galu galā atdala abas meitas šūnas.

Centrosomas cikls

In fāzes G1 laiks ir centriola pāra, kas saistīts ar katru centrosomu, atdalīšana. S un G2 fāzēs pa labi no vecajiem centrioliem veidojas jauns meitas centriols. M-fāzes sākumā centrosoma sadalās, abas meitas centrosomas atdalās no šūnas poliem.

No Vikipēdijas, bezmaksas enciklopēdijas

Šūnu cikls- tas ir šūnas pastāvēšanas periods no tās veidošanās brīža, sadaloties mātes šūnai, līdz tās sadalīšanai vai nāvei.

Eikariotu šūnu cikla ilgums

Šūnu cikla ilgums dažādās šūnās ir atšķirīgs. Ātri vairojas pieaugušo organismu šūnas, piemēram, epidermas un tievo zarnu asinsrades vai bazālās šūnas, šūnu ciklā var iekļūt ik pēc 12-36 stundām. Ātras adatādaiņu olšūnas šķelšanās laikā tiek novēroti īsi šūnu cikli (apmēram 30 minūtes). , abinieki un citi dzīvnieki. Eksperimentālos apstākļos daudzām šūnu kultūras līnijām ir īss šūnu cikls (apmēram 20 stundas). Visaktīvāk dalošajās šūnās perioda ilgums starp mitozēm ir aptuveni 10–24 stundas.

Eikariotu šūnu cikla fāzes

Eikariotu šūnu cikls sastāv no diviem periodiem:

Šūnu augšanas periods, ko sauc par "starpfāzi", kura laikā tiek sintezētas DNS un olbaltumvielas un tiek veikta sagatavošanās šūnu dalīšanai.
Šūnu dalīšanās periods, ko sauc par "M fāzi" (no vārda mitoze - mitoze).

Starpfāze sastāv no vairākiem periodiem:

G 1 fāze (no angļu valodas. plaisa- intervāls) vai sākotnējās augšanas fāze, kuras laikā notiek mRNS, olbaltumvielu, citu šūnu komponentu sintēze;
S fāzes (no angļu valodas. sintēze- sintēze), kuras laikā notiek šūnu kodola DNS replikācija, notiek arī centriolu dubultošanās (ja tie, protams, pastāv).
G 2 fāze, kuras laikā notiek sagatavošanās mitozei.

Diferencētām šūnām, kuras vairs nesadalās, šūnu ciklā var nebūt G 1 fāzes. Šādas šūnas atrodas atpūtas fāzē G 0.

Šūnu dalīšanās periods (M fāze) ietver divus posmus:

kariokinēze (šūnu kodola sadalīšanās);
citokinēze (citoplazmas sadalīšanās).

Savukārt mitoze ir sadalīta piecos posmos.

Šūnu dalīšanās apraksts ir balstīts uz gaismas mikroskopijas datiem kombinācijā ar mikrokino un uz fiksēto un iekrāsoto šūnu gaismas un elektronu mikroskopijas rezultātiem.

Šūnu cikla regulēšana

Regulāra izmaiņu secība šūnu cikla periodos tiek veikta proteīnu, piemēram, no ciklīna atkarīgo kināžu un ciklīnu, mijiedarbības laikā. G0 fāzes šūnas, iekļūstot augšanas faktoros, var iekļūt šūnu ciklā. Dažādi augšanas faktori, piemēram, trombocītu, epidermas un nervu augšanas faktori, saistās ar to receptoriem un izraisa intracelulāru signalizācijas kaskādi, kas galu galā noved pie gēnu transkripcijas ciklīniem un no ciklīna atkarīgām kināzēm. No ciklīna atkarīgās kināzes kļūst aktīvas tikai mijiedarbojoties ar atbilstošajiem ciklīniem. Dažādu ciklīnu saturs šūnā mainās visa šūnu cikla laikā. Ciklīns ir no ciklīna-ciklīna atkarīgā kināzes kompleksa regulējoša sastāvdaļa. Kināze ir šī kompleksa katalītiskā sastāvdaļa. Kināzes ir neaktīvas bez ciklīniem. Dažādi ciklīni tiek sintezēti dažādos šūnu cikla posmos. Tādējādi ciklīna B saturs vardes olšūnās sasniedz maksimumu līdz mitozes laikam, kad sākas visa no ciklīna-B / ciklīna atkarīgā kināzes kompleksa katalizētā fosforilēšanās reakciju kaskāde. Līdz mitozes beigām ciklinu ātri noārda proteināzes.

Šūnu cikla kontrolpunkti

Lai noteiktu šūnu cikla katras fāzes beigas, tajā jābūt kontrolpunktiem. Ja šūna "iziet" kontrolpunktu, tad tā turpina "pārvietoties" pa šūnu ciklu. Ja daži apstākļi, piemēram, DNS bojājumi, neļauj šūnai iziet cauri kontrolpunktam, ko var salīdzināt ar sava veida kontrolpunktu, tad šūna apstājas un nenotiek cita šūnu cikla fāze, vismaz līdz šķēršļu novēršanai. neļāva būrim iziet cauri kontrolpunktam. Ir vismaz četri šūnu cikla kontrolpunkti: punkts G1, kur pirms S fāzes ievadīšanas tiek pārbaudīta DNS neskartība, S punkta fāze, kurā tiek pārbaudīta pareiza DNS replikācija, kontrolpunkts G2, kurā ir izlaisti bojājumi pārbaudīts, nokārtojot iepriekšējos kontrolpunktus, vai iegūts turpmākajos šūnu cikla posmos. G2 fāzē tiek konstatēta DNS replikācijas pilnība, un šūnas, kurās DNS ir nepietiekami replicēts, neietilpst mitozē. Sadalīšanās vārpstas mezgla kontroles punktā tiek pārbaudīts, vai visi kinetokori ir pievienoti mikrotubuliem.

Šūnu cikla traucējumi un audzēju veidošanās

Šūnu cikla normālas regulēšanas traucējumi ir cēlonis vairumam cieto audzēju parādīšanās. Šūnu ciklā, kā jau minēts, kontrolpunktu iziešana ir iespējama tikai normālas iepriekšējo posmu pabeigšanas un sadalījumu neesamības gadījumā. Audzēja šūnas raksturo izmaiņas šūnu cikla kontrolpunktu sastāvdaļās. Inaktivējot šūnu cikla kontrolpunktus, tiek novērota dažu audzēju nomācēju un protoonkogēnu, jo īpaši p53, pRb, Myc un Ras, disfunkcija. P53 proteīns ir viens no transkripcijas faktoriem, kas uzsāk p21 proteīna sintēzi, kas ir CDK-ciklīna kompleksa inhibitors, kas noved pie šūnu cikla apstāšanās G1 un G2 periodos. Tādējādi šūna ar bojātu DNS neietilpst S fāzē. Ar mutācijām, kas izraisa p53 proteīna gēnu zudumu vai to izmaiņas, šūnu cikls netiek bloķēts, šūnas nonāk mitozē, kas izraisa mutantu šūnu parādīšanos, no kurām lielākā daļa nav dzīvotspējīgas, rada ļaundabīgas šūnas.

Uzrakstiet atsauksmi par rakstu "Šūnu cikls"

Literatūra

Kolman Y., Rem K., Wirth Y., (2000). “Vizuālā bioķīmija”,
Čencovs Yu.S., (2004). “Ievads šūnu bioloģijā”. M.: ICC "Akademkniga"
Kopnin B.P., "Onkogēnu un audzēju nomācēju darbības mehānismi"

Saites

Šūnu cikls

Fāzes





Citas fāzes

Regulatori

Fragments no šūnu cikla

“Maskavas iedzīvotāji!
Jūsu nelaimes ir nežēlīgas, bet Viņa Majestāte Imperators un Ķēniņš vēlas apturēt šo plūsmu. Biedējoši piemēri ir iemācījuši, kā viņš soda par nepaklausību un noziegumiem. Ir veikti stingri pasākumi, lai novērstu neskaidrības un atjaunotu vispārējo drošību. Tēva administrācija, kas izvēlēta no jūsu vidus, būs jūsu pašvaldība vai pilsētas valdība. Tas rūpēsies par jums, par jūsu vajadzībām, par jūsu labumu. Šos biedrus izceļ sarkana lente, kas tiks nēsāta pār plecu, un pilsētas galvai virs tās būs balta josta. Bet, neņemot vērā viņu darba laiku, viņiem būs tikai sarkana lente ap kreiso roku.
Pilsētas policija tika izveidota saskaņā ar iepriekšējo nostāju, un ar viņu darbību pastāv labāka kārtība. Valdība iecēla divus ģenerālkomisārus jeb policijas priekšniekus un divdesmit komisārus jeb privātos tiesu izpildītājus, kas iecelti visās pilsētas daļās. Jūs tos atpazīsit pēc baltas lentes, ko viņi nēsās ap kreiso roku. Dažas dažādu konfesiju baznīcas ir atvērtas, un tajās brīvi tiek veikti dievkalpojumi. Jūsu līdzpilsoņi katru dienu atgriežas savās mājās, un ir doti rīkojumi, lai viņi tajos atrastu palīdzību un aizsardzību, kam seko nelaime. Tie ir līdzekļi, kurus valdība ir izmantojusi, lai atjaunotu kārtību un atvieglotu jūsu situāciju; bet, lai to panāktu, jums ir jāapvieno savi centieni ar viņu, lai, ja iespējams, aizmirstu savas nelaimes, kuras jūs izturējāt, nododoties cerībai uz ne tik nežēlīgu likteni, bija pārliecināti, ka neizbēgama un apkaunojoša nāve gaida tos, kuri uzdrīkstas jūsu personām un jūsu atlikušajam īpašumam, un galu galā viņi nešaubījās, ka tie tiks saglabāti, jo tā ir visu valdnieku vislielākā un taisnīgākā griba. Karavīri un iedzīvotāji, lai kāda tauta jūs būtu! Atjaunojiet sabiedrības uzticību, valsts laimes avotu, dzīvojiet kā brāļi, sniedziet viens otram palīdzību un patronāžu, apvienojieties, lai atspēkotu ļauno prātu nodomus, paklausiet militārajām un civilajām iestādēm, un drīz vien jūsu asaras pārstās plūst. "
Attiecībā uz pārtikas krājumiem karaspēkam Napoleons pavēlēja visiem karaspēkiem pēc kārtas doties uz Maskavu a la maraude [laupīšana], lai sagādātu sev pārtiku, lai armija tiktu nodrošināta nākotnei.
Reliģiski Napoleons pavēlēja ramener les popes [atgriezt priesterus] un atsākt kalpošanu baznīcās.
Komerciālā ziņā un armijas ēdiena dēļ visur tika pakārts šāds:
Pasludināšana
“Jūs, mierīgie Maskavas iedzīvotāji, amatnieki un strādnieki, kurus nelaime ir izvedusi no pilsētas, un jūs, izkaisītie zemnieki, kas joprojām nepamatotas bailes savaldās laukos! Šajā pašā galvaspilsētā atgriežas klusums, un tajā tiek atjaunota kārtība. Jūsu tautieši drosmīgi iznāk no savām patversmēm, redzot, ka viņus ciena. Jebkura vardarbība, kas tiek veikta pret viņiem un viņu īpašumu, tiek nekavējoties sodīta. Viņa Majestāte imperators un ķēniņš viņus sargā, un jūsu vidū viņš nevienu neuzskata par saviem ienaidniekiem, izņemot tos, kas nepaklausa viņa pavēlēm. Viņš vēlas izbeigt jūsu nelaimes un atgriezt jūs tiesās un jūsu ģimenēs. Atbilst viņa labdarības nodomiem un nāc pie mums bez briesmām. Iedzīvotāji! Atgriezieties savās mājās ar pārliecību: jūs drīz atradīsit veidus, kā apmierināt savas vajadzības! Amatnieki un strādīgi amatnieki! Atgriezieties pie saviem rokdarbiem: jūs gaida mājas, veikali, apsargi, un par savu darbu jūs saņemsiet pelnīto samaksu! Un jūs, beidzot, zemnieki, atstājiet mežu, kur jūs paslēpāties no šausmām, bez bailēm atgriezieties savās būdās, precīzi būdami pārliecināti, ka atradīsit aizsardzību. Pilsētā ir izveidotas noliktavas, kur zemnieki var ienest savus liekos krājumus un zemes augus. Valdība veica šādus pasākumus, lai viņiem nodrošinātu brīvu pārdošanu: 1) Kopš šī datuma zemnieki, zemnieki un Maskavas apkārtnē dzīvojošie var piegādāt savas preces jebkurai pilsētai divās noteiktās krātuvēs, tas ir, , par Mokhovaya un Okhotny Ryad. 2) šos pārtikas produktus no viņiem pirks par tādu cenu, par kādu pircējs un pārdevējs vienojas; bet, ja pārdevējs nesaņems taisnīgo cenu, ko viņš pieprasīja, tad viņš varēs brīvi ņemt tos atpakaļ uz savu ciematu, kurā neviens ar jebkādu ieganstu nevar viņam traucēt. 3) katru svētdienu un trešdienu ir paredzētas katru nedēļu lielām tirdzniecības dienām; kāpēc otrdienās un sestdienās uz visiem galvenajiem ceļiem tiks izvietots pietiekams skaits karavīru, tieši tik daudz no pilsētas, lai aizstāvētu šos vagonus. 4) Tiks veikti šādi pasākumi, lai zemnieki ar ratiem un zirgiem nesaskartos ar šķēršļiem atpakaļceļā. 5) Tūlīt līdzekļi tiks izmantoti parastās tirdzniecības atjaunošanai. Pilsētas un ciematu iedzīvotāji, un jūs, strādnieki un amatnieki, lai kāda tauta jūs būtu! Jūs esat aicināts īstenot Viņa Majestātes imperatora un ķēniņa tēva nodomus un kopā ar viņu sniegt ieguldījumu vispārējā labklājībā. Novietojiet cieņu un uzticību pie viņa kājām un nevilcinieties pievienoties mums! "
Attiecībā uz armijas un tautas gara celšanu nepārtraukti tika veikti pārskati, tika pasniegtas balvas. Imperators jāja ar zirgiem pa ielām un mierināja iedzīvotājus; un, neskatoties uz visu aizrautību ar valsts lietām, viņš pats apmeklēja ar savu rīkojumu izveidotos teātrus.
Attiecībā uz labdarību, vainagoto galvas labāko drosmi, Napoleons arī darīja visu, kas bija atkarīgs no viņa. Labdarības iestādēs viņš pavēlēja ierakstīt Maison de ma mere [manas mātes māja], ar šo darbību apvienojot maigu meitu sajūtu ar monarha tikumības varenību. Viņš apmeklēja Bāreņu namu un, dodot glābtajiem bāreņiem noskūpstīt baltās rokas, laipni runāja ar Tutolminu. Pēc tam, saskaņā ar daiļrunīgo Tjēras prezentāciju, viņš pavēlēja sadalīt saviem karaspēka darbiniekiem algas ar krieviem, ko viņš bija izgatavojis, viltotu naudu. Attiecīgie l "emploi de ces moyens par un acte digue de lui et de l" armee Francaise, il fit distribuer des secours aux incendies. Mais les vivres etant trop precieux pour etre donnes a des etrangers la plupart ennemis, Napoleon aima mieux leur fournir de l "argent afin qu" ils se fournissent au dehors, et il leur fit distribuer des rubles papiers. [Paaugstinot šo pasākumu izmantošanu viņa un Francijas armijas cienīgā darbībā, viņš pavēlēja sadalīt labumus izdegušajiem. Bet, tā kā pārtikas krājumi bija pārāk dārgi, lai tos dotu svešas zemes iedzīvotājiem un lielākoties naidīgi, Napoleons uzskatīja, ka vislabāk ir dot viņiem naudu, lai viņi varētu dabūt ēdienu uz sāniem; un viņš pavēlēja tos apveltīt ar papīra rubļiem.]

Organismu vairošanās un attīstība, iedzimtas informācijas pārraide un reģenerācija ir balstīta uz šūnu dalīšanos. Šūna kā tāda pastāv tikai laika intervālā starp sadalījumiem.

Tiek saukts šūnas pastāvēšanas periods no brīža, kad tā izveidojusies, sadaloties mātes šūnai (t.i., arī pats sadalījums ir iekļauts šajā periodā) līdz tās pašas sadalīšanās vai nāves brīdim. vitāli svarīgi vai šūnu cikls.

Šūnas dzīves cikls ir sadalīts vairākos posmos:

sadalīšanas posms (šajā fāzē notiek mitotiskā dalīšanās);
augšanas fāze (tūlīt pēc sadalīšanas sākas šūnu augšana, tas palielinās apjomā un sasniedz noteiktu izmēru);
atpūtas fāze (šajā fāzē šūnas liktenis nākotnē vēl nav noteikts: šūna var sākt gatavoties sadalīšanai, vai iet specializācijas ceļu);
diferenciācijas fāze (specializācija) (notiek augšanas fāzes beigās - šajā laikā šūna saņem noteiktas strukturālās un funkcionālās iezīmes);
brieduma posms (šūnu funkcionēšanas periods, noteiktu funkciju veikšana, atkarībā no specializācijas);
novecošanās fāze (šūnas dzīvības funkciju vājināšanās periods, kas beidzas ar tās sadalīšanos vai nāvi).

Šūnu cikla ilgums un tajā iekļauto fāžu skaits šūnās ir atšķirīgs. Piemēram, nervu audu šūnas pēc embrionālā perioda beigām pārstāj dalīties un funkcionēt visa organisma dzīves laikā un pēc tam mirst. Vēl viens piemērs ir embrija šūnas. Sasmalcināšanas stadijā viņi, pabeiguši vienu sadalījumu, nekavējoties pāriet uz nākamo, vienlaikus apejot visas pārējās fāzes.

Ir šādi šūnu dalīšanās veidi:

mitoze vai kariokinēze - netieša dalīšana;
mejoze vai samazināšanas sadalījums - sadalīšanās, kas raksturīga dzimumšūnu nobriešanas fāzei vai sporu veidošanai augstākās sporas augos.

Mitoze ir nepārtraukts process, kā rezultātā vispirms notiek dubultošanās un pēc tam vienmērīgs iedzimta materiāla sadalījums starp meitas šūnām. Mitozes rezultātā parādās divas šūnas, katrā no tām ir tik daudz hromosomu, cik bija mātes šūnā. Jo meitas šūnu hromosomas rodas no mātes hromosomām, izmantojot precīzu DNS replikāciju, to gēniem ir tieši tāda pati iedzimta informācija. Meitas šūnas ir ģenētiski identiskas mātes šūnai.
Tādējādi mitozes laikā notiek precīza iedzimtas informācijas pārnešana no vecāku uz meitas šūnām. Šūnu skaits organismā palielinās mitozes rezultātā, kas ir viens no galvenajiem augšanas mehānismiem. Jāatceras, ka šūnas ar dažādām hromosomām var dalīties ar mitozi - ne tikai diploīdām (vairuma dzīvnieku somatiskajām šūnām), bet arī haploīdām (daudzas aļģes, augstāku augu gametofīti), triploīdām (endosperma angiospermām) vai poliploīdām.

Ir daudzas augu un dzīvnieku sugas, kas vairojas aseksuāli tikai ar vienu mitotisku šūnu dalīšanos, t.i. mitoze ir aseksuālas reprodukcijas pamatā. Pateicoties mitozei, tiek aizstātas šūnas un atjaunotas zaudētās ķermeņa daļas, kas vienmēr ir vienā vai otrā pakāpē visos daudzšūnu organismos. Mitotiskā šūnu dalīšanās notiek pilnīgā ģenētiskā kontrolē. Mitoze ir centrālais notikums šūnas mitotiskajā ciklā.

Mitotiskais cikls - savstarpēji saistītu un hronoloģiski noteiktu notikumu komplekss, kas notiek šūnas sagatavošanas laikā sadalīšanai un pašas šūnu dalīšanās laikā. Dažādos organismos mitotiskā cikla ilgums var ievērojami atšķirties. Īsākie mitotiskie cikli ir atrodami dažu dzīvnieku olu šķelšanā (piemēram, zelta zivtiņā pirmie šķelšanās posmi notiek ik pēc 20 minūtēm). Visizplatītākais mitotisko ciklu ilgums ir 18-20 stundas. Ir arī cikli, kas ilgst vairākas dienas. Pat viena organisma dažādos orgānos un audos mitotiskā cikla ilgums var būt atšķirīgs. Piemēram, pelēm divpadsmitpirkstu zarnas epitēlija audu šūnas dalās ik pēc 11 stundām, tukšā zarnā - ik pēc 19 stundām un acs radzenē - ik pēc 3 dienām.

Kādi faktori izraisa šūnu mitozi, zinātniekiem nav zināms. Pastāv pieņēmums, ka šeit galveno lomu spēlē kodola-citoplazmas attiecība (kodola un citoplazmas tilpumu attiecība). Ir arī pierādījumi, ka mirstošās šūnas ražo vielas, kas var stimulēt šūnu dalīšanos.

Mitotiskajā ciklā izšķir divus galvenos notikumus: starpfāze un pati sadalīšana .

Jaunas šūnas tiek veidotas divos secīgos procesos:

mitoze, kas izraisa kodola dubultošanos;
citokinēze - citoplazmas sadalīšana, kurā parādās divas meitas šūnas, no kurām katra satur vienu meitas kodolu.

Šūnu dalīšanās parasti ilgst 1-3 stundas, tāpēc galvenā šūnas dzīves daļa notiek starpfāzē. Starpfāze sauc par laika intervālu starp diviem šūnu dalījumiem. Starpfāzes ilgums parasti ir līdz 90% no visa šūnu cikla. Starpfāze sastāv no trim periodiem: presintētisks vai G 1, sintētisks vai S, un postsintētisks vai G 2.

Presintētisks periods ir garākais starpfāžu periods, tā ilgums svārstās no 10 stundām līdz vairākām dienām. Tūlīt pēc sadalīšanas tiek atjaunotas starpfāzes šūnas organizācijas iezīmes: tiek pabeigta kodola veidošanās, notiek intensīva olbaltumvielu sintēze citoplazmā, kā rezultātā palielinās šūnu masa, tiek izveidots DNS prekursoru krājums. veidojas, fermenti, kas katalizē DNS replikācijas reakciju utt. Tie. presintētiskajā periodā notiek sagatavošanās procesi nākamajam starpfāzes periodam - sintētiskajam.

Ilgums sintētisks periods var atšķirties: baktērijās tas ir vairākas minūtes, zīdītāju šūnās tas var sasniegt 6-12 stundas. Sintētiskajā periodā notiek DNS molekulu dubultošanās - galvenais starpfāzes notikums. Šajā gadījumā katra hromosoma kļūst par dihromatīdu, un to skaits nemainās. Vienlaikus ar DNS replikāciju citoplazmā notiek intensīvs proteīnu, kas veido hromosomas, sintēzes process.

Neskatoties uz to, ka periodu G 2 sauc postsintētisks sintēzes procesi šajā starpfāzes posmā turpinās. To sauc par postsintēzi tikai tāpēc, ka tas sākas pēc DNS sintēzes (replikācijas) procesa beigām. Ja presintēzes periodā tiek veikta augšana un sagatavošanās DNS sintēzei, tad pēcsintēzes periodā šūna tiek sagatavota dalīšanai, kam raksturīgi arī intensīvi sintēzes procesi. Šajā periodā turpinās olbaltumvielu sintēzes process, kas veido hromosomas; tiek sintezētas enerģētiskās vielas un fermenti, kas nepieciešami šūnu dalīšanās procesa nodrošināšanai; sākas hromosomu spirālizācija, tiek sintezēti proteīni, kas nepieciešami šūnas mitotiskā aparāta (dalīšanas vārpstas) veidošanai; palielinās citoplazmas masa un ievērojami palielinās kodola tilpums. Postsintēzes perioda beigās šūna sāk dalīties.

Šūnu cikls ir šūnas pastāvēšanas periods no tās veidošanās brīža, sadaloties mātes šūnai, līdz tās sadalīšanai vai nāvei.

Šūnu cikla ilgums

Šūnu cikla fāzes

Eikariotu šūnu cikls sastāv no diviem periodiem:

Šūnu augšanas periods, ko sauc par "starpfāzi", kura laikā tiek sintezētas DNS un olbaltumvielas un tiek veikta sagatavošanās šūnu dalīšanai.

Šūnu dalīšanās periods, ko sauc par "M fāzi" (no vārda mitoze - mitoze).

Starpfāze sastāv no vairākiem periodiem:

G 1 fāze (no angļu valodas. plaisa- intervāls) vai sākotnējās augšanas fāze, kuras laikā notiek mRNS, olbaltumvielu, citu šūnu komponentu sintēze;

S fāzes (no angļu valodas. sintēze- sintēze), kuras laikā tiek replicēta šūnas kodola DNS, un notiek arī centriolu dubultošanās (ja tie, protams).

G 2 fāze, kuras laikā notiek sagatavošanās mitozei.

Diferencētām šūnām, kuras vairs nesadalās, šūnu ciklā var nebūt G 1 fāzes. Šādas šūnas atrodas atpūtas fāzē G 0.

Šūnu dalīšanās periods (M fāze) ietver divus posmus:

kariokinēze (šūnu kodola sadalīšanās);

citokinēze (citoplazmas sadalīšanās).

Savukārt mitoze ir sadalīta piecos posmos.

Šūnu dalīšanās apraksts ir balstīts uz gaismas mikroskopijas datiem kombinācijā ar mikrokino un uz fiksēto un iekrāsoto šūnu gaismas un elektronu mikroskopijas rezultātiem.

Šūnu cikla regulēšana

Regulāra izmaiņu secība šūnu cikla periodos tiek veikta proteīnu, piemēram, no ciklīna atkarīgo kināžu un ciklīnu, mijiedarbības laikā. G0 fāzes šūnas, iekļūstot augšanas faktoros, var iekļūt šūnu ciklā. Dažādi augšanas faktori, piemēram, trombocītu, epidermas un nervu augšanas faktori, saistās ar to receptoriem un izraisa intracelulāru signalizācijas kaskādi, kas galu galā noved pie ikiklīna atkarīgo kināžu ciklīna gēnu transkripcijas. No ciklīna atkarīgās kināzes kļūst aktīvas tikai mijiedarbojoties ar atbilstošajiem ciklīniem. Dažādu ciklīnu saturs šūnā mainās visa šūnu cikla laikā. Ciklīns ir no ciklīna-ciklīna atkarīgā kināzes kompleksa regulējoša sastāvdaļa. Kināze ir šī kompleksa katalītiskā sastāvdaļa. Kināzes ir neaktīvas bez ciklīniem. Dažādi ciklīni tiek sintezēti dažādos šūnu cikla posmos. Tādējādi ciklīna B saturs vardes olšūnās sasniedz maksimumu līdz mitozes laikam, kad sākas visa no ciklīna-B / ciklīna atkarīgā kināzes kompleksa katalizētā fosforilēšanās reakciju kaskāde. Līdz mitozes beigām ciklinu ātri noārda proteināzes.