Популярные услуги

Лекция 10

2021-03-09СтудИзба

КЛЕТОЧНЫЙ ЦИКЛ, АПОПТОЗ

КЛЕТОЧНЫЙ ЦИКЛ И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ

Клеточный цикл - это период жизни клетки от одного деления до другого или от деления до смерти. Клеточный цикл состоит из интерфазы (период вне деления) и самого клеточного деления.

Если клетка собирается когда-нибудь делиться, то интерфаза будет состоять из трех периодов. Сразу после выхода из митоза клетка вступает в пресинтетический или G1 период, далее переходит в синтетический или S период и потом - в постсинтетический или G2 период. G2 периодом заканчивается интерфаза и после нее клетка вступает в следующий митоз.

Если клетка не планирует снова делиться, то она как бы выходит из клеточного цикла и вступает в период покоя, или G0 период. Если клетка, находящаяся в G0 периоде, снова захочет делиться, то она выходит из G0 периода и вступает в G1 период. Таким образом, если клетка находится в G1 периоде, то она обязятельно рано или поздно будет делиться, не говоря уже о S и G2 периодах, когда клетка в ближайшее время обязательно вступит в митоз.

Длительность периодов клеточного цикла различна. Наибольшим постоянством отличаются S, G2 периоды и митоз, а G1 период очень вариабелен. Так, G1 период может продолжаться от 2-4 ч до нескольких недель или даже месяцев. Как правило, продолжительность S-периода варьирует от 6 до 8 ч, а G2 периода - от нескольких часов до получаса. Длительность митоза составляет в среднем от 40 до 90 минут. Причем самой короткой фазой митоза можно считать анафазу. Она занимает всего несколько минут.

G1 период характеризуется высокой синтетической активностью, которая должна увеличить свой обьем до размера материнской клетки, а значит, и количество органелл, различных веществ. Непонятно почему, но клетка, прежде чем вступить в следующий митоз, должна иметь размер, равный материнской клетке. И пока этого не произойдет, клетка продолжает оставаться в G1 периоде. Видимо, единственным исключением из этого является дробление, при котором бластомеры делятся, не достигая размеров исходных клеток.

В конце G1 периода принято различать специальный момент, называемый R-точкой (точка рестрикции, R-пункт), посе которого клетка обязательно в течение нескольких часов (обычно 1-2) вступает в S период. Период времени между R-точкой и началом S периода можно рассматривать в качестве подготовительного для перехода в S период.

Самый главный процесс, который идет в S периоде, - это удвоение или редупликация ДНК. Все остальные реакции, происходящие в это время в клетке, направлены на обеспечение синтеза ДНК. К таким вспомогательным процессам можно отнести синтез гистоновых белков, синтез ферментов, регулирующих и обеспечивающих синтез нуклеотидов и образование новых нитей ДНК.

Рекомендуемые материалы

Сущность G2 периода не совсем понятна в настоящее время, однако в этот период происходит образование веществ, необходимых для самого процесса митоза. В G2 периоде происходит синтез белков, из которых образуются микротрубочки веретена деления (тубулин, динеин, нексин, спектрин), приосходит синтез АТФ.

Сейчас является установленным, что прохождение клетки по всем периодам клеточного цикла строго контролируется. При движении клеток по клеточному циклу в них появляются и исчезают, активируются и ингибируются специальные регуляторные молекулы, которые обеспечивают: 1) прохождение клетки по определенному периоду клеточного цикла и 2 переход из одного периода в другой. Причем прохождение по каждому периоду, а также переход из одного периода в другой контролируется различными веществами. Сейчас мы попробуем выяснить, что же это за вещества и что они делают.

Общая ситуация выгладит так. В клетке постоянно присутствуют специальные белки-ферменты, которые путем фосфорилирования других белков регулируют активность генов, ответственных за прохождение клетки по тому или иному периоду клеточного цикла. Эти белки-ферменты называются циклин-зависимыми протеинкиназами (cdc). Имеется несколько их разновидностей, но они все обладают сходными свойствами. Хотя количество этих циклин-зависимых протеинкиназ может варьировать в различных периодах клеточного цикла, они присутствуют в клетке постоянно, независимо от периода клеточного цикла, то есть они имеются в избытке. Другими словами, их синтез или количество не лимитирует или не регулирует прохождение клеток по клеточному циклу. Однако при патологии, если синтез их нарушен, снижено их количество или имеются мутантные формы с измененными свойствами, то это, конечно же, может повлиять на течение клеточного цикла.

Почему же такие циклин-зависимые протеинкиназы сами не могут регулировать прохождение клеток по периодам клеточного цикла. Оказывается, что они находятся в клетках в неактивном состоянии, а для того чтобы они активировались и начали работать, необходимы специальные активаторы. Ими являются циклины. Их также много разных типов, но они присутствуют в клетках не постоянно: то появляются, то исчезают. Появление и исчезновение циклинов обусловлено их синтезом и быстрым разрушением, то есть наличие циклинов лимитирует или регулирует работу циклин-зависимых протеинкиназ. Причем синтез каждого циклина происходит в строго определенный период клеточного цикла. В один период образуются одни циклины, а в другой - другие. Так, например, прохождение клетки по G1 периоду клеточного цикла обеспечивает комплекс циклин-зависимой протеинкиназы-2 (cdk2) и циклина D1, циклин-зависимой протеинкиназы-5 (cdk5) и циклина D3. Прохождение через специальную точку рестрикции (R-пункт) периода G1 контролирует комплекс cdc2 и циклина С. Переход клетки из G1 периода клеточного цикла в S период контролирует комплекс cdk2 и циклиа Е. Для перехода клетки из S периода в G2 период необходим комплекс cdk2 и циклин А. Циклин-зависимая протеинкиназа-2 (cdc2) и циклин В участвуют в переходе клетки из G2 периода в митоз (М период). Циклин H в соединении с cdk7 необходим для фосфорилирования и активациии cdc2 в комплексе с циклином В.

РЕГУЛЯЦИЯ КЛЕТОЧНОГО ЦИКЛА

G1 период

cdk2 циклин D1
cdk5 и циклин D3

R-пункт периода G1

cdc2 циклин С

переход из G1 в S период

cdk2 цикли Е

переход из S в G2 период

cdk2 циклин А

переход из G2 периода в митоз (М период)

cdc2 циклин В

циклин H cdk7 необходим для фосфорилирования и активациии cdc2 в комплексе с циклином В

Вместе с этой лекцией читают "Часть 9".

АПОПТОЗ

Апоптоз представляет собой вариант клеточной смерти, которая имеет место в нормальных физиологических условиях и сама клетка является активным участником своей собственной смерти. Апоптоз наиболее часто наблюдается в течение обычного клеточного обновления, при поддержании тканевого гомеостаза, в эмбриогенезе, при индукции и поддержании иммунологической толерантности, развитии нервной системы, тканевой атрофии.

Сейчас является общепризнанным, что большинство, но не все, физиологических смертей клеток происходит путем апоптоза. Клетки, вступающие в апоптоз, имеют специфические морфологические и биохимические характеристики. Эти отличия заключаются в агрегации, ядерной и цитоплазматической конденсации и расщеплении цитоплазмы и ядра на несколько частей, окруженных мембраной (апоптотические тельца), которые содержат морфологически интактные органеллы и ядерный материал. In vivo эти апоптотические тельца быстро распознаются и фагоцитируются макрофагами или другими рядом лежащими клетками. Такой механизм удаления апоптотических телец протекает без возникновения воспалительной реакции. In vitro, апоптотические тельца, также как и оставшиеся клеточные фрагменты, набухают и затем лизируются. Эта терминальная фаза, происходящая in vitro, называется вторичным некрозом. При апоптозе происходит смерть отдельных клеток, а не какой-то группы. Апоптоз индуцируется физиологическими стимулами.

Итак, морфологическими проявлениями апоптоза являются следующие показатели. Сначала клетка теряет свою форму и становится округлой, а потом наступает сморщивание цитомембраны, но без нарушения проницаемости. Наблюдается агрегация хроматина около ядерной оболочки, образование клеточных перетяжек, формирование телец, окруженных мембраной (апоптотические тельца), органеллы клетки остаются интактными.

Биохимическими маркерами апоптоза являются деградация геномной ДНК. Это необратимое событие и направляет клетку к гибели и проявляется до наступления изменений в клеточной проницаемости. В большинстве клеток такую фрагментацию ДНК вызывают кальций и магний-зависимые ядерные эндонуклеазы, которые селективно разрезают ДНК на сайты, локализованные между нуклеосомами (линкерные участки ДНК), и приводят к образованию моно- и олиго-нуклеосомных фрагментов ДНК. Процесс активации ферментов тонко регулируется и является АТФ-зависимым.

Процесс апоптоза регулируется специальными генами. Усиление работы генов Cip1 (p21), Bax (p21), Daax, FAF-1, FADD, TRADD, RAIDD, RIP, SIVA, FLIP, CAS, TIA-1/TIAR, TDAG51 и др., белков p53, р21 ускоряет течение апоптоза. Активация мембранного рецепторного гликопротеина, кодируемого геном Fas/Apo-1, приводит к апоптотической гибели лимфоидных клеток, экспрессирующих этот рецептор. Продукты генов семейства Bcl-2, Bad, Bag1 препятствуют апоптозу. В клетках с поврежденной ДНК апоптозу предшествует экспрессия протоонкогенов fos, myc и p53. Апоптоз иногда бывает подавленым. Например, при аутоиммунном лимфопролиферативном синдроме наблюдается угнетенте апоптоза лимфоцитов вследствие мутации гена, кодирующего гликопротеин Fas/Apo-1.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5076
Авторов
на СтудИзбе
455
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее