Клеточные циклы у эукариот качественно не различаются у разных видов и в клетках разных тканей одного вида. Замечены различия, главным образом, в длительности цикла. Среди высших эукариот некоторые клетки делятся через 10 минут, другие через 3 часа, третьи — через 200 часов.

Клеточный цикл у большинства соматических клеток высших эукариот подразделяют на 4 стадии: G1 (gap1, предсинтетический период, или период подготовки к синтезу ДНК), S (synthesis, период синтеза ДНК), G2 (gар 2, постсинтетический период подготовки к клеточному делению) и М (mitosis, собственно процесс клеточного деления). Иногда выделяют G0 — стадию между М и G1 или стадию покоя. В культуре клеток человека весь цикл занимает примерно 24 ч. при этом на стадии G1, S, G2 и М приходится 10, 9, 4 и 1 ч соответственно. Фазы G1, S и G2 вместе составляют интерфазу. Наиболее детальные сведения получены при изучении клеточных циклов дрожжей. Данные генетических и молекулярных исследований показали, что клеточные циклы включают ряд этапов, на которых осуществляется контроль продвижения клетки от одной фазы к другой — точки проверки или чекпойнты (checkpoints). Первая стадия проверки у дрожжей называется START, у млекопитающих — G1-checkpoint. Если клетка не выросла до необходимых размеров и окружающая среда недостаточно хороша; клетка будет оставаться в G1, т. е. не будет сигнала к синтезу ДНК (S-период).


В S-фазе разные участки генома реплицируются в разное время. В культуре клеток человека сначала синтезируется ДНК, которая выявляется в R-бэндах метафазных хромосом, обогащенных генами. В конце S-периода синтезируется ДНК G-бэндов. Полагают, что между этими отрезками S-периода также существует стадия проверки (проверка целостности ДНК, checkpoint DNA intregritу).

Стадия проверки G2 находится на границе G2 и М. Если не завершилась репликация всей ДНК, если клетка не выросла до нормальных размеров и окружающая среда недостаточно хороша, клетка не способна перейти к стадии М.

Третья проверка происходит в течение фазы М: хромосомы должны быть надежно прикреплены к нитям митотического веретена,

чтобы началось разделение хроматид. Схематически клеточный цикл показан на рис….

Понятие о клеточном цикле

Рис…. Схема клеточного цикла эукариот.

Нарушения регуляции клеточного цикла и чекпойнт-контроля часто приводят к геномной нестабильности и предрасположенности к раку.


нимание молекулярных механизмов, которые регулируют эти процессы важно как для прикладной медицины, так и для фундаментальных научных исследований. Клеточный цикл проходит одинаково во всех эукариотических клетках, поэтому изучение его у различных организмов создает и наше общее понимание того, как различные события клеточного цикла контролируются и координируются у человека. Успешное деление зависит от того, насколько высоко скоординировано прошло удвоение и сегрегация клеточных компонентов. Координация завершается постановкой осуществления событий клеточного цикла под контроль высоко регулируемых протеинкиназ, известных как циклин-зависимые киназы.

Регуляция клеточного цикла у эукариот.

Различные клеточные процессы, необходимые для успешной репликации и деления клеток, управляются последовательной активаций и дезактивацией семейства циклин-зависимых киназ (Cdks). Активация преимущественно управляется периодической экспрессией циклинов и нуждается в активирующем фосфорилировании киназы. Инактивация контролируется во-первых, ингибирующим фосфорилированием киназ, во-вторых убиквитин-опосредованной деградацией циклинов и в-третьих -взаимодействием всего комплекса с малыми ингибирующими белками.

Основные принципы, положенные в основу регуляции прохождения клетки по циклу таковы:

1.Активация Cdks управляется последовательно экспрессией и объединением с циклинами.

2.Активность каждой пары Cdk-циклин необходима для активации последующей.


3.Разрушение циклинов приводит к однонаправленному клеточному циклу

4.Ингибирование комплексов Cdks-циклины путем фосфорилирования или путем связывания с белками-ингибиторами задерживает активацию Cdks и замедляет движение клетки по циклу в неблагоприятных условиях.

Как это следует из названия, Cdks являются протеин-киназами, которые для своей активации должны связаться с соответствующими циклинами. Процесс синтеза и деградации циклинов высоко координирован, в то время как основной уровень контроля Cdks заключается в периодичности присутствия или отсутствия циклиновой субъединицы. Данные об уровне экспрессии циклинов в течение клеточного цикла приведены на рис. ….

Понятие о клеточном цикле

Рис….Экспрессия циклинов втечение клеточного цикла

Если покоящиеся клетки стимулировать к вхождению в клеточный цикл, то первым будет экспрессирован циклин D, который может объединяться с Cdk4 и Cdk6. Этот комплекс входит в ядро, где фосфорилирует белок ретинобластомы Rb и два других покет-белка р107 и р130. Фосфорилировани Rb приводит к высвобождению семейства транскрипционных факторов E2F и таким образом способствует экспрессии белков, необходимых для G1 и S-фаз клеточного цикла. Схема работы белка Rb показана на рис…..

Понятие о клеточном цикле

Рис…. Схема фосфорилирования белка Rb

iv>

Тот же митогенный сигнал, который вызвал экпрессию циклина D, также вызывает и экспрессию второго циклина – Е, и двух ингибиторов Cdks – р21cip1 и р27kip1. Экспрессия белков-ингибиторв в тот момент, когда клетка входит в новый цикл роста и деления кажется контрпродуктивной. Тем не менее, р21 и р27 связываются с коплексом циклин D- Cdk4 не ингибируя его киназную активность и на самом деле оказываются необходимыми для создания этого комплекса и его транспорта в ядро. Напротив, р21 и р27 являются эффективным ингибитором активности комплекса циклин Е- Cdk2. Таким образом, присутствие этих белков в ранней G1-фазе способствует образованию комплексов циклин D- Cdk4 и, в то же время, задерживает активацию циклин Е- Cdk2 комплексов.

Циклин Е- Cdk2 взаимодействует с циклин D- Cdk4/6 в фосфорилировании и инактивации Rb и покет- белков. Двойное фосфорилирование Rb необходимо для полной активации транскрипционной программы S-фазы. Таким образом ограниченное время движение клетки по циклу происходит независимо от внеклеточных сигналов. Внутренние или внешние события могут замедлить или предотвратить продвижение клетки по циклу, но если никакого останавливающего это движение сигнала получено не будет, то инициированный клеточный цикл, включая рост, репликацию, сегрегацию и деление будет продолжаться сам по себе без дальнейших внеклеточных посылов.

Активация циклин Е- Cdk2 ведет к инициации репликации ДНК, причем описано большое число белков, необходимых для осуществления задачи удвоения и сегрегации клеточного содержимого.


клин Е- Cdk2 также фосфорилирует белок-ингибитор р27. Это делает р27 мишенью для распознавания убиквитин-лигазой, а убиквитинированная форма идет путем протеосомной деградации. Таким образом циклин Е- Cdk2 включает диструкцию своего отрицательного регулятора. Циклин Е- Cdk2 также автофосфорилируется по циклину Е, что тоже делает его мишенью для деградации. Это свойство подготавливать к деградации как ингибитор, так и сам циклин делает киназный комплекс одновременно самоактивирующим и самоограничивающим.

Циклин А экспрессируется сразу же после циклина Е на границе G1 и S фаз. Активность обоих комплексов — циклин Е- Cdk2 и циклин А- Cdk2 – для инициации и правильного протекания ДНК-репликации, а также для гарантии того, что репликация проходит в течение одного клеточного цикла только один раз. К тому же циклин А- Cdk2 способствует эффективному протеканию S-фазы, повышая транскрипцию гистоновых и других генов, необходимых для согласованной репликации.

После роста и удвоения клетки оказываются перед необходимостью делиться на две жизнеспособные дочерние клетки. Все завершается митозом, который начинается профазой с конденсацией хромосом и формированием веретена деления. В прометафазе микротрубочки веретена прикрепляются к кинетохорам двух сестринских хроматид, а оболочка ядра растворяется. Если все произошло правильно, то в анафазе веретено растаскивает сестринские хроматиды в разные стороны.

>
лед за разделением удвоенного генома в телофазе деконденсируются хроматиды и начинают образовываться новые ядерные оболочки. Наконец, при цитокинезе разделением цитопоазмы завершается образование двух дочерних клеток. Эти драматические морфологические изменения происходят под контролем Cdk1 (Cdc2), ассоциированной с циклинами А и В. Экспрессия циклина В запаздывает по отношению к экспрессии циклина А, возрастая к поздней S-фазе и сохраняя высокий уровень в G2 и М. Так как комплекс циклин В- Cdk1 преимущественно пребывает в неактивной фосфорилированной форме, то постепенное возрастание количества циклина В не сопровождается таким же постепенным возрастанием киназной активности. Дефосфорилирование и активация циклин В- Cdk1 строго коррелирует с морфологическими изменениями, сопровождающими митоз. Ядерные ламины, белки ядрышек, центросомные белки и Eg5 (белок, связанный с движением кинезинов) являются субстратами циклин В- Cdk1 комплекса. Многокопийные органеллы, такие как митохондрии, распределены по цитоплазме равномерно, так, что дочерние клетки наследуют их вероятностно, случайным образом. С другой стороны, органеллы, существующие в единственном числе, такие как аппарат Гольджи, должны быть разделены активно. Cdk1 при ассоциации с другой субъединицей циклина В – В2, локализуясь преимущественно в зоне эндоплазматического ретикулума может играть ведущую роль при диспергировании аппарата Гольджи и гарантировать его разделение при цитокинезе таким образом, чтобы в обеих дочерних клетках оказались компоненты, достаточные для построения заново этого секреторного комплекса. Разные стадии митоза характеризуются очень быстрым и скоординированным исчезновением циклинов А и В. Разрушение митотических циклинов необходимо для того, чтобы гарантировать переход клеток в интерфазу до инициации следующего раунда ДНК-репликации. Это разрушение опосредуется anaphase promoting complex.


Белки-ингибиторы комплексов циклин-зависмых киназ с циклинами.

Важнейшим механизмом негативной регуляции комплексов циклин – Cdk является взаимодествие с малыми белками-ингибиторами. У млекопитающих описано два различных семейства ингибиторов Cdk — CKIs. Семейство Ink4 (р15, р16, р18 и р19), названные так по способности ингибировать Cdk4, связываются с мономерами Cdk4 и Cdk6. Все они представлены на рис….

Понятие о клеточном цикле

Рис… Ингибиторы комплексов циклин-CDKs

Ингибиторы связываются с ними в той же области, что и циклин D. Таким образом высокая экспрессия Ink4 блокирует образование активных комплексов циклин D –Cdk4. Так как Ink4 препятствуют образованию комплексов циклин D –Cdk4, то они увеличивают пул р27, способного связываться с комплексами циклин Е – Cdk2 и ингибировать их. Следовательно, ап-регуляция Ink4 напрямую ингибирует активность комплексов циклин D – Cdk4 и опосредованно — активность комплексов циклин Е –Cdk2. Второе семейство CKIs, Cip/Kip семейство (р21cip, p27kip и р57kip) ингибируют комплексы, содержащие Cdk2. Это семейство ингибиторов связывается с формирующимися комплексами, блокируя таким образом доступ к субстрату. Р21, первый из этих ингибиторов, является белком, экспрессия которого активируется р53 в ответ на повреждение ДНК.


Регуляция активности CDKS фосфорилированием.

Ассоциация киназы с циклином приводит к частичной активации киназного комплекса. Полная активация требует фосфорилирования по треонину внутри в районе Т-петли киназы. Киназы, способные к такому активирующему фосфорилированию называются Cdk-activating kinases (Cak). Активность самих Cak постоянна в течение клеточного цикла и, вероятно, небольшие ее модуляции влияют на движение по циклу.

Фосфорилирование Cdks также негативно регулирует их киназную активность. Активность Cdk1-циклин В является наиболее полно охарактеризованным примером ингибирующего фосфорилирования. Впрочем, активность циклин А –Cdk2, циклин Е – Cdk2 и циклин D – Cdk4 комплексов тоже регулируется этим способом. Ингибиторное фосфорилирование осуществляется рядом с N-концом с АТР-связывающим сайтом киназной субъеиницы, у человеческой Cdk1 это треонин-14 и тирозин-15. Фосфорилирование по тирозину-15 в основном осуществляется ядерной киназой Wee1, в то время как Myt1, цитоплазматический белок, связанный с мембранами цитоплазматического ретикулума и Гольджи, ведет фосфорилирование по треонину-14.


зличная локализация этих киназ предполагает механизм, по которому Cdk1 может негативно регулироваться как в ядре, так и в цитоплазме. Ингибирующие фосфорилирование Cdks снимается семейством Cdc25 фосфатаз двойной специфичности. В клетках млекопитающих экспрессируются три формы Cdc25. Cdc25А действует в начале клеточного цикла, способствуя дефосфорилированию и активации циклин Е –Cdk2. Тогда как Cdc25В и Cdc25С обе принимают участие в переходе G2-M. Любопытно, что сами Cdc25 являются субстратами для Cdks: Cdc25А фосфорилируется и активируется циклин Е –Cdk2 , а Cdc25С — циклин В –Cdk1. Это предполагает, что быстрая и полная активация Cdks стимулируется по принципу положительной обратной связи.

Источник: studopedia.ru

Периоды и фазы клеточного цикла

Два основные периода клеточного цикла эукариот включат интерфазу и митоз:

Интерфаза

Во время этого периода, клетка удваивает свою цитоплазму и синтезирует ДНК. По оценкам, делящаяся клетка тратит около 90-95% своего времени на интерфазу, которая состоит из следующих 3-х фаз:

  • Фаза G1: промежуток времени до синтеза ДНК. В этой фазе клетка увеличивает свои размеры и количество органелл, подготавливаясь к делению. Клетки животных в этой фазе диплоидны, что означает наличие двух наборов хромосом.
  • S-фаза: этап цикла, в течение которого синтезируется ДНК. В большинстве клеток имеется узкое временное окно, в течение которого происходит синтез ДНК. Содержание хромосом в этой фазе удваивается.
  • Фаза G2: период после синтеза ДНК, но до начала митоза. Клетка синтезирует дополнительные белки и продолжает увеличиваться в размерах.

Фазы митоза

Во время митоза и цитокинеза содержимое материнское клетки равномерно распределяется между двумя дочерними клетками. Митоз имеет пять фаз: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза и телофаза.

  • Профаза: на этой стадии изменения происходят как в цитоплазме, так и в ядре делящейся клетки. Хроматин конденсируется в дискретные хромосомы. Хромосомы начинают мигрировать к центру клетки. Ядерная оболочка ломается и волокна шпинделя образуются на противоположных полюсах клетки.
  • Прометафаза: фаза митоза в эукариотических соматических клетках после профазы и предшествующая метафазе. В прометафазе ядерная мембрана распадается на многочисленные «мембранные везикулы», а хромосомы внутри образуют белковые структуры, называемые кинетохорами.
  • Метафаза: на этом этапе ядерная мембрана полностью исчезает, формируется веретено деление, а хромосомы располагаются на метафазной пластине (плоскость, которая одинаково удалена от двух полюсов клетки).
  • Анафаза: на этой стадии парные хромосомы (сестринские хроматиды) разделяются и начинают двигаться к противоположным концам (полюсам) клетки. Веретено деления, не связанное с хроматидами, вытягивается и удлиняет клетку.
  • Телофаза: на этом этапе хромосомы достигают новых ядер, а генетическое содержание клетки делится поровну на две части. Цитокинез (деление эукариотической клетки) начинается до конца митоза и заканчивается вскоре после телофазы.

Цитокинез — процесс разделение цитоплазмы в эукариотических клетках, которые продуцируют различные дочерние клетки. Цитокинез возникает в конце клеточного цикла после митоза или мейоза.

При делении клеток животных цитокинез возникает, когда сократительное кольцо образует расщепленную борозду, которая зажимает клеточную мембрану пополам. В растительных клетках строится клеточная пластинка, которая делит клетку на две части.

Как только клетка завершит все фазы клеточного цикла, она возвращается в фазу G1 и весь цикл повторяется снова. Клетки организма также способны находится в состояние покоя, которое называется фазой Gap 0 (G0) в любой момент своего жизненного цикла. Они могут оставаться на этой стадии в течение очень длительного периода времени, пока не поступят сигналы к прохождению через клеточный цикл.

Клетки, которые содержат генетические мутации, постоянно помещаются в фазу G0, чтобы препятствовать их реплицированию. Когда клеточный цикл идет не так, как надо, нарушается нормальный рост клеток. Могут развиться раковые клетки, которые получают контроль над своими собственными сигналами роста и продолжают размножаться беспрепятственно.

Источник: natworld.info

Введение

Для того чтобы клетка смогла полноценно разделиться, она должна увеличиться в размерах и создать достаточное количество органоидов. А для того чтобы не растерять наследственную информацию при делении пополам, она должна изготовить копии своих хромосом. И, наконец, для того чтобы распределить наследственную информацию строго поровну между двумя дочерними клеткам, она должна в правильном порядке расположить хромосомы перед их распределением по дочерним клеткам. Все эти важные задачи решаются в процессе клеточного цикла.

Клеточный цикл имеет важное значение, т.к. он демонстрирует важнейшие свойства клетки: способность к размножению, росту и дифференцировке. Обмен тоже идёт, но его не рассматривают при изучении клеточного цикла.

Определение понятия

Клеточный цикл — это период жизни клетки от рождения до образования дочерних клеток.

У животных клеток клеточный цикл, как промежуток времени между двумя делениями (митозами),  длится в среднем от 10 до 24 часов.

Клеточный цикл состоит из нескольких периодов (синоним: фазы), которые закономерно сменяют друг друга. В совокупности первые фазы клеточного цикла (G1, G0, S и G2) носят название интерфазы, а последняя фаза называется митозом.

Понятие о клеточном цикле

Рис. 1. Клеточный цикл.

Периоды (фазы) клеточного цикла

1. Период первого роста G1 (от английского Growth — рост), составляет 30-40% цикла, и период покоя G0

Синонимы: постмитотический (наступает после митоза) период, пресинтетический (проходит перед синтезом ДНК) период.

Клеточный цикл начинается от рождения клетки в результате митоза. После деления дочерние клетки уменьшены в размерах и органоидов в них меньше, чем в норме. Поэтому «новорожденная» маленькая клетка в первом периоде (фазе) клеточного цкла (G1) растёт и увеличивается в размерах, а также формирует недостающие органоиды. Идёт активный синтез белков, необходимых для ввсего этого. В результате клетка становится полноценной, можно сказать, «взрослой».

Чем обычно заканчивается для клетки период роста G1?

  1. Вступллением клетки в процесс дифференцировки. За счёт дифференцировки клетка приобретает специальные особенности для выполнения функций, необходимых всему органу и организму. Запускается дифференцировка управляющими веществами (гормонами), воздействующими на соответствующие молекулярные рецепторы клетки. Клетка, завершившая свою дифференцировку, выпадает из круговорота делений и находится в периоде покоя G0. Требуется воздействие активирующих веществ (митогенов) для того, чтобы она претерпела дедифференцировку и вновь вернулась в клеточный цикл.
  2. Гибелью (смертью) клетки.
  3. Вступлением в следующий период клеточного цикла -синтетический.

2. Синтетический период S (от английского Synthesis — синтез), составляет 30-50% цикла

Понятие синтеза в названии этого периода относится к синтезу (репликации) ДНК, а не к каким-либо другим процессам синтеза. Достигнув определенного размера в результате прохождения периода первого роста, клетка вступает в синтетический период, или фазу, S, в котором происходит синтез ДНК. За счёт репликации ДНК клетка удваивает свой генетический материал (хромосомы), т.к. в ядре образуется точная копия каждой хромосомы. Каждая хроммосома становится двойной и весь хромосомный набор становится двойным, или диплоидным. В результате клетка теперь готова поделить наследственный материал поровну между двумя дочерними клетками, не потеряв при этом ни одного гена.

3. Период второго роста G2 (от английского Growth — рост), составляет 10-20% цикла

Синонимы: премитотический (проходит перед митозом) период, постсинтетический (наступает после синтетического) период.

Период G2 является подготовительным к очередному делению клетки. Во время второго периода роста G2 клетка производит белки, требующиеся для митоза, в частности, тубулин для веретена деления; создаёт запас энергии в виде АТФ; проверяет, закончена ли репликация ДНК, и готовится к делению.

4. Период митотического деления M (от английского Mitosis — митоз), составляет 5-10% цикла

Митоз M (синоним: митотический цикл), заключается в том, что клетка правильно делится на две дочерние клетки. Благодаря механизмам комплементарного синтеза при репликации ДНК в синтетическом периоде и механизму распределения хроматид в митозе каждая дочерняя клетка получает идентичный набор хромосом, являющийся точной копией хромосомного набора материнской клетки. Короче говоря, за счёт танцевв хромосом, они расределяются пополам и поровну между двумя дочерними клетками, образовавшимися в результате деления. Подробнее о митозе…

После деления клетка оказывается в новой фазе G1, и клеточный цикл завершается.

Понятие о клеточном цикле

Рис. 2. Клеточный цикл. Источник изображения: http://pisum.bionet.nsc.ru/kosterin/lectures/lecture9/lecture9.htm

 

PhytoCellCycle

Рис. 3. Клеточный цикл растительных клеток. Источник изображения: http://fizrast.ru/razvitie/rost/osobennosti.html

Регуляция клеточного цикла

На молекулярном уровне переход от одной фазы цикла к другой регулируют два белка — циклин и циклинзависимая киназа (CDK).

Для регуляции клеточного цикла используется процесс обратимого фосфорилирования/дефосфорилирования регуляторных белков, т.е. присоединение к ним фосфатов с последующим отщеплением. Ключевым веществом, регулирующим вступление клетки в митоз (т.е. её переход от фазы G2 к фазе M), является специфическая серин/треонин-протеинкиназа, которая носит название фактор созревания — ФС, или MPF, от английского maturation promoting factor. В активной форме этот белковый фермент катализирует фосфорилирование многих белков, принимающих участие в митозе. Это, например, входящий в состав хроматина гистон H1, ламин (компонент цитоскелета, находящийся в ядерной мембране), факторы транскрипции, белки митотического веретена, а также ряд ферментов. Фосфорилирование этих белков фактором созревания MPF активирует их и запускает процесс митоза. После завершения митоза регуляторная субъединица ФС, циклин, маркируется убиквитином и подвергается распаду (протеолизу). Теперь наступает очередь протеинфосфатаз, которые дефосфорилируют белки, принимавшие участие в митозе, чем переводят их в неактивное состояние. В итоге клетка возвращается в состояние интерфазы.

ФС (MPF) — это гетеродимерный фермент, включающий в себя регуляторную субъединицу, а именно циклин, и каталитическую субъединицу, а именно циклинзависимую киназу ЦЗК (CDK от англ. cyclin dependent kinase), она же p34cdc2; 34 кДа. Активной формой этого фермента является лишь димер ЦЗК+циклин. Кроме того, активность ЦЗК регулируется путем обратимого фосфорилирования самого фермента. Циклины получили такое название потому, что их концентрация циклически изменяется в соответствии с периодами клеточного цикла, в частности, она снижается перед началом деления клетки.

В клетках позвоночных присутствует ряд различных циклинов и циклинзависимых киназ. Разнообразные сочетания двух субъединиц фермента регулируют запуск митоза, начало процесса транскрипции в G1-фазе, переход критической точки после завершения транскрипции, начало процесса репликации ДНК в S-периоде интерфазы (стартовый переход) и другие ключевые переходы клеточного цикла (на схеме не приведены).
В ооцитах лягушки вступление в митоз (G2/M-переход) регулируется путем изменения концентрации циклина. Циклин непрерывно синтезируется в интерфазе до достижения максимальной концентрации в фазе М, когда запускается весь каскад фосфорилирования белков, катализируемый ФС. К окончанию митоза циклин быстро разрушается протеиназами, также активируемыми ФС. В других клеточных системах активность ФС регулируется за счет различной степени фосфорилирования самого фермента.
 

Источник: kineziolog.su

2. Клеточный цикл

— промежуток времени между двумя
последовательными делениями клетки.

3. Клеточный цикл

Клеточный цикл совокупность
явлений между
последовательными
делениями клетки
или между ее
образованием и
гибелью.
Клеточный цикл
состоит из
интерфазы и
собственно деления
В интерфазу клетка
может готовиться к
новому делению или
дифференцировать
ся и работать на
макроорганизм.
Эукариотические
клетки в
физиологических
условиях делятся
митозом.

4. Интерфаза

Состоит из 3-х периодов:
-G1-постмитотический
(пресинтетический);
-S-синтетический;
-G2-премитотический
(постсинтетический); в т.ч. G0-период.

5. G1-период

• Следует за делением клетки;
• Период активного роста клетки;
• Синтез белка и РНК;
• Длится до нескольких дней;
• Синтезируются триггерные белки;
Если клетка не достигает точки рестрикции,
она выходит из цикла и вступает в период
репродуктивного покоя (G0-период).
• Дифференцировка.
• Гибель.
• Пребывание в неблагоприятных условиях.

6. S-период

• Репликация ДНК.
• Синтез белка (гистонов и негистоновых).
• Дупликация центриолей.
• Продолжительность 8-12 ч.
G2-период
Подготовка к делению:
• синтез АТФ;
• синтез РНК и белка (тубулина);
• Продолжительность 2-4 ч.

7. Митоз

Длительность
митоза
составляет в
среднем от 40 до
90 минут. Причем
самой короткой
фазой митоза
можно считать
анафазу. Она
занимает всего
несколько минут.

8. Митоз (непрямое деление клетки)

способ деления клеток, который
обеспечивает равномерное
распределение генетического материала
между дочерними клетками.
Митоз включает 4 стадии:
— профаза;
— метафаза;
— анафаза;
— телофаза.

9. Профаза

• Происходит конденсация хроматина с
формированием
хромосом.
Каждая
хромосома состоит из двух идентичных
двойных спиралей ДНК – сестринских
хроматид, связанных в области центромеры.
• Ядерная оболочка к концу фазы исчезает.
• Ядрышки исчезают.
• Кариоплазма смешивается с цитозолем.
• Поровый комплекс и ламина диссоциируют.
• Диплосомы расходятся к полюсам клетки.
• Начинает
формироваться
веретено
деления.

10. Метафаза

• Хроматин максимально конденсирован.
• Хромосомы
выстраиваются
экваториальной плоскости клетки.
• Сестринские хромосомы соединены
области центромеры.
Метафазная пластинка
Материнская звезда.
в
в

11. Анафаза

• Сестринские
хроматиды
каждой
хромосомы (D-хромосома) расходятся к
разным полюсам клетки. Начало анафазы
сопровождается
резким
повышением
концентрации Са++ в гиалоплазме.
Хромосомы, состоящие из
одной
хроматиды
(Sхромосомы) скапливаются
на
полюсах
клетки.
Формируется сократительное кольцо.

12. Расхождение сестринских хроматид

• Микротрубочки митотического веретена
деления прикрепляются в области
центромеры
к
кинетохорам
(кинетохорные).
Присоединение
происходит
через
динеины,
кинезиноподобный белок, когезины.
• Полюсные микротрубочки.
• Астральные микротрубочки.

13. Телофаза

• вокруг, разошедшихся хромосом
на
полюсах
клетки
восстанавливается
кариолемма за счет мембран аЭПР;
• формируется ламина и ядерные поры;
• формируются ядрышки;
• хроматин деконденсируется, хромосомы
исчезают;
• сократительное
кольцо
сокращается,
формируется клеточная перетяжка;
• происходит
распределение
органелл
между дочерними клетками.

14. Цитокинез

Срединное тельце. Сократительное кольцо.

15.

Митоз в растительных клетках

16.

Митоз в растительных клетках

17.

Веретено деления (яйцо аскариды)

18.

Митоз в животных клетках (краевая зона печени аксолотля)

19. Эндомитоз, амитоз, атипичный митоз

Эндомитоз – вариант митоза, при котором
происходит удвоение набора хромосом внутри
кариолеммы без последующего образования
веретена деления.
Амитоз (прямое деление ядер) – деление ядра
клетки при котором не происходит конденсации
хроматина, образования веретена деления,
дупликации
центриолей
и
разрушения
кариолеммы.
Ядро
делится,
оставаясь
в
интерфазном состоянии. Цитотомия не всегда
следует за делением ядра.
Атипичный
митоз

вариант
митоза,
сопровождающийся нарушением нормального
деления
клетки
и
характеризуется
неравномерным
распределением
хромосом
между дочерними клетками.

20. Регуляция клеточного цикла

После получения клеткой пролиферативного сигнала (факторы
роста, интерлейкины, гормоны и др.) активируются вторичные
посредники, что ведет к активации генов, кодирующих циклины.
У каждого циклина имеется гомологичный участок для
связывания с СDC.
Основные комплексы позвоночных:
• циклин D-cdk4 (G0/G1);
• циклин Е -cdk2 (G1/S);
• циклин А-cdk2 (S);
• циклин В1-cdk1 (G2/M).
Эти комплексы фосфорилируют специфические субстраты –
ядерные ламины, гистоны, нуклеолин, РНК полимераза II, р53,
факторы транскрипции или взаимодействуют с регуляторными
молекулами, такими как p21 и p27.
Циклин В1 является митотическим циклиновым комплексом, в
норме слабо экспрессируется на стадиях G0/G1, экспрессия
повышается в S фазе, достигая максимума во время G2/M фазы.
Комплексы связываются со специальными белками и
подвергаются разрушению.

21. Клеточные популяции (Леблоновские)

• Стабильные популяции состоят из клеток, которые
полностью
утратили
способность
к
делению
(кардиомиоциты).
• Обновляющиеся популяции имеют камбиальные
клетки, в результате деления которых образуются и
дифференцируются
специализированные
клетки,
восполняющие
естественную
убыль
высокодифференцированных
клеток
(эпидермис,
эпителий кишечника, клетки красного костного мозга).
• Растущие популяции способны не только к
обновлению, но и к увеличению количества клеток
(гепатоциты, тироциты).

22. Стволовые клетки

— низкодифференцированные
клетки организма с высоким
пролиферативным
потенциалом,
способные
превращаться под действием
определенных сигналов в
зрелые клетки, выполняющие
определенные функции.

23. Классификация стволовых клеток

По источнику выделения:
• Эмбриональные стволовые клетки.
• Фетальные стволовые клетки.
• Стволовые клетки взрослого
(тканеспецифичные, постнатальные).
По способности к дифференцировке:
• Тотипотентные.
• Плюрипотентные.
• Мультипотентные (полипотентные).
• Унипотентные (монопотентные).

24. Свойства стволовых клеток

• Неспециализированные клетки.
• Высокий пролиферативный потенциал.
• Иммортальность.
• Способность к асимметричному делению.
• Способность к дифференцировке.
• Способность к трансдифференцировке.
• Хоуминг (от англ. houming).
Стволовые клетки называют также камбиальными
клетками или клетками камбия
(от лат. cambium — обмен, смена).

26. Эмбриональные стволовые клетки

— тотипотентные или плюрипотентные стволовые клетки,
выделяемые на стадии морулы, бластоцисты или из
полового зачатка 5-ти недельных зародышей (гонобласты).
Содержат всю информацию об эмбриогенезе.
Все специализированные клетки взрослого организма
происходят из эмбриональных стволовых клеток.

27. Фетальные стволовые клетки

— плюрипотентные
стволовые
клетки
выделенные из абортивного материала (912 неделя).

28. Стволовые клетки взрослых (тканеспецифичные)

— более специализированные и более
ограниченные в дифференцировке (мультиили унипотентные), чем эмбриональные
стволовые
клетки,
находящиеся
во
внутренних органах новорожденных и
взрослых. В организме имеются популяции
стволовых клеток различной степени
зрелости.

29. Классификация стволовых клеток взрослого

• Гемопоэтические стволовые клетки.
• Мезенхимальные стволовые клетки.
• Нейрональные стволовые клетки.
• Стволовые клетки кожи.
• Стволовые клетки пищеварительного тракта.
• Стволовые клетки скелетной мускулатуры.
• Стволовые клетки миокарда.

30. Гемопоэтические стволовые клетки

• CD34, CD133, CD 117

31. Стволовые клетки пуповинной и плацентарной крови

— стволовые
гемопоэтические
клетки,
выделяемые из пуповинной и плацентарной
крови.
Первые 30 мин кровь в плаценте не сворачивается.
Сбор пуповинной крови осуществляется
после рождения ребенка и его отделения,
когда плацента находится in или ex utero.
В зависимости от различных факторов
объем
собранной
пуповинной
крови
достигает 200 мл.

32. Стромальные стволовые клетки (stromal/mesenhymal stem cells)

CD 14+
CD 35+
Источники:
• костный мозг;
• жировая ткань;
• пуповинная кровь.

33. Функция стволовых клеток взрослых

• Обеспечивают рост организма.
• Обеспечивают
физиологическую
репаративную регенерацию органов
тканей.
и
и

34. Детерминация

— (лат. determinatio — ограничение, определение) определение
генетической
программы
(активация/репрессия конкретных генов)
направленной дифференцировки клетки,
определение направления развития, что
проявляется
возникновением
высоко
специализированных клеток.

35. Дифференцировка

— процесс
реализации
генетически
обусловленной программы формирования
специализированного фенотипа с учетом
микроокружения.
Фенотип клеток
есть результат
взаимодействия
координированной
экспрессии генов и
окружающей среды.

36. Дифференцировка

Индуцируется
комбинациями
факторов
роста, колониестимулирующих факторов,
цитокинов,
гормонов,
факторов
микроокружения.
Угнетается кейлонами.
Дифференцировка
не запрограммирована,
а определяется
внешними
сигналами.

37. Дифферон (гистогенетический ряд)

— совокупность
клеток,
составляющих
определенную линию дифференцировки.
1) Стволовые клетки.
2) Клетки-предшественники (камбиальные,
полустволовые).
3) Дифференцированные клетки.
4) Стареющие и отмирающие клетки.

38. Трансдифференцировка

— способность
региональной
стволовой
клетки дифференцироваться в клетки
другого органа и/или другого зародышевого
листка.
— Гемопоэтическая СК –
нейроны, мышечные
клетки, гепатоциты.
— Мезенхимальная СК кадиомиоциты,
волокна скелетных мышц.

Источник: en.ppt-online.org