Регуляция клеточного цикла реферат

Обновлено: 06.07.2024


Казахский национальный университет им. Аль-фараби


Молекулярные механизмы регуляции клеточного цикла

Кафедра: молекулярной биологии и генетики

Дисциплина: цитогенетика человека и животных


  1. Введение

  2. Клеточный цикл и продолжительность его стадий у разных организмов.

1.2. Клеточный цикл высших дрожжей

1.3. Клеточный цикл растений


  • G1 фаза. В течении этой фазы, также называемой фазой первого разрыва, клетка физически становится больше, копирует органеллы и создает молекулярные строительные блоки, которые потребуются на более поздних.

  • S-фаза. В S-фазе клетка синтезирует полную копию ДНК в своем ядре. Он также дублирует структуру, организующую микротрубочки, называемую центросомой. Центросомы помогают разделить ДНК во время фазы M.

  • Во время второй фазы перерыва, или фазы G2, клетка больше растет, производит белки и органеллы и начинает реорганизовывать свое содержимое, готовясь к митозу. Эта фаза заканчивается, когда начинается митоз.

Фазы G1, S и G2 вместе известны как межфазные. Префикс является промежуточным между, отражая, что интерфаза имеет место между одной митотической (M) фазой и следующей.
Во время митотической (M) фазы клетка делит скопированную ДНК и цитоплазму, образуя две новые клетки. M-фаза включает два различных процесса, связанных с делением: митоз и цитокинез.


В митозе ядерная ДНК клетки конденсируется в видимые хромосомы и разделяется митотическим веретеном, специализированной структурой, состоящей из микротрубочек. Митоз проходит в четыре стадии: профаза (иногда делится на раннюю профазу и прометафазу), метафаза, анафаза и телофаза. Подробнее об этих этапах вы можете узнать из видео о митозе. При цитокинезе цитоплазма клетки делится на две части, образуя две новые клетки. Цитокинез обычно начинается сразу после окончания митоза с небольшим перекрытием. Важно отметить, что цитокинез в клетках животных и растений протекает по-разному.
У животных деление клеток происходит, когда полоса цитоскелетных волокон, называемая сократительным кольцом, сжимается внутрь и сжимает клетку надвое, этот процесс называется сократительным цитокинезом. Вмятина, образовавшаяся при сжатии кольца внутрь, называется бороздой спайности. Клетки животных можно защемить пополам, потому что они относительно мягкие и мягкие. Клетки растений намного жестче, чем клетки животных; они окружены жесткой клеточной стенкой и имеют высокое внутреннее давление. Из-за этого растительные клетки делятся на две части, создавая новую структуру посередине клетки. Эта структура, известная как клеточная пластинка, состоит из компонентов плазматической мембраны и клеточной стенки, доставленных в везикулах, и разделяет клетку на две части.
Разным клеткам требуется разное время для завершения клеточного цикла. Типичной человеческой клетке может потребоваться около 24 часов для деления, но быстро меняющиеся клетки млекопитающих, такие как те, что выстилают кишечник, могут завершать цикл каждые 9-10 часов, когда они выращиваются в культуре. Различные типы клеток также по-разному распределяют свое время между фазами клеточного цикла. Например, у ранних эмбрионов лягушки клетки почти не проводят времени в G1 и G2, а вместо этого быстро переключаются между фазами S и M, что приводит к делению одной большой клетки, зиготы, на множество более мелких клеток.



Контрольные точки клеточного цикла - это механизмы наблюдения, которые контролируют порядок, целостность и точность основных событий клеточного цикла. К ним относятся рост клеток до подходящего размера, репликация и целостность хромосом, а также их точное разделение при митозе. Многие из этих механизмов имеют древнее происхождение и очень консервативны, и, следовательно, в значительной степени основаны на исследованиях на простых организмах, таких как дрожжи. Другие эволюционировали в высших организмах и контролируют альтернативные судьбы клеток, оказывая значительное влияние на подавление опухолей. Здесь мы рассматриваем эти различные пути контрольных точек и последствия их дисфункции на судьбу клеток. Был достигнут огромный прогресс в молекулярном изучении различных путей контрольных точек клеточного цикла.



  • Контроль размера ячейки


Функция контрольной точки веретена предотвращает активацию APC Cdc20 в условиях, когда кинетохоры не заняты микротрубочками веретена или прикреплены, но не находятся под напряжением (например, когда они прикреплены к тому же полюсу, известному как merotelic прикрепление). В этих условиях белок контрольной точки веретена Mad2 (Mitotic Arrest Deficient) ингибирует активность Cdc20 как в контексте Cdc20 на неприсоединенных кинетохорах, где он образует комплекс контрольной точки митоза, так и на APC-связанных молекулах. Cdc20 также регулируется киназой митотической контрольной точки Bub1 у дрожжей (почкование не ингибируется беномилом) и ее двоюродным братом Bub1R у млекопитающих. Как Cdc2 неактивен, так и APC, и, следовательно, клетки не могут войти в анафазу.
Контрольная точка веретена включает ряд других белков, список которых растет с эволюционной сложностью. Кроме того, формирование веретена, а также обнаружение и коррекция дефектов веретена находятся под контролем киназ Polo, Aurora и NIMA-related (Nek). В этом отношении контрольная точка веретена разделяет ту же основную предпосылку, что и те, которые контролируют целостность ДНК, рассмотренную выше - предотвращают переход клеточного цикла, в то время как другие эффекторы исправляют дефект, изменяющий геном. Однако митотическая контрольная точка уникальна тем, что она функционирует для поддержания активности CDK, тогда как те, которые функционируют в интерфазе, стремятся поддерживать неактивность CDK.
4. Роль белка р53 в клеточном цикле.

Р53 представляет собой фактор транскрипции, который в высокой степени индуцируется многими стрессовыми сигналами, такими как повреждение ДНК, активация онкогенов и недостаток питательных веществ. Остановка клеточного цикла и апоптоз - наиболее важные результаты активации p53. Многие исследования показали, что функции клеточного цикла p53 и апоптоза важны для предотвращения развития опухоли. p53 также регулирует многие клеточные процессы, включая метаболизм, антиоксидантный ответ и восстановление ДНК. Новые данные свидетельствуют о том, что эта неканоническая активность p53 может также иметь сильные противоопухолевые эффекты в определенном контексте. Этот обзор фокусируется на функциях p53 остановки клеточного цикла и апоптоза, их роли в супрессии опухолей и регуляции решения клеточной судьбы после активации p53.
Остановка клеточного цикла и апоптоз - наиболее заметные биологические результаты активации p53 в культуре клеток и в экспериментах на животных. Основополагающее открытие p53 как ингибитора опосредованной онкогеном трансформации в формировании очагов, вероятно, является результатом его остановки клеточного цикла или активности апоптоза. ДНК-связывающий домен p53 млекопитающих обладает предельной термостабильностью, что облегчает идентификацию чувствительных к температуре мутантов и обеспечивает мощный инструмент для контроля функции p53.
Учитывая способность p53 вызывать как остановку клеточного цикла, так и гибель клеток, регуляция решения клеточного цикла является предметом многочисленных исследований. Это тема, имеющая большое клиническое значение, поскольку р53-опосредованный апоптоз в нормальных тканях участвует в токсичности химиотерапии, ишемии и нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера и Паркинсона. Индукция р53-опосредованного апоптоза в опухолевых клетках считается желательным результатом лечения рака, тогда как индукция остановки клеточного цикла может мешать лекарствам, нацеленным на митоз, и снижать эффективность лекарств, повреждающих ДНК.
Функции и роль белка р53

Остановка клеточного цикла с помощью p53 в основном опосредуется активацией транскрипции p21 / WAF1. p53 связывается с двумя сайтами на 2,4 т.п.н. и 1,4 т.п.н. выше промотора p21. 5'-сайт на промоторе p21 является одним из самых сильных проанализированных сайтов связывания p53 с константой диссоциации

Клеточный цикл - важнейший процесс роста организма. Клеточный цикл - это фундаментальный процесс, посредством которого клетка созревает, синтезирует ДНК и делится с образованием дочерних клеток. Все многоклеточные организмы используют деление клеток для роста, поддержания и восстановления клеток и тканей. Одноклеточные организмы используют этот процесс для размножения.
Клеточный цикл - это репликация и воспроизведение клеток у эукариот или прокариот. Для прокариот клеточный цикл, называемый бинарным делением, позволяет им жить, делясь на две новые дочерние клетки. Что касается эукариот, рассмотрите такое животное, как кошка: если кошка получит серьезную травму, ей потребуется клеточный цикл для репликации клеток, чтобы заменить те, которые были повреждены в результате травмы, и, следовательно, нуждается в клеточном цикле для самовосстановления. Зиготы также зависят от клеточного цикла, чтобы сформировать множество клеток, чтобы в конце своего процесса произвести детский организм. Растениям необходим клеточный цикл, чтобы расти и обеспечивать жизнь всем организмам на Земле. и поэтому клеточный цикл очень важен для организмов, поскольку если бы его не было, или если бы он внезапно остановился, жизнь полностью прекратилась бы.
Клеточный цикл влияет на нашу повседневную жизнь. Большинство видов рака являются результатом неправильного клеточного деления, возникающего из-за отклонений в регуляции нормального клеточного цикла. Биология стволовых клеток и регуляция роста органов также включают обширное изучение клеточного цикла. Поэтому на сегодняшний день, огромное значение в изучении рака и других различных заболеваниях, которые мы рассматривали выше, это изучение клеточного цикла и его составляющих.

Читайте также: