Ova lekcija vam omogućava da samostalno proučavate temu " Životni ciklusćelije." Na njemu ćemo pričati o tome šta se igra glavna uloga tokom ćelijske diobe, koja prenosi genetske informacije s jedne generacije na drugu. Proučavat ćete i cijeli životni ciklus ćelije, koji se naziva i slijed događaja koji se dešava od trenutka kada se ćelija formira do podjele.
Tema: Reprodukcija i individualni razvoj organizmi
Lekcija: Životni ciklus ćelije
Prema teoriji ćelija, nove ćelije nastaju samo deljenjem prethodnih matičnih ćelija. , koji sadrže molekule DNK, igraju važnu ulogu u procesima diobe stanica, jer osiguravaju prijenos genetskih informacija s jedne generacije na drugu.
Zbog toga je veoma važno da ćelije kćeri dobiju istu količinu genetskog materijala, a sasvim je prirodno da i ranije ćelijska dioba dolazi do udvostručavanja genetskog materijala, odnosno molekula DNK (slika 1).
Šta je ćelijski ciklus? Životni ciklus ćelije- slijed događaja koji se dešavaju od trenutka formiranja date ćelije do njene podjele na ćelije kćeri. Prema drugoj definiciji, ćelijski ciklus je život ćelije od trenutka kada se pojavi kao rezultat podjele matične ćelije do njene vlastite diobe ili smrti.
Tokom ćelijski ciklus stanica raste i mijenja se kako bi uspješno obavljala svoje funkcije u višećelijskom organizmu. Ovaj proces se zove diferencijacija. Ćelija tada uspješno obavlja svoje funkcije određeno vrijeme, nakon čega počinje da se dijeli.
Jasno je da sve ćelije višećelijski organizam ne može se dijeliti beskonačno, inače bi sva stvorenja, uključujući ljude, bila besmrtna.
Rice. 1. Fragment molekule DNK
To se ne dešava jer u DNK postoje "geni smrti" koji se aktiviraju pod određenim uslovima. Oni sintetiziraju određene enzimske proteine koji uništavaju ćelijske strukture i organele. Kao rezultat, ćelija se smanjuje i umire.
Ova programirana ćelijska smrt naziva se apoptoza. Ali u periodu od trenutka kada se ćelija pojavi pa do apoptoze, ćelija prolazi kroz mnoge deobe.
Ćelijski ciklus se sastoji od 3 glavne faze:
1. Interfaza je period intenzivnog rasta i biosinteze određenih supstanci.
2. Mitoza, ili kariokineza (nuklearna podjela).
3. Citokineza (podjela citoplazme).
Hajdemo detaljnije okarakterizirati faze ćelijskog ciklusa. Dakle, prva je međufazna. Interfaza je najduža faza, period intenzivne sinteze i rasta. Ćelija sintetizira mnoge tvari potrebne za njen rast i provedbu svih svojih inherentnih funkcija. Tokom interfaze dolazi do replikacije DNK.
Mitoza je proces nuklearne diobe u kojem se hromatide odvajaju jedna od druge i redistribuiraju kao hromozomi između ćelija kćeri.
Citokineza je proces podjele citoplazme između dvije kćerke ćelije. Obično, pod nazivom mitoza, citologija kombinuje faze 2 i 3, odnosno deobu ćelije (kariokineza) i citoplazmatsku deobu (citokineza).
Okarakterizirajmo interfazu detaljnije (slika 2). Interfaza se sastoji od 3 perioda: G 1, S i G 2. Prvi period, presintetički (G 1) je faza intenzivnog rasta ćelija.
Rice. 2. Glavne faze životnog ciklusa ćelije.
Ovdje dolazi do sinteze određenih tvari; to je najduža faza koja slijedi nakon diobe ćelije. U ovoj fazi dolazi do akumulacije supstanci i energije neophodne za naredni period, odnosno za udvostručenje DNK.
Prema modernim konceptima, u G 1 periodu se sintetišu supstance koje inhibiraju ili stimulišu naredni periodćelijskog ciklusa, odnosno sintetičkog perioda.
Sintetički period (S) obično traje od 6 do 10 sati, za razliku od predsintetskog perioda, koji može trajati i do nekoliko dana i uključuje duplikaciju DNK, kao i sintezu proteina, poput histonskih proteina, koji mogu formirati hromozome. Do kraja sintetičkog perioda, svaki hromozom se sastoji od dvije hromatide povezane jedna s drugom centromerom. U istom periodu centriole se udvostručuju.
Postsintetski period (G 2) nastupa odmah nakon udvostručavanja hromozoma. Traje od 2 do 5 sati.
U tom istom periodu akumulira se energija neophodna za dalji proces diobe ćelije, odnosno direktno za mitozu.
U tom periodu dolazi do podjele mitohondrija i hloroplasta, te se sintetiziraju proteini koji će naknadno formirati mikrotubule. Mikrotubule, kao što znate, formiraju filament vretena i ćelija je sada spremna za mitozu.
Prije nego pređemo na opis metoda diobe stanica, razmotrimo proces umnožavanja DNK koji dovodi do stvaranja dvije kromatide. Ovaj proces se odvija u sintetičkom periodu. Udvostručenje molekule DNK naziva se replikacija ili reduplikacija (slika 3).
Rice. 3. Proces replikacije DNK (reduplikacija) (sintetički period interfaze). Enzim helikaza (zeleni) odmotava dvostruku spiralu DNK, a DNK polimeraze (plava i narandžasta) dovršavaju komplementarne nukleotide.
Prilikom replikacije, dio molekula DNK majke se raspliće u dva lanca uz pomoć posebnog enzima - helikaze. Štaviše, ovo se postiže razbijanjem vodoničnih veza između komplementarnih azotnih baza (A-T i G-C). Zatim, za svaki nukleotid divergiranih lanaca DNK, enzim DNK polimeraze prilagođava mu komplementarni nukleotid.
Ovo stvara dva dvolančana molekula DNK, od kojih svaki uključuje jedan lanac roditeljskog molekula i jedan novi lanac kćeri. Ova dva molekula DNK su apsolutno identična.
Nemoguće je odmotati cijeli veliki DNK molekul u isto vrijeme za replikaciju. Stoga replikacija počinje u odvojenim dijelovima molekule DNK, formiraju se kratki fragmenti, koji se zatim spajaju u dugi lanac pomoću određenih enzima.
Dužina ćelijskog ciklusa zavisi od tipa ćelije i vanjski faktori kao što su temperatura, dostupnost kiseonika, prisustvo hranljive materije. Na primjer, bakterijske stanice pod povoljnim uvjetima dijele se svakih 20 minuta, crijevne epitelne stanice svakih 8-10 sati, a ćelije vrha korijena luka dijele se svakih 20 sati. I neke ćelije nervni sistem nikad ne dijeli.
Pojava ćelijske teorije
U 17. veku, engleski lekar Robert Hooke (slika 4) je pomoću svetlosnog mikroskopa domaće izrade video da se pluta i druga biljna tkiva sastoje od malih ćelija odvojenih pregradama. Nazvao ih je ćelijama.
Rice. 4. Robert Hooke
Godine 1738. njemački botaničar Matthias Schleiden (slika 5) došao je do zaključka da se biljna tkiva sastoje od ćelija. Tačno godinu dana kasnije, zoolog Theodor Schwann (slika 5) došao je do istog zaključka, ali samo u vezi sa životinjskim tkivom.
Rice. 5. Matthias Schleiden (lijevo) Theodor Schwann (desno)
Zaključio je da se životinjska tkiva, kao i biljna, sastoje od ćelija i da su ćelije osnova života. Na osnovu podataka o ćelijama, naučnici su formulisali ćelijsku teoriju.
Rice. 6. Rudolf Virchow
20 godina kasnije, Rudolf Virchow (slika 6) je proširio teoriju ćelija i došao do zaključka da ćelije mogu nastati iz drugih ćelija. On je napisao: „Tamo gdje postoji ćelija, mora postojati i prethodna ćelija, kao što životinje potiču samo od životinje, a biljke samo od biljke... Svi živi oblici, bilo životinjski ili biljni organizmi, ili njihovi sastavni dijelovi, su kojim dominira vječni zakon kontinuiranog razvoja."
Struktura hromozoma
Kao što znate, hromozomi igraju ključnu ulogu u diobi stanica jer prenose genetske informacije s jedne generacije na drugu. Hromozomi se sastoje od molekula DNK vezanih za histonske proteine. Ribosomi takođe sadrže malu količinu RNK.
U ćelijama koje se dijele, hromozomi su predstavljeni u obliku dugih tankih niti, ravnomjerno raspoređenih po cijelom volumenu jezgra.
Pojedinačni hromozomi se ne razlikuju, ali je njihov hromozomski materijal obojen osnovnim bojama i naziva se hromatin. Prije diobe ćelije, hromozomi (slika 7) se debljaju i skraćuju, što im omogućava da se jasno vide pod svetlosnim mikroskopom.
Rice. 7. Hromozomi u profazi 1 mejoze
U dispergovanom, odnosno rastegnutom stanju, hromozomi učestvuju u svim biosintetskim procesima ili regulišu biosintetske procese, a tokom deobe ćelije ta funkcija je suspendovana.
U svim oblicima diobe stanica, DNK svakog hromozoma se replicira tako da se formiraju dva identična, dvostruka polinukleotidna lanca DNK.
Rice. 8. Struktura hromozoma
Ovi lanci su okruženi proteinskom ljuskom i na početku ćelijske diobe izgledaju kao identične niti koje leže jedna do druge. Svaka nit se naziva hromatida i povezana je sa drugom niti nebojnom regijom koja se naziva centromera (slika 8).
Zadaća
1. Šta je ćelijski ciklus? Od kojih se faza sastoji?
2. Šta se dešava sa ćelijom tokom interfaze? Od kojih faza se sastoji interfaza?
3. Šta je replikacija? Koji je njen biološki značaj? kada se to desi? Koje supstance su uključene u to?
4. Kako je počelo ćelijska teorija? Navedite naučnike koji su učestvovali u njegovom formiranju.
5. Šta je hromozom? Koja je uloga hromozoma u deobi ćelija?
1. Tehnička i humanitarna literatura ().
2. Jedinstvena zbirka digitalnih obrazovnih resursa ().
3. Jedinstvena zbirka digitalnih obrazovnih resursa ().
4. Jedinstvena zbirka digitalnih obrazovnih resursa ().
Bibliografija
1. Kamensky A. A., Kriksunov E. A., Pasechnik V. V. Opća biologija Drfa 10-11 razred, 2005.
2. Biologija. 10. razred. Opća biologija. Osnovni nivo / P. V. Izhevsky, O. A. Kornilova, T. E. Loshchilina i drugi - 2. izd., revidirano. - Ventana-Graf, 2010. - 224 str.
3. Belyaev D.K. Biologija 10-11 razred. Opća biologija. Osnovni nivo. - 11. izd., stereotip. - M.: Obrazovanje, 2012. - 304 str.
4. Biologija 11. razred. Opća biologija. Nivo profila / V. B. Zakharov, S. G. Mamontov, N. I. Sonin i drugi - 5. izd., stereotip. - Drfa, 2010. - 388 str.
5. Agafonova I. B., Zakharova E. T., Sivoglazov V. I. Biologija 10-11 razred. Opća biologija. Osnovni nivo. - 6. izd., dop. - Drfa, 2010. - 384 str.
Period života ćelije od trenutka njenog rođenja kao rezultat deobe matične ćelije do sledeće deobe ili smrti naziva se životni (ćelijski) ciklus ćelije.
| Ćelijski ciklus ćelija sposobnih za reprodukciju obuhvata dve faze: - INTERFAZA (faza između deoba, interkineza); - PERIOD DIOBE (mitoza). U interfazi se stanica priprema za diobu - sintezu različitih supstanci, ali glavna stvar je udvostručenje DNK. Što se tiče trajanja, čini većinu životnog ciklusa. Interfaza se sastoji od 3 perioda: 1) Presintetička - G1 (ji jedan) - nastaje odmah nakon završetka diobe. Ćelija raste, akumulira razne tvari (bogate energijom), nukleotide, aminokiseline, enzime. Priprema za sintezu DNK. Hromosom sadrži 1 molekul DNK (1 hromatida). 2) Sintetički – S materijal je dupliciran – molekuli DNK se repliciraju. Proteini i RNK se intenzivno sintetiziraju. Broj centriola se udvostručuje. |
3) Postsintetski G2 – premitotički, nastavlja se sinteza RNK. Kromosomi sadrže 2 kopije sebe - hromatide, od kojih svaka nosi 1 molekul DNK (dvolančani). Ćelija je spremna za podelu; hromozom je sporalizovan.
Amitoza - direktna podjela
mitoza – indirektna podjela
Mejoza – redukcijska podjela
Amitoza– javlja se retko, posebno u starim ćelijama ili kada patološka stanja(popravka tkiva), jezgro ostaje u intefaznom stanju, hromozomi nisu sporalizovani. Jezgro je podijeljeno suženjem. Citoplazma se možda neće podijeliti, tada se formiraju binuklearne stanice.
MITOZIS- univerzalni metod podjele. U životnom ciklusu to je samo mali dio. Ciklus epitemskih ćelija mačjeg crijeva je 20-22 sata, mitoza je 1 sat. Mitoza se sastoji od 4 faze.
1) PROFAZA - dolazi do skraćivanja i zadebljanja hromozoma (spiralizacija), oni su jasno vidljivi. Hromozomi se sastoje od 2 hromatide (udvostručavanje tokom interfaze). Nukleol i nuklearna membrana se raspadaju, citoplazma i karioplazma se miješaju. Podijeljeni ćelijski centri se razilaze duž duge ose ćelije prema polovima. Formira se fisijsko vreteno (koji se sastoji od elastičnih proteinskih filamenata).
2) METOFAZA - hromozomi se nalaze u istoj ravni duž ekvatora, formirajući metafaznu ploču. Vreteno se sastoji od 2 vrste niti: neke povezuju ćelijske centre, druge (njihov broj = broj hromozoma je 46) su pričvršćene, jedan kraj za centrosom (ćelijski centar), drugi za centromeru hromozoma. Centromera takođe počinje da se deli na 2. Hromozomi (na kraju) su podeljeni na centromeri.
3) ANAFAZA – najkraća faza mitoze. Nizovi vretena počinju da se skraćuju i hromatide svakog hromozoma se udaljuju jedna od druge prema polovima. Svaki hromozom se sastoji od samo 1 hromatide.
4) TELOFAZA - hromozomi su koncentrisani u odgovarajućim ćelijskih centara, despiralizirati. Formiraju se jezgre i nuklearna membrana, a formira se i membrana koja odvaja sestrinske stanice jednu od druge. Sestrinske ćelije su odvojene.
Biološki značaj Mitoza je da kao rezultat, svaka ćelija kćerka prima potpuno isti skup hromozoma, a samim tim i potpuno istu genetsku informaciju koju je matična ćelija imala.
7. MEJOZA – PODELA, SAZREVANJE POLNIH ĆELIJA
Suština seksualne reprodukcije je fuzija dvije jezgre zametnih stanica (gamete) spermatozoida (muž) i jajne stanice (žene). Tokom razvoja, zametne ćelije se podvrgavaju mitotičkoj deobi, a tokom sazrevanja mejotičkoj deobi. Dakle, zrele zametne ćelije sadrže haploidni skup hromozoma (p): P + P = 2P (zigot). Ako bi gamete imale 2n (diploid), potomci bi imali tetraploid (2n+2n) = 4n broj hromozoma, itd. Broj hromozoma kod roditelja i potomstva ostaje konstantan. Broj hromozoma se prepolovi mejozom (gametogenezom). Sastoji se od 2 uzastopne divizije:
Reduktivno
jednačenje (izjednačavanje)
bez međufaze između njih.
PROFAZA 1 RAZLIKUJE SE OD PROFAZE MITOZE.
1. Leptonemi (tanki filamenti) u jezgru, diploidni set (2p) dugih tankih hromozoma 46 kom.
2. Zygonema – homologni hromozomi (upareni) – 23 para kod ljudi su konjugirana (zatvarač) “prilagođavajući” gen za gen su povezani celom dužinom 2p – 23 kom.
3. Pachynema (debeli filamenti) homolog. hromozomi su usko povezani (bivalentni). Svaki hromozom se sastoji od 2 hromatide, tj. dvovalentni - od 4 hromatide.
4.Diplonema (dvolančani) konjugacije hromozoma se međusobno odbijaju. Dolazi do uvrtanja, a ponekad i do izmjene slomljenih dijelova kromosoma - crossover (crossing over) - to naglo povećava nasljednu varijabilnost, nove kombinacije gena.
5. Dijakineza (pomeranje u daljinu) - završava profaza, hromozomi se speralizuju, nuklearna membrana se raspada i počinje druga faza - metafaza prve podele.
Metafaza 1 – bivalenti (tetrade) leže duž ekvatora ćelije, formira se vreteno (23 para).
Anafaza 1 - ne samo jedna hromatida, već dva hromozoma se kreću na svaki pol. Veza između homolognih hromozoma je oslabljena. Upareni hromozomi se udaljavaju jedan od drugog na različite polove. Formira se haploidni skup.
Telofaza 1 - jedan, haploidni skup hromozoma sastavljen je na polovima vretena, u kojem svaki tip hromozoma nije predstavljen parom, već 1. hromozomom koji se sastoji od 2 hromatide; citoplazma nije uvijek podijeljena.
mejoza 1- dioba dovodi do stvaranja stanica koje nose haploidni skup hromozoma, ali se hromozomi sastoje od 2 hromatide, tj. imaju duplo veću količinu DNK. Dakle, ćelije su već spremne za 2. podjelu.
Mejoza 2 podjela (ekvivalent). Sve faze: profaza 2, metafaza 2, anafaza 2 i telofaza 2. Teče kao mitoza, ali se haploidne ćelije dijele.
Kao rezultat podjele, majčinski dvolančani hromozomi se razdvajaju i formiraju jednolančane ćerke hromozome. Svaka ćelija (4) će imati haploidni set hromozoma.
TO. kao rezultat 2 metotičke podjele nastaje:
Nasljedna varijabilnost se povećava zbog različitih kombinacija hromozoma u kćerkim skupovima
Broj mogućih kombinacija parova hromozoma = 2 na stepen n (broj hromozoma u haploidnom skupu je 23 - ljudi).
Glavna svrha mejoze je stvaranje stanica s haploidnim skupom hromozoma - to se postiže stvaranjem parova homolognih hromozoma na početku 1. mejotičke diobe i naknadnom divergencijom homologa u različite ćelije kćeri. Formiranje muških zametnih stanica je spermatogeneza, a stvaranje ženskih zametnih stanica je oogeneza.
Ćelijski ciklus(cyclus cellularis) je period od jedne diobe ćelije do druge, ili period od diobe ćelije do njene smrti. Ćelijski ciklus je podeljen na 4 perioda.
Prvi period je mitotski;
2. - postmitotički, ili presintetički, označen je slovom G1;
3. - sintetički, označen je slovom S;
4. - postsintetički, ili premitotički, označava se slovom G 2,
a mitotički period je predstavljen slovom M.
Nakon mitoze, počinje sljedeći G1 period. Tokom ovog perioda, masa ćerke ćelije je 2 puta manja od ćelije majke. Ova ćelija ima 2 puta manje proteina, DNK i hromozoma, odnosno normalno bi trebalo da bude 2p hromozoma i 2c DNK.
Šta se dešava u periodu G1? U ovom trenutku dolazi do transkripcije RNK na površini DNK, koja učestvuje u sintezi proteina. Zbog proteina se povećava masa ćelije kćeri. U ovom trenutku se sintetišu DNK prekursori i enzimi uključeni u sintezu DNK i DNK prekursora. Glavni procesi u G1 periodu su sinteza proteina i ćelijskih receptora. Zatim dolazi period S. U tom periodu dolazi do replikacije DNK hromozoma. Kao rezultat toga, do kraja S perioda sadržaj DNK je 4c. Ali biće 2n hromozoma, iako će u stvari biti i 4n, ali DNK hromozoma tokom ovog perioda je toliko isprepletena da svaki sestrinski hromozom u majčinom hromozomu još nije vidljiv. Kako se njihov broj povećava kao rezultat sinteze DNK i povećava se transkripcija ribosomske, glasničke i transportne RNK, prirodno se povećava sinteza proteina. U ovom trenutku može doći do udvostručavanja centriola u ćelijama. Dakle, ćelija iz S perioda ulazi u G 2 period. Na početku perioda G 2 se nastavlja aktivni proces transkripcija različitih RNK i proces sinteze proteina, uglavnom proteina tubulina, koji su neophodni za vreteno diobe. Može doći do dupliranja centriola. Mitohondrije intenzivno sintetiziraju ATP, koji je izvor energije, a energija je neophodna za mitotičku diobu stanica. Nakon G2 perioda, ćelija ulazi u mitotički period.
Neke ćelije mogu izaći iz ćelijskog ciklusa. Izlazak ćelije iz ćelijskog ciklusa je označen slovom G0. Ćelija koja ulazi u ovaj period gubi sposobnost da se podvrgne mitozi. Štaviše, neke ćelije gube sposobnost mitoze privremeno, druge trajno.
Ako stanica privremeno izgubi sposobnost da se podvrgne mitotičkoj diobi, ona prolazi kroz početnu diferencijaciju. U ovom slučaju, diferencirana ćelija specijalizirana je za obavljanje određene funkcije. Nakon početne diferencijacije, ova ćelija se može vratiti u ćelijski ciklus i ući u Gj period i, nakon prolaska kroz S period i G2 period, proći kroz mitotičku diobu.
Gdje se u tijelu nalaze ćelije u G0 periodu? Takve ćelije se nalaze u jetri. Ali ako je jetra oštećena ili se njen dio kirurški ukloni, tada se sve stanice koje su prošle početnu diferencijaciju vraćaju u ćelijski ciklus, a zbog njihove diobe, brz oporavakćelije parenhima jetre.
Matične ćelije su takođe u G 0 periodu, ali kada matične ćelije počinje da se deli, prolazi kroz sve periode interfaze: G1, S, G 2.
One stanice koje konačno izgube sposobnost mitotičke diobe prolaze prvo početnu diferencijaciju i obavljaju određene funkcije, a zatim i konačnu diferencijaciju. U terminalnoj diferencijaciji, stanica nije u stanju da se vrati u ćelijski ciklus i na kraju umire. Gdje se u tijelu nalaze ove ćelije? Prvo, to su krvna zrnca. Krvni granulociti koji su bili podvrgnuti funkciji diferencijacije 8 dana, a zatim umiru. Crvena krvna zrnca funkcionišu 120 dana, a zatim i umiru (u slezeni). Drugo, to su ćelije epiderme kože. Epidermalne stanice se prvo podvrgavaju početnoj, a zatim konačnoj diferencijaciji, uslijed čega se pretvaraju u rožnate ljuskice koje se zatim ljušte s površine epiderme. U epidermisu kože ćelije mogu biti u G0 periodu, G1 periodu, G2 periodu i S periodu.
Tkiva sa stanicama koje se često dijele su više zahvaćena nego tkiva sa stanicama koje se rijetko dijele, jer brojni hemijski i fizički faktori uništavaju mikrotubule vretena.
MITOZIS
Mitoza se fundamentalno razlikuje od direktne podjele ili amitoze po tome što tokom mitoze postoji ravnomjerna distribucija hromozomskog materijala između ćelija kćeri. Mitoza je podijeljena u 4 faze. Prva faza se zove profaza, 2. - metafaza, 3. - anafaza, 4. - telofaza.
Ako ćelija ima polovičan (haploidni) skup hromozoma, koji čine 23 hromozoma (spolne ćelije), onda se ovaj skup označava simbolom In hromozomi i 1c DNK, ako je diploidni - 2p hromozomi i 2c DNK (somatske ćelije odmah nakon mitotičke deobe ), aneuploidni skup hromozoma - u abnormalnim ćelijama.
Profaza. Profaza se deli na ranu i kasnu. Tokom rane profaze dolazi do spiralizacije hromozoma i oni postaju vidljivi u obliku tankih niti i formiraju gustu kuglu, odnosno formira se gusta loptasta figura. S početkom kasne profaze, hromozomi se još više spirale, zbog čega se zatvaraju geni za organizatore nukleolarnih hromozoma. Zbog toga prestaje transkripcija rRNA i formiranje hromozomskih podjedinica, a jezgra nestaje. Istovremeno dolazi do fragmentacije nuklearne membrane. Fragmenti nuklearne membrane savijaju se u male vakuole. Količina granuliranog EPS-a u citoplazmi se smanjuje. Zrnati EPS rezervoari su fragmentisani u manje strukture. Broj ribozoma na površini ER membrana naglo opada. To dovodi do smanjenja sinteze proteina za 75%. U ovom trenutku ćelijski centar se udvostručuje. Rezultirajuća 2 ćelijska centra počinju da se razilaze prema polovima. Svaki od novoformiranih ćelijskih centara sastoji se od 2 centriola: majke i kćeri.
Uz sudjelovanje ćelijskih centara počinje se formirati fisijsko vreteno koje se sastoji od mikrotubula. Kromosomi nastavljaju spiralno, što rezultira formiranjem labave kuglice hromozoma koja se nalazi u citoplazmi. Dakle, kasnu profazu karakterizira labava kuglica hromozoma.
Metafaza. Tokom metafaze, hromatide majčinih hromozoma postaju vidljive. Majčinski hromozomi se poredaju u ekvatorijalnoj ravni. Ako pogledate ove hromozome sa ekvatora ćelije, oni se percipiraju kao ekvatorijalna ploča(lamina equatorialis). Ako istu ploču gledate sa strane motke, onda se ona percipira kao majka zvezda(monastr). Tokom metafaze, formiranje vretena je završeno. U vretenu su vidljive dvije vrste mikrotubula. Neke mikrotubule nastaju iz ćelijskog centra, odnosno iz centriola, i nazivaju se centriolarne mikrotubule(microtubuli cenriolaris). Druge mikrotubule počinju da se formiraju iz kinetohora hromozoma. Šta su kinetohori? U području primarnih suženja hromozoma nalaze se takozvani kinetohori. Ove kinetohore imaju sposobnost da indukuju samosastavljanje mikrotubula. Tu počinju mikrotubule koje rastu prema ćelijskim centrima. Tako se krajevi mikrotubula kinetohora protežu između krajeva centriolarnih mikrotubula.
Anafaza. U toku anafaze dolazi do istovremenog odvajanja hromozoma kćeri (hromatida), koji počinju da se kreću, jedni na jedan, a drugi na drugi pol. U ovom slučaju pojavljuje se dvostruka zvijezda, odnosno 2 kćerke zvijezde (dijastr). Kretanje zvijezda se odvija zahvaljujući vretenu i činjenici da se sami polovi ćelije pomalo udaljavaju jedan od drugog.
Mehanizam, kretanje kćeri zvijezda. Ovo kretanje je osigurano činjenicom da krajevi mikrotubula kinetohora klize duž krajeva centriolarnih mikrotubula i povlače hromatide zvijezda kćeri prema polovima.
Telofaza. Tokom telofaze, kretanje zvijezda kćeri prestaje i jezgra počinju da se formiraju. Kromosomi se podvrgavaju despiralizaciji, a nuklearna ovojnica (nukleolema) počinje se formirati oko kromosoma. Pošto se DNK fibrile hromozoma podvrgavaju despiralizaciji, počinje transkripcija
RNK na otkrivenim genima. Kako dolazi do despiralizacije hromozomskih DNK fibrila, rRNA u obliku tankih niti počinje da se transkribuje u području nukleolnih organizatora, odnosno formira se fibrilarni aparat nukleola. Zatim se ribosomalni proteini transportuju do rRNA fibrila, koji se kompleksiraju sa rRNA, što rezultira formiranjem ribosomskih podjedinica, odnosno formira se granularna komponenta nukleola. Ovo se dešava već u kasnoj telofazi. citotomija, tj. formiranje suženja. Kada se na ekvatoru formira suženje, citolema invaginira. Mehanizam invaginacije je sljedeći. Tonofilamenti, koji se sastoje od kontraktilnih proteina, nalaze se duž ekvatora. Ovi tonofilamenti povlače citolemu. Tada se citolema jedne ćerke ćelije odvaja od druge slične ćerke ćelije. Tako, kao rezultat mitoze, nastaju nove ćelije kćeri. Ćerke ćelije imaju 2 puta manju masu u odnosu na majčinu. Takođe imaju manje DNK - odgovara 2c, a polovina broja hromozoma - odgovara 2p. Dakle, mitotska dioba završava ćelijski ciklus.
Biološki značaj mitoze je da zbog diobe dolazi do rasta tijela, fiziološke i reparativne regeneracije stanica, tkiva i organa.
Materijal sa Wikipedije - slobodne enciklopedije
Ćelijski ciklus- to je period postojanja ćelije od trenutka njenog formiranja kroz deobu matične ćelije do njene sopstvene deobe ili smrti.
Trajanje ćelijskog ciklusa eukariota
Dužina ćelijskog ciklusa varira među različitim ćelijama. Brzo reproducirajuće ćelije odraslih organizama, kao što su hematopoetske ili bazalne ćelije epiderme i tanko crijevo, mogu ući u ćelijski ciklus svakih 12-36 sati Kratki ćelijski ciklusi (oko 30 minuta) se zapažaju prilikom brzog fragmentiranja jaja bodljokožaca, vodozemaca i drugih životinja. U eksperimentalnim uslovima, mnoge linije ćelijske kulture imaju kratak ćelijski ciklus (oko 20 sati). Za ćelije koje se najaktivnije dijele, period između mitoza je otprilike 10-24 sata.
Faze eukariotskog ćelijskog ciklusa
Eukariotski ćelijski ciklus sastoji se od dva perioda:
- Period rasta ćelije nazvan „interfaza“, tokom kojeg se sintetišu DNK i proteini i dešava se priprema za deobu ćelije.
- Period diobe ćelije, nazvan "faza M" (od riječi mitoza - mitoza).
Interfaza se sastoji od nekoliko perioda:
- G 1-fazna (od engleskog. jaz- interval), ili početna faza rasta, tokom koje dolazi do sinteze mRNK, proteina i drugih ćelijskih komponenti;
- S-faza (sa engleskog. sinteza- sinteza), tokom koje dolazi do replikacije DNK ćelijskog jezgra, dolazi i do udvostručavanja centriola (ako postoje, naravno).
- G 2 faza, tokom koje se odvija priprema za mitozu.
U diferenciranim ćelijama koje se više ne dijele, možda nema G 1 faze u ćelijskom ciklusu. Takve ćelije su u fazi mirovanja G0.
Period diobe ćelije (faza M) uključuje dvije faze:
- kariokineza (podjela ćelijskog jezgra);
- citokineza (podjela citoplazme).
Zauzvrat, mitoza je podijeljena u pet faza.
Opis stanične diobe temelji se na podacima svjetlosne mikroskopije u kombinaciji s mikroskopskom fotografijom i na rezultatima svjetlosne i elektronske mikroskopije fiksiranih i obojenih ćelija.
Regulacija ćelijskog ciklusa
Redovni slijed promjena u periodima ćelijskog ciklusa odvija se kroz interakciju proteina kao što su ciklin zavisne kinaze i ciklini. Ćelije u G0 fazi mogu ući u ćelijski ciklus kada su izložene faktorima rasta. Razni faktori faktori rasta, kao što su trombocitni, epidermalni i nervni faktori rasta, vezivanjem za svoje receptore, pokreću intracelularnu signalnu kaskadu, što na kraju dovodi do transkripcije ciklin gena i ciklin zavisnih kinaza. Kinaze zavisne od ciklina postaju aktivne samo kada stupe u interakciju sa odgovarajućim ciklinima. Sadržaj različitih ciklina u ćeliji se mijenja tokom ćelijskog ciklusa. Ciklin je regulatorna komponenta ciklin-ciklin-zavisne kinaze kompleksa. Kinaza je katalitička komponenta ovog kompleksa. Kinaze nisu aktivne bez ciklina. On različite faze Tokom ćelijskog ciklusa sintetišu se različiti ciklini. Dakle, sadržaj ciklina B u oocitima žabe dostiže maksimum u vrijeme mitoze, kada se pokreće cjelokupna kaskada reakcija fosforilacije koju katalizira ciklin B/ciklin-zavisna kinaza kompleksa. Do kraja mitoze, ciklin se brzo uništava proteinazama.
Kontrolne tačke ćelijskog ciklusa
Da bi se odredio završetak svake faze ćelijskog ciklusa, potrebno je prisustvo kontrolnih tačaka. Ako ćelija "prođe" kontrolnu tačku, onda nastavlja da se "kreće" kroz ćelijski ciklus. Ako neke okolnosti, kao što je oštećenje DNK, spriječe ćeliju da prođe kroz kontrolnu tačku, što se može uporediti sa nekom vrstom kontrolne točke, tada se stanica zaustavlja i ne dolazi do druge faze ćelijskog ciklusa, barem do Prepreke koje su spriječile ćelije iz prolaza kroz kontrolni punkt su uklonjene. Postoje najmanje četiri kontrolne tačke u ćelijskom ciklusu: kontrolna tačka u G1, koja proverava netaknutu DNK pre ulaska u S fazu, kontrolna tačka u S fazi, koja proverava tačnu replikaciju DNK, kontrolna tačka u G2, koja proverava propuštene lezije kada prolazeći prethodne verifikacione tačke, ili dobijene u narednim fazama ćelijskog ciklusa. U G2 fazi detektuje se kompletnost replikacije DNK, a ćelije u kojima je DNK nedovoljno replicirana ne ulaze u mitozu. Na kontrolnoj tački sklopa vretena provjerava se da li su svi kinetohori pričvršćeni za mikrotubule.
Poremećaji ćelijskog ciklusa i formiranje tumora
Poremećaj normalne regulacije ćelijskog ciklusa je uzrok većine solidnih tumora. U ćelijskom ciklusu, kao što je već spomenuto, prolazak kontrolnih tačaka je moguć samo ako su prethodne faze normalno završene i nema kvarova. Za tumorske ćelije Karakteristične promjene u komponentama kontrolnih tačaka ćelijskog ciklusa. Kada su kontrolne tačke ćelijskog ciklusa inaktivirane, primećuje se disfunkcija nekoliko tumorskih supresora i protoonkogena, posebno p53, pRb, Myc i Ras. Protein p53 je jedan od faktora transkripcije koji pokreće sintezu proteina p21, koji je inhibitor CDK-ciklin kompleksa, što dovodi do zaustavljanja ćelijskog ciklusa u G1 i G2 periodima. Dakle, ćelija čija je DNK oštećena ne ulazi u S fazu. Sa mutacijama koje dovode do gubitka gena p53 proteina, ili sa njihovim promjenama, ne dolazi do blokade staničnog ciklusa, stanice ulaze u mitozu, što dovodi do pojave mutantnih stanica, od kojih je većina nevibilna, druge stvaraju na maligne ćelije.
Napišite recenziju o članku "Ćelijski ciklus"
Književnost
- Kolman, J., Rehm, K., Wirth, Y., (2000). "Vizuelna biohemija",
- Čencov Yu. S., (2004). 'Uvod u ćelijsku biologiju'. M.: ICC "Akademkniga"
- Kopnin B.P., Mehanizmi djelovanja onkogena i tumor supresora
Linkovi
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Izvod koji karakterizira ćelijski ciklus
„Stanovnici Moskve!Vaše nesreće su okrutne, ali Njegovo Veličanstvo Car i Kralj želi da zaustave njihov kurs. Užasni primjeri su vas naučili kako on kažnjava neposlušnost i zločin. Poduzimaju se stroge mjere za zaustavljanje poremećaja i vraćanje sigurnosti svih. Očinska uprava, izabrana između vas, sačinjavat će vašu općinsku ili gradsku vlast. Brinut će o vama, o vašim potrebama, o vašoj koristi. Njegovi članovi odlikuju se crvenom trakom koja će se nositi preko ramena, a na vrhu grada će biti bijeli pojas. Ali, osim tokom službe, oko lijeve ruke će imati samo crvenu traku.
Gradska policija je formirana prema dosadašnjem stanju i kroz njen rad postoji bolji red. Vlada je imenovala dva generalna komesara, odnosno načelnika policije, i dvadeset komesara, ili privatnih izvršitelja, stacioniranih u svim dijelovima grada. Prepoznat ćete ih po bijeloj vrpci koju će nositi oko lijeve ruke. Neke crkve različitih denominacija su otvorene i u njima se nesmetano služe bogosluženja. Vaši sugrađani se svakodnevno vraćaju svojim kućama, a naređeno je da u njima nađu pomoć i zaštitu nakon nesreće. Ovo su sredstva koja je vlada koristila da uspostavi red i ublaži vašu situaciju; ali da bi se to postiglo, potrebno je da ujediniš svoje napore s njim, da zaboraviš, ako je moguće, svoje nesreće koje si pretrpio, prepustiš se nadi u manje okrutnu sudbinu, budi siguran da neizbježna i sramotna smrt čeka one koji se usude na vaše ličnosti i vašu preostalu imovinu, i na kraju nije bilo sumnje da će oni biti sačuvani, jer takva je volja najvećeg i najpoštenijeg od svih monarha. Vojnici i stanovnici, bez obzira koji ste narod! Vratite povjerenje javnosti, izvor sreće države, živite kao braća, pružajte uzajamnu pomoć i zaštitu jedni drugima, ujedinite se u pobijanju namjera zlonamjernih ljudi, poslušajte vojne i civilne vlasti i uskoro će vam suze prestati teći .”
Što se tiče snabdijevanja trupa hranom, Napoleon je naredio da sve trupe naizmjenično idu u Moskvu a la maraude [pljačka] kako bi sebi nabavile namirnice, kako bi se na taj način obezbijedila vojska za budućnost.
S vjerske strane, Napoleon je naredio ramener les pape [vratiti svećenike] i nastaviti službe u crkvama.
U pogledu trgovine i hrane za vojsku svuda je stajalo:
Proklamacija
„Vi, mirni Moskovci, zanatlije i radnici, koje su nesreće udaljile iz grada, i vi, rasejani zemljoradnici, koje neosnovani strah i dalje zadržava u poljima, slušajte! U ovu prijestolnicu se vraća tišina i u njoj se uspostavlja red. Vaši sunarodnici hrabro izlaze iz svojih skrovišta, videći da ih poštuju. Svako nasilje počinjeno nad njima i njihovom imovinom odmah se kažnjava. Njegovo Veličanstvo Car i Kralj ih štiti i među vama nikog ne smatra svojim neprijateljima, osim onih koji se ogluše o njegovim naredbama. On želi da okonča vaše nesreće i vrati vas u vaše dvorove i vaše porodice. Poštujte njegove dobrotvorne namjere i dođite nam bez opasnosti. Stanovnici! Vratite se s povjerenjem svojim domovima: uskoro ćete pronaći načine da zadovoljite svoje potrebe! Zanatlije i vrijedni majstori! Vratite se svojim rukotvorinama: kuće, radnje, zaštitari čekaju na vas, a za svoj rad ćete dobiti dug koji vam pripada! A vi, seljaci, konačno izađite iz šuma u koje ste se užasnuli sakrili, vratite se bez straha u svoje kolibe, u tačnom uverenju da ćete naći zaštitu. U gradu su osnovani magacini u koje seljaci mogu unositi višak zaliha i zasade. Vlada je poduzela sljedeće mjere kako bi ih osigurala slobodna prodaja: 1) Računajući od ovog datuma, seljaci, farmeri i oni koji žive u okolini Moskve mogu bez ikakve opasnosti da svoje zalihe donesu u grad, bez obzira na porodicu, u dva određena skladišta, odnosno na Mohovaji i Okhotny Ryad. 2) ove namirnice će se od njih kupovati po cijeni o kojoj se kupac i prodavac dogovore; ali ako prodavac ne dobije poštenu cijenu koju traži, onda će biti slobodan da ih vrati u svoje selo, što ga niko ne može spriječiti ni pod kojim okolnostima. 3) Svaka nedelja i srijeda su dodijeljene sedmično za velike trgovačkih dana; zašto će dovoljan broj vojnika biti stacioniran utorkom i subotom na svim glavnim putevima, na tolikoj udaljenosti od grada, da zaštiti ta kola. 4) Poduzeti će se iste mjere da ne bude prepreka na povratku seljacima sa zapregama i konjima. 5) Sredstva će se odmah koristiti za vraćanje normalnog trgovanja. Stanovnici grada i sela, a vi, radnici i zanatlije, bez obzira koji ste narod! Pozvani ste da ispunite očinske namjere Njegovog Veličanstva Cara i Kralja i da zajedno s njim doprinesete općem blagostanju. Podigni poštovanje i povjerenje na njegove noge i ne oklijevaj da se ujediniš s nama!”
Da bi se podigao moral trupa i naroda, stalno su se održavale smotre i dodjeljivale nagrade. Car je jahao ulicama i tešio stanovnike; i uprkos svoj brizi državnim poslovima, sam posjetio pozorišta osnovana po njegovom nalogu.
Što se tiče dobročinstva, najbolje hrabrosti krunisanih ljudi, Napoleon je činio i sve što je zavisilo od njega. Na dobrotvornim ustanovama naručio je natpis Maison de ma mere [Kuća moje majke], ujedinjujući ovim činom nježno sinovsko osjećanje s veličinom monarške vrline. Posjetio je sirotište i pustio siročad koju je spasio da mu ljube bijele ruke, ljubazno razgovarao sa Tutolminom. Zatim je, prema Thierovom elokventnom izvještaju, naredio da se plate njegovih trupa podijele na ruskom jeziku, koji je on napravio, lažnim novcem. Relevantni 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. [Podigavši upotrebu ovih mjera na akciju dostojnu njega i francuske vojske, naredio je podjelu koristi spaljenima. Ali, budući da su zalihe hrane bile preskupe da bi se dale ljudima iz strane zemlje i uglavnom neprijateljski nastrojene, Napoleon je smatrao da je najbolje dati im novac kako bi sami sebi mogli nabaviti hranu sa strane; i naredio je da im se daju papirni rublji.]
G1, S i G2 faze ćelijskog ciklusa se zajednički nazivaju interfaza. Ćelija koja se dijeli većinu vremena provodi u interfazi dok raste pripremajući se za diobu. Faza mitoze uključuje odvajanje jezgre nakon čega slijedi citokineza (podjela citoplazme na dvije odvojene ćelije). Na kraju mitotičkog ciklusa formiraju se dva različita. Svaka ćelija sadrži identičan genetski materijal.
Vrijeme potrebno da se završi dioba ćelije ovisi o njenoj vrsti. Na primjer, ćelije u koštana srž, ćelije kože, želuca i crijeva dijele se brzo i stalno. Druge ćelije se dijele po potrebi, zamjenjujući oštećene ili mrtve stanice. Ove vrste ćelija uključuju ćelije iz bubrega, jetre i pluća. Drugi, uključujući nervne celije, prestaju da se dele nakon sazrevanja.
Periodi i faze ćelijskog ciklusa
Šema glavnih faza ćelijskog ciklusa
Dva glavna perioda ciklusa eukariotskih ćelija uključuju interfazu i mitozu:
Interfaza
Tokom ovog perioda, ćelija se udvostručuje i sintetiše DNK. Procjenjuje se da ćelija koja se dijeli oko 90-95% svog vremena provodi u interfazi, koja se sastoji od sljedeće 3 faze:
- Faza G1: vremenski period prije sinteze DNK. Tokom ove faze, ćelija se povećava u veličini i broju u pripremi za podelu. u ovoj fazi su diploidni, što znači da imaju dva seta hromozoma.
- S-faza: faza ciklusa tokom kojeg se DNK sintetiše. Većina ćelija ima uzak vremenski period tokom kojeg dolazi do sinteze DNK. Sadržaj hromozoma se u ovoj fazi udvostručuje.
- Faza G2: period nakon sinteze DNK, ali prije početka mitoze. Ćelija sintetizira dodatne proteine i nastavlja rasti u veličini.
Faze mitoze
Tokom mitoze i citokineze, sadržaj matične ćelije se ravnomerno raspoređuje između dve ćerke ćelije. Mitoza ima pet faza: profaza, prometafaza, metafaza, anafaza i telofaza.
- profaza: u ovoj fazi dolazi do promjena kako u citoplazmi tako i u ćeliji koja se dijeli. kondenzira u diskretne hromozome. Kromosomi počinju migrirati u centar ćelije. Nuklearni omotač se raspada i vretenasta vlakna se formiraju na suprotnim polovima ćelije.
- Prometafaza: faza mitoze kod eukariota somatskih ćelija nakon profaze i prije metafaze. U prometafazi, nuklearna membrana se raspada na brojne "membranske vezikule", a hromozomi unutar se formiraju proteinske strukture nazvani kinetohori.
- metafaza: u ovoj fazi nuklearna potpuno nestaje, formira se vreteno, a hromozomi se nalaze na metafaznoj ploči (ravnini koja je podjednako udaljena od dva pola ćelije).
- anafaza: u ovoj fazi, upareni hromozomi () se razdvajaju i počinju da se kreću prema suprotnim krajevima (polovima) ćelije. Fisijsko vreteno, koje nije povezano s vretenom, proširuje i izdužuje ćeliju.
- telofaza: U ovoj fazi hromozomi stižu do novih jezgara, a genetski sadržaj ćelije se deli podjednako na dva dela. Citokineza (podjela eukariotske ćelije) počinje prije kraja mitoze i završava se ubrzo nakon telofaze.
Citokineza
Citokineza je proces odvajanja citoplazme u eukariotskim stanicama koji proizvodi različite ćelije kćeri. Citokineza se javlja na kraju ćelijskog ciklusa nakon mitoze ili.
Tokom diobe životinjskih stanica, citokineza se javlja kada kontraktilni prsten formira podijeljeni žljeb koji se stisne stanične membrane na pola. Izgrađena je ćelijska ploča koja dijeli ćeliju na dva dijela.
Nakon što ćelija završi sve faze ćelijskog ciklusa, vraća se u G1 fazu i cijeli ciklus se ponovo ponavlja. Ćelije tijela su također sposobne da uđu u stanje mirovanja, nazvano Gap 0 (G0) faza, u bilo kom trenutku svog životnog ciklusa. Oni mogu ostati u ovoj fazi veoma dugo. dug period vrijeme dok se ne primi signal za kretanje kroz ćelijski ciklus.
Ćelije koje sadrže genetske mutacije, su trajno stavljeni u G0 fazu kako bi se spriječilo njihovo repliciranje. Kada ćelijski ciklus krene po zlu, normalan rast ćelija je poremećen. Mogu razviti da steknu kontrolu nad vlastitim signalima rasta i nastave da se razmnožavaju nekontrolirano.
Ćelijski ciklus i mejoza
Ne dijele se sve ćelije kroz proces mitoze. Organizmi koji se razmnožavaju spolno također prolaze kroz vrstu diobe stanica koja se zove mejoza. Mejoza se javlja i slična je procesu mitoze. Međutim, nakon kompletnog ćelijskog ciklusa, mejoza proizvodi četiri ćelije kćeri. Svaka ćelija sadrži polovinu broja hromozoma originalne (roditeljske) ćelije. To znači da su polne ćelije . Kada se haploidne muške i ženske polne ćelije spoje u procesu zvanom , formiraju jednu koja se zove zigota.
