دوره حیات یک سلول از لحظه تولد در نتیجه تقسیم سلول مادر تا تقسیم یا مرگ بعدی نامیده می شود. چرخه زندگی (سلولی) یک سلول.

چرخه سلولی سلول‌هایی که قادر به تولید مثل هستند شامل دو مرحله است: - INTERPHASE (مرحله بین تقسیم‌ها، interkinesis). - دوره تقسیم (میتوز). در اینترفاز، سلول برای تقسیم آماده می شود - سنتز مواد مختلف، اما نکته اصلی دو برابر شدن DNA است. در مدت زمان بیشتر را تشکیل می دهد چرخه زندگی. اینترفاز شامل 3 دوره است: 1) پیش سنتز - G1 (جی یک) - بلافاصله پس از پایان تقسیم رخ می دهد. سلول رشد می کند، مواد مختلف (غنی از انرژی)، نوکلئوتیدها، اسیدهای آمینه، آنزیم ها را جمع می کند. آماده سازی برای سنتز DNA یک کروموزوم حاوی 1 مولکول DNA (1 کروماتید) است. 2) مصنوعی - ماده S تکرار می شود - مولکول های DNA همانندسازی می شوند. پروتئین ها و RNA به شدت سنتز می شوند. تعداد سانتریول ها دو برابر می شود.

3) G2 پس سنتز - پیش از سنتز، سنتز RNA ادامه دارد. کروموزوم ها حاوی 2 نسخه از خود هستند - کروماتیدها، که هر کدام حامل 1 مولکول DNA (دو رشته ای) هستند. سلول آماده تقسیم است؛ کروموزوم اسپورال می شود.

آمیتوز - تقسیم مستقیم

میتوز - تقسیم غیر مستقیم

میوز - تقسیم کاهش

آمیتوز- به ندرت رخ می دهد، به خصوص در سلول های پیر یا زمانی که شرایط پاتولوژیک(ترمیم بافت)، هسته در حالت اینفاز باقی می ماند، کروموزوم ها اسپورالیزه نمی شوند. هسته با انقباض تقسیم می شود. سیتوپلاسم ممکن است تقسیم نشود، سپس سلول های دو هسته ای تشکیل می شوند.

میتوزیس- یک روش جهانی تقسیم. در چرخه زندگی فقط است یک قسمت کوچک. چرخه سلول های اپیتم روده گربه 20-22 ساعت است، میتوز 1 ساعت است. میتوز شامل 4 مرحله است.

1) پروفاز - کوتاه شدن و ضخیم شدن کروموزوم ها رخ می دهد (مارپیچی)؛ آنها به وضوح قابل مشاهده هستند. کروموزوم ها از 2 کروماتید تشکیل شده اند (در طول اینترفاز دو برابر می شوند). هسته و غشای هسته متلاشی می شوند، سیتوپلاسم و کاریوپلاسم مخلوط می شوند. مراکز سلولی تقسیم شده در امتداد محور طولانی سلول به سمت قطب ها واگرا می شوند. یک دوک شکافت (متشکل از رشته های پروتئینی الاستیک) تشکیل می شود.

2) متوفاز - کروموزوم ها در یک صفحه در امتداد استوا قرار دارند و یک صفحه متافاز را تشکیل می دهند. دوک از 2 نوع رشته تشکیل شده است: برخی از مراکز سلولی را به هم متصل می کنند، دومی (تعداد آنها = تعداد کروموزوم ها 46 است) متصل می شوند، یک سر به سانتروزوم (مرکز سلولی) و دیگری به سانترومر کروموزوم. سانترومر نیز شروع به تقسیم به 2 می کند. کروموزوم ها (در انتها) در سانترومر تقسیم می شوند.

3) آنافاز - کوتاه ترین مرحله میتوز. رشته های دوک شروع به کوتاه شدن می کنند و کروماتیدهای هر کروموزوم از یکدیگر به سمت قطب ها دور می شوند. هر کروموزوم فقط از 1 کروماتید تشکیل شده است.

4) TELOPHASE - کروموزوم ها در متناظر متمرکز می شوند مراکز سلولی، ناامید شدن هسته و غشای هسته تشکیل می شود و غشایی تشکیل می شود که سلول های خواهر را از یکدیگر جدا می کند. سلول های خواهر جدا می شوند.

اهمیت بیولوژیکیمیتوز این است که در نتیجه، هر سلول دختر دقیقاً همان مجموعه کروموزوم و بنابراین دقیقاً همان اطلاعات ژنتیکی را دریافت می کند که سلول مادر در اختیار داشت.

7. میوز - تقسیم، بلوغ سلول های ژرم

جوهر تولید مثل جنسی، ادغام دو هسته سلول های زایای (گامت) اسپرم (شوهر) و تخمک (همسر) است. در طی رشد، سلول‌های زاینده تحت تقسیم میتوزی و در طی بلوغ، تقسیم میوزی قرار می‌گیرند. بنابراین، سلول های زایای بالغ حاوی مجموعه ای از کروموزوم هاپلوئید (p) هستند: P + P = 2P (زیگوت). اگر گامت ها 2n (دیپلوئید) داشته باشند، فرزندان دارای یک تتراپلوئید (2n+2n) = 4n تعداد کروموزوم و غیره خواهند بود. تعداد کروموزوم ها در والدین و فرزندان ثابت می ماند. تعداد کروموزوم ها با میوز (گامتوژنز) به نصف کاهش می یابد. از 2 بخش متوالی تشکیل شده است:

تقلیل دهنده

معادله (برابر کننده)

بدون فاصله بین آنها.

پروفاز 1 با پروفاز میتوزیس متفاوت است.

1. لپتونما (رشته های نازک) در هسته، مجموعه دیپلوئیدی (2p) از کروموزوم های نازک بلند 46 عدد.

2. Zygonema - کروموزوم های همولوگ (جفت شده) - 23 جفت در انسان مزدوج (زیپ) ژن "مناسب" به ژن در طول کل 2p - 23 عدد متصل است.

3. Pachynema (رشته های ضخیم) همولوگ. کروموزوم ها به هم متصل هستند (دو ظرفیتی). هر کروموزوم از 2 کروماتید تشکیل شده است. دو ظرفیتی - از 4 کروماتید.

4. Diplonema (دو رشته ای) کونژوگاسیون کروموزوم ها یکدیگر را دفع می کنند. یک پیچ خوردگی و گاهی اوقات تبادل قطعات شکسته کروموزوم ها - یک متقاطع (تقاطع) - وجود دارد که به شدت تنوع ارثی، ترکیبات جدید ژن ها را افزایش می دهد.

5. دیاکینزیس (حرکت در فاصله) - پروفاز به پایان می رسد، کروموزوم ها اسپیرال می شوند، غشای هسته ای متلاشی می شود و فاز دوم شروع می شود - متافاز تقسیم اول.

متافاز 1 - دو ظرفیتی (تترادها) در امتداد استوای سلول قرار دارند، دوک دوک تشکیل می شود (23 جفت).

آنافاز 1 - نه فقط یک کروماتید، بلکه دو کروموزوم به هر قطب حرکت می کنند. ارتباط بین کروموزوم های همولوگ ضعیف شده است. کروموزوم های جفت شده از یکدیگر به قطب های مختلف دور می شوند. یک مجموعه هاپلوئید تشکیل می شود.

تلوفاز 1 - یک مجموعه کروموزوم منفرد و هاپلوئید در قطب های دوک جمع شده است که در آن هر نوع کروموزوم نه با یک جفت، بلکه توسط کروموزوم 1 متشکل از 2 کروماتید نشان داده می شود؛ سیتوپلاسم همیشه تقسیم نمی شود.

میوز 1-تقسیم منجر به تشکیل سلول‌هایی می‌شود که مجموعه‌ای از کروموزوم‌ها را حمل می‌کنند، اما کروموزوم‌ها از 2 کروماتید تشکیل شده‌اند، یعنی. دو برابر مقدار DNA دارند. بنابراین، سلول ها از قبل برای تقسیم 2 آماده هستند.

میوز 2تقسیم (معادل). تمام مراحل: پروفاز 2، متافاز 2، آنافاز 2 و تلوفاز 2. به صورت میتوز پیش می رود، اما سلول های هاپلوئید تقسیم می شوند.

در نتیجه تقسیم، کروموزوم‌های دو رشته‌ای مادر از هم جدا می‌شوند و کروموزوم‌های دختر تک‌رشته‌ای را تشکیل می‌دهند. هر سلول (4) دارای یک مجموعه کروموزوم هاپلوئید خواهد بود.

که در نتیجه 2 تقسیم متوتیک رخ می دهد:

تنوع ارثی به دلیل ترکیبات مختلف کروموزوم ها در مجموعه های دختر افزایش می یابد

تعداد ترکیبات ممکن جفت کروموزوم = 2 به توان n (تعداد کروموزوم ها در یک مجموعه هاپلوئید 23 است - انسان).

هدف اصلی میوز ایجاد سلول هایی با مجموعه ای از کروموزوم هاپلوئید است - این به دلیل تشکیل جفت کروموزوم های همولوگ در ابتدای تقسیم 1 میوز و متعاقب آن واگرایی همولوگ ها به سلول های دختر مختلف به دست می آید. تشکیل سلول‌های زایای مردانه اسپرم‌زایی و تشکیل سلول‌های زایای ماده اووژنز است.

چرخه سلولی

چرخه سلولی دوره وجود یک سلول از لحظه تشکیل آن با تقسیم سلول مادر تا زمان تقسیم یا مرگ خود است.

مدت چرخه سلولی یوکاریوت ها

طول چرخه سلولی در سلول های مختلف متفاوت است. تکثیر سریع سلول های موجودات بالغ، مانند سلول های خونساز یا بازال اپیدرم و روده کوچک، می تواند هر 12-36 ساعت وارد چرخه سلولی شود. چرخه های سلولی کوتاه (حدود 30 دقیقه) در طی تکه تکه شدن سریع تخم های خارپوستان، دوزیستان و سایر حیوانات مشاهده می شود. در شرایط آزمایشی، بسیاری از خطوط کشت سلولی چرخه سلولی کوتاهی دارند (حدود 20 ساعت). برای اکثر سلول های فعال در حال تقسیم، دوره بین میتوزها تقریباً 10-24 ساعت است.

مراحل چرخه سلولی یوکاریوتی

چرخه سلولی یوکاریوتی شامل دو دوره است:

دوره ای از رشد سلولی به نام "اینترفاز"، که طی آن DNA و پروتئین ها سنتز می شوند و آماده سازی برای تقسیم سلولی اتفاق می افتد.

دوره زمانی تقسیم سلولی، "فاز M" نامیده می شود (از کلمه میتوز - میتوز).

اینترفاز شامل چند دوره است:

فاز G1 (از شکاف انگلیسی - شکاف)، یا مرحله رشد اولیه، که طی آن سنتز mRNA، پروتئین ها و سایر اجزای سلولی اتفاق می افتد.

فاز S (از سنتز انگلیسی - مصنوعی)، که طی آن تکثیر DNA هسته سلول رخ می دهد، دو برابر شدن سانتریول ها نیز اتفاق می افتد (البته در صورت وجود).

فاز G2 که در طی آن آمادگی برای میتوز رخ می دهد.

در سلول های تمایز یافته که دیگر تقسیم نمی شوند، ممکن است فاز G1 در چرخه سلولی وجود نداشته باشد. چنین سلول هایی در فاز استراحت G0 هستند.

دوره تقسیم سلولی (فاز M) شامل دو مرحله است:

میتوز (تقسیم هسته سلول)؛

سیتوکینز (تقسیم سیتوپلاسم).

به نوبه خود، میتوز به پنج مرحله تقسیم می شود؛ در داخل بدن، این شش مرحله یک دنباله پویا را تشکیل می دهند.

شرح تقسیم سلولی بر اساس داده های میکروسکوپ نوری در ترکیب با عکاسی میکروسین و نتایج نور و میکروسکوپ الکترونیسلول های ثابت و رنگ آمیزی شده

تنظیم چرخه سلولی

توالی منظم تغییرات در دوره های چرخه سلولی از طریق برهمکنش پروتئین هایی مانند کینازهای وابسته به سیکلین و سیکلین ها رخ می دهد. سلول‌های فاز G0 زمانی که در معرض عوامل رشد قرار می‌گیرند می‌توانند وارد چرخه سلولی شوند. عوامل مختلففاکتورهای رشد مانند فاکتورهای رشد پلاکتی، اپیدرمی و عصبی، با اتصال به گیرنده‌های خود، یک آبشار سیگنال دهی درون سلولی ایجاد می‌کنند که در نهایت منجر به رونویسی ژن‌های سیکلین و کینازهای وابسته به سیکلین می‌شود. کینازهای وابسته به سیکلین تنها زمانی فعال می شوند که با سیکلین های مربوطه در تعامل باشند. محتوای سیکلین های مختلف در سلول در طول چرخه سلولی تغییر می کند. سیکلین یک جزء تنظیم کننده کمپلکس کیناز وابسته به سیکلین به سیکلین است. کیناز جزء کاتالیزوری این کمپلکس است. کینازها بدون سیکلین ها فعال نیستند. بر مراحل مختلفدر طول چرخه سلولی، سیکلین های مختلفی سنتز می شوند. بنابراین، محتوای سیکلین B در تخمک های قورباغه در زمان میتوز به حداکثر می رسد، زمانی که کل آبشار واکنش های فسفوریلاسیون کاتالیز شده توسط کمپلکس کیناز وابسته به سیکلین B/سایکلین راه اندازی می شود. در پایان میتوز، سیکلین به سرعت توسط پروتئینازها از بین می رود.

پست های بازرسی چرخه سلولی

برای تعیین کامل شدن هر مرحله از چرخه سلولی، نیاز به وجود نقاط بازرسی است. اگر سلول از نقطه بازرسی "گذر" کند، در چرخه سلولی به "حرکت" ادامه می دهد. اگر برخی شرایط مانند آسیب DNA مانع از عبور سلول از یک ایست بازرسی شود که می توان آن را به نوعی ایست بازرسی مقایسه کرد، در این صورت سلول متوقف می شود و مرحله دیگری از چرخه سلولی رخ نمی دهد، حداقل تا زمانی که موانع برداشته شوند. ، از عبور سلول از ایست بازرسی جلوگیری می کند. حداقل چهار نقطه بازرسی در چرخه سلولی وجود دارد: یک ایست بازرسی در G1، که DNA سالم را قبل از ورود به فاز S بررسی می کند، یک ایست بازرسی در مرحله S، که تکثیر صحیح DNA را بررسی می کند، یک ایست بازرسی در G2، که ضایعات از دست رفته را بررسی می کند. گذراندن نقاط تأیید قبلی، یا به دست آمده در مراحل بعدی چرخه سلولی. در فاز G2، کامل بودن تکثیر DNA تشخیص داده می شود و سلول هایی که DNA در آنها کمتر تکثیر شده است، وارد میتوز نمی شوند. در ایست بازرسی مونتاژ دوک، بررسی می شود که تمام کینتوکورها به میکروتوبول ها متصل شده باشند.

اختلالات چرخه سلولی و تشکیل تومور

افزایش سنتز پروتئین p53 منجر به القای سنتز پروتئین p21 می شود که یک مهارکننده چرخه سلولی است.

اختلال در تنظیم چرخه سلولی طبیعی علت بیشتر تومورهای جامد است. در چرخه سلولی، همانطور که قبلا ذکر شد، عبور از نقاط بازرسی تنها در صورتی امکان پذیر است که مراحل قبلی به طور عادی انجام شود و هیچ خرابی وجود نداشته باشد. سلول های تومور با تغییر در اجزای نقاط بازرسی چرخه سلولی مشخص می شوند. هنگامی که نقاط بازرسی چرخه سلولی غیرفعال می شوند، اختلال در عملکرد چندین سرکوبگر تومور و پروتوآنکوژن، به ویژه p53، pRb، Myc و Ras مشاهده می شود. پروتئین p53 یکی از فاکتورهای رونویسی است که سنتز پروتئین p21 را آغاز می کند که یک مهارکننده کمپلکس CDK-cyclin است که منجر به توقف چرخه سلولی در دوره های G1 و G2 می شود. بنابراین سلولی که DNA آن آسیب دیده است وارد فاز S نمی شود. با جهش‌هایی که منجر به از بین رفتن ژن‌های پروتئین p53 می‌شود یا با تغییر آنها، محاصره چرخه سلولی اتفاق نمی‌افتد، سلول‌ها وارد میتوز می‌شوند که منجر به ظهور سلول‌های جهش‌یافته می‌شود که بیشتر آنها غیرقابل دوام هستند، و برخی دیگر می‌دهند. به سلول های بدخیم افزایش می یابد.

سیکلین ها خانواده ای از پروتئین ها هستند که فعال کننده پروتئین کینازهای وابسته به سیکلین (CDKs) هستند، آنزیم های کلیدی که در تنظیم چرخه سلولی یوکاریوتی نقش دارند. سیکلین ها نام خود را به این دلیل گرفته اند که غلظت درون سلولی آنها به طور دوره ای با عبور سلول ها از چرخه سلولی تغییر می کند و در مراحل خاصی از چرخه به حداکثر می رسد.

زیرواحد کاتالیزوری پروتئین کیناز وابسته به سیکلین تا حدی با برهمکنش با یک مولکول سیکلین فعال می شود که زیرواحد تنظیم کننده آنزیم را تشکیل می دهد. تشکیل این هترودایمر پس از رسیدن سیکلین به غلظت بحرانی امکان پذیر می شود. در پاسخ به کاهش غلظت سیکلین، آنزیم غیرفعال می شود. برای فعال شدن کامل پروتئین کیناز وابسته به سیکلین، فسفوریلاسیون و دفسفوریلاسیون خاص باقیمانده های اسید آمینه خاصی در زنجیره های پلی پپتیدی این کمپلکس باید انجام شود. یکی از آنزیم هایی که چنین واکنش هایی را انجام می دهد CAK کیناز (CAK - CDK activating kinase) است.

کیناز وابسته به سیکلین

کینازهای وابسته به سیکلین (CDK) گروهی از پروتئین ها هستند که توسط سیکلین و مولکول های شبه سیکلین تنظیم می شوند. اکثر CDK ها در انتقال فاز چرخه سلولی نقش دارند. آنها همچنین رونویسی و پردازش mRNA را تنظیم می کنند. CDK ها سرین/ترئونین کینازهایی هستند که باقی مانده های پروتئین مربوطه را فسفریله می کنند. CDK های متعددی شناخته شده اند که هر کدام توسط یک یا چند سیکلین و سایر مولکول های مشابه پس از رسیدن به غلظت بحرانی خود فعال می شوند و در بیشتر موارد CDK ها همولوگ هستند و عمدتاً در پیکربندی محل اتصال cyclin متفاوت هستند. در پاسخ به کاهش غلظت درون سلولی یک سیکلین خاص، CDK مربوطه به طور برگشت پذیر غیرفعال می شود. اگر CDK ها توسط گروهی از سیکلین ها فعال شوند، هر یک از آنها، گویی که پروتئین کینازها را به یکدیگر منتقل می کنند، CDK ها را در حالت فعال نگه می دارند. مدت زمان طولانی. چنین امواجی از فعال سازی CDK در طول فازهای G1 و S چرخه سلولی رخ می دهد.

فهرست CDK ها و تنظیم کننده های آنها

CDK1; سیکلین A، سیکلین B

CDK2; سیکلین A، سیکلین E

CDK4; سیکلین D1، سیکلین D2، سیکلین D3

CDK5; CDK5R1، CDK5R2

CDK6; سیکلین D1، سیکلین D2، سیکلین D3

CDK7; سیکلین H

CDK8; سیکلین C

CDK9; سیکلین T1، سیکلین T2a، سیکلین T2b، سیکلین K

CDK11 (CDC2L2)؛ سیکلین ال

آمیتوز (یا تقسیم سلولی مستقیم) در آن رخ می دهد سلول های سوماتیکیوکاریوت ها کمتر از میتوز هستند. اولین بار توسط زیست شناس آلمانی R. Remak در سال 1841 توصیف شد، این اصطلاح توسط یک بافت شناس پیشنهاد شد. V. Flemming بعدها - در سال 1882. در بیشتر موارد، آمیتوز در سلول‌هایی با فعالیت میتوزی کاهش یافته مشاهده می‌شود: این سلول‌ها سلول‌های پیر یا تغییر یافته پاتولوژیک هستند که اغلب محکوم به مرگ هستند (سلول‌های غشای جنینی پستانداران، سلول های تومورو غیره.). با آمیتوز، حالت بین فازی هسته از نظر مورفولوژیکی حفظ می شود، هسته و پوشش هسته به وضوح قابل مشاهده است. همانندسازی DNA وجود ندارد. مارپیچی شدن کروماتین رخ نمی دهد، کروموزوم ها شناسایی نمی شوند. سلول فعالیت عملکردی مشخصه خود را حفظ می کند، که در طول میتوز تقریباً به طور کامل ناپدید می شود. در طول آمیتوز، فقط هسته بدون تشکیل دوک شکافت تقسیم می شود، بنابراین مواد ارثی به طور تصادفی توزیع می شوند. عدم وجود سیتوکینز منجر به تشکیل سلول های دو هسته ای می شود که متعاقباً قادر به ورود به چرخه میتوزی طبیعی نیستند. با آمیتوزهای مکرر، سلول های چند هسته ای می توانند تشکیل شوند.

این مفهوم تا دهه 1980 هنوز در برخی از کتاب های درسی ظاهر می شد. در حال حاضر اعتقاد بر این است که تمام پدیده های نسبت داده شده به آمیتوز نتیجه یک تفسیر نادرست از آماده سازی میکروسکوپی ناکافی یا تفسیر پدیده های همراه با تخریب سلولی یا سایر رویدادها به عنوان تقسیم سلولی است. فرآیندهای پاتولوژیک. در عین حال، برخی از انواع تقسیم هسته ای در یوکاریوت ها را نمی توان میتوز یا میوز نامید. به عنوان مثال، این تقسیم درشت هسته های بسیاری از مژه ها است، که در آن جداسازی قطعات کوتاه کروموزوم ها بدون تشکیل دوک اتفاق می افتد.

چرخه زندگی یک سلول شامل آغاز شکل گیری و پایان وجود آن به عنوان یک واحد مستقل است. بیایید با این واقعیت شروع کنیم که یک سلول در هنگام تقسیم سلول مادر خود ظاهر می شود و به دلیل تقسیم یا مرگ بعدی به وجود خود پایان می دهد.

چرخه زندگی یک سلول شامل اینترفاز و میتوز است. در این دوره است که دوره مورد نظر معادل دوره سلولی است.

چرخه زندگی سلولی: اینترفاز

این دوره بین دو تقسیم سلولی میتوزی است. تولید مثل کروموزوم به طور مشابه با تکثیر مجدد (تکثیر نیمه محافظه کار) مولکول های DNA پیش می رود. در اینترفاز، هسته سلول توسط یک پوسته دو غشایی خاص احاطه شده است و کروموزوم ها در زیر میکروسکوپ نوری معمولی پیچ خورده و نامرئی هستند.

هنگامی که سلول ها رنگ می شوند و ثابت می شوند، یک ماده بسیار رنگی، کروماتین، تجمع می یابد. شایان ذکر است که سیتوپلاسم حاوی تمام اندامک های مورد نیاز است. این وجود کامل سلول را تضمین می کند.

در چرخه زندگی یک سلول، اینترفاز با سه دوره همراه است. بیایید نگاهی دقیق تر به هر یک از آنها بیندازیم.

دوره های چرخه زندگی سلولی (اینترفازها)

اولی نام دارد دوباره مصنوعی. نتیجه میتوز قبلی افزایش تعداد سلول ها است. در اینجا، رونویسی مولکول های RNA تازه ساخته شده (اطلاعاتی) رخ می دهد، و مولکول های RNA باقیمانده سیستماتیک می شوند، پروتئین ها در هسته و سیتوپلاسم سنتز می شوند. برخی از مواد سیتوپلاسم با تشکیل ATP به تدریج شکسته می شوند، مولکول های آن دارای پیوندهای پرانرژی هستند، آنها انرژی را به مکان هایی که کافی نیست منتقل می کنند. در عین حال، اندازه سلول افزایش می یابد و به اندازه سلول مادر می رسد. این دوره برای سلول های تخصصی مدت زیادی طول می کشد و در طی آن عملکردهای ویژه خود را انجام می دهند.

دوره دوم معروف است مصنوعی(سنتز DNA). محاصره آن می تواند منجر به توقف کل چرخه شود. در اینجا تکثیر مولکول های DNA و همچنین سنتز پروتئین هایی که در تشکیل کروموزوم ها شرکت می کنند اتفاق می افتد.

مولکول های DNA شروع به اتصال به مولکول های پروتئین می کنند که در نتیجه کروموزوم ها ضخیم می شوند. در همان زمان، تولید مثل سانتریول ها مشاهده می شود، در نهایت 2 جفت ظاهر می شود. سانتریول جدید در همه جفت ها نسبت به سانتریول قدیمی با زاویه 90 درجه قرار دارد. پس از آن، هر جفت در طول میتوز بعدی به قطب های سلولی حرکت می کند.

دوره سنتزی با افزایش سنتز DNA و جهش شدید در تشکیل مولکول های RNA و همچنین پروتئین ها به سلول ها مشخص می شود.

دوره سوم - پس سنتتیک. با حضور آماده سازی سلول برای تقسیم بعدی (میتوتیک) مشخص می شود. این دوره، به عنوان یک قاعده، همیشه کمتر از دیگران طول می کشد. گاهی اوقات به طور کلی از بین می رود.

مدت زمان تولید

به عبارت دیگر، چرخه زندگی یک سلول چقدر طول می کشد. مدت زمان تولید، و همچنین دوره های فردی، طول می کشد معانی مختلفدر سلول های مختلف این را می توان از جدول زیر مشاهده کرد.

دوره زمانی				زمان نسل	نوع جمعیت سلولی
دوره پیش سنتز اینترفاز	دوره اینترفاز مصنوعی	دوره پس از سنتز اینترفاز	میتوز
					اپیتلیوم پوست
					دوازدهه
					روده کوچک
					سلول های کبدی یک حیوان 3 هفته ای

بنابراین، کوتاه ترین چرخه زندگی سلولی مربوط به کامبیال ها است. این اتفاق می افتد که دوره سوم، دوره پس سنتز، به طور کامل سقوط می کند. به عنوان مثال، در یک موش 3 هفته ای در سلول های کبدی آن به نیم ساعت کاهش می یابد، مدت زمان تولید 21.5 ساعت است. مدت زمان دوره مصنوعی پایدارترین است.

در شرایط دیگر، در دوره اول (پیش سنتز)، سلول خواصی را برای انجام عملکردهای خاص جمع می کند، این به این دلیل است که ساختار آن پیچیده تر می شود. اگر تخصص بیش از حد پیش نرفته باشد، می تواند چرخه زندگی کامل سلول را با تشکیل 2 سلول جدید در میتوز طی کند. در این شرایط، دوره اول ممکن است به طور قابل توجهی افزایش یابد. به عنوان مثال، در سلول های اپیتلیال پوست موش، زمان تولید، یعنی 585.6 ساعت، در دوره اول - پیش سنتز و در سلول های پریوستال یک توله موش - 102 ساعت از 114 ساعت است.

بخش اصلی این زمان دوره G0 نامیده می شود - این اجرای یک عملکرد سلولی خاص است. بسیاری از سلول های کبدی در این دوره باقی می مانند که در نتیجه توانایی خود را برای انجام میتوز از دست داده اند.

اگر قسمتی از کبد برداشته شود، بیشتر سلول های آن ابتدا به طور کامل دوره مصنوعی، سپس دوره پس از سنتز و در نهایت فرآیند میتوز را تجربه می کنند. بنابراین، برگشت پذیری چنین دوره G0 قبلاً برای انواع مختلف جمعیت سلولی ثابت شده است. در موقعیت‌های دیگر، درجه تخصص آنقدر افزایش می‌یابد که تحت شرایط معمولی سلول‌ها دیگر نمی‌توانند به صورت میتوزی تقسیم شوند. گاهی اوقات، تولید درونی در آنها رخ می دهد. در برخی، بیش از یک بار تکرار می شود، کروموزوم ها آنقدر ضخیم می شوند که با میکروسکوپ نوری معمولی قابل مشاهده هستند.

بنابراین، ما آموختیم که در چرخه زندگی یک سلول، اینترفاز با سه دوره همراه است: پیش سنتز، سنتزی و پس سنتز.

تقسیم سلولی

زیربنای تولید مثل، بازسازی، انتقال اطلاعات ارثی و توسعه است. خود سلول فقط در دوره میانی بین تقسیمات وجود دارد.

چرخه زندگی (تقسیم سلولی) - دوره وجود واحد مورد نظر (از لحظه ظهور آن از طریق تقسیم سلول مادر شروع می شود)، از جمله خود تقسیم. با تقسیم یا مرگ خود به پایان می رسد.

مراحل چرخه سلولی

فقط شش نفر از آنها وجود دارد. مراحل زیر از چرخه حیات سلولی شناخته شده است:

مدت زمان چرخه زندگی و همچنین تعداد فازهای آن برای هر سلول متفاوت است. بنابراین، در بافت عصبی، پس از دوره اولیه جنینی، تقسیم سلولی متوقف می شود، سپس آنها فقط در طول زندگی خود ارگانیسم عمل می کنند و متعاقبا می میرند. اما سلول های جنین در مرحله برش ابتدا 1 تقسیم را کامل می کنند و سپس بلافاصله با دور زدن مراحل باقی مانده به مرحله بعدی می روند.

روش های تقسیم سلولی

از تنها دو مورد:

1. میتوز- این تقسیم سلولی غیر مستقیم است.
2. میوز- این مشخصه مرحله ای مانند بلوغ سلول های زایا، تقسیم است.

اکنون با جزئیات بیشتری خواهیم آموخت که چرخه زندگی یک سلول چیست - میتوز.

تقسیم سلولی غیر مستقیم

میتوز تقسیم غیر مستقیم سلول های جسمی است. این یک فرآیند پیوسته است که نتیجه آن ابتدا دو برابر شدن و سپس توزیع برابر بین سلول های دختر ماده ارثی است.

اهمیت بیولوژیکی تقسیم سلولی غیر مستقیم

به شرح زیر است:

1. نتیجه میتوز تشکیل دو سلول است که هر کدام به اندازه مادر کروموزوم دارند. کروموزوم های آنها از طریق تکثیر دقیق DNA مادر تشکیل می شود، به همین دلیل است که ژن های سلول های دختر شامل اطلاعات ارثی یکسانی هستند. آنها از نظر ژنتیکی مشابه سلول مادر هستند. بنابراین، می توان گفت که میتوز هویت انتقال اطلاعات ارثی به سلول های دختر از مادر را تضمین می کند.

2. نتیجه میتوز تعداد معینی سلول در ارگانیسم مربوطه است - این یکی از مهمترین مکانیسم های رشد است.

3. تعداد زیادی از حیوانات و گیاهان از طریق تقسیم سلولی میتوزی به صورت غیرجنسی تولید مثل می کنند، بنابراین میتوز اساس تولید مثل رویشی را تشکیل می دهد.

4. این میتوز است که بازسازی کامل قطعات از دست رفته و همچنین جایگزینی سلول را تضمین می کند که تا حد معینی در هر موردی رخ می دهد. موجودات چند سلولی.

بنابراین، مشخص شد که چرخه زندگی یک سلول سوماتیک شامل میتوز و اینترفاز است.

مکانیسم میتوز

تقسیم سیتوپلاسم و هسته 2 فرآیند مستقل هستند که به طور مداوم و متوالی رخ می دهند. اما برای سهولت در مطالعه وقایع رخ داده در طول دوره تقسیم، به طور مصنوعی به 4 مرحله تقسیم می شود: طرفدار، متا، آنا و تلوفاز. مدت زمان آنها بسته به نوع پارچه متفاوت است، عوامل خارجی, وضعیت فیزیولوژیکی. طولانی ترین ها اولین و آخرین هستند.

پروفاز

در اینجا افزایش محسوسی در هسته وجود دارد. در نتیجه مارپیچ شدن، فشرده شدن و کوتاه شدن کروموزوم ها اتفاق می افتد. در پروفاز بعدی، ساختار کروموزوم از قبل به وضوح قابل مشاهده است: 2 کروماتید که توسط یک سانترومر به هم متصل شده اند. حرکت کروموزوم ها به سمت استوای سلول آغاز می شود.

از مواد سیتوپلاسمی در پروفاز (آخر)، یک دوک شکافت تشکیل می شود که با مشارکت سانتریول ها (در سلول های حیوانی، در تعدادی از گیاهان پایین تر) یا بدون آنها (سلول های برخی از تک یاخته ها، گیاهان عالی) تشکیل می شود. متعاقباً، رشته های دوک دوکی از سانتریول ها ظاهر می شوند، به طور دقیق تر:

• پشتیبان هایی که قطب های سلولی را به هم متصل می کنند.
• کروموزومی (کشش)، که در متافاز به سانترومرهای کروموزومی تقاطع پیدا می کند.

در پایان این مرحله، پوشش هسته ناپدید می شود و کروموزوم ها آزادانه در سیتوپلاسم قرار می گیرند. معمولا هسته کمی زودتر ناپدید می شود.

متافاز

آغاز آن ناپدید شدن غشای هسته ای است. کروموزوم ها ابتدا در صفحه استوایی قرار می گیرند و یک صفحه متافاز را تشکیل می دهند. در این مورد، سانترومرهای کروموزومی به شدت در صفحه استوایی قرار دارند. رشته های دوک به سانترومرهای کروموزومی متصل می شوند و برخی از آنها بدون اینکه متصل شوند از یک قطب به قطب دیگر عبور می کنند.

آنافاز

آغاز آن را تقسیم سانترومرهای کروموزوم می دانند. در نتیجه، کروماتیدها به دو کروموزوم دختر مجزا تبدیل می شوند. سپس دومی شروع به واگرایی به سمت قطب های سلولی می کند. معمولاً در این زمان شکل V خاص به خود می گیرند. این واگرایی با شتاب دادن به رشته های دوک انجام می شود. در عین حال، نخ های نگهدارنده کشیده می شوند و در نتیجه قطب ها از یکدیگر دور می شوند.

تلوفاز

در اینجا کروموزوم ها در قطب های سلولی جمع می شوند و سپس مارپیچ به بیرون می روند. بعد، دوک تقسیم از بین می رود. پوشش هسته ای سلول های دختر در اطراف کروموزوم ها تشکیل می شود. این کاریوکینز را کامل می کند و متعاقبا سیتوکینز رخ می دهد.

مکانیسم های ورود ویروس به سلول ها

تنها دو مورد از آنها وجود دارد:

1. با همجوشی سوپر کپسید ویروسی و غشای سلولی. در نتیجه نوکلئوکپسید در سیتوپلاسم آزاد می شود. پس از آن، اجرای خواص ژنوم ویروس مشاهده می شود.

2. از طریق پینوسیتوز (اندوسیتوز با واسطه گیرنده). در اینجا، ویروس در محل حفره مرزی با گیرنده های (خاص) متصل می شود. دومی به داخل سلول نفوذ می کند و سپس به وزیکول مرزی تبدیل می شود. این، به نوبه خود، حاوی ویریون غرق شده است و با یک وزیکول میانی موقت به نام اندوزوم ترکیب می شود.

تولید مثل داخل سلولی ویروس

ژنوم ویروس پس از نفوذ به سلول، زندگی خود را کاملا تابع منافع خود می کند. از طریق سیستم سنتز پروتئین سلول و سیستم های تولید انرژی آن، تولید مثل خود را تجسم می بخشد و به عنوان یک قاعده، زندگی سلول را قربانی می کند.

شکل زیر چرخه زندگی یک ویروس را در یک سلول میزبان نشان می دهد (جنگل سملیکی - نماینده ای از جنس آلف ویروس). ژنوم آن توسط RNA تک رشته ای مثبت غیرقطعی نشان داده می شود. در آنجا، ویریون مجهز به یک سوپر کپسید است که از یک لایه دولایه لیپیدی تشکیل شده است. حدود 240 نسخه از تعدادی کمپلکس گلیکوپروتئین از آن عبور می کند. چرخه حیات ویروس با جذب آن در غشای سلول میزبان آغاز می شود، جایی که به گیرنده پروتئین متصل می شود. نفوذ به داخل سلول از طریق پینوسیتوز اتفاق می افتد.

نتیجه

این مقاله چرخه زندگی یک سلول را بررسی کرده و مراحل آن را شرح می دهد. هر دوره از اینترفاز به تفصیل شرح داده شده است.

چرخه زندگی سلولی، یا چرخه سلولی، دوره زمانی است که در طی آن به عنوان یک واحد وجود دارد، یعنی دوره حیات سلول. از لحظه ای که سلول در نتیجه تقسیم مادر ظاهر می شود و تا پایان تقسیم آن، زمانی که به دو سلول دختر "تجزیه" می شود، ادامه می یابد.

مواقعی وجود دارد که یک سلول تقسیم نمی شود. سپس چرخه زندگی آن دوره از ظهور سلول تا مرگ آن است. به طور معمول، سلول های تعدادی از بافت های موجودات چند سلولی تقسیم نمی شوند. مثلا، سلول های عصبیو گلبول های قرمز.

مرسوم است که تعدادی دوره یا مراحل خاص در چرخه زندگی سلول های یوکاریوتی تشخیص داده شود. آنها مشخصه تمام سلول های تقسیم می شوند. فازها G 1، S، G 2، M نامگذاری شده اند. از فاز G 1، سلول می تواند به فاز G 0 برود و در آن فاز تقسیم نمی شود و در بسیاری موارد متمایز می شود. در این حالت، برخی از سلول ها می توانند از G 0 به G 1 برگردند و تمام مراحل چرخه سلولی را طی کنند.

حروف در اختصارات فاز اولین حروف هستند کلمات انگلیسی: شکاف (فاصله)، سنتز (سنتز)، میتوز (میتوز).

سلول ها با یک نشانگر فلورسنت قرمز در فاز G1 روشن می شوند. مراحل باقی مانده از چرخه سلولی به رنگ سبز هستند.

دوره زمانی G 1 - پیش مصنوعی- به محض ظاهر شدن سلول شروع می شود. در این لحظه اندازه آن از مادر کوچکتر است، مواد کمی در آن وجود دارد و تعداد اندامک ها ناکافی است. بنابراین در G 1 رشد سلولی، سنتز RNA، پروتئین ها و ساخت اندامک ها اتفاق می افتد. به طور معمول، G 1 طولانی ترین مرحله از چرخه زندگی سلول است.

S - دوره مصنوعی. مهمترین او انگ- دو برابر شدن DNA توسط همانند سازی. هر کروموزوم از دو کروماتید تشکیل شده است. در طول این دوره، کروموزوم ها همچنان مستهلک می شوند. علاوه بر DNA، کروموزوم ها حاوی بسیاری از پروتئین های هیستون هستند. بنابراین، در فاز S، هیستون ها در مقادیر زیادی سنتز می شوند.

که در دوره پس از سنتز - G 2- یک سلول معمولاً از طریق میتوز برای تقسیم آماده می شود. سلول به رشد خود ادامه می دهد، سنتز ATP فعال است و سانتریول ها می توانند دو برابر شوند.

بعد، سلول وارد می شود فاز تقسیم سلولی - M. این جایی است که هسته سلول تقسیم می شود - میتوز، پس از آن تقسیم سیتوپلاسم - سیتوکینز. تکمیل سیتوکینز پایان چرخه زندگی یک سلول مشخص و آغاز چرخه سلولی دو سلول جدید است.

فاز G 0گاهی اوقات به نام دوره "استراحت" سلول. سلول از چرخه طبیعی خود خارج می شود. در طی این دوره، سلول ممکن است شروع به تمایز کند و هرگز به چرخه طبیعی بازگردد. سلول های پیر نیز می توانند وارد فاز G0 شوند.

انتقال به هر مرحله بعدی از چرخه توسط مکانیسم های سلولی خاص کنترل می شود، به اصطلاح ایست های بازرسی - نقاط کنترل. برای اینکه مرحله بعدی اتفاق بیفتد، همه چیز در سلول باید برای این کار آماده باشد، DNA نباید حاوی هیچ خطای فاحشی باشد و غیره.

فازهای G 0، G 1، S، G 2 با هم تشکیل می شوند بین فاز - I.

فازهای G1، S و G2 چرخه سلولی در مجموع اینترفاز نامیده می شوند. یک سلول در حال تقسیم بیشتر زمان خود را در فاز میانی سپری می کند، زیرا رشد می کند تا برای تقسیم آماده شود. فاز میتوز شامل جداسازی هسته ای و به دنبال آن سیتوکینز (تقسیم سیتوپلاسم به دو سلول مجزا) است. در پایان چرخه میتوزی، دو چرخه متفاوت تشکیل می شود. هر سلول حاوی مواد ژنتیکی یکسان است.

زمان لازم برای تکمیل تقسیم سلولی به نوع آن بستگی دارد. به عنوان مثال، سلول های موجود در مغز استخوان، سلول های پوست، سلول های معده و روده به سرعت و به طور مداوم تقسیم می شوند. سلول های دیگر در صورت نیاز تقسیم می شوند و جایگزین سلول های آسیب دیده یا مرده می شوند. این نوع سلول ها شامل سلول های کلیه، کبد و ریه ها هستند. سایرین، از جمله سلول های عصبی، پس از بلوغ تقسیم نمی شوند.

دوره ها و مراحل چرخه سلولی

طرح مراحل اصلی چرخه سلولی

دو دوره اصلی چرخه سلولی یوکاریوتی شامل اینترفاز و میتوز است:

اینترفاز

در این دوره سلول دو برابر شده و DNA را سنتز می کند. تخمین زده می شود که یک سلول تقسیم کننده حدود 90 تا 95 درصد از زمان خود را در اینترفاز می گذراند که از 3 فاز زیر تشکیل شده است:

• فاز G1:دوره زمانی قبل از سنتز DNA در طی این مرحله، سلول برای آماده شدن برای تقسیم، اندازه و تعداد آن افزایش می یابد. در این مرحله دیپلوئید هستند، یعنی دو دسته کروموزوم دارند.
• فاز S:مرحله ای از چرخه ای که طی آن DNA سنتز می شود. اکثر سلول ها دارای یک پنجره زمانی باریک هستند که در طی آن سنتز DNA اتفاق می افتد. محتوای کروموزوم در این مرحله دو برابر می شود.
• فاز G2:دوره پس از سنتز DNA اما قبل از شروع میتوز. سلول پروتئین های اضافی را سنتز می کند و به رشد خود ادامه می دهد.

مراحل میتوز

در طی میتوز و سیتوکینز، محتویات سلول مادر به طور مساوی بین دو سلول دختر توزیع می شود. میتوز دارای پنج مرحله است: پروفاز، پرومتافاز، متافاز، آنافاز و تلوفاز.

• پروفاز:در این مرحله تغییراتی هم در سیتوپلاسم و هم در سلول در حال تقسیم رخ می دهد. متراکم می شود و به کروموزوم های مجزا تبدیل می شود. کروموزوم ها شروع به مهاجرت به مرکز سلول می کنند. پوشش هسته شکسته می شود و رشته های دوکی در قطب های مخالف سلول تشکیل می شوند.
• پرومتافاز:مرحله میتوز در سلول های سوماتیک یوکاریوتی پس از پروفاز و متافاز قبل از آن در پرومتافاز، غشای هسته ای به "وزیکول های غشایی" متعدد تجزیه می شود و کروموزوم های داخل تشکیل می شوند. ساختارهای پروتئینیبه نام kinetochores.
• متافاز:در این مرحله، هسته به طور کامل ناپدید می شود، یک دوک تشکیل می شود و کروموزوم ها روی صفحه متافاز (صفحه ای که به همان اندازه از دو قطب سلول فاصله دارد) قرار می گیرند.
• آنافاز:در این مرحله، کروموزوم های جفت شده () جدا شده و شروع به حرکت به سمت انتهای مخالف (قطب) سلول می کنند. دوک شکافت که به دوک متصل نیست، سلول را امتداد می دهد و طول می کشد.
• تلوفاز:در این مرحله کروموزوم ها به هسته های جدید می رسند و محتوای ژنتیکی سلول به طور مساوی به دو قسمت تقسیم می شود. سیتوکینز (تقسیم سلولی یوکاریوتی) قبل از پایان میتوز شروع می شود و کمی بعد از تلوفاز به پایان می رسد.

سیتوکینزیس

سیتوکینز فرآیند جداسازی سیتوپلاسم در سلول های یوکاریوتی است که سلول های دختر مختلف را تولید می کند. سیتوکینز در پایان چرخه سلولی پس از میتوز یا.

در طول تقسیم سلولی حیوانی، سیتوکینز زمانی اتفاق می‌افتد که حلقه انقباضی یک شیار شکافی را تشکیل می‌دهد که به هم نزدیک می‌شود. غشای سلولیبه نصف صفحه سلولی ساخته شده است که سلول را به دو قسمت تقسیم می کند.

هنگامی که سلول تمام مراحل چرخه سلولی را کامل کرد، به فاز G1 باز می گردد و کل چرخه دوباره تکرار می شود. سلول های بدن همچنین می توانند در هر نقطه از چرخه زندگی خود وارد حالت استراحت شوند که به آن فاز Gap 0 (G0) می گویند. آنها می توانند برای مدت بسیار طولانی در این مرحله باقی بمانند. زمان طولانیزمان دریافت سیگنال برای حرکت در چرخه سلولی

سلول هایی که حاوی جهش های ژنتیکی، به طور دائم در فاز G0 قرار می گیرند تا از تکثیر آنها جلوگیری شود. هنگامی که چرخه سلولی اشتباه می شود، رشد طبیعی سلول مختل می شود. می تواند رشد کند که کنترل سیگنال های رشد خود را به دست می آورد و بدون کنترل به تولید مثل ادامه می دهد.

چرخه سلولی و میوز

همه سلول ها از طریق فرآیند میتوز تقسیم نمی شوند. ارگانیسم هایی که از طریق جنسی تولید مثل می کنند نیز تحت نوعی تقسیم سلولی به نام میوز قرار می گیرند. میوز در فرآیند میتوز رخ می دهد و شبیه به آن است. با این حال، پس از یک چرخه کامل سلولی، میوز چهار سلول دختر تولید می کند. هر سلول حاوی نصف تعداد کروموزوم های سلول اصلی (والد) است. این بدان معنی است که سلول های جنسی هستند. هنگامی که سلول‌های جنسی نر و ماده هاپلوئید در فرآیندی به نام ادغام می‌شوند، سلولی به نام زیگوت را تشکیل می‌دهند.