Ang panahon ng buhay ng isang cell mula sa sandali ng kapanganakan nito bilang resulta ng paghahati ng mother cell hanggang sa susunod na dibisyon o kamatayan ay tinatawag buhay (cellular) cycle ng isang cell.

Ang cell cycle ng mga cell na may kakayahang magparami ay kinabibilangan ng dalawang yugto: - INTERPHASE (yugto sa pagitan ng mga dibisyon, interkinesis); - DIVISION PERIOD (mitosis). Sa interphase, ang cell ay naghahanda para sa dibisyon - ang synthesis ng iba't ibang mga sangkap, ngunit ang pangunahing bagay ay ang pagdodoble ng DNA. Sa tagal, binubuo nito ang karamihan sa ikot ng buhay. Ang interphase ay binubuo ng 3 panahon: 1) Presynthetic - G1 (ji one) - nangyayari kaagad pagkatapos ng pagtatapos ng dibisyon. Ang cell ay lumalaki, nag-iipon ng iba't ibang mga sangkap (mayaman sa enerhiya), nucleotides, amino acids, enzymes. Paghahanda para sa DNA synthesis. Ang isang chromosome ay naglalaman ng 1 molekula ng DNA (1 chromatid). 2) Synthetic - Ang materyal na S ay nadoble - Ang mga molekula ng DNA ay ginagaya. Ang mga protina at RNA ay masinsinang na-synthesize. Ang bilang ng mga centriole ay doble.

3) Postsynthetic G2 - premitotic, nagpapatuloy ang RNA synthesis. Ang mga chromosome ay naglalaman ng 2 kopya ng kanilang mga sarili - chromatids, bawat isa ay nagdadala ng 1 molekula ng DNA (double-stranded). Ang cell ay handa nang hatiin; ang chromosome ay sporalized.

Amitosis - direktang paghahati

Mitosis - hindi direktang paghahati

Meiosis - pagbawas ng paghahati

Amitosis– bihirang mangyari, lalo na sa mga senescent cell o kapag mga kondisyon ng pathological(pag-aayos ng tissue), ang nucleus ay nananatili sa estado ng intephase, ang mga chromosome ay hindi sporalized. Ang nucleus ay nahahati sa pamamagitan ng constriction. Maaaring hindi hatiin ang cytoplasm, pagkatapos ay nabuo ang mga selulang binucleate.

MITOSIS- isang unibersal na paraan ng paghahati. Sa ikot ng buhay lang isang maliit na bahagi. Ang cycle ng cat intestinal epithemal cells ay 20-22 na oras, ang mitosis ay 1 oras. Ang mitosis ay binubuo ng 4 na yugto.

1) PROPHASE - nangyayari ang pagpapaikli at pampalapot ng mga kromosom (spiralization); malinaw na nakikita ang mga ito. Ang mga chromosome ay binubuo ng 2 chromatids (nagdodoble sa panahon ng interphase). Ang nucleolus at nuclear membrane ay naghiwa-hiwalay, ang cytoplasm at karyoplasm mix. Ang nahahati na mga sentro ng cell ay naghihiwalay sa mahabang axis ng cell patungo sa mga pole. Ang isang fission spindle (binubuo ng nababanat na mga filament ng protina) ay nabuo.

2) METOPHASE - ang mga chromosome ay matatagpuan sa parehong eroplano sa kahabaan ng ekwador, na bumubuo ng isang metaphase plate. Ang spindle ay binubuo ng 2 uri ng mga thread: ang ilan ay kumonekta sa mga sentro ng cell, ang pangalawa (ang kanilang numero = bilang ng mga kromosoma ay 46) ay naka-attach, ang isang dulo sa centrosome (cellular center), ang isa sa centromere ng chromosome. Nagsisimula ring hatiin ang sentromere sa 2. Ang mga kromosom (sa dulo) ay nahati sa sentromere.

3) ANAPHASE – ang pinakamaikling yugto ng mitosis. Ang mga hibla ng spindle ay nagsisimulang umikli at ang mga chromatids ng bawat chromosome ay lumalayo sa isa't isa patungo sa mga pole. Ang bawat chromosome ay binubuo lamang ng 1 chromatid.

4) TELOPHASE - ang mga chromosome ay puro sa katumbas mga cell center, despiralize. Ang nucleoli at ang nuclear membrane ay nabuo, at ang isang lamad ay nabuo na naghihiwalay sa mga sister cell sa isa't isa. Maghihiwalay ang mga sister cell.

Biological na kahalagahan Ang mitosis ay bilang isang resulta, ang bawat cell ng anak na babae ay tumatanggap ng eksaktong parehong hanay ng mga chromosome, at samakatuwid ay eksaktong parehong genetic na impormasyon na taglay ng mother cell.

7. MEIOSIS – DIVISION, MATURATION OF GERMS CELLS

Ang kakanyahan ng sekswal na pagpaparami ay ang pagsasanib ng dalawang nuclei ng mga selulang mikrobyo (gametes) ng tamud (asawa) at itlog (mga asawa). Sa panahon ng pag-unlad, ang mga cell ng mikrobyo ay sumasailalim sa mitotic division, at sa panahon ng pagkahinog, meiotic division. Samakatuwid, ang mga mature na germ cell ay naglalaman ng haploid set ng mga chromosome (p): P + P = 2P (zygote). Kung ang mga gametes ay may 2n (diploid), kung gayon ang mga inapo ay magkakaroon ng tetraploid (2n+2n) = 4n na bilang ng mga chromosome, atbp. Ang bilang ng mga chromosome sa mga magulang at supling ay nananatiling pare-pareho. Ang bilang ng mga chromosome ay hinahati ng meiosis (gametogenesis). Binubuo ito ng 2 magkakasunod na dibisyon:

Nakakabawas

Equational (pagpapantay)

walang interphase sa pagitan nila.

ANG PROPHASE 1 AY IBA SA PROPHASE NG MITOSIS.

1. Leptonema (manipis na filament) sa nucleus, isang diploid set (2p) ng mahabang manipis na chromosome na 46 na mga PC.

2. Zygonema - homologous chromosomes (pares) - 23 pares sa mga tao ay conjugated (zipper) "angkop" gene sa gene ay konektado kasama ang buong haba 2p - 23 pcs.

3.Pachynema (makapal na filament) homologue. ang mga chromosome ay malapit na konektado (bivalent). Ang bawat chromosome ay binubuo ng 2 chromatids, i.e. bivalent - mula sa 4 na chromatids.

4.Diplonema (double strands) conjugation ng mga chromosome ay nagtataboy sa isa't isa. Mayroong isang twisting, at kung minsan ay isang pagpapalitan ng mga sirang bahagi ng chromosome - isang crossover (pagtawid) - ito ay matalas na nagpapataas ng namamana na pagkakaiba-iba, mga bagong kumbinasyon ng mga gene.

5. Diakinesis (paggalaw sa malayo) - nagtatapos ang prophase, ang mga chromosome ay na-speralized, ang nuclear membrane ay naghiwa-hiwalay at ang pangalawang yugto ay nagsisimula - ang metaphase ng unang dibisyon.

Metaphase 1 - bivalents (tetrads) ay namamalagi sa kahabaan ng ekwador ng cell, nabuo ang spindle (23 pares).

Anaphase 1 - hindi lamang isang chromatid, ngunit dalawang chromosome ang lumilipat sa bawat poste. Ang koneksyon sa pagitan ng mga homologous chromosome ay humina. Ang magkapares na chromosome ay lumalayo sa isa't isa patungo sa magkakaibang pole. Ang isang haploid set ay nabuo.

Telophase 1 - isang solong, haploid na hanay ng mga chromosome ay binuo sa mga spindle pole, kung saan ang bawat uri ng chromosome ay kinakatawan hindi ng isang pares, ngunit ng 1st chromosome na binubuo ng 2 chromatids; ang cytoplasm ay hindi palaging nahahati.

Meiosis 1- Ang paghahati ay humahantong sa pagbuo ng mga cell na nagdadala ng isang haploid na hanay ng mga chromosome, ngunit ang mga chromosome ay binubuo ng 2 chromatids, i.e. doble ang dami ng DNA. Samakatuwid, ang mga cell ay handa na para sa 2nd division.

Meiosis 2 dibisyon (katumbas). Lahat ng yugto: prophase 2, metaphase 2, anaphase 2 at telophase 2. Nagpapatuloy bilang mitosis, ngunit nahahati ang mga haploid cell.

Bilang resulta ng paghahati, nahati ang maternal double-stranded chromosomes upang bumuo ng single-stranded daughter chromosomes. Ang bawat cell (4) ay magkakaroon ng haploid set ng mga chromosome.

NA. bilang isang resulta ng 2 methotic division ay nangyayari:

Ang namamana na pagkakaiba-iba ay tumataas dahil sa iba't ibang kumbinasyon ng mga chromosome sa mga set ng anak na babae

Ang bilang ng mga posibleng kumbinasyon ng mga pares ng chromosome = 2 sa kapangyarihan ng n (ang bilang ng mga chromosome sa isang haploid set ay 23 - mga tao).

Ang pangunahing layunin ng meiosis ay lumikha ng mga cell na may isang haploid na hanay ng mga chromosome - ito ay nakamit dahil sa pagbuo ng mga pares ng homologous chromosome sa simula ng 1st meiotic division at ang kasunod na pagkakaiba-iba ng mga homologue sa iba't ibang mga cell ng anak na babae. Ang pagbuo ng mga male germ cell ay spermatogenesis, at ang pagbuo ng mga babaeng germ cell ay oogenesis.

Ikot ng cell

Ang cell cycle ay ang panahon ng pagkakaroon ng isang cell mula sa sandali ng pagbuo nito sa pamamagitan ng paghahati ng mother cell hanggang sa sarili nitong dibisyon o kamatayan.

Tagal ng cell cycle ng mga eukaryotes

Ang haba ng cell cycle ay nag-iiba sa iba't ibang mga cell. Mabilis na nagpaparami ng mga selula ng mga pang-adultong organismo, tulad ng hematopoietic o basal na mga selula ng epidermis at maliit na bituka, ay maaaring pumasok sa cell cycle tuwing 12-36 na oras. Ang mga maikling cell cycle (mga 30 minuto) ay sinusunod sa panahon ng mabilis na pagkapira-piraso ng mga itlog ng echinoderms, amphibian at iba pang mga hayop. Sa ilalim ng mga pang-eksperimentong kundisyon, maraming linya ng cell culture ang may maikling cell cycle (mga 20 oras). Para sa karamihan ng aktibong naghahati ng mga selula, ang panahon sa pagitan ng mga mitoses ay humigit-kumulang 10-24 na oras.

Mga yugto ng eukaryotic cell cycle

Ang eukaryotic cell cycle ay binubuo ng dalawang panahon:

Isang panahon ng paglaki ng cell na tinatawag na "interphase," kung saan ang DNA at mga protina ay synthesize at ang paghahanda para sa cell division ay nangyayari.

Panahon paghahati ng selula, na tinatawag na "phase M" (mula sa salitang mitosis - mitosis).

Ang interphase ay binubuo ng ilang mga panahon:

G1 phase (mula sa English gap - gap), o ang paunang yugto ng paglago, kung saan nangyayari ang synthesis ng mRNA, mga protina, at iba pang bahagi ng cellular;

S-phase (mula sa English synthesis - synthetic), kung saan nangyayari ang pagtitiklop ng DNA ng cell nucleus, ang pagdodoble ng mga centrioles ay nangyayari din (kung mayroon sila, siyempre).

G2 phase, kung saan nagaganap ang paghahanda para sa mitosis.

Sa magkakaibang mga cell na hindi na nahahati, maaaring walang G1 phase sa cell cycle. Ang nasabing mga cell ay nasa yugto ng pagpapahinga ng G0.

Ang panahon ng paghahati ng cell (phase M) ay may kasamang dalawang yugto:

mitosis (dibisyon ng cell nucleus);

cytokinesis (paghahati ng cytoplasm).

Sa turn, ang mitosis ay nahahati sa limang yugto; sa vivo, ang anim na yugto na ito ay bumubuo ng isang dynamic na pagkakasunud-sunod.

Ang paglalarawan ng cell division ay batay sa data mula sa light microscopy kasama ng microcine photography at sa mga resulta ng liwanag at mikroskopya ng elektron naayos at may bahid na mga cell.

Regulasyon ng cell cycle

Ang regular na pagkakasunud-sunod ng mga pagbabago sa mga panahon ng cell cycle ay nangyayari sa pamamagitan ng interaksyon ng mga protina tulad ng cyclin-dependent kinases at cyclins. Ang mga cell sa yugto ng G0 ay maaaring pumasok sa siklo ng cell kapag nalantad sa mga kadahilanan ng paglago. Iba't ibang salik growth factor, gaya ng platelet, epidermal, at nerve growth factor, sa pamamagitan ng pag-binding sa kanilang mga receptor, ay nagti-trigger ng intracellular signaling cascade, na humahantong sa transkripsyon ng cyclin genes at cyclin-dependent kinases. Ang mga kinase na umaasa sa cyclin ay nagiging aktibo lamang kapag nakikipag-ugnayan sa mga kaukulang cyclin. Ang nilalaman ng iba't ibang cyclin sa cell ay nagbabago sa buong cell cycle. Ang Cyclin ay isang regulatory component ng cyclin-cyclin-dependent kinase complex. Ang kinase ay ang catalytic component ng complex na ito. Ang kinase ay hindi aktibo nang walang cyclin. Naka-on iba't ibang yugto Sa panahon ng cell cycle, iba't ibang mga cyclin ang na-synthesize. Kaya, ang nilalaman ng cyclin B sa mga oocytes ng palaka ay umabot sa isang maximum sa oras ng mitosis, kapag ang buong kaskad ng mga reaksyon ng phosphorylation na na-catalyze ng cyclin B / cyclin-dependent kinase complex ay inilunsad. Sa pagtatapos ng mitosis, ang cyclin ay mabilis na nawasak ng mga proteinase.

Mga checkpoint ng cell cycle

Upang matukoy ang pagkumpleto ng bawat yugto ng cell cycle, nangangailangan ito ng pagkakaroon ng mga checkpoint. Kung ang cell ay "pumasa" sa checkpoint, pagkatapos ay patuloy itong "gumagalaw" sa pamamagitan ng cell cycle. Kung ang ilang mga pangyayari, tulad ng pagkasira ng DNA, ay pumipigil sa cell na dumaan sa isang checkpoint, na maihahambing sa isang uri ng checkpoint, kung gayon ang cell ay huminto at ang isa pang yugto ng cell cycle ay hindi mangyayari, hindi bababa sa hanggang sa maalis ang mga hadlang. , pinipigilan ang cell na dumaan sa checkpoint. Mayroong hindi bababa sa apat na checkpoint sa cell cycle: isang checkpoint sa G1, na sumusuri para sa buo na DNA bago pumasok sa S phase, isang checkpoint sa S phase, na tumitingin para sa tamang DNA replication, isang checkpoint sa G2, na nagsusuri kung may mga sugat na hindi nakuha kapag pagpasa sa mga nakaraang punto ng pag-verify, o nakuha sa mga kasunod na yugto ng cell cycle. Sa yugto ng G2, ang pagkakumpleto ng pagtitiklop ng DNA ay nakita at ang mga selula kung saan ang DNA ay hindi ginagaya ay hindi pumapasok sa mitosis. Sa spindle assembly checkpoint, sinusuri na ang lahat ng kinetochores ay nakakabit sa microtubule.

Mga karamdaman sa cell cycle at pagbuo ng tumor

Ang pagtaas sa synthesis ng p53 protein ay humahantong sa induction ng synthesis ng p21 protein, isang cell cycle inhibitor.

Ang pagkagambala sa normal na regulasyon ng cell cycle ay ang sanhi ng karamihan sa mga solidong tumor. Sa cell cycle, tulad ng nabanggit na, ang pagpasa sa mga checkpoint ay posible lamang kung ang mga nakaraang yugto ay nakumpleto nang normal at walang mga breakdown. Ang mga selula ng tumor ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga pagbabago sa mga bahagi ng mga checkpoint ng cell cycle. Kapag ang mga checkpoint ng cell cycle ay hindi aktibo, ang dysfunction ng ilang mga tumor suppressor at proto-oncogenes ay sinusunod, sa partikular na p53, pRb, Myc at Ras. Ang p53 protein ay isa sa mga transcription factor na nagpapasimula ng synthesis ng p21 protein, na isang inhibitor ng CDK-cyclin complex, na humahantong sa pag-aresto sa cell cycle sa mga panahon ng G1 at G2. Kaya, ang isang cell na ang DNA ay nasira ay hindi pumapasok sa S phase. Sa mga mutasyon na humahantong sa pagkawala ng p53 na mga gene ng protina, o sa kanilang mga pagbabago, ang pagbara ng cell cycle ay hindi nangyayari, ang mga cell ay pumapasok sa mitosis, na humahantong sa paglitaw ng mga mutant na selula, karamihan sa mga ito ay hindi mabubuhay, ang iba ay nagbibigay ng pagtaas sa mga malignant na selula.

Ang mga cyclin ay isang pamilya ng mga protina na mga activator ng cyclin-dependent protein kinases (CDKs), mga pangunahing enzyme na kasangkot sa regulasyon ng eukaryotic cell cycle. Nakuha ng mga cyclin ang kanilang pangalan dahil sa ang katunayan na ang kanilang intracellular na konsentrasyon ay pana-panahong nagbabago habang ang mga cell ay dumadaan sa cell cycle, na umaabot sa maximum sa ilang mga yugto ng cycle.

Ang catalytic subunit ng cyclin-dependent protein kinase ay bahagyang naisaaktibo sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan sa isang cyclin molecule, na bumubuo sa regulatory subunit ng enzyme. Ang pagbuo ng heterodimer na ito ay nagiging posible pagkatapos maabot ng cyclin ang isang kritikal na konsentrasyon. Bilang tugon sa pagbaba ng konsentrasyon ng cyclin, ang enzyme ay hindi aktibo. Para sa kumpletong pag-activate ng cyclin-dependent protein kinase, dapat mangyari ang tiyak na phosphorylation at dephosphorylation ng ilang mga residue ng amino acid sa polypeptide chain ng complex na ito. Ang isa sa mga enzyme na nagsasagawa ng gayong mga reaksyon ay ang CAK kinase (CAK - CDK activating kinase).

Kinase na umaasa sa cyclin

Ang Cyclin-dependent kinases (CDK) ay isang pangkat ng mga protina na kinokontrol ng cyclin at cyclin-like molecules. Karamihan sa mga CDK ay kasangkot sa mga pagbabago sa yugto ng cell cycle; kinokontrol din nila ang transkripsyon at pagproseso ng mRNA. Ang mga CDK ay serine/threonine kinases na nag-phosphorylate ng kaukulang mga residue ng protina. Maraming mga CDK ang kilala, ang bawat isa ay isinaaktibo ng isa o higit pang mga cyclin at iba pang katulad na mga molekula pagkatapos maabot ang kanilang kritikal na konsentrasyon, at sa karamihan ng mga CDK ay homologous, pangunahing naiiba sa pagsasaayos ng cyclin binding site. Bilang tugon sa isang pagbaba sa intracellular na konsentrasyon ng isang partikular na cyclin, ang kaukulang CDK ay reversibly inactivated. Kung ang mga CDK ay isinaaktibo ng isang pangkat ng mga cyclin, ang bawat isa sa kanila, na parang naglilipat ng mga kinase ng protina sa isa't isa, ay nagpapanatili ng mga CDK sa aktibong estado. matagal na panahon. Ang ganitong mga alon ng CDK activation ay nangyayari sa panahon ng G1 at S phase ng cell cycle.

Listahan ng mga CDK at kanilang mga regulator

CDK1; cyclin A, cyclin B

CDK2; cyclin A, cyclin E

CDK4; cyclin D1, cyclin D2, cyclin D3

CDK5; CDK5R1, CDK5R2

CDK6; cyclin D1, cyclin D2, cyclin D3

CDK7; cyclin H

CDK8; cyclin C

CDK9; cyclin T1, cyclin T2a, cyclin T2b, cyclin K

CDK11 (CDC2L2); cyclin L

Ang Amitosis (o direktang paghahati ng cell) ay nangyayari sa somatic cells Ang mga eukaryote ay mas karaniwan kaysa sa mitosis. Ito ay unang inilarawan ng German biologist na si R. Remak noong 1841, ang termino ay iminungkahi ng isang histologist. V. Flemming mamaya - noong 1882. Sa karamihan ng mga kaso, ang amitosis ay sinusunod sa mga cell na may pinababang aktibidad ng mitotic: ang mga ito ay pagtanda o pathologically altered na mga cell, kadalasang napapahamak sa kamatayan (mga cell ng embryonic membranes ng mammals, mga selula ng tumor at iba pa.). Sa amitosis, ang interphase state ng nucleus ay morphologically napanatili, ang nucleolus at nuclear envelope ay malinaw na nakikita. Walang pagtitiklop ng DNA. Hindi nangyayari ang spiralization ng Chromatin, hindi natukoy ang mga chromosome. Ang cell ay nagpapanatili ng katangian nitong functional na aktibidad, na halos ganap na nawawala sa panahon ng mitosis. Sa panahon ng amitosis, ang nucleus lamang ang naghahati, nang walang pagbuo ng isang fission spindle, kaya ang namamana na materyal ay ibinahagi nang sapalaran. Ang kawalan ng cytokinesis ay humahantong sa pagbuo ng mga binucleate na selula, na sa dakong huli ay hindi makapasok sa normal na mitotic cycle. Sa paulit-ulit na mga amita, maaaring mabuo ang mga multinucleated na selula.

Ang konseptong ito ay lumitaw pa rin sa ilang mga aklat-aralin hanggang sa 1980s. Kasalukuyang pinaniniwalaan na ang lahat ng phenomena na nauugnay sa amitosis ay resulta ng isang maling interpretasyon ng hindi sapat na paghahanda ng mga mikroskopikong paghahanda, o interpretasyon ng mga phenomena na kasama ng pagkasira ng cell o iba pang mga kaganapan bilang cell division. mga proseso ng pathological. Kasabay nito, ang ilang mga variant ng nuclear division sa eukaryotes ay hindi matatawag na mitosis o meiosis. Ito ay, halimbawa, ang dibisyon ng macronuclei ng maraming ciliates, kung saan ang paghihiwalay ng mga maikling fragment ng mga chromosome ay nangyayari nang walang pagbuo ng spindle.

Kasama sa siklo ng buhay ng isang cell ang simula ng pagbuo nito at ang pagtatapos ng pagkakaroon nito bilang isang independiyenteng yunit. Magsimula tayo sa katotohanang lumilitaw ang isang cell sa panahon ng paghahati ng mother cell nito, at nagtatapos sa pagkakaroon nito dahil sa susunod na dibisyon o kamatayan.

Ang siklo ng buhay ng isang cell ay binubuo ng interphase at mitosis. Sa panahong ito na ang panahong isinasaalang-alang ay katumbas ng cellular.

Siklo ng buhay ng cell: interphase

Ito ang panahon sa pagitan ng dalawang mitotic cell division. Ang pagpaparami ng chromosome ay nagpapatuloy nang katulad sa reduplication (semi-conservative replication) ng mga molekula ng DNA. Sa interphase, ang cell nucleus ay napapalibutan ng isang espesyal na double-membrane shell, at ang mga chromosome ay untwisted at hindi nakikita sa ilalim ng ordinaryong light microscopy.

Kapag ang mga cell ay nabahiran at naayos, isang mataas na kulay na sangkap, chromatin, ay naipon. Kapansin-pansin na ang cytoplasm ay naglalaman ng lahat ng kinakailangang organelles. Tinitiyak nito ang buong pagkakaroon ng cell.

Sa ikot ng buhay ng isang cell, ang interphase ay sinamahan ng tatlong yugto. Tingnan natin ang bawat isa sa kanila.

Mga yugto ng siklo ng buhay ng cell (mga interphase)

Ang una ay tinawag re-synthetic. Ang resulta ng nakaraang mitosis ay isang pagtaas sa bilang ng mga cell. Dito, nangyayari ang transkripsyon ng mga bagong ginawang molekula ng RNA (impormasyon), at ang mga molekula ng natitirang RNA ay na-systematize, ang mga protina ay na-synthesize sa nucleus at cytoplasm. Ang ilang mga sangkap ng cytoplasm ay unti-unting nasira sa pagbuo ng ATP, ang mga molekula nito ay pinagkalooban ng mga bono na may mataas na enerhiya, naglilipat sila ng enerhiya sa mga lugar kung saan ito ay hindi sapat. Kasabay nito, ang cell ay tumataas sa laki at umabot sa laki ng mother cell. Ang panahong ito ay tumatagal ng mahabang panahon para sa mga dalubhasang selula, kung saan isinasagawa nila ang kanilang mga espesyal na tungkulin.

Ang ikalawang yugto ay kilala bilang gawa ng tao(DNA synthesis). Ang pagbara nito ay maaaring humantong sa pagtigil sa buong cycle. Dito nangyayari ang pagtitiklop ng mga molekula ng DNA, gayundin ang synthesis ng mga protina na nakikilahok sa pagbuo ng mga kromosom.

Ang mga molekula ng DNA ay nagsisimulang magbigkis sa mga molekula ng protina, bilang isang resulta kung saan ang mga chromosome ay lumapot. Kasabay nito, ang pagpaparami ng mga centrioles ay sinusunod, sa kalaunan ay 2 pares ang lilitaw. Ang bagong centriole sa lahat ng mga pares ay matatagpuan kaugnay sa luma sa isang anggulo na 90°. Kasunod nito, ang bawat pares ay lumipat sa mga cell pole sa susunod na mitosis.

Ang sintetikong panahon ay nailalarawan sa pamamagitan ng parehong pagtaas ng synthesis ng DNA at isang matalim na pagtalon sa pagbuo ng mga molekula ng RNA, pati na rin ang mga protina, sa mga selula.

Ikatlong Markahan - postsynthetic. Ito ay nailalarawan sa pagkakaroon ng paghahanda ng cell para sa kasunod na dibisyon (mitotic). Ang panahong ito, bilang panuntunan, ay palaging tumatagal ng mas mababa kaysa sa iba. Minsan ito ay bumagsak nang buo.

Tagal ng oras ng henerasyon

Sa madaling salita, ito ay kung gaano katagal ang ikot ng buhay ng isang cell. Ang tagal ng oras ng henerasyon, pati na rin ang mga indibidwal na panahon, ay tumatagal iba't ibang kahulugan sa iba't ibang mga selula. Ito ay makikita mula sa talahanayan sa ibaba.

Panahon				Oras ng henerasyon	Uri ng populasyon ng cell
presynthetic na panahon ng interphase	panahon ng sintetikong interphase	post-synthetic na panahon ng interphase	mitosis
					epithelium ng balat
					duodenum
					maliit na bituka
					mga selula ng atay ng isang 3-linggong gulang na hayop

Kaya, ang pinakamaikling siklo ng buhay ng cell ay ang mga cambial. Ito ay nangyayari na ang ikatlong panahon, ang postsynthetic period, ay ganap na bumagsak. Halimbawa, sa isang 3-linggong-gulang na daga sa mga selula ng atay nito ay bumababa ito hanggang kalahating oras, ang tagal ng oras ng pagbuo ay 21.5 na oras. Ang tagal ng panahon ng sintetikong panahon ay ang pinaka-stable.

Sa ibang mga sitwasyon, sa unang panahon (presynthetic), ang cell ay nag-iipon ng mga katangian upang maisagawa ang mga tiyak na pag-andar, ito ay dahil sa ang katunayan na ang istraktura nito ay nagiging mas kumplikado. Kung ang pagdadalubhasa ay hindi pa nalalayo, maaari itong dumaan sa buong siklo ng buhay ng cell sa pagbuo ng 2 bagong mga selula sa mitosis. Sa sitwasyong ito, ang unang panahon ay maaaring tumaas nang malaki. Halimbawa, sa mga epithelial cell ng balat ng mouse, ang oras ng pagbuo, lalo na 585.6 na oras, ay nahuhulog sa unang yugto - presynthetic, at sa mga periosteal cell ng isang tuta ng daga - 102 na oras sa 114.

Ang pangunahing bahagi ng oras na ito ay tinatawag na panahon ng G0 - ito ay ang pagpapatupad ng isang masinsinang partikular na function ng cell. Maraming mga selula ng atay ang nananatili sa panahong ito, bilang isang resulta kung saan nawala ang kanilang kakayahang sumailalim sa mitosis.

Kung ang bahagi ng atay ay aalisin, karamihan sa mga selula nito ay magpapatuloy sa ganap na mararanasan muna ang synthetic, pagkatapos ay ang postsynthetic period, at panghuli ang mitotic process. Kaya, ang reversibility ng naturang panahon ng G0 ay napatunayan na para sa iba't ibang uri ng populasyon ng cell. Sa ibang mga sitwasyon, ang antas ng pagdadalubhasa ay tumataas nang labis na sa ilalim ng karaniwang mga kondisyon ay hindi na mahahati ang mga selula sa mitotically. Paminsan-minsan, nangyayari ang endoreproduction sa kanila. Sa ilan, ito ay paulit-ulit nang higit sa isang beses, ang mga chromosome ay lumapot nang labis na maaari silang makita gamit ang isang regular na light microscope.

Kaya, nalaman namin na sa ikot ng buhay ng isang cell, ang interphase ay sinamahan ng tatlong yugto: presynthetic, synthetic at postsynthetic.

Cell division

Pinagbabatayan nito ang pagpaparami, pagbabagong-buhay, paghahatid ng namamana na impormasyon, at pag-unlad. Ang cell mismo ay umiiral lamang sa intermediate period sa pagitan ng mga dibisyon.

Life cycle (cell division) - ang panahon ng pagkakaroon ng unit na pinag-uusapan (nagsisimula mula sa sandali ng paglitaw nito sa pamamagitan ng dibisyon ng mother cell), kabilang ang dibisyon mismo. Nagtatapos sa sarili nitong dibisyon o kamatayan.

Mga yugto ng cell cycle

Anim lang sila. Ang mga sumusunod na yugto ng siklo ng buhay ng cell ay kilala:

Ang tagal ng ikot ng buhay, pati na rin ang bilang ng mga yugto nito, ay iba para sa bawat cell. Kaya, sa tissue ng nerbiyos, pagkatapos ng paunang panahon ng embryonic, ang mga selula ay huminto sa paghahati, pagkatapos ay gumana lamang sila sa buong buhay ng organismo mismo, at pagkatapos ay mamatay. Ngunit ang mga selula ng embryo sa yugto ng cleavage ay unang nakumpleto ang 1 dibisyon, at pagkatapos ay kaagad, na lumampas sa natitirang mga yugto, magpatuloy sa susunod.

Mga paraan ng paghahati ng cell

Sa dalawa lang:

1. Mitosis- Ito ay hindi direktang paghahati ng cell.
2. Meiosis- ito ay katangian ng naturang yugto bilang ang pagkahinog ng mga selula ng mikrobyo, paghahati.

Ngayon ay malalaman natin nang mas detalyado kung ano ang siklo ng buhay ng isang cell - mitosis.

Hindi direktang paghahati ng cell

Ang Mitosis ay ang hindi direktang paghahati ng mga somatic cells. Ito ay isang tuluy-tuloy na proseso, ang resulta nito ay unang pagdodoble, pagkatapos ay pantay na pamamahagi sa pagitan ng mga cell ng anak na babae ng namamana na materyal.

Biological na kahalagahan ng hindi direktang paghahati ng cell

Ito ay ang mga sumusunod:

1. Ang resulta ng mitosis ay ang pagbuo ng dalawang cell, bawat isa ay naglalaman ng parehong bilang ng mga chromosome bilang ina. Ang kanilang mga chromosome ay nabuo sa pamamagitan ng eksaktong pagtitiklop ng maternal DNA, kaya naman ang mga gene ng mga cell ng anak na babae ay kinabibilangan ng magkaparehong namamana na impormasyon. Ang mga ito ay genetically kapareho ng parent cell. Kaya, maaari nating sabihin na tinitiyak ng mitosis ang pagkakakilanlan ng paghahatid ng namamana na impormasyon sa mga cell ng anak na babae mula sa ina.

2. Ang resulta ng mitosis ay isang tiyak na bilang ng mga selula sa kaukulang organismo - ito ay isa sa pinakamahalagang mekanismo ng paglago.

3. Ang isang malaking bilang ng mga hayop at halaman ay nagpaparami nang asexual sa pamamagitan ng mitotic cell division, samakatuwid ang mitosis ay bumubuo ng batayan ng vegetative reproduction.

4. Ito ay mitosis na nagsisiguro ng kumpletong pagbabagong-buhay ng mga nawawalang bahagi, pati na rin ang pagpapalit ng cell, na nangyayari sa isang tiyak na lawak sa anumang mga multicellular na organismo.

Kaya, naging kilala na ang siklo ng buhay ng isang somatic cell ay binubuo ng mitosis at interphase.

Mekanismo ng mitosis

Ang dibisyon ng cytoplasm at nucleus ay 2 independiyenteng proseso na nangyayari nang tuluy-tuloy at sunud-sunod. Ngunit para sa kapakanan ng kaginhawahan sa pag-aaral ng mga kaganapan na nagaganap sa panahon ng paghahati, artipisyal itong hinati sa 4 na yugto: pro-, meta-, ana-, at telophase. Ang kanilang tagal ay nag-iiba depende sa uri ng tela, panlabas na mga kadahilanan, pisyolohikal na estado. Ang pinakamahaba ay ang una at huli.

Prophase

Mayroong kapansin-pansing pagtaas sa core dito. Bilang resulta ng spiralization, nangyayari ang compaction at pagpapaikli ng chromosome. Sa susunod na prophase, ang istraktura ng chromosome ay malinaw na nakikita: 2 chromatids, na konektado ng isang centromere. Ang paggalaw ng mga chromosome sa ekwador ng cell ay nagsisimula.

Mula sa materyal na cytoplasmic sa prophase (huli), nabuo ang isang fission spindle, na nabuo kasama ang pakikilahok ng mga centrioles (sa mga selula ng hayop, sa isang bilang ng mga mas mababang halaman) o wala ang mga ito (mga cell ng ilang protozoa, mas mataas na mga halaman). Kasunod nito, ang 2-type na mga thread ng spindle ay nagsisimulang lumitaw mula sa mga centrioles, mas tiyak:

• pagsuporta sa mga nag-uugnay sa mga cell pole;
• chromosomal (paghila), na bumabagtas sa metaphase sa mga chromosomal centromeres.

Sa pagtatapos ng yugtong ito, nawawala ang nuclear envelope, at ang mga chromosome ay malayang matatagpuan sa cytoplasm. Karaniwan ang core ay nawawala nang kaunti nang mas maaga.

Metaphase

Ang simula nito ay ang pagkawala ng nuclear membrane. Ang mga chromosome ay unang pumila sa equatorial plane, na bumubuo ng isang metaphase plate. Sa kasong ito, ang mga chromosomal centromeres ay mahigpit na matatagpuan sa equatorial plane. Ang mga spindle strands ay nakakabit sa mga chromosomal centromeres, at ang ilan sa mga ito ay dumadaan mula sa isang poste patungo sa isa pa nang hindi nakakabit.

Anaphase

Ang simula nito ay itinuturing na paghahati ng mga sentromer ng mga kromosom. Bilang resulta, ang mga chromatid ay nababago sa dalawang magkahiwalay na anak na kromosom. Pagkatapos ang huli ay magsisimulang mag-diverge patungo sa mga cell pole. Sila ay karaniwang kumuha ng isang espesyal na V-hugis sa oras na ito. Ang divergence na ito ay nagagawa sa pamamagitan ng pagpapabilis ng mga thread ng spindle. Kasabay nito, ang mga sumusuporta sa mga thread ay pinahaba, na nagreresulta sa mga pole na lumalayo sa isa't isa.

Telofase

Dito nagtitipon ang mga chromosome sa mga cell pole at pagkatapos ay umiikot palabas. Susunod, ang division spindle ay nawasak. Ang nuclear envelope ng mga daughter cell ay nabubuo sa paligid ng mga chromosome. Kinukumpleto nito ang karyokinesis, at pagkatapos ay nangyayari ang cytokinesis.

Mga mekanismo ng pagpasok ng virus sa mga cell

Dalawa lang sila:

1. Sa pamamagitan ng pagsasanib ng viral supercapsid at ng cell membrane. Bilang resulta, ang nucleocapsid ay inilabas sa cytoplasm. Kasunod nito, ang pagpapatupad ng mga katangian ng genome ng virus ay sinusunod.

2. Sa pamamagitan ng pinocytosis (receptor-mediated endocytosis). Dito, ang virus ay nagbubuklod sa site ng bordered pit na may mga receptor (tiyak). Ang huli ay pumapasok sa selula at pagkatapos ay nagbabago sa tinatawag na bordered vesicle. Ito, sa turn, ay naglalaman ng engulfed virion at fuses na may pansamantalang intermediate vesicle na tinatawag na endosome.

Intracellular reproduction ng virus

Matapos tumagos sa cell, ang genome ng virus ay ganap na nagpapasakop sa buhay nito sa sarili nitong mga interes. Sa pamamagitan ng sistema ng pag-synthesize ng protina ng cell at ang mga sistema ng pagbuo ng enerhiya nito, isinasama nito ang sarili nitong pagpaparami, isinakripisyo, bilang panuntunan, ang buhay ng cell.

Ang figure sa ibaba ay nagpapakita ng cycle ng buhay ng isang virus sa isang host cell (Semliki Forest - isang kinatawan ng genus Alphvirus). Ang genome nito ay kinakatawan ng single-stranded positive non-fragmented RNA. Doon, ang virion ay nilagyan ng supercapsid, na binubuo ng isang lipid bilayer. Humigit-kumulang 240 na kopya ng isang bilang ng mga glycoprotein complex ang dumadaan dito. Ang siklo ng buhay ng viral ay nagsisimula sa pagsipsip nito sa lamad ng host cell, kung saan ito ay nagbubuklod sa isang receptor ng protina. Ang pagtagos sa cell ay nangyayari sa pamamagitan ng pinocytosis.

Konklusyon

Sinuri ng artikulo ang siklo ng buhay ng isang cell at inilarawan ang mga yugto nito. Ang bawat yugto ng interphase ay inilarawan nang detalyado.

Siklo ng buhay ng cell, o siklo ng cell, ay ang yugto ng panahon kung kailan ito umiiral bilang isang yunit, ibig sabihin, ang panahon ng buhay ng cell. Ito ay tumatagal mula sa sandaling lumitaw ang cell bilang isang resulta ng paghahati ng kanyang ina at hanggang sa katapusan ng paghahati nito, kapag ito ay "nasira" sa dalawang anak na mga cell.

May mga pagkakataon na ang isang cell ay hindi nahahati. Pagkatapos ang ikot ng buhay nito ay ang panahon mula sa paglitaw ng selula hanggang sa pagkamatay nito. Karaniwan, ang mga selula ng isang bilang ng mga tisyu ng mga multicellular na organismo ay hindi nahahati. Halimbawa, mga selula ng nerbiyos at mga pulang selula ng dugo.

Nakaugalian na ang pagkilala sa ilang partikular na yugto, o mga yugto, sa siklo ng buhay ng mga eukaryotic cell. Ang mga ito ay katangian ng lahat ng naghahati na mga selula. Ang mga phase ay itinalagang G 1, S, G 2, M. Mula sa G 1 phase, ang cell ay maaaring pumunta sa G 0 phase, na natitira kung saan hindi ito nahahati at sa maraming mga kaso ay nagkakaiba. Sa kasong ito, ang ilang mga cell ay maaaring bumalik mula sa G 0 hanggang G 1 at dumaan sa lahat ng mga yugto ng cell cycle.

Ang mga titik sa phase abbreviation ay ang mga unang titik Ingles na mga salita: gap (interval), synthesis (synthesis), mitosis (mitosis).

Ang mga cell ay iluminado ng isang pulang fluorescent indicator sa yugto ng G1. Ang natitirang mga yugto ng cell cycle ay berde.

Panahon G 1 – presynthetic– magsisimula sa sandaling lumitaw ang cell. Sa sandaling ito, ito ay mas maliit sa laki kaysa sa ina, mayroong ilang mga sangkap sa loob nito, at ang bilang ng mga organelles ay hindi sapat. Samakatuwid, sa G 1, nangyayari ang paglaki ng cell, synthesis ng RNA, mga protina, at pagbuo ng mga organelles. Karaniwan, ang G 1 ay ang pinakamahabang yugto ng ikot ng buhay ng cell.

S - sintetikong panahon. Ang kanyang pinakamahalaga tanda- Pagdodoble ng DNA sa pamamagitan ng pagtitiklop. Ang bawat chromosome ay binubuo ng dalawang chromatid. Sa panahong ito, ang mga chromosome ay despirado pa rin. Bilang karagdagan sa DNA, ang mga chromosome ay naglalaman ng maraming protina ng histone. Samakatuwid, sa yugto ng S, ang mga histone ay na-synthesize sa malalaking dami.

SA post-synthetic period – G 2– naghahanda ang isang cell na mahati, kadalasan sa pamamagitan ng mitosis. Ang cell ay patuloy na lumalaki, ang ATP synthesis ay aktibo, at ang mga centriole ay maaaring doble.

Susunod, pumasok ang cell yugto ng paghahati ng cell - M. Dito nahahati ang cell nucleus - mitosis, pagkatapos kung saan ang dibisyon ng cytoplasm - cytokinesis. Ang pagkumpleto ng cytokinesis ay nagmamarka ng pagtatapos ng siklo ng buhay ng isang naibigay na cell at ang simula ng mga siklo ng cell ng dalawang bago.

Phase G 0 minsan tinatawag na panahon ng "pahinga" ng cell. Ang cell ay "lumabas" sa normal na cycle nito. Sa panahong ito, ang cell ay maaaring magsimulang mag-iba at hindi na bumalik sa normal na cycle. Ang mga senescent cell ay maaari ding pumasok sa G0 phase.

Ang paglipat sa bawat kasunod na yugto ng pag-ikot ay kinokontrol ng mga espesyal na mekanismo ng cellular, ang tinatawag na mga checkpoint - mga control point. Upang maganap ang susunod na yugto, ang lahat ng nasa cell ay dapat na handa para dito, ang DNA ay hindi dapat maglaman ng anumang malalaking pagkakamali, atbp.

Ang mga phase G 0, G 1, S, G 2 ay magkakasamang nabuo interphase - I.

Ang G1, S at G2 phase ng cell cycle ay sama-samang tinatawag na interphase. Ang isang naghahati na cell ay gumugugol ng halos lahat ng oras nito sa interphase habang ito ay lumalaki bilang paghahanda para sa paghahati. Ang yugto ng mitosis ay nagsasangkot ng paghihiwalay ng nuklear na sinusundan ng cytokinesis (paghahati ng cytoplasm sa dalawang magkahiwalay na mga selula). Sa pagtatapos ng mitotic cycle, dalawang magkakaibang nabuo. Ang bawat cell ay naglalaman ng magkaparehong genetic na materyal.

Ang oras na kinakailangan upang makumpleto ang cell division ay depende sa uri nito. Halimbawa, ang mga cell sa utak ng buto, ang mga selula ng balat, mga selula ng tiyan at bituka ay mabilis at patuloy na nahati. Ang ibang mga selula ay nahahati kung kinakailangan, na pinapalitan ang mga nasira o patay na mga selula. Kasama sa mga uri ng cell na ito ang mga selula mula sa bato, atay, at baga. Ang iba, kabilang ang mga nerve cell, ay humihinto sa paghahati pagkatapos ng pagkahinog.

Mga yugto at yugto ng siklo ng cell

Scheme ng mga pangunahing yugto ng cell cycle

Ang dalawang pangunahing panahon ng eukaryotic cell cycle ay kinabibilangan ng interphase at mitosis:

Interphase

Sa panahong ito, ang cell ay nagdodoble at nagsi-synthesize ng DNA. Tinatantya na ang naghahati na cell ay gumugugol ng humigit-kumulang 90-95% ng oras nito sa interphase, na binubuo ng sumusunod na 3 yugto:

• Phase G1: ang tagal ng panahon bago ang DNA synthesis. Sa yugtong ito, ang cell ay tumataas sa laki at bilang bilang paghahanda para sa paghahati. sa yugtong ito sila ay diploid, ibig sabihin mayroon silang dalawang set ng chromosome.
• S-phase: yugto ng cycle kung saan ang DNA ay synthesize. Karamihan sa mga cell ay may isang makitid na window ng oras kung saan nangyayari ang DNA synthesis. Nagdodoble ang nilalaman ng chromosome sa yugtong ito.
• Phase G2: ang panahon pagkatapos ng DNA synthesis ngunit bago ang simula ng mitosis. Ang cell ay nag-synthesize ng karagdagang mga protina at patuloy na lumalaki sa laki.

Mga yugto ng mitosis

Sa panahon ng mitosis at cytokinesis, ang mga nilalaman ng mother cell ay pantay na ipinamamahagi sa pagitan ng dalawang anak na cell. Ang mitosis ay may limang yugto: prophase, prometaphase, metaphase, anaphase at telophase.

• Prophase: sa yugtong ito, ang mga pagbabago ay nangyayari kapwa sa cytoplasm at sa naghahati na selula. namumuo sa mga discrete chromosome. Nagsisimulang lumipat ang mga chromosome sa gitna ng cell. Nasira ang nuclear envelope at nabubuo ang mga hibla ng spindle sa magkabilang poste ng cell.
• Prometaphase: ang yugto ng mitosis sa eukaryotic somatic cells pagkatapos ng prophase at naunang metaphase. Sa prometaphase, ang nuclear membrane ay nahahati sa maraming "membrane vesicles", at ang mga chromosome sa loob ay nabuo. mga istruktura ng protina tinatawag na kinetochores.
• Metaphase: sa yugtong ito, ang nuklear ay ganap na nawawala, ang isang suliran ay nabuo, at ang mga kromosom ay matatagpuan sa metaphase plate (isang eroplano na pantay na malayo sa dalawang pole ng cell).
• Anaphase: sa yugtong ito, ang magkapares na chromosome () ay naghihiwalay at nagsisimulang lumipat patungo sa magkabilang dulo (pole) ng cell. Ang fission spindle, na hindi konektado sa spindle, ay nagpapalawak at nagpapahaba sa cell.
• Telofase: Sa yugtong ito, ang mga chromosome ay umaabot sa bagong nuclei, at ang genetic na nilalaman ng cell ay nahahati nang pantay sa dalawang bahagi. Ang cytokinesis (eukaryotic cell division) ay nagsisimula bago matapos ang mitosis at nagtatapos ilang sandali pagkatapos ng telophase.

Cytokinesis

Ang cytokinesis ay ang proseso ng paghihiwalay ng cytoplasm sa mga eukaryotic na selula na gumagawa ng iba't ibang mga anak na selula. Ang cytokinesis ay nangyayari sa dulo ng cell cycle pagkatapos ng mitosis o.

Sa panahon ng paghahati ng selula ng hayop, ang cytokinesis ay nangyayari kapag ang contractile ring ay bumubuo ng split groove na kumukurot lamad ng cell sa kalahati. Ang cell plate ay binuo, na naghahati sa cell sa dalawang bahagi.

Kapag nakumpleto na ng cell ang lahat ng phase ng cell cycle, babalik ito sa G1 phase at ang buong cycle ay mauulit muli. Ang mga selula ng katawan ay may kakayahang pumasok sa isang estado ng pahinga, na tinatawag na Gap 0 (G0) phase, sa anumang punto ng kanilang ikot ng buhay. Maaari silang manatili sa yugtong ito ng napakahabang panahon. mahabang panahon oras hanggang sa matanggap ang mga signal upang lumipat sa cell cycle.

Mga cell na naglalaman ng genetic mutations, ay permanenteng inilalagay sa G0 phase upang maiwasan ang mga ito sa pagkopya. Kapag nagkamali ang cell cycle, naaabala ang normal na paglaki ng cell. Maaaring bumuo na makakuha ng kontrol ng kanilang sariling mga signal ng paglago at patuloy na magparami nang walang check.

Cell cycle at meiosis

Hindi lahat ng mga cell ay nahahati sa pamamagitan ng proseso ng mitosis. Ang mga organismo na nagpaparami nang sekswal ay sumasailalim din sa isang uri ng cell division na tinatawag na meiosis. Ang Meiosis ay nangyayari sa at katulad ng proseso ng mitosis. Gayunpaman, pagkatapos ng kumpletong cell cycle, ang meiosis ay gumagawa ng apat na anak na selula. Ang bawat cell ay naglalaman ng kalahati ng bilang ng mga chromosome ng orihinal (magulang) na selula. Nangangahulugan ito na ang mga sex cell ay . Kapag ang mga haploid na male at female sex cell ay nagtagpo sa isang proseso na tinatawag na , sila ay bumubuo ng isang tinatawag na zygote.