Bir hücrenin, ana hücrenin bölünmesi sonucu doğduğu andan itibaren bir sonraki bölünmeye veya ölümüne kadar geçen yaşam süresine denir. Bir hücrenin yaşam (hücresel) döngüsü.
| Üreme yeteneğine sahip hücrelerin hücre döngüsü iki aşamayı içerir: - ARA FAZ (bölünmeler arasındaki aşama, interkinesis); - BÖLÜNME DÖNEMİ (mitoz). Ara fazda hücre bölünmeye hazırlanır - çeşitli maddelerin sentezi, ancak asıl önemli olan DNA'nın ikiye katlanmasıdır. Süre içinde çoğunu oluşturur yaşam döngüsü. Arafaz 3 dönemden oluşur: 1) Presentetik - G1 (ji bir) - bölünmenin bitiminden hemen sonra meydana gelir. Hücre büyür, çeşitli maddeleri (enerji açısından zengin), nükleotidleri, amino asitleri, enzimleri biriktirir. DNA sentezine hazırlanıyor. Bir kromozom 1 DNA molekülü (1 kromatid) içerir. 2) Sentetik – S malzemesi kopyalanır – DNA molekülleri kopyalanır. Proteinler ve RNA yoğun bir şekilde sentezlenir. Sentriyollerin sayısı iki katına çıkar. |
3) Postsentetik G2 – premitotik, RNA sentezi devam ediyor. Kromozomlar kendilerinin 2 kopyasını içerir - her biri 1 DNA molekülü (çift sarmallı) taşıyan kromatitler. Hücre bölünmeye hazırdır; kromozom sporalize olmuştur.
Amitoz - doğrudan bölünme
Mitoz - dolaylı bölünme
Mayoz – redüksiyon bölümü
Amitoz- Nadiren, özellikle yaşlanan hücrelerde veya patolojik durumlar(doku onarımı), çekirdek interfaz durumunda kalır, kromozomlar sporalize olmaz. Çekirdek daralma ile bölünür. Sitoplazma bölünmeyebilir, daha sonra iki çekirdekli hücreler oluşur.
MİTOZ- evrensel bir bölme yöntemi. Yaşam döngüsünde yalnızca küçük bir kısım. Kedi bağırsak epitel hücrelerinin döngüsü 20-22 saat, mitoz 1 saattir. Mitoz 4 aşamadan oluşur.
1) PROFAZ - kromozomlarda kısalma ve kalınlaşma meydana gelir (spiralizasyon); açıkça görülebilirler. Kromozomlar 2 kromatitten oluşur (fazlar arası dönemde ikiye katlanır). Nükleolus ve nükleer membran parçalanır, sitoplazma ve karyoplazma karışır. Bölünmüş hücre merkezleri, hücrenin uzun ekseni boyunca kutuplara doğru birbirinden ayrılır. Bir fisyon mili (elastik protein filamentlerinden oluşan) oluşturulur.
2) METOPAZ - kromozomlar ekvator boyunca aynı düzlemde bulunur ve bir metafaz plakası oluşturur. Mil 2 tür iplikten oluşur: bazıları hücre merkezlerini birbirine bağlar, ikincisi (sayıları = kromozom sayısı 46'dır) bir ucu sentrozoma (hücresel merkez), diğeri kromozomun sentromerine bağlanır. Sentromer de ikiye bölünmeye başlar. Kromozomlar (sonda) sentromerden bölünür.
3) ANAFAZ – Mitozun en kısa evresi. İğ iplikleri kısalmaya başlar ve her bir kromozomun kromatitleri birbirinden kutuplara doğru uzaklaşır. Her kromozom yalnızca 1 kromatitten oluşur.
4) TELOFAZ - kromozomlar karşılık gelen bölgelerde yoğunlaşmıştır hücre merkezleri, moralini boz. Nükleoller ve nükleer membran oluşur ve kardeş hücreleri birbirinden ayıran bir membran oluşur. Kardeş hücreler ayrılır.
Biyolojik önemi Mitoz, sonuç olarak her yavru hücrenin tamamen aynı kromozom setini ve dolayısıyla ana hücrenin sahip olduğu genetik bilginin tamamen aynısını almasıdır.
7. Mayoz – Mikrop Hücrelerinin Bölünmesi, Olgunlaşması
Eşeyli üremenin özü, sperm (koca) ve yumurtanın (karı) iki germ hücresi (gamet) çekirdeğinin füzyonudur. Gelişim sırasında germ hücreleri mitotik bölünmeye ve olgunlaşma sırasında mayotik bölünmeye uğrar. Bu nedenle olgun germ hücreleri haploid bir kromozom seti (p) içerir: P + P = 2P (zigot). Eğer gametlerde 2n (diploid) varsa, o zaman torunlarda tetraploid (2n+2n) = 4n sayıda kromozom vb. olacaktır. Ebeveynlerdeki ve yavrulardaki kromozom sayısı sabit kalır. Mayoz (gametogenez) ile kromozom sayısı yarıya düşer. Ardışık 2 bölümden oluşur:
İndirgeyici
Denklemsel (eşitleme)
aralarında interfaz yoktur.
PROFAZ 1, MİTOZ PROFAZINDAN FARKLIDIR.
1. Çekirdekteki Leptonema (ince filamentler), 46 adet uzun ince kromozomdan oluşan diploid bir set (2p).
2. Zygonema – homolog kromozomlar (çift) – insanlarda 23 çift konjugedir (fermuar) genden gene “uydurma” 2p – 23 adet tüm uzunluk boyunca bağlanır.
3.Pachynema (kalın filamentler) homologu. kromozomlar yakından bağlantılıdır (iki değerli). Her kromozom 2 kromatitten oluşur; iki değerlikli - 4 kromatitten.
4.Diplonema (çift iplikçik) kromozomların konjugasyonu birbirini iter. Bir bükülme ve bazen kromozomların kırık kısımlarının değişimi - bir çaprazlama (geçiş) vardır - bu, kalıtsal değişkenliği, yeni gen kombinasyonlarını keskin bir şekilde artırır.
5. Diakinesis (uzaklığa doğru hareket) - profaz biter, kromozomlar ayrılır, nükleer membran parçalanır ve ikinci aşama başlar - birinci bölümün metafazı.
Metafaz 1 – iki değerlikliler (dörtlüler) hücrenin ekvatoru boyunca uzanır, iş mili oluşur (23 çift).
Anafaz 1 - sadece bir kromatid değil, her bir kutba iki kromozom hareket eder. Homolog kromozomlar arasındaki bağlantı zayıflar. Eşleşen kromozomlar birbirlerinden farklı kutuplara doğru hareket ederler. Haploid bir set oluşur.
Telofaz 1 - iğ kutuplarında tek bir haploid kromozom seti toplanır; burada her kromozom tipi bir çiftle değil, 2 kromatitten oluşan 1. kromozomla temsil edilir; sitoplazma her zaman bölünmez.
Mayoz 1- Bölünme, haploid bir kromozom seti taşıyan hücrelerin oluşumuna yol açar, ancak kromozomlar 2 kromatitten oluşur; DNA miktarının iki katı var. Dolayısıyla hücreler zaten 2. bölünmeye hazırdır.
Mayoz 2 bölme (eşdeğer). Tüm aşamalar: profaz 2, metafaz 2, anafaz 2 ve telofaz 2. Mitoz olarak ilerler, ancak haploid hücreler bölünür.
Bölünme sonucunda anneden gelen çift sarmallı kromozomlar bölünerek tek sarmallı yavru kromozomları oluşturur. Her hücre (4) haploid bir kromozom setine sahip olacaktır.
O. 2 metotik bölünme sonucunda meydana gelir:
Yavru setlerdeki farklı kromozom kombinasyonları nedeniyle kalıtsal değişkenlik artar
Kromozom çiftlerinin olası kombinasyonlarının sayısı = 2 üzeri n (bir haploid setteki kromozom sayısı 23'tür - insanlar).
Mayoz bölünmenin temel amacı, haploid kromozom setine sahip hücreler oluşturmaktır - bu, 1. mayoz bölünmenin başlangıcında homolog kromozom çiftlerinin oluşması ve ardından homologların farklı yavru hücrelere ayrılması nedeniyle elde edilir. Erkek üreme hücrelerinin oluşumu spermatogenez, dişi üreme hücrelerinin oluşumu ise oogenezdir.
Hücre döngüsü
Hücre döngüsü, bir hücrenin ana hücrenin bölünmesiyle oluştuğu andan kendi bölünmesine veya ölümüne kadar var olduğu dönemdir.
Ökaryotların hücre döngüsünün süresi
Hücre döngüsünün uzunluğu farklı hücreler arasında değişir. Epidermisin hematopoietik veya bazal hücreleri gibi yetişkin organizmaların hızla çoğalan hücreleri ve ince bağırsak, her 12-36 saatte bir hücre döngüsüne girebilir.Echinoderm, amfibi ve diğer hayvanların yumurtalarının hızlı parçalanması sırasında kısa hücre döngüleri (yaklaşık 30 dakika) gözlenir. Deneysel koşullar altında birçok hücre kültürü çizgisi kısa bir hücre döngüsüne (yaklaşık 20 saat) sahiptir. Aktif olarak bölünen hücrelerin çoğunda mitozlar arasındaki süre yaklaşık 10-24 saattir.
Ökaryotik hücre döngüsünün aşamaları
Ökaryotik hücre döngüsü iki dönemden oluşur:
DNA ve proteinlerin sentezlendiği ve hücre bölünmesi için hazırlıkların gerçekleştiği, "fazlar arası" adı verilen bir hücre büyüme dönemi.
Dönem hücre bölünmesi, “faz M” olarak adlandırılır (mitoz - mitoz kelimesinden).
Interfaz birkaç dönemden oluşur:
G1 aşaması (İngiliz boşluğundan - boşluktan) veya mRNA, proteinler ve diğer hücresel bileşenlerin sentezinin meydana geldiği ilk büyüme aşaması;
Hücre çekirdeğinin DNA replikasyonunun meydana geldiği S fazı (İngiliz sentezinden - sentetik), merkezcillerin iki katına çıkması da meydana gelir (tabii ki mevcutsa).
Mitoz hazırlığının gerçekleştiği G2 aşaması.
Artık bölünmeyen farklılaşmış hücrelerde hücre döngüsünde G1 fazı olmayabilir. Bu tür hücreler G0 dinlenme aşamasındadır.
Hücre bölünmesi periyodu (faz M) iki aşamayı içerir:
mitoz (hücre çekirdeğinin bölünmesi);
sitokinez (sitoplazma bölünmesi).
Mitoz da beş aşamaya ayrılır; in vivo olarak bu altı aşama dinamik bir dizi oluşturur.
Hücre bölünmesinin tanımı, mikrosin fotoğrafçılığı ile birlikte ışık mikroskobundan elde edilen verilere ve ışık ve ışık sonuçlarına dayanmaktadır. elektron mikroskobu sabit ve lekeli hücreler.
Hücre döngüsü düzenlemesi
Hücre döngüsü periyotlarındaki düzenli değişiklik dizisi, sikline bağımlı kinazlar ve siklinler gibi proteinlerin etkileşimi yoluyla meydana gelir. G0 fazındaki hücreler, büyüme faktörlerine maruz kaldıklarında hücre döngüsüne girebilirler. Çeşitli faktörler Trombosit, epidermal ve sinir büyüme faktörleri gibi büyüme faktörleri, reseptörlerine bağlanarak hücre içi bir sinyalleşme kademesini tetikler ve sonuçta siklin genlerinin ve sikline bağımlı kinazların transkripsiyonuna yol açar. Sikline bağımlı kinazlar yalnızca karşılık gelen siklinlerle etkileşime girdiğinde aktif hale gelir. Hücredeki çeşitli siklinlerin içeriği hücre döngüsü boyunca değişir. Siklin, siklin-sikline bağımlı kinaz kompleksinin düzenleyici bir bileşenidir. Kinaz bu kompleksin katalitik bileşenidir. Kinazlar siklinler olmadan aktif değildir. Açık Farklı aşamalar Hücre döngüsü sırasında farklı siklinler sentezlenir. Böylece kurbağa oositlerindeki siklin B içeriği, siklin B/sikline bağımlı kinaz kompleksi tarafından katalize edilen tüm fosforilasyon reaksiyonları kademesinin başlatıldığı mitoz sırasında maksimuma ulaşır. Mitozun sonunda siklin, proteinazlar tarafından hızla yok edilir.
Hücre döngüsü kontrol noktaları
Hücre döngüsünün her aşamasının tamamlandığını belirlemek için kontrol noktalarının varlığı gerekir. Hücre kontrol noktasını "geçerse", hücre döngüsü boyunca "hareket etmeye" devam eder. DNA hasarı gibi bazı durumlar, hücrenin bir nevi kontrol noktasına benzetilebilecek bir kontrol noktasından geçmesini engelliyorsa, en azından engeller ortadan kaldırılıncaya kadar hücre durur ve hücre döngüsünün başka bir aşaması gerçekleşmez. Hücrenin kontrol noktasından geçmesini engelliyor. Hücre döngüsünde en az dört kontrol noktası vardır: G1'de, S fazına girmeden önce sağlam DNA'yı kontrol eden bir kontrol noktası, S fazında doğru DNA replikasyonunu kontrol eden bir kontrol noktası, G2'de, S fazına girmeden önce gözden kaçan lezyonları kontrol eden bir kontrol noktası. önceki doğrulama noktalarından geçerek veya hücre döngüsünün sonraki aşamalarında elde edilen. G2 fazında DNA replikasyonunun tam olduğu tespit edilir ve DNA'nın eksik replike olduğu hücreler mitoza girmez. İş mili düzeneği kontrol noktasında tüm kinetokorların mikrotübüllere bağlı olup olmadığı kontrol edilir.
Hücre döngüsü bozuklukları ve tümör oluşumu
P53 proteininin sentezindeki bir artış, bir hücre döngüsü inhibitörü olan p21 proteininin sentezinin indüklenmesine yol açar.
Normal hücre döngüsü düzenlemesinin bozulması çoğu katı tümörün nedenidir. Hücre döngüsünde, daha önce de belirtildiği gibi, kontrol noktalarından geçmek ancak önceki aşamaların normal şekilde tamamlanması ve herhangi bir arıza olmaması durumunda mümkündür. Tümör hücreleri, hücre döngüsü kontrol noktalarının bileşenlerindeki değişikliklerle karakterize edilir. Hücre döngüsü kontrol noktaları etkisiz hale getirildiğinde, başta p53, pRb, Myc ve Ras olmak üzere çeşitli tümör baskılayıcıların ve proto-onkogenlerin işlev bozukluğu gözlemlenir. P53 proteini, G1 ve G2 dönemlerinde hücre döngüsünün durmasına yol açan CDK-siklin kompleksinin inhibitörü olan p21 proteininin sentezini başlatan transkripsiyon faktörlerinden biridir. Böylece DNA'sı zarar gören hücre S fazına girmez. P53 protein genlerinin kaybına yol açan mutasyonlar veya bunların değişiklikleri ile hücre döngüsünün blokajı meydana gelmez, hücreler mitoza girer, bu da çoğu yaşayamayan mutant hücrelerin ortaya çıkmasına neden olur, diğerleri verir kötü huylu hücrelere dönüşür.
Siklinler, ökaryotik hücre döngüsünün düzenlenmesinde rol oynayan anahtar enzimler olan sikline bağımlı protein kinazların (CDK'ler) aktivatörleri olan bir protein ailesidir. Siklinler, hücre içi konsantrasyonlarının, hücreler hücre döngüsünden geçerken periyodik olarak değişmesi ve döngünün belirli aşamalarında maksimuma ulaşması nedeniyle adını alırlar.
Sikline bağımlı protein kinazın katalitik alt birimi, enzimin düzenleyici alt birimini oluşturan bir siklin molekülü ile etkileşime girerek kısmen aktive edilir. Bu heterodimerin oluşumu siklin kritik bir konsantrasyona ulaştıktan sonra mümkün olur. Siklin konsantrasyonundaki azalmaya yanıt olarak enzim inaktive edilir. Sikline bağımlı protein kinazın tam aktivasyonu için, bu kompleksin polipeptit zincirlerindeki belirli amino asit kalıntılarının spesifik fosforilasyonu ve defosforilasyonunun gerçekleşmesi gerekir. Bu reaksiyonları gerçekleştiren enzimlerden biri de CAK kinazdır (CAK - CDK aktive edici kinaz).
Sikline bağımlı kinaz
Sikline bağımlı kinazlar (CDK), siklin ve siklin benzeri moleküller tarafından düzenlenen bir grup proteindir. Çoğu CDK, hücre döngüsü faz geçişlerinde rol oynar; ayrıca mRNA'nın transkripsiyonunu ve işlenmesini de düzenlerler. CDK'lar, karşılık gelen protein kalıntılarını fosforile eden serin/treonin kinazlardır. Her biri kritik konsantrasyonlarına ulaştıktan sonra bir veya daha fazla siklin ve diğer benzer moleküller tarafından aktive edilen birçok CDK bilinmektedir ve CDK'ların çoğu homologdur ve öncelikle siklin bağlanma bölgesinin konfigürasyonu bakımından farklılık gösterir. Belirli bir siklinin hücre içi konsantrasyonundaki bir azalmaya yanıt olarak karşılık gelen CDK, tersine çevrilebilir şekilde etkisiz hale getirilir. CDK'lar bir grup siklin tarafından aktive edilirse, bunların her biri sanki protein kinazları birbirine aktarıyormuş gibi CDK'ları aktif durumda tutar. uzun zaman. Bu tür CDK aktivasyon dalgaları hücre döngüsünün G1 ve S fazları sırasında meydana gelir.
CDK'ların ve düzenleyicilerinin listesi
CDK1; siklin A, siklin B
CDK2; siklin A, siklin E
CDK4; siklin D1, siklin D2, siklin D3
CDK5; CDK5R1, CDK5R2
CDK6; siklin D1, siklin D2, siklin D3
CDK7; siklin H
CDK8; siklin C
CDK9; siklin T1, siklin T2a, siklin T2b, siklin K
CDK11 (CDC2L2); siklin L
Amitoz (veya doğrudan hücre bölünmesi) şu durumlarda meydana gelir: somatik hücrelerökaryotlar mitozdan daha az yaygındır. İlk kez 1841'de Alman biyolog R. Remak tarafından tanımlanmış, terim bir histolog tarafından önerilmiştir. V. Flemming daha sonra - 1882'de. Çoğu durumda, mitotik aktivitenin azaldığı hücrelerde amitoz gözlenir: bunlar yaşlanan veya patolojik olarak değiştirilmiş hücrelerdir, genellikle ölüme mahkumdur (memelilerin embriyonik zarlarının hücreleri, Tümör hücreleri ve benzeri.). Amitoz ile çekirdeğin fazlar arası durumu morfolojik olarak korunur, nükleolus ve nükleer zarf açıkça görülebilir. DNA replikasyonu yoktur. Kromatin spiralizasyonu oluşmaz, kromozomlar tespit edilmez. Hücre, mitoz sırasında neredeyse tamamen kaybolan karakteristik fonksiyonel aktivitesini korur. Amitoz sırasında, bir fisyon mili oluşmadan yalnızca çekirdek bölünür, böylece kalıtsal materyal rastgele dağıtılır. Sitokinezin yokluğu, daha sonra normal mitotik döngüye giremeyen çift çekirdekli hücrelerin oluşumuna yol açar. Tekrarlanan amitozlarla çok çekirdekli hücreler oluşabilir.
Bu kavram 1980'li yıllara kadar bazı ders kitaplarında hala yer alıyordu. Şu anda, amitoza atfedilen tüm fenomenlerin, yeterince iyi hazırlanmamış mikroskobik preparatların yanlış yorumlanmasının veya hücre yıkımına veya hücre bölünmesi gibi diğer olaylara eşlik eden fenomenlerin yorumlanmasının sonucu olduğuna inanılmaktadır. patolojik süreçler. Aynı zamanda ökaryotlardaki nükleer bölünmenin bazı varyantlarına mitoz veya mayoz bölünme denemez. Bu, örneğin, birçok siliatın makronükleuslarının bölünmesidir; burada kısa kromozom parçalarının ayrılması, bir iğ oluşumu olmadan meydana gelir.
Bir hücrenin yaşam döngüsü, oluşumunun başlangıcını ve bağımsız bir birim olarak varlığının sonunu içerir. Bir hücrenin, ana hücresinin bölünmesi sırasında ortaya çıktığı ve bir sonraki bölünme veya ölümle birlikte varlığının sona erdiği gerçeğiyle başlayalım.
Bir hücrenin yaşam döngüsü interfaz ve mitozdan oluşur. Bu dönemde, söz konusu dönem hücresel olana eşdeğerdir.
Hücre yaşam döngüsü: fazlar arası
Bu, iki mitotik hücre bölünmesi arasındaki dönemdir. Kromozom çoğalması, DNA moleküllerinin çoğaltılmasına (yarı koruyucu replikasyon) benzer şekilde ilerler. Ara fazda, hücre çekirdeği özel bir çift membranlı kabukla çevrilidir ve kromozomlar bükülmez ve sıradan ışık mikroskobu altında görünmez.
Hücreler boyanıp sabitlendiğinde oldukça renkli bir madde olan kromatin birikir. Sitoplazmanın gerekli tüm organelleri içerdiğini belirtmekte fayda var. Bu, hücrenin tam varlığını sağlar.
Bir hücrenin yaşam döngüsünde interfaza üç dönem eşlik eder. Her birine daha yakından bakalım.
Hücre yaşam döngüsünün dönemleri (fazlar arası)
İlki denir yeniden sentetik. Önceki mitozun sonucu hücre sayısındaki artıştır. Burada yeni yapılan RNA moleküllerinin (bilgilendirici) transkripsiyonu meydana gelir ve kalan RNA'nın molekülleri sistemleştirilir, çekirdekte ve sitoplazmada proteinler sentezlenir. ATP oluşumu ile sitoplazmanın bazı maddeleri yavaş yavaş parçalanır, molekülleri yüksek enerjili bağlarla donatılır, enerjiyi yeterli olmadığı yerlere aktarırlar. Aynı zamanda hücrenin boyutu da artarak ana hücre boyutuna ulaşır. Özelleşmiş hücrelerin özel görevlerini yerine getirdikleri bu süre oldukça uzundur.
İkinci dönem olarak bilinir sentetik(DNA sentezi). Blokajı tüm döngünün durmasına yol açabilir. Burada DNA moleküllerinin replikasyonunun yanı sıra kromozom oluşumuna katılan proteinlerin sentezi de meydana gelir.
DNA molekülleri protein moleküllerine bağlanmaya başlar ve bunun sonucunda kromozomlar kalınlaşır. Aynı zamanda merkezcillerin çoğalması da gözlenir ve sonunda 2 çift ortaya çıkar. Tüm çiftlerdeki yeni merkezcil, eskisine göre 90° açıyla yerleştirilmiştir. Daha sonra her bir çift, bir sonraki mitoz sırasında hücre kutuplarına doğru hareket eder.
Sentez dönemi, hem artan DNA sentezi hem de RNA moleküllerinin ve proteinlerin hücrelerde oluşumunda keskin bir sıçrama ile karakterize edilir.
Üçüncü dönem - postsentetik. Sonraki bölünme (mitotik) için hücre hazırlığının varlığı ile karakterize edilir. Bu dönem kural olarak her zaman diğerlerinden daha az sürer. Bazen tamamen düşer.
Üretim süresinin süresi
Yani bir hücrenin yaşam döngüsünün süresi bu kadardır. Nesil zamanın süresi ve bireysel dönemler Farklı anlamlarçeşitli hücrelerde. Bu, aşağıdaki tablodan görülebilir.
Dönem | Nesil zamanı | Hücre popülasyonu türü |
|||
interfazın presentetik dönemi | sentetik fazlar arası periyodu | sentez sonrası interfaz dönemi | mitoz |
||
cilt epiteli |
|||||
duodenum |
|||||
ince bağırsak |
|||||
3 haftalık bir hayvanın karaciğer hücreleri |
|||||
Yani en kısa hücre yaşam döngüsü kambiyallerinkidir. Üçüncü dönem olan post-sentetik dönem tamamen ortadan kalkıyor. Örneğin 3 haftalık bir sıçanın karaciğer hücrelerinde yarım saate kadar düşer, nesil süresi 21,5 saattir, sentez süresi en stabil olanıdır.
Diğer durumlarda, ilk dönemde (presentetik), hücre belirli işlevleri yerine getirecek özellikler biriktirir, bunun nedeni yapısının daha karmaşık hale gelmesidir. Uzmanlaşma çok ileri gitmemişse mitozda 2 yeni hücrenin oluşmasıyla hücrenin tüm yaşam döngüsünü tamamlayabilir. Bu durumda ilk dönem önemli ölçüde artabilir. Örneğin, fare derisi epitel hücrelerinde nesil süresi, yani 585,6 saat, ilk periyoda (presentetik) ve bir sıçan yavrusunun periosteal hücrelerinde - 114 saatin 102 saatine düşer.
Bu sürenin ana kısmına G0 dönemi denir - bu, yoğun bir spesifik hücre fonksiyonunun uygulanmasıdır. Bu dönemde birçok karaciğer hücresi kalır ve bunun sonucunda mitoz bölünme yeteneğini kaybederler.
Karaciğerin bir kısmı çıkarılırsa, hücrelerinin çoğu önce sentetik, sonra sentez sonrası dönem ve son olarak da mitotik süreci tamamen deneyimlemeye devam edecektir. Dolayısıyla böyle bir G0 periyodunun tersine çevrilebilirliği, çeşitli hücre popülasyonları türleri için zaten kanıtlanmıştır. Diğer durumlarda, uzmanlaşma derecesi o kadar artar ki, tipik koşullar altında hücreler artık mitotik olarak bölünemez. Bazen içlerinde endoreprodüksiyon meydana gelir. Bazılarında birden fazla tekrarlanır, kromozomlar normal ışık mikroskobuyla görülebilecek kadar kalınlaşır.
Böylece, bir hücrenin yaşam döngüsünde interfaza üç dönemin eşlik ettiğini öğrendik: presentetik, sentetik ve postsentetik.
Hücre bölünmesi
Üreme, yenilenme, kalıtsal bilgilerin aktarımı ve gelişimin temelini oluşturur. Hücrenin kendisi yalnızca bölünmeler arasındaki ara dönemde bulunur.
Yaşam döngüsü (hücre bölünmesi) - bölünmenin kendisi de dahil olmak üzere, söz konusu birimin varoluş süresi (ortaya çıktığı andan itibaren ana hücrenin bölünmesiyle başlar). Kendi bölünmesi veya ölümüyle sona erer.
Hücre döngüsü aşamaları
Bunlardan sadece altı tane var. Hücre yaşam döngüsünün aşağıdaki aşamaları bilinmektedir:
Yaşam döngüsünün süresi ve içindeki aşamaların sayısı her hücre için farklıdır. Böylece, sinir dokusunda hücreler, ilk embriyonik dönemden sonra bölünmeyi bırakırlar, daha sonra yalnızca organizmanın yaşamı boyunca işlev görürler ve ardından ölürler. Ancak bölünme aşamasındaki embriyonun hücreleri önce 1 bölünmeyi tamamlar ve ardından hemen kalan aşamaları atlayarak bir sonraki aşamaya geçer.
Hücre bölünmesi yöntemleri
Sadece iki tanesinden:
- Mitoz- Bu dolaylı hücre bölünmesidir.
- Mayoz- bu, germ hücrelerinin olgunlaşması, bölünmesi gibi bir aşamanın özelliğidir.
Şimdi bir hücrenin yaşam döngüsünün - mitozun - ne olduğunu daha ayrıntılı olarak öğreneceğiz.
Dolaylı hücre bölünmesi
Mitoz, somatik hücrelerin dolaylı bölünmesidir. Bu, kalıtsal materyalin yavru hücreleri arasında önce ikiye katlanması, ardından eşit dağılımı ile sonuçlanan sürekli bir süreçtir.
Dolaylı hücre bölünmesinin biyolojik önemi
Aşağıdaki gibidir:
1. Mitoz bölünme sonucu her biri anneyle aynı sayıda kromozom içeren iki hücrenin oluşmasıdır. Kromozomları anne DNA'sının tam olarak kopyalanması yoluyla oluşur; bu nedenle yavru hücrelerin genleri aynı kalıtsal bilgiyi içerir. Genetik olarak ana hücreyle aynıdırlar. Yani mitozun anneden yavru hücrelere kalıtsal bilginin aktarımının kimliğini sağladığını söyleyebiliriz.
2. Mitozun sonucu, karşılık gelen organizmada belirli sayıda hücredir - bu, en önemli büyüme mekanizmalarından biridir.
3. Çok sayıda hayvan ve bitki mitotik hücre bölünmesi yoluyla eşeysiz olarak ürerler, dolayısıyla mitoz vejetatif üremenin temelini oluşturur.
4. Herhangi bir organizmada belli ölçüde meydana gelen hücre değişiminin yanı sıra kayıp parçaların tamamen yenilenmesini sağlayan mitozdur. Çok hücreli organizmalar.
Böylece somatik bir hücrenin yaşam döngüsünün mitoz ve interfazdan oluştuğu anlaşıldı.
Mitoz mekanizması
Sitoplazmanın ve çekirdeğin bölünmesi, sürekli ve sırayla meydana gelen 2 bağımsız süreçtir. Ancak bölünme döneminde meydana gelen olayların incelenmesinde kolaylık sağlamak amacıyla, yapay olarak 4 aşamaya ayrılmıştır: pro-, meta-, ana- ve telofaz. Süreleri kumaşın cinsine göre değişmektedir. dış faktörler, fizyolojik durum. En uzunları ilk ve sonuncudur.
Profaz
Burada çekirdekte gözle görülür bir artış var. Spiralizasyon sonucunda kromozomların sıkışması ve kısalması meydana gelir. Daha sonraki profazda, kromozom yapısı zaten açıkça görülebilmektedir: bir sentromer ile birbirine bağlanan 2 kromatid. Kromozomların hücrenin ekvatoruna doğru hareketi başlar.
Profazdaki (geç) sitoplazmik materyalden, merkezcillerin (hayvan hücrelerinde, bir dizi alt bitkide) veya onlarsız (bazı protozoa hücreleri, daha yüksek bitkiler) katılımıyla oluşan bir fisyon mili oluşur. Daha sonra, merkezcillerden 2 tip iş mili dişleri görünmeye başlar, daha kesin olarak:
- hücre kutuplarını birbirine bağlayan destekleyiciler;
- metafazda kromozomal sentromerlerle kesişen kromozomal (çekme).
Bu aşamanın sonunda çekirdek zarı kaybolur ve kromozomlar sitoplazmada serbestçe yerleşir. Genellikle çekirdek biraz daha erken kaybolur.
Metafaz
Başlangıcı nükleer zarın ortadan kaybolmasıdır. Kromozomlar ilk önce ekvator düzleminde sıralanarak bir metafaz plakası oluşturur. Bu durumda kromozomal sentromerler kesinlikle ekvator düzleminde bulunur. İğ iplikleri kromozomal sentromerlere bağlanır ve bazıları bir kutuptan diğerine bağlanmadan geçer.
Anafaz
Başlangıcının kromozomların sentromerlerinin bölünmesi olduğu kabul edilir. Sonuç olarak kromatitler iki ayrı yavru kromozoma dönüşür. Daha sonra ikincisi hücre kutuplarına doğru ayrılmaya başlar. Bu dönemde genellikle özel bir V şekli alırlar. Bu farklılık, iş mili dişlerinin hızlandırılmasıyla gerçekleştirilir. Aynı zamanda destek dişleri de uzar ve bu da direklerin birbirinden uzaklaşmasına neden olur.
Telofaz
Burada kromozomlar hücre kutuplarında toplanır ve spiral şeklinde dışarı çıkar. Daha sonra bölme mili yok edilir. Yavru hücrelerin nükleer zarfı kromozomların etrafında oluşur. Bu karyokinezi tamamlar ve ardından sitokinez meydana gelir.
Virüsün hücrelere giriş mekanizmaları
Bunlardan sadece ikisi var:
1. Viral süperkapsid ile hücre zarının füzyonu ile. Sonuç olarak, nükleokapsid sitoplazmaya salınır. Daha sonra virüs genomunun özelliklerinin uygulanması gözlemlenir.
2. Pinositoz yoluyla (reseptör aracılı endositoz). Burada virüs, sınırlanmış çukurun bulunduğu bölgeye reseptörlerle (spesifik) bağlanır. İkincisi hücrenin içine girer ve daha sonra sözde kenarlı keseciklere dönüşür. Bu da yutulmuş viriyonu içerir ve endozom adı verilen geçici bir ara kesecikle birleşir.
Virüsün hücre içi çoğalması
Virüs genomu hücreye girdikten sonra hayatını tamamen kendi çıkarlarına tabi kılar. Hücrenin protein sentezleme sistemi ve enerji üretim sistemleri aracılığıyla, kural olarak hücrenin ömrünü feda ederek kendi üremesini somutlaştırır.
Aşağıdaki şekil bir virüsün konakçı hücredeki yaşam döngüsünü göstermektedir (Semliki Ormanı - Alphvirus cinsinin bir temsilcisi). Genomu, tek sarmallı pozitif, parçalanmamış RNA ile temsil edilir. Burada virion, lipit çift katmanından oluşan bir süperkapsid ile donatılmıştır. Bir dizi glikoprotein kompleksinin yaklaşık 240 kopyası içinden geçer. Viral yaşam döngüsü, bir protein reseptörüne bağlandığı konakçı hücre zarında emilmesiyle başlar. Hücreye penetrasyon pinositoz yoluyla gerçekleşir.
Çözüm
Makalede bir hücrenin yaşam döngüsü incelendi ve aşamaları anlatıldı. Her faz arası periyodu ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.
Hücre yaşam döngüsü, veya Hücre döngüsü, bir birim olarak var olduğu süre, yani hücrenin yaşam süresidir. Hücrenin, annesinin bölünmesi sonucu ortaya çıktığı andan itibaren, bölünmesinin sonuna kadar, iki yavru hücreye "ayrıldığı" zamana kadar sürer.
Bir hücrenin bölünmediği zamanlar vardır. Daha sonra yaşam döngüsü, hücrenin ortaya çıkışından ölümüne kadar olan süredir. Tipik olarak, çok hücreli organizmaların bir dizi dokusunun hücreleri bölünmez. Örneğin, sinir hücreleri ve kırmızı kan hücreleri.
Ökaryotik hücrelerin yaşam döngüsünde bir takım belirli dönemleri veya aşamaları ayırt etmek gelenekseldir. Bölünen tüm hücrelerin karakteristik özelliğidirler. Fazlar G 1, S, G 2, M olarak adlandırılır. Hücre, G 1 fazından G 0 fazına geçebilir, burada bölünmez ve çoğu durumda farklılaşır. Bu durumda bazı hücreler G 0'dan G 1'e dönebilir ve hücre döngüsünün tüm aşamalarını geçebilir.
Faz kısaltmalarındaki harfler ilk harflerdir ingilizce kelimeler: boşluk (aralık), sentez (sentez), mitoz (mitoz).
Hücreler G1 fazında kırmızı floresan göstergeyle aydınlatılır. Hücre döngüsünün geri kalan aşamaları yeşil renktedir.
Dönem G 1 – sentetik öncesi– hücre ortaya çıktığı anda başlar. Şu anda anneninkinden daha küçüktür, içinde madde azdır ve organel sayısı yetersizdir. Bu nedenle G1'de hücre büyümesi, RNA sentezi, proteinler ve organellerin yapımı meydana gelir. Tipik olarak G1, hücrenin yaşam döngüsünün en uzun aşamasıdır.
S – sentetik dönem. Onun en önemli ayırt edici özellik- DNA ikiye katlanıyor çoğaltma. Her kromozom iki kromatitten oluşur. Bu dönemde kromozomlar hala despiral durumdadır. Kromozomlar DNA'nın yanı sıra birçok histon proteini içerir. Bu nedenle S fazında histonlar büyük miktarlarda sentezlenir.
İÇİNDE sentetik sonrası dönem – G 2– Bir hücre genellikle mitoz yoluyla bölünmeye hazırlanır. Hücre büyümeye devam eder, ATP sentezi aktiftir ve sentrioller ikiye katlanabilir.
Daha sonra hücre girer hücre bölünmesi aşaması – M. Hücre çekirdeğinin bölündüğü yer burasıdır. mitoz, bundan sonra sitoplazmanın bölünmesi - sitokinez. Sitokinezin tamamlanması, belirli bir hücrenin yaşam döngüsünün sonunu ve iki yeni hücre döngüsünün başlangıcını işaret eder.
Faz G 0 bazen hücrenin "dinlenme" dönemi olarak da adlandırılır. Hücre normal döngüsünden “çıkar”. Bu dönemde hücre farklılaşmaya başlayabilir ve bir daha normal döngüye dönemeyebilir. Yaşlanan hücreler de G0 fazına girebilir.
Döngünün sonraki her aşamasına geçiş, kontrol noktaları adı verilen özel hücresel mekanizmalar tarafından kontrol edilir - kontrol noktaları. Bir sonraki aşamanın gerçekleşebilmesi için hücredeki her şeyin buna hazır olması, DNA'nın büyük hatalar içermemesi vs. gerekir.
G 0, G 1, S, G 2 aşamaları birlikte oluşur fazlar arası - ben.
Hücre döngüsünün G1, S ve G2 aşamalarına toplu olarak interfaz adı verilir. Bölünen hücre, bölünmeye hazırlık olarak büyürken zamanının çoğunu interfazda geçirir. Mitoz fazı nükleer ayrılmayı ve ardından sitokinezi (sitoplazmanın iki ayrı hücreye bölünmesi) içerir. Mitotik döngünün sonunda iki farklı mitotik döngü oluşur. Her hücre aynı genetik materyali içerir.
Hücre bölünmesinin tamamlanması için gereken süre, türüne bağlıdır. Örneğin, içindeki hücreler kemik iliği, cilt hücreleri, mide ve bağırsak hücreleri hızla ve sürekli olarak bölünür. Diğer hücreler ihtiyaç halinde bölünerek hasarlı veya ölü hücrelerin yerini alır. Bu hücre türleri böbreklerden, karaciğerden ve akciğerlerden gelen hücreleri içerir. Sinir hücreleri de dahil olmak üzere diğerleri olgunlaşmanın ardından bölünmeyi bırakır.
Hücre döngüsünün dönemleri ve aşamaları
Hücre döngüsünün ana aşamalarının şeması
Ökaryotik hücre döngüsünün iki ana dönemi, fazlar arası ve mitozu içerir:
Fazlar arası
Bu dönemde hücre iki katına çıkar ve DNA sentezler. Bölünen bir hücrenin zamanının yaklaşık %90-95'ini aşağıdaki 3 aşamadan oluşan interfazda geçirdiği tahmin edilmektedir:
- Aşama G1: DNA sentezinden önceki süre. Bu aşamada hücre bölünmeye hazırlanırken boyut ve sayı bakımından artar. bu aşamada diploiddirler, yani iki takım kromozoma sahiptirler.
- S fazı: DNA'nın sentezlendiği döngünün aşaması. Çoğu hücrenin DNA sentezinin gerçekleştiği dar bir zaman penceresi vardır. Bu aşamada kromozom içeriği iki katına çıkar.
- Aşama G2: DNA sentezinden sonraki ancak mitozun başlangıcından önceki dönem. Hücre ek proteinler sentezler ve boyut olarak büyümeye devam eder.
Mitozun aşamaları
Mitoz ve sitokinez sırasında ana hücrenin içeriği iki yavru hücre arasında eşit olarak dağıtılır. Mitozun beş aşaması vardır: profaz, prometafaz, metafaz, anafaz ve telofaz.
- Profaz: bu aşamada hem sitoplazmada hem de bölünen hücrede değişiklikler meydana gelir. ayrı kromozomlara yoğunlaşır. Kromozomlar hücrenin merkezine doğru göç etmeye başlar. Nükleer zarf parçalanır ve hücrenin zıt kutuplarında iğ lifleri oluşur.
- Prometafaz:Ökaryotik somatik hücrelerde profazdan sonraki ve metafazdan önceki mitoz evresi. Prometafazda, nükleer membran çok sayıda "membran keseciğine" ayrılır ve içindeki kromozomlar oluşur. protein yapıları kinetokor denir.
- Metafaz: bu aşamada nükleer olan tamamen kaybolur, bir iğ oluşur ve kromozomlar metafaz plakasına (hücrenin iki kutbundan eşit uzaklıktaki bir düzlem) yerleştirilir.
- Anafaz: bu aşamada eşleştirilmiş kromozomlar () ayrılır ve hücrenin zıt uçlarına (kutuplarına) doğru hareket etmeye başlar. Mile bağlı olmayan fisyon mili, hücreyi uzatır ve uzatır.
- Telofaz: Bu aşamada kromozomlar yeni çekirdeklere ulaşır ve hücrenin genetik içeriği eşit olarak iki parçaya bölünür. Sitokinez (ökaryotik hücre bölünmesi) mitozun bitiminden önce başlar ve telofazdan kısa bir süre sonra sona erer.
Sitokinez
Sitokinez, çeşitli yavru hücreler üreten ökaryotik hücrelerde sitoplazmanın ayrılması işlemidir. Sitokinez, mitozdan sonra hücre döngüsünün sonunda meydana gelir.
Hayvan hücresi bölünmesi sırasında, kasılma halkası, hücreyi sıkıştıran bölünmüş bir oluk oluşturduğunda sitokinez meydana gelir. hücre zarı yarısında. Hücreyi iki parçaya bölen hücre plakası inşa edilmiştir.
Hücre, hücre döngüsünün tüm aşamalarını tamamladıktan sonra G1 aşamasına döner ve tüm döngü tekrar tekrarlanır. Vücudun hücreleri aynı zamanda yaşam döngülerinin herhangi bir noktasında Boşluk 0 (G0) fazı adı verilen bir dinlenme durumuna girme yeteneğine de sahiptir. Bu aşamada çok uzun süre kalabilirler. uzun dönem Hücre döngüsünde ilerlemek için sinyallerin alınmasına kadar geçen süre.
İçeren hücreler genetik mutasyonlar, kopyalanmalarını önlemek için kalıcı olarak G0 aşamasına yerleştirilir. Hücre döngüsü yanlış gittiğinde normal hücre büyümesi bozulur. Kendi büyüme sinyallerini kontrol altına alarak kontrolsüz bir şekilde çoğalmaya devam edebilirler.
Hücre döngüsü ve mayoz
Tüm hücreler mitoz süreci boyunca bölünmez. Eşeyli olarak üreyen organizmalar aynı zamanda mayoz bölünme adı verilen bir tür hücre bölünmesine de uğrarlar. Mayoz bölünme mitoz sürecinde meydana gelir ve buna benzer. Bununla birlikte, hücre döngüsünün tamamlanmasından sonra mayoz bölünme dört yavru hücre üretir. Her hücre, orijinal (ana) hücrenin yarısı kadar kromozom içerir. Bu, cinsiyet hücrelerinin olduğu anlamına gelir. Haploid erkek ve dişi cinsiyet hücreleri adı verilen bir süreçte bir araya geldiklerinde zigot adı verilen bir hücre oluştururlar.
