trang chủ > Rèm cửa > Chu kỳ tế bào. Nguyên phân có vai trò sinh học gì?


Chu kỳ tế bào. Nguyên phân có vai trò sinh học gì?




Trong pha S, nhiễm sắc thể và centrosome (trung tâm tế bào) được nhân đôi.

Những sự kiện chính

G 1 pha

Pha G 1 là pha quan trọng nhất xét theo quan điểm kiểm soát các điều kiện của tế bào. Thời lượng của nó phần lớn được xác định bởi các điều kiện bên ngoài và tín hiệu từ các ô khác. Nếu điều kiện không thuận lợi cho sự phân chia thì tế bào sẽ trì hoãn việc đi qua pha G 1 và thậm chí có thể chuyển sang trạng thái nghỉ đặc biệt - pha G 0. Các tế bào có thể duy trì trạng thái này trong nhiều ngày, nhiều tuần và thậm chí nhiều năm trước khi tiếp tục tăng sinh. Nhiều tế bào vẫn ở trạng thái G 0 cho đến khi chính chúng chết hoặc cơ thể chết. Trong giai đoạn đầu của G 1 có một điều quan trọng điểm kiểm tra chu kỳ tế bào, được gọi là điểm giới hạn ở động vật có vú hoặc Điểm bắt đầu ở nấm men. Nếu điều kiện thuận lợi và tế bào nhận được tín hiệu tăng trưởng và phân chia từ các tế bào lân cận, thì tế bào sẽ vượt qua điểm này và sau đó bắt đầu thực hiện nhân đôi DNA, ngay cả khi các tín hiệu tăng trưởng và phân chia bên ngoài biến mất.

Trong nguyên phân muộn và pha G 1, quá trình bắt đầu sao chép DNA bắt đầu: phức hợp tiền sao chép đa protein tập hợp tại điểm bắt đầu sao chép (điểm bắt đầu sao chép). Bước này đôi khi được gọi là xác nhận nguồn gốc sao chép vì việc bắt đầu sao chép DNA chỉ ảnh hưởng đến những điểm mà phức hợp tiền sao chép được liên kết.

Pha S

Trong pha S, cùng với sự phát triển của tế bào, hai sự kiện quan trọng xảy ra: nhiễm sắc thể và trung thể được nhân đôi. Sự nhân đôi của nhiễm sắc thể chiếm một phần đáng kể trong chu kỳ tế bào. Sự sao chép DNA được kích hoạt chính xác một lần trong mỗi chu kỳ tế bào bởi các kinase phụ thuộc cyclin đặc biệt. Trong pha S, các thành phần của phức hợp tiền sao chép, được tập hợp tại điểm bắt đầu sao chép trong pha G1, bắt đầu quá trình tập hợp của một phức hợp lớn hơn, phức hợp tiền khởi đầu. Nó tháo chuỗi xoắn DNA và nạp DNA polymerase cũng như các protein sao chép DNA khác vào đó. Sau khi lắp ráp phức hợp tiền khởi đầu, các thành phần của phức hợp tiền sao chép sẽ phân ly và việc lắp ráp phức hợp này trở nên không thể thực hiện được cho đến pha G 1 tiếp theo. Do đó, nguồn gốc sao chép chỉ có thể được kích hoạt một lần trong mỗi chu kỳ.

Sự nhân đôi của centrosome bắt đầu bằng việc bắt đầu hình thành các trung thể mới gần các trung thể con và mẹ trong quá trình chuyển đổi tế bào từ pha G 1 sang pha S. Trong giai đoạn S và G 2 phần trăm phát triển cho đến khi đạt kích thước của trung thể ban đầu. Khi kết thúc quá trình sinh trưởng, nó hình thành ngoại giao- một trong những trung tử trước đó có trung tử mẹ mới được tổng hợp, trung tử con trước đây trở thành trung tử mẹ và trung tử mẹ cũ vẫn giữ nguyên trạng thái. Trong một ngoại giao, các trung tâm vuông góc với nhau. Khi quá trình nguyên phân tiến triển, khoảng cách giữa các trung thể mẹ và con gái trong mỗi thể ngoại giao tăng lên cho đến khi các thể lưỡng bội tách ra vào cuối kỳ phản vệ. Khi các trung tử tách ra trong một diplosome, mỗi trung thể được bao quanh bởi vật chất quanh tâm. Chuỗi sự kiện được mô tả là chu kỳ centrososome .

G 2 pha

Giai đoạn G 2 là giai đoạn tế bào tăng trưởng nhanh và tổng hợp protein, trong thời gian đó tế bào chuẩn bị cho quá trình phân chia tiếp theo. Điều thú vị là pha G 2 là không cần thiết: ​​một số loại tế bào, ví dụ như tế bào phôi ếch xenopus và một số bệnh ung thư tiến hành nguyên phân ngay sau khi nhân đôi DNA, tức là pha S. Cơ chế điều hòa pha G 2 chưa được nghiên cứu đầy đủ. Theo một giả thuyết, thời gian của pha G 2 được quy định bởi kích thước tế bào. Cơ chế kiểm soát này đã được mô tả ở nấm men Schizosaccharomyces pombe. Về mặt sinh hóa, pha G 2 kết thúc khi đạt đến nồng độ ngưỡng của phức hợp hoạt động. cyclin B1 Với kinase phụ thuộc cyclin 1(Cdk1), còn được gọi là yếu tố kích thích trưởng thành(eng. Yếu tố thúc đẩy trưởng thành). Có một điểm kiểm tra ở pha G 2 để dừng các tế bào ở pha G 2 khi phát hiện thấy tổn thương DNA. Hiệu ứng này đạt được bằng cách ức chế hoạt động của Cdk1.

Video về chủ đề

Ghi chú

  1. , Với. 1623.
  2. , Với. 1642.
  3. Hình 1. Aurora-A: nhà sản xuất và phá hủy các cọc trục chính. Tạp chí Khoa học Tế bào. Truy cập ngày 11 tháng 12 năm 2012. Lưu trữ ngày 11 tháng 5 năm 2012.
  4. Chrétien D., Buendia B., Fuller S. D., Karsenti E. Tái thiết chu trình centrosome từ máy vi tính điện tử lạnh. (Tiếng Anh) // Tạp chí sinh học cấu trúc. - 1997. - Tập. 120, không. 2. - P. 117-133. - DOI:10.1006/jsbi.1997.3928. - PMID 9417977.[để sửa ]
  5. Kuriyama R., Borisy G. G. Chu kỳ ly tâm trong tế bào buồng trứng của chuột đồng Trung Quốc được xác định bằng kính hiển vi điện tử gắn toàn bộ. (Tiếng Anh) // Tạp chí sinh học tế bào. - 1981. - Tập. 91, không. 3 Pt 1 . - P. 814-821. - PMID 7328123.[để sửa ]
  6. Vorobjev I. A., Chentsov Yu S. Trung tử trong chu kỳ tế bào. I. Tế bào biểu mô. (Tiếng Anh) // Tạp chí sinh học tế bào. - 1982. - Tập. 93, không. 3. - P. 938-949. -

GOUVPO

"ĐẠI HỌC KỸ THUẬT BANG VORONEZH"

BỘ PHẬN PHÂN TÍCH VÀ QUẢN LÝ HỆ THỐNG TRONG HỆ THỐNG Y TẾ

TRỪU TƯỢNG

NGÀNH: “Sinh học con người và động vật”

VỀ CHỦ ĐỀ: “Chu kỳ phân bào. Chu kỳ tế bào, các pha M, G1, S, G2, chức năng tế bào tự động và dị hợp"

Hoàn thành bởi: Sinh viên năm thứ nhất nhóm BM-101 Tonkikh M.A.

Người kiểm tra: Giáo sư, Tiến sĩ Y khoa. Khoa học L. B. Dmitrenko

VORONEZH 2010

Chu kỳ tế bào: tổng quan

Tập hợp các sự kiện lặp đi lặp lại đảm bảo sự phân chia của tế bào nhân chuẩn được gọi là chu kỳ tế bào. Độ dài của chu kỳ tế bào phụ thuộc vào loại tế bào phân chia. Một số tế bào, chẳng hạn như tế bào thần kinh của con người, ngừng phân chia hoàn toàn sau khi đạt đến giai đoạn biệt hóa cuối cùng. Các tế bào phổi, thận hoặc gan trong cơ thể người trưởng thành chỉ bắt đầu phân chia để đáp ứng với tổn thương ở các cơ quan tương ứng. Các tế bào biểu mô ruột phân chia trong suốt cuộc đời của một người. Ngay cả ở những tế bào tăng sinh nhanh, quá trình chuẩn bị cho quá trình phân chia cũng mất khoảng 24 giờ, chu kỳ tế bào được chia thành các giai đoạn: Nguyên phân - Pha M, phân chia nhân tế bào. Giai đoạn G1 là giai đoạn trước khi tổng hợp DNA. Pha S là giai đoạn tổng hợp (sao chép DNA). Giai đoạn G2 là giai đoạn giữa quá trình tổng hợp DNA và nguyên phân. Interphase là một khoảng thời gian bao gồm các giai đoạn G1, S và G2. Cytokinesis là sự phân chia của tế bào chất. Điểm hạn chế, điểm R - thời gian trong chu kỳ tế bào khi quá trình phân chia của tế bào trở nên không thể đảo ngược. Pha G0 là trạng thái các tế bào đã đạt đến mức đơn lớp hoặc bị thiếu các yếu tố tăng trưởng trong pha G1 sớm.

bệnh nguyên phân) xảy ra trước sự nhân đôi của nhiễm sắc thể, xảy ra trong thời kỳ S của chu kỳ tế bào. Khoảng thời gian được biểu thị bằng chữ cái đầu tiên của từ tổng hợp - tổng hợp DNA. Từ cuối thời kỳ S cho đến khi kết thúc kỳ giữa, nhân chứa lượng DNA nhiều gấp 4 lần so với nhân của tinh trùng hoặc trứng và mỗi nhiễm sắc thể bao gồm hai nhiễm sắc thể chị em giống hệt nhau.

Trong quá trình nguyên phân, nhiễm sắc thể ngưng tụ và ở cuối kỳ đầu hoặc đầu kỳ giữa, chúng có thể nhìn thấy được dưới kính hiển vi quang học. Để phân tích tế bào học, người ta thường sử dụng các chế phẩm của nhiễm sắc thể metaphase.

Lúc đầu tâm động phản vệ của nhiễm sắc thể tương đồng bị ngắt kết nối và nhiễm sắc thể phân kỳ về các cực đối diện của trục phân bào. Sau khi các bộ nhiễm sắc thể hoàn chỉnh di chuyển về các cực (từ nay chúng được gọi là nhiễm sắc thể), một màng nhân được hình thành xung quanh mỗi nhiễm sắc thể, tạo thành nhân của hai tế bào con (sự phá hủy màng nhân của tế bào mẹ xảy ra ở kết thúc tiên tri). Tế bào con đi vào kỳ G1, và chỉ để chuẩn bị cho lần phân chia tiếp theo, chúng mới bước vào thời kỳ S và quá trình sao chép DNA diễn ra trong chúng.

Các tế bào có chức năng chuyên biệt không tiến hành nguyên phân trong một thời gian dài hoặc nhìn chung mất khả năng phân chia ở trạng thái gọi là kỳ G0 .

Hầu hết các tế bào trong cơ thể là lưỡng bội - nghĩa là chúng có hai bộ nhiễm sắc thể đơn bội(bộ đơn bội là số lượng nhiễm sắc thể trong giao tử; ở người là 23 nhiễm sắc thể, và bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội - 46).

Ở tuyến sinh dục, tiền thân của tế bào mầm trước tiên trải qua một loạt quá trình phân chia nguyên phân và sau đó đi vào phân bào, một quá trình hình thành giao tử bao gồm hai lần phân chia liên tiếp. Trong giảm phân, các cặp nhiễm sắc thể tương đồng (nhiễm sắc thể thứ 1 của người mẹ với nhiễm sắc thể thứ 1 của người mẹ, v.v.), sau đó, trong quá trình được gọi là băng qua sự tái tổ hợp xảy ra, nghĩa là sự trao đổi các phần giữa nhiễm sắc thể của bố và nhiễm sắc thể của mẹ. Kết quả là thành phần di truyền của mỗi nhiễm sắc thể thay đổi về mặt chất lượng.

Ở giải hạng nhất giảm phân Các nhiễm sắc thể tương đồng (chứ không phải các nhiễm sắc thể chị em, như trong nguyên phân), dẫn đến sự hình thành các tế bào với bộ nhiễm sắc thể đơn bội, mỗi bộ chứa 22 nhiễm sắc thể nhân đôi nhiễm sắc thể thường và một nhiễm sắc thể giới tính kép.

Không có chu kỳ S giữa lần phân bào thứ nhất và thứ hai ( cơm. 66,2, bên phải) và các sắc tố chị em phân tách thành các tế bào con ở phân chia thứ hai. Kết quả là các tế bào có bộ nhiễm sắc thể đơn bội được hình thành, trong đó số lượng DNA bằng một nửa so với các tế bào soma lưỡng bội ở thời kỳ G1 và ít hơn 4 lần so với các tế bào soma ở cuối thời kỳ S.

Trong quá trình thụ tinh, số lượng nhiễm sắc thể và hàm lượng DNA trong hợp tử trở nên giống như trong tế bào soma ở thời kỳ G1.

Thời kỳ S trong hợp tử mở ra con đường cho sự phân chia đều đặn, đặc trưng của tế bào soma.

Chu kỳ tế bào: các giai đoạn

Chu kỳ tế bào nhân chuẩn được chia thành bốn giai đoạn. Ở giai đoạn phân chia tế bào trực tiếp (nguyên phân), các nhiễm sắc thể ở kì giữa ngưng tụ được phân bố đều giữa các tế bào con ( Pha M của chu kỳ tế bào - nguyên phân). Nguyên phân là giai đoạn đầu tiên của chu kỳ tế bào được xác định và tất cả các sự kiện khác xảy ra trong tế bào giữa hai lần nguyên phân được gọi là kỳ trung gian. Sự phát triển của nghiên cứu ở cấp độ phân tử đã giúp xác định được một giai đoạn tổng hợp DNA ở kỳ trung gian, được gọi là Pha S (tổng hợp). Hai giai đoạn chính của chu kỳ tế bào này không chuyển trực tiếp sang giai đoạn khác. Sau khi kết thúc quá trình nguyên phân, trước khi quá trình tổng hợp DNA bắt đầu, Pha G1 của chu kỳ tế bào (khoảng trống), một sự tạm dừng rõ ràng trong hoạt động của tế bào trong đó các quá trình tổng hợp nội bào chuẩn bị cho sự sao chép của vật liệu di truyền.

Lần nghỉ thứ hai trong hoạt động hiển thị ( pha G2) được quan sát thấy sau khi kết thúc quá trình tổng hợp DNA trước khi bắt đầu nguyên phân. Trong pha G2, tế bào giám sát tính chính xác của quá trình sao chép DNA đã xảy ra và sửa chữa các lỗi được phát hiện. Trong một số trường hợp, giai đoạn thứ năm của chu kỳ tế bào được phân biệt ( G0), khi sau khi hoàn thành quá trình phân chia, tế bào không bước vào chu kỳ tế bào tiếp theo và không hoạt động trong một thời gian dài. Nó có thể được loại bỏ khỏi trạng thái này bằng các tác động kích thích (giảm thiểu) bên ngoài.

Các giai đoạn của chu kỳ tế bào không có ranh giới chức năng và thời gian rõ ràng, tuy nhiên, trong quá trình chuyển từ giai đoạn này sang giai đoạn khác, sự chuyển đổi có trật tự của các quá trình tổng hợp xảy ra, cho phép các sự kiện nội bào này được phân biệt ở cấp độ phân tử.

Cyclin và kinase phụ thuộc cyclin

Các tế bào bước vào chu kỳ tế bào và tổng hợp DNA để đáp ứng với các kích thích phân bào bên ngoài. Lymphokin(Ví dụ, interleukin), cytokine(đặc biệt interferon) và các yếu tố tăng trưởng polypeptide, tương tác với các thụ thể của chúng trên bề mặt tế bào, tạo ra một loạt phản ứng phosphoryl hóa protein nội bào, kèm theo sự truyền tín hiệu từ bề mặt tế bào đến nhân và cảm ứng phiên mã của các gen tương ứng. Trong số những thứ đầu tiên được kích hoạt là các gen mã hóa protein cyclin, tên này xuất phát từ thực tế là nồng độ nội bào của chúng thay đổi định kỳ khi tế bào trải qua chu kỳ tế bào, đạt mức tối đa ở một số giai đoạn nhất định. Cyclin là chất kích hoạt đặc hiệu của họ kinase protein phụ thuộc cyclin (CDK) (CDK - kinase phụ thuộc cyclin) là những người tham gia chính trong việc tạo ra sự phiên mã của các gen kiểm soát chu kỳ tế bào. Việc kích hoạt một CDK riêng lẻ xảy ra sau khi nó tương tác với một cyclin cụ thể và sự hình thành phức hợp này có thể xảy ra sau khi cyclin đạt đến nồng độ tới hạn. Để đáp ứng với sự giảm nồng độ nội bào của một cyclin cụ thể, CDK tương ứng sẽ bị bất hoạt có thể đảo ngược. Một số CDK được kích hoạt bởi nhiều hơn một cyclin. Trong trường hợp này, một nhóm cyclin, như thể chuyển các protein kinase cho nhau, duy trì chúng ở trạng thái kích hoạt trong một thời gian dài. Những đợt kích hoạt CDK như vậy xảy ra trong giai đoạn G1 và S của chu kỳ tế bào.

Cyclin: thông tin chung

Mỗi loại cyclin, được ký hiệu từ A đến H, có một vùng tương đồng (150 gốc axit amin gọi là " hộp cyclin". Vùng này có nhiệm vụ ràng buộc với CDK. Có 14 loại protein được biết đến thuộc họ cyclin (cyclin A - cyclin J). Một số thành viên trong gia đình tạo thành các phân họ. Ví dụ, phân họ cyclin loại D bao gồm ba thành viên: D1, D2 và D3. Cyclin được chia thành hai phân họ: G1-cyclin (C , D Và E) Và cyclin phân bào (MỘT Và B).

Cyclin trao đổi protein nhanh chóng với thời gian bán hủy ngắn, đối với cyclin loại D là 15-20 phút. Điều này đảm bảo tính năng động của các phức hợp của chúng với kinase phụ thuộc cyclin. Trình tự đầu N của các gốc axit amin được gọi là hộp hủy diệt. Khi các tế bào trải qua chu kỳ tế bào, sau khi kích hoạt từng tế bào CDK chúng bị bất hoạt khi cần thiết. Trong trường hợp sau, quá trình phân hủy protein của cyclin, vốn phức tạp với CDK, diễn ra, bắt đầu bằng hộp phá hủy.

Bản thân cyclin không thể kích hoạt đầy đủ các CDK tương ứng. Để hoàn tất quá trình kích hoạt, phải xảy ra quá trình phosphoryl hóa và khử phospho đặc hiệu của một số dư lượng axit amin nhất định trong chuỗi polypeptide của các protein kinase này. Hầu hết các phản ứng này được thực hiện CDK kích hoạt kinase (CAK), đó là một phức hợp CDK7 Với cyclin H. Do đó, CDK chỉ có khả năng thực hiện các chức năng của chúng trong chu trình tế bào sau khi tương tác với các cyclin tương ứng và các biến đổi sau dịch mã dưới tác động của CAK và các protein điều hòa chu trình tế bào tương tự khác.

Sự phân chia tế bào nhân chuẩn: bắt đầu

Để đáp ứng với kích thích phân bào, một tế bào trong pha G0 hoặc sớm G1, bắt đầu đi qua chu kỳ tế bào. Là kết quả của sự cảm ứng biểu hiện gen cyclin D Và E, thường được nhóm lại cyclin G1, nồng độ nội bào của chúng tăng lên. Cyclin D1 , D2 Và D3 tạo thành phức hợp với kinase CDK4 Và CDK6. Không giống như cyclin D1, hai cyclin sau cũng kết hợp với CDK2. Sự khác biệt về chức năng giữa ba chu kỳ này vẫn chưa được biết, nhưng dữ liệu hiện có cho thấy chúng đạt nồng độ tới hạn ở các giai đoạn phát triển pha G1 khác nhau. Những khác biệt này là đặc trưng cho loại tế bào tăng sinh.

Kích hoạt CDK2/4/6 dẫn đến quá trình phosphoryl hóa sóc RB(sản phẩm gen u nguyên bào võng mạc pRb) và các protein liên quan p107 Và p130. Vào đầu giai đoạn G1 protein pRb bị phosphoryl hóa yếu, cho phép nó phức tạp với yếu tố phiên mã E2F, đóng vai trò chính trong việc kích thích tổng hợp DNA và ngăn chặn hoạt động của nó. Dạng pRb được phosphoryl hóa hoàn toàn sẽ giải phóng E2F khỏi phức hợp, dẫn đến sự kích hoạt phiên mã của các gen kiểm soát sự sao chép DNA.

Nồng độ D-cyclin tăng lên trong giai đoạn G1 của chu kỳ tế bào và đạt giá trị tối đa ngay trước khi bắt đầu quá trình Pha S, sau đó nó bắt đầu giảm. Tuy nhiên, tại thời điểm này, pRb vẫn chưa được phosphoryl hóa hoàn toàn và yếu tố E2F vẫn ở trạng thái không hoạt động trong phức hợp. Quá trình phosphoryl hóa pRb được hoàn thành khi CDK2 được kích hoạt cyclin E. Nồng độ nội bào sau này đạt mức tối đa tại thời điểm chuyển chu kỳ tế bào từ pha G1 sang pha S. Do đó, phức hợp cyclin E-CDK2 tiếp quản phức hợp cyclin D với CDK4 và CDK6 và hoàn thành quá trình phosphoryl hóa pRb, kèm theo việc giải phóng yếu tố phiên mã hoạt động E2F. Kết quả là quá trình tổng hợp DNA bắt đầu, tức là tế bào bước vào pha S của chu kỳ tế bào.

Pha S của chu kỳ tế bào: tổng hợp DNA

Giai đoạn kỳ trung gian khi quá trình sao chép DNA của nhân tế bào xảy ra, được gọi là "pha S"

Sự phân chia tế bào (nguyên phân hoặc giảm phân) diễn ra trước sự nhân đôi của nhiễm sắc thể, xảy ra trong giai đoạn S của chu kỳ tế bào ( cơm. 66,2). Khoảng thời gian được biểu thị bằng chữ cái đầu tiên của từ tổng hợp - tổng hợp DNA.

Sau khi tế bào bước vào pha S, quá trình thoái hóa diễn ra nhanh chóng. cyclin E và kích hoạt CDK2 cyclin A. Cyclin E bắt đầu được tổng hợp vào cuối pha G1 và sự tương tác của nó với CDK2 là điều kiện cần để tế bào bước vào pha S và tiếp tục tổng hợp DNA. Phức hợp này kích hoạt quá trình tổng hợp DNA thông qua quá trình phosphoryl hóa protein tại điểm khởi đầu sao chép. Tín hiệu kết thúc pha S và chuyển tế bào sang pha G2được kích hoạt một kinase khác bởi cyclin A CDK1đồng thời ngừng kích hoạt CDK2. Độ trễ giữa thời điểm kết thúc quá trình tổng hợp DNA và thời điểm bắt đầu nguyên phân(Giai đoạn G2) được tế bào sử dụng để kiểm soát tính đầy đủ và chính xác của quá trình sao chép nhiễm sắc thể đã xảy ra. Trình tự các sự kiện trong giai đoạn này không được biết chính xác.

Khi bị kích thích yếu tố tăng trưởng tế bào động vật có vú được tìm thấy ở trạng thái ngủ đông tăng sinh , cyclin D-type xuất hiện sớm hơn cyclin E. mRNA và protein cyclin D1 xuất hiện lần đầu tiên sau 6-8 giờ, sau đó nồng độ D1 duy trì ở mức cao cho đến hết chu kỳ tế bào ( Matsushime H. và cộng sự, 1991 ; Won K.A. và cộng sự, 1992).

Khi các yếu tố tăng trưởng được loại bỏ khỏi môi trường, mức độ cyclin loại D giảm xuống nhanh chóng, vì D-cyclin và RNA của chúng không ổn định.

Cyclin D1 kết hợp với CDK4 ngay trước khi quá trình tổng hợp DNA bắt đầu. Mức độ các pic phức ở đầu pha S trước khi giảm dần ở pha S muộn và pha G2 (Matsushime H. và cộng sự, 1992).

Rõ ràng cyclin D2 Và D3 hoạt động trong giai đoạn G1 muộn hơn một chút so với cyclin D1.

Sự biểu hiện quá mức của cyclin loại D (gấp 5 lần so với bình thường) làm giảm nhu cầu của tế bào đối với các yếu tố tăng trưởng và sự rút ngắn pha G1 dẫn đến giảm kích thước tế bào. Cyclin E cần thiết cho tế bào xâm nhập vào Pha S. Nó liên kết chủ yếu với CDK2, mặc dù nó có thể tạo thành phức chất với CDK1 .

Mức độ mRNA và protein của cyclin E, cũng như hoạt động của phức hợp cyclin E-CDK2 đạt đỉnh điểm trong quá trình chuyển đổi G1-S và giảm mạnh khi tế bào tiến triển qua pha S giữa và cuối.

Khi kháng thể kháng cyclin E được tiêm vi mô vào tế bào động vật có vú, quá trình tổng hợp DNA sẽ bị ức chế.

Khi cyclin E được biểu hiện quá mức, các tế bào sẽ tiến triển qua pha G1 nhanh hơn và chuyển sang pha S, và những tế bào như vậy cần ít yếu tố tăng trưởng hơn.

Nguyên phân: khởi đầu

Tín hiệu bắt đầu phân chia tế bào (nguyên phân) đến từ Yếu tố MPF (yếu tố thúc đẩy pha M), kích thích pha M của chu kỳ tế bào. MPF là một phức hợp kinase CDK1 với việc kích hoạt nó cyclin A hoặc B. Rõ ràng, phức hợp CDK1-cyclin A đóng vai trò quan trọng hơn trong việc hoàn thành pha S và chuẩn bị cho tế bào phân chia, trong khi phức hợp CDK1-cyclin B chủ yếu thực hiện kiểm soát trình tự.

Cyclin B1 Và B2 hiện diện ở nồng độ rất thấp trong pha G1. Sự tập trung của họ bắt đầu tăng dần về cuối S- và xuyên suốt Pha G2, đạt cực đại trong quá trình nguyên phân, dẫn đến sự thay thế chúng cyclin A kết hợp với CDK1. Tuy nhiên, điều này là không đủ để kích hoạt hoàn toàn protein kinase. Khả năng chức năng của CDK1 đạt được sau một loạt quá trình phosphoryl hóa và khử phospho ở các dư lượng axit amin cụ thể. Sự kiểm soát như vậy là cần thiết để ngăn chặn các tế bào đi vào quá trình nguyên phân cho đến khi quá trình tổng hợp DNA hoàn tất.

Sự phân chia tế bào chỉ bắt đầu sau khi CDK1, phức hợp với cyclin B, bị phosphoryl hóa ở các gốc Thr-14 và Tyr-16 protein kinase WEE1, cũng như dư lượng Thr-161 protein kinase CAK sau đó bị khử phospho ở các gốc Thr-14 và Tyr-15 phosphatase CDC25. Được kích hoạt theo cách này, CDK1 phosphoryl hóa các protein cấu trúc trong nhân, bao gồm nucleolin , tấm hạt nhân Và vimentin. Sau đó, nhân bắt đầu trải qua các giai đoạn nguyên phân có thể phân biệt rõ ràng về mặt tế bào học.

Giai đoạn đầu tiên của quá trình nguyên phân là tiên tri- bắt đầu sau CDK1được phosphoryl hóa hoàn toàn, tiếp theo là siêu hình , phản vệ Và kì cuối kết thúc bằng sự phân chia tế bào - sự phân bào. Kết quả của các quá trình này là sự phân bố chính xác của các nhiễm sắc thể, protein nhân và tế bào chất được sao chép, cũng như các hợp chất có trọng lượng phân tử cao và thấp khác vào tế bào con. Sau khi quá trình phân chia tế bào hoàn tất, sự phá hủy xảy ra cyclin B, kèm theo sự bất hoạt của CDK1, khiến tế bào xâm nhập vào pha G1 hoặc G0 chu kỳ tế bào.

Pha G0 của chu kỳ tế bào

Một số loại tế bào ở các giai đoạn biệt hóa nhất định có thể ngừng phân chia, duy trì đầy đủ khả năng tồn tại của chúng. Trạng thái này của tế bào được gọi là pha G0. Các tế bào đã đạt đến trạng thái biệt hóa cuối cùng không thể thoát khỏi giai đoạn này được nữa. Đồng thời, những tế bào có khả năng phân chia cực kỳ thấp như tế bào gan có thể quay trở lại chu kỳ tế bào sau khi một phần gan bị cắt bỏ.

Việc chuyển tế bào sang trạng thái nghỉ có thể thực hiện được nhờ hoạt động của các tế bào có tính đặc hiệu cao. chất ức chế chu kỳ tế bào. Với sự tham gia của các protein này, các tế bào có thể ngừng tăng sinh trong điều kiện môi trường không thuận lợi, khi DNA bị hỏng hoặc xảy ra lỗi nghiêm trọng trong quá trình sao chép của nó. Những khoảng dừng như vậy được tế bào sử dụng để sửa chữa những hư hỏng đã xảy ra.

Dưới những điều kiện bên ngoài nhất định, chu kỳ tế bào có thể tạm dừng trong điểm hạn chế. Tại những thời điểm này, các tế bào bắt đầu chuyển sang pha S và/hoặc nguyên phân.

Tế bào động vật có xương sống trong môi trường nuôi cấy tiêu chuẩn không chứa huyết thanh, Trong hầu hết các trường hợp không vào pha S, mặc dù môi trường chứa tất cả các chất dinh dưỡng cần thiết.

Khi đạt tới lớp đơn lớp khép kín, các tế bào có khả năng phanh tiếp xúc, thoát khỏi chu kỳ tế bào ngay cả khi có mặt huyết thanh. Các tế bào đã rời khỏi chu kỳ phân bào trong một khoảng thời gian không xác định, duy trì khả năng tồn tại và khả năng tăng sinh, được gọi là tế bào nghỉ ngơi. Đây được gọi là sự chuyển sang trạng thái nghỉ tăng sinh hoặc pha G0.

Vào những năm 90 Các cuộc thảo luận tiếp tục liệu trạng thái ngủ đông tăng sinh có thể được định nghĩa là một pha khác về cơ bản với G1 hay không. Rõ ràng đây thực sự là trường hợp.

Trong nhân của các tế bào đang ở trạng thái nghỉ tăng sinh, cũng như trong các tế bào đang ở trạng thái nghỉ tăng sinh. pha G1, như một quy luật, chứa một lượng DNA gấp đôi. Tuy nhiên, có sự khác biệt đáng kể giữa các tế bào ở hai trạng thái này. Được biết, thời lượng của pha G1 trong quá trình phân chia ô ngắn hơn đáng kể so với thời gian chuyển tiếp G0-S. Nhiều nghiên cứu về sự hợp nhất của các tế bào không hoạt động và đang tăng sinh cũng như về vi tiêm mRNA đã chỉ ra rằng các tế bào ở pha G0 chứa chất ức chế tăng sinh, ngăn cản sự xâm nhập vào pha S.

Những sự thật này gợi ý rằng tế bào phải thực hiện một chương trình đặc biệt để thoát khỏi G0. Cũng cần lưu ý rằng chúng không được biểu hiện trong các tế bào nghỉ ngơi. CDK2 Và CDK4, Và cyclin D- Và Loại điện tử. Sự tổng hợp của chúng chỉ được gây ra bởi các yếu tố tăng trưởng ( Lodish H. và cộng sự, 1995). TRONG tế bào luân chuyển liên tục mức độ D- và E-cyclin vẫn ở mức cao trong toàn bộ chu kỳ và thời lượng của giai đoạn G1 giảm so với giai đoạn trước.

Do đó, trong các tế bào ở pha G0 không có protein nào cho phép đi qua các điểm hạn chế và cho phép đi vào pha S. Để chuyển các tế bào nghỉ sang pha S yếu tố tăng trưởng nên tạo ra sự tổng hợp các protein này trong chúng.

Chu kỳ tế bào: chất ức chế

Chu kỳ tế bào có hai giai đoạn chính (điểm chuyển tiếp, điểm kiểm soát R - điểm hạn chế), trên đó chúng có thể được thực hiện tác động tiêu cực về mặt pháp lý, ngăn chặn các tế bào di chuyển trong chu kỳ tế bào. Một trong những giai đoạn này kiểm soát quá trình chuyển đổi của tế bào sang quá trình tổng hợp DNA và giai đoạn còn lại kiểm soát sự bắt đầu nguyên phân. Có những giai đoạn quy định khác của chu kỳ tế bào.

Sự chuyển đổi của tế bào từ giai đoạn này sang giai đoạn khác của chu kỳ tế bào được kiểm soát ở mức độ hoạt hóa. CDK của họ xe đạp với chất ức chế kinase phụ thuộc cyclin CKI. Khi cần thiết, các chất ức chế này có thể được kích hoạt và ngăn chặn sự tương tác của CDK với các cyclin của chúng, và do đó ngăn chặn sự tương tác của chính chu kỳ tế bào. Sau khi thay đổi các điều kiện bên ngoài hoặc bên trong, tế bào có thể tiếp tục sinh sôi nảy nở hoặc đi vào con đường sự chết tế bào .

Có hai nhóm CKI: protein gia đình p21 Và INK4 (chất ức chế CDK4), các thành viên trong họ có đặc điểm cấu trúc tương tự nhau. Họ chất ức chế p21 bao gồm ba loại protein: p21 , p27 Và p57. Bởi vì những protein này được mô tả độc lập bởi một số nhóm nên tên thay thế của chúng vẫn được sử dụng. Do đó, protein p21 còn được biết đến dưới tên WAF1 (đoạn kích hoạt p53 loại hoang dã 1), CIP1 (protein tương tác CDK2 1), SDI1 (chất ức chế có nguồn gốc senescent 1) và mda-6 (gen liên quan đến phân biệt khối u ác tính). Từ đồng nghĩa của p27 và p57 lần lượt là KIP1 (protein ức chế kinase 1) và KIP2 (protein ức chế kinase 2). Tất cả các protein này có tác dụng đặc hiệu rộng rãi và có thể ức chế nhiều loại CDK .

Ngược lại, nhóm thuốc ức chế INK4 đặc hiệu hơn. Nó chứa bốn protein: p15INK4B , p16INK4A , p18INK4C Và p19INK4D. Chức năng ức chế họ INK4 trong giai đoạn này G1 chu kỳ tế bào, ức chế hoạt động kinase CDK4, tuy nhiên thứ hai sản phẩm protein của gen INK4A - p19ARF, Tương tác với yếu tố điều hòa MDM2 protein p53 và làm bất hoạt yếu tố này. Điều này đi kèm với sự ổn định tăng lên protein p53 và dừng lại

Chu kỳ tế bào: điều hòa quá trình chuyển từ pha G1 sang pha S

Trước khi bắt đầu chu kỳ tế bào protein p27, ở nồng độ cao, ngăn cản sự kích hoạt protein kinase CDK4 hoặc CDK6 cyclin D1 , D2 hoặc D3. Trong những điều kiện như vậy, tế bào vẫn ở trạng thái pha G0 hoặc giai đoạn G1 sớm trước khi nhận được kích thích phân bào. Sau khi được kích thích đầy đủ, nồng độ của chất ức chế p27 giảm đi do sự gia tăng hàm lượng nội bào của cyclin D. Điều này đi kèm với việc kích hoạt CDK và cuối cùng là quá trình phosphoryl hóa protein pRb, việc phát hành liên quan yếu tố phiên mã E2F và kích hoạt quá trình phiên mã của các gen tương ứng.

Trong những giai đoạn đầu của pha G1 của chu kỳ tế bào, nồng độ protein p27 vẫn khá cao. Do đó, sau khi ngừng kích thích phân bào của tế bào, hàm lượng protein này nhanh chóng được phục hồi ở mức tới hạn và việc di chuyển tiếp theo của tế bào qua chu kỳ tế bào bị chặn ở giai đoạn G1 tương ứng. Khả năng đảo ngược này có thể xảy ra cho đến khi giai đoạn G1 trong quá trình phát triển của nó đạt đến một giai đoạn nhất định gọi là điểm chuyển tiếp, sau đó tế bào bắt đầu phân chia và việc loại bỏ các yếu tố tăng trưởng khỏi môi trường không đi kèm với sự ức chế chu kỳ tế bào. Mặc dù từ thời điểm này trở đi các tế bào trở nên độc lập với các tín hiệu phân chia bên ngoài nhưng chúng vẫn giữ được khả năng tự điều khiển chu kỳ tế bào.

Thuốc ức chế CDK họ INK4 (p15 , p16 , p18 Và p19) tương tác cụ thể với kinase CDK4 Và CDK6. Protein p15 và p16 đã được xác định là chất ức chế khối u và quá trình tổng hợp của chúng được điều hòa protein pRb. Tất cả bốn protein đều ngăn chặn sự kích hoạt CDK4 và CDK6, bằng cách làm suy yếu sự tương tác của chúng với các cyclin hoặc bằng cách đẩy chúng ra khỏi phức hợp. Mặc dù cả protein p16 và p27 đều có khả năng ức chế hoạt động của CDK4 và CDK6, nhưng protein p16 và p27 có ái lực lớn hơn với các protein kinase này. Nếu nồng độ p16 tăng đến mức ức chế hoàn toàn hoạt động của kinase CDK4/6 thì protein p27 sẽ trở thành chất ức chế chính. CDK2 kinase .

Ở giai đoạn đầu của chu kỳ tế bào, các tế bào khỏe mạnh có thể nhận biết và phản ứng với tổn thương DNA bằng cách ngăn chặn sự phát triển của chu kỳ tế bào ở pha G1 cho đến khi tổn thương được sửa chữa. Ví dụ, để đối phó với tổn thương DNA do tia cực tím hoặc bức xạ ion hóa, protein p53 gây ra phiên mã gen protein p21. Tăng nồng độ nội bào sẽ ngăn chặn sự kích hoạt CDK2 cyclin E hoặc MỘT. Điều này ngăn chặn các tế bào ở pha G1 muộn hoặc pha S sớm của chu kỳ tế bào. Tại thời điểm này, tế bào tự xác định số phận tương lai của mình - nếu thiệt hại không thể được loại bỏ, nó sẽ chuyển sang trạng thái sự chết tế bào .

Có hai hệ thống điều tiết được chỉ đạo khác nhau G1/S- chuyển tiếp: tích cực và tiêu cực.

Hệ thống điều chỉnh tích cực sự xâm nhập vào pha S bao gồm dị vòng E2F-1/DP-1 và kích hoạt nó phức hợp cyclin kinase .

Một hệ thống khác ngăn cản sự xâm nhập vào pha S. Nó được đại diện bởi các chất ức chế khối u p53 Và pRB, ngăn chặn hoạt động của các chất dị vòng E2F-1/DP-1.

Sự tăng sinh tế bào bình thường phụ thuộc vào sự cân bằng chính xác giữa các hệ thống này. Mối quan hệ giữa các hệ thống này có thể thay đổi, dẫn đến thay đổi tốc độ tăng sinh tế bào.

Chu kỳ tế bào: điều hòa quá trình chuyển từ pha G2 sang pha M

Phản ứng của tế bào đối với tổn thương DNA có thể xảy ra trước khi nguyên phân. Sau đó protein p53 gây ra sự tổng hợp chất ức chế p21, điều này ngăn cản việc kích hoạt

CDK1 kinase cyclin B và làm chậm sự phát triển tiếp theo của chu kỳ tế bào. Quá trình di chuyển của tế bào qua quá trình nguyên phân được kiểm soát chặt chẽ - các giai đoạn tiếp theo không bắt đầu nếu không hoàn thành đầy đủ các giai đoạn trước đó. Một số chất ức chế đã được xác định trong nấm men, nhưng đặc tính tương đồng của chúng ở động vật vẫn chưa được biết rõ. Ví dụ, được mô tả protein nấm men BUB1 (nở chồi không bị ức chế bởi benomyl) Và MAD2 (thiếu ngừng phân bào), điều khiển sự gắn kết của nhiễm sắc thể ngưng tụ với trục phân bào trong kỳ giữa của nguyên phân. Trước khi quá trình lắp ráp chính xác của các phức hợp này hoàn tất, protein MAD2 tạo thành một phức hợp với protein kinase CDC20 và vô hiệu hóa nó. CDC20, sau khi được kích hoạt, sẽ phosphoryl hóa các protein và kết quả là chặn các chức năng của chúng nhằm ngăn cản sự phân kỳ của mỗi trong số hai nhiễm sắc thể tương đồng trong quá trình sự phân bào .

Phần kết luận

Các thí nghiệm với các đột biến phụ thuộc vào nhiệt độ của các dòng tế bào nấm men và động vật có vú đã chỉ ra rằng sự xuất hiện của quá trình nguyên phân được xác định bằng sự kích hoạt của một số gen nhất định và sự tổng hợp RNA và protein cụ thể. Đôi khi nguyên phân chỉ được coi là phân chia hạt nhân (karyokinesis), không phải lúc nào cũng đi kèm với phẫu thuật cắt bỏ tế bào - sự hình thành của hai phần. tế bào.
Do đó, do quá trình nguyên phân, một tế bào biến thành hai, mỗi tế bào có số lượng và hình dạng nhiễm sắc thể đặc trưng của một loại sinh vật nhất định và do đó có một lượng DNA không đổi.
Ý nghĩa sinh học của nguyên phân là nó đảm bảo sự ổn định số lượng nhiễm sắc thể trong tất cả các tế bào của cơ thể. Trong quá trình nguyên phân, DNA của nhiễm sắc thể của tế bào mẹ được phân bố hoàn toàn đồng đều giữa hai tế bào con phát sinh từ nó. Kết quả của quá trình nguyên phân là tất cả các tế bào của cơ thể, ngoại trừ tế bào giới tính, đều nhận được thông tin di truyền giống nhau. Những tế bào như vậy được gọi là soma (từ tiếng Hy Lạp "soma" - cơ thể). xe đạp). Di động xe đạp- đây là thời kỳ... phân bào xe đạp bao gồm nguyên phân, cũng như thời gian nghỉ ngơi (G0), sau nguyên phân ( G1), tổng hợp (S) và tiền nguyên tố( G2... . Thời kỳ hậu kỳ ( G1). Giai đoạn G1- đây là chuyện chính...

  • Sự tồn tại của tế bào trong thời gian và không gian. Di động xe đạp và quy định của nó

    Kiểm tra >> Sinh học

    Sự chia rẽ hoặc cái chết. phân bào và cuộc sống xe đạp trùng nhau ở các phân chia thường xuyên... (30-40% di động xe đạp) đang tăng cường. Sau đó G1 giai đoạn bắt đầu bằng S giai đoạn. Sự việc chính xác đang xảy ra…. Quá trình sửa chữa sau sinh sản xảy ra ở G2 giai đoạn. TRONG G2 giai đoạn(10-20%) quá trình tổng hợp xảy ra...

  • Mạng sống ( di động) xe đạp

    Báo cáo >> Sinh học

    Được gọi là quan trọng, hoặc di động xe đạp. Tế bào mới xuất hiện... phân bào. Ngược lại, xen kẽ bao gồm ba giai đoạn: tiền tổng hợp - G1, tổng hợp - S và sau tổng hợp - G2. Trong tiền tổng hợp ( G1...cái này giai đoạn khoảng 4 giờ.

  • Lịch sử phát triển và những thành tựu chính của di truyền học hiện đại

    Tóm tắt >> Y học, sức khỏe

    Tổ chức tạm thời của tế bào. Di động Và phân bào chu kỳ. Di động xe đạp– đây là thời kỳ... Tiền tổng hợp (hậu phân bào) G1– Thời gian từ…. c) Thời kỳ hậu tổng hợp G2– thời lượng ít hơn,… chia làm 4 giai đoạn: tiên tri, siêu hình, ...

    • Giai đoạn trung gian là gì? Thuật ngữ này xuất phát từ từ "inter" trong tiếng Latin, được dịch là "giữa" và "phasis" trong tiếng Hy Lạp - thời kỳ. Đây là giai đoạn quan trọng nhất trong đó tế bào phát triển và tích lũy chất dinh dưỡng để chuẩn bị cho lần phân chia tiếp theo. Interphase chiếm một phần lớn trong toàn bộ chu kỳ tế bào, có tới 90% toàn bộ vòng đời của tế bào xảy ra trong đó.

    Kỳ trung gian là gì

    Theo quy luật, phần chính của các thành phần tế bào phát triển trong toàn bộ pha, do đó rất khó để phân biệt từng giai đoạn riêng lẻ trong đó. Tuy nhiên, các nhà sinh học đã chia kỳ trung gian thành ba phần, tập trung vào thời gian sao chép trong nhân tế bào.

    Các chu kỳ xen kẽ: pha G(1), pha S, pha G(2). Thời kỳ tiền tổng hợp (G1), có tên bắt nguồn từ khoảng cách tiếng Anh, được dịch là “khoảng thời gian”, bắt đầu ngay sau khi phân chia. Đây là một khoảng thời gian rất dài, kéo dài từ mười giờ đến vài ngày. Chính trong giai đoạn này, sự tích tụ các chất xảy ra và chuẩn bị cho việc nhân đôi vật liệu di truyền: quá trình tổng hợp RNA bắt đầu và các protein cần thiết được hình thành.

    Interphase trong thời kỳ cuối cùng của nó là gì? Trong giai đoạn tiền tổng hợp, số lượng ribosome tăng lên, diện tích bề mặt của mạng lưới nội chất thô tăng lên và ty thể mới xuất hiện. Tế bào, tiêu tốn nhiều năng lượng, phát triển nhanh chóng.

    Các tế bào đã biệt hóa, không còn khả năng phân chia, vẫn ở trạng thái nghỉ gọi là G0.

    Thời kỳ chính của kỳ trung gian

    Bất kể quá trình nào xảy ra trong tế bào trong kỳ trung gian, mỗi giai đoạn phụ đều quan trọng đối với sự chuẩn bị tổng thể cho quá trình nguyên phân. Tuy nhiên, thời kỳ tổng hợp có thể được gọi là một bước ngoặt, bởi vì trong thời gian đó, nhiễm sắc thể được nhân đôi và quá trình chuẩn bị ngay lập tức cho quá trình phân chia bắt đầu. RNA tiếp tục được tổng hợp nhưng ngay lập tức kết hợp với protein nhiễm sắc thể, bắt đầu quá trình sao chép DNA.

    Kỳ trung gian của tế bào ở phần này kéo dài từ sáu đến mười giờ. Kết quả là, mỗi nhiễm sắc thể nhân đôi và đã bao gồm một cặp nhiễm sắc thể chị em, sau đó phân tán về các cực của trục chính. Trong pha tổng hợp, các trung thể tăng gấp đôi nếu chúng có mặt trong tế bào. Trong thời kỳ này, nhiễm sắc thể có thể được nhìn thấy dưới kính hiển vi.

    Ky thu ba

    Về mặt di truyền, các nhiễm sắc thể hoàn toàn giống nhau, vì một trong số chúng là của mẹ và nhiễm sắc thể thứ hai được sao chép bằng RNA thông tin.

    Ngay sau khi xảy ra sự nhân đôi hoàn toàn của tất cả các vật chất di truyền, giai đoạn hậu tổng hợp bắt đầu, trước sự phân chia. Tiếp theo là sự hình thành các vi ống, từ đó trục chính sẽ hình thành và các nhiễm sắc thể sẽ phân kỳ về các cực. Năng lượng cũng được dự trữ vì trong quá trình nguyên phân, quá trình tổng hợp chất dinh dưỡng giảm đi. Thời gian của giai đoạn hậu tổng hợp ngắn, thường chỉ kéo dài vài giờ.

    Điểm kiểm tra

    Trong quá trình này, tế bào phải đi qua một số điểm kiểm tra nhất định - những “điểm đánh dấu” quan trọng, sau đó nó chuyển sang giai đoạn khác. Nếu vì lý do nào đó mà tế bào không thể vượt qua điểm kiểm tra, thì toàn bộ chu kỳ tế bào sẽ bị đóng băng và giai đoạn tiếp theo sẽ không bắt đầu cho đến khi các vấn đề ngăn cản nó đi qua điểm kiểm tra được khắc phục.

    Có bốn điểm chính, hầu hết trong số đó chỉ ở giai đoạn xen kẽ. Tế bào vượt qua điểm kiểm tra đầu tiên trong giai đoạn tiền tổng hợp, khi tính toàn vẹn của DNA được kiểm tra. Nếu mọi thứ đều chính xác thì thời kỳ tổng hợp sẽ bắt đầu. Trong đó, điểm đối chiếu là xác minh tính chính xác trong quá trình sao chép DNA. Điểm kiểm tra trong giai đoạn sau tổng hợp là kiểm tra hư hỏng hoặc thiếu sót ở hai điểm trước đó. Giai đoạn này cũng kiểm tra xem quá trình sao chép và tế bào đã diễn ra hoàn toàn như thế nào. Những người không vượt qua bài kiểm tra này không được phép tham gia nguyên phân.

    Các vấn đề trong kỳ trung gian

    Sự gián đoạn chu kỳ tế bào bình thường không chỉ có thể dẫn đến thất bại trong quá trình nguyên phân mà còn dẫn đến sự hình thành các khối u rắn. Hơn nữa, đây là một trong những lý do chính cho sự xuất hiện của họ. Quá trình bình thường của mỗi giai đoạn, dù ngắn đến đâu, đều quyết định việc hoàn thành thành công các giai đoạn tiếp theo và không có vấn đề gì. Tế bào khối u có những thay đổi tại điểm kiểm tra chu kỳ tế bào.

    Ví dụ, trong một tế bào có DNA bị tổn thương, giai đoạn tổng hợp của kỳ trung gian không xảy ra. Đột biến xảy ra dẫn đến mất hoặc thay đổi gen protein p53. Không có sự tắc nghẽn trong chu kỳ tế bào và quá trình nguyên phân bắt đầu trước thời hạn. Kết quả của những vấn đề như vậy là một số lượng lớn các tế bào đột biến, hầu hết đều không thể tồn tại được. Tuy nhiên, những tế bào có thể hoạt động sẽ tạo ra các tế bào ác tính, chúng có thể phân chia rất nhanh do giai đoạn nghỉ ngơi bị rút ngắn hoặc vắng mặt. Đặc điểm của kỳ trung gian cho phép các khối u ác tính bao gồm các tế bào đột biến phân chia rất nhanh.

    Thời lượng xen kẽ

    Chúng ta hãy đưa ra một vài ví dụ về thời gian giữa các giai đoạn trong vòng đời của tế bào kéo dài bao lâu so với quá trình nguyên phân. Trong biểu mô ruột non của chuột bình thường, “giai đoạn nghỉ ngơi” mất ít nhất 12 giờ và quá trình nguyên phân kéo dài từ 30 phút đến một giờ. Các tế bào tạo nên rễ của đậu tằm phân chia cứ sau 25 giờ, với giai đoạn M (nguyên phân) kéo dài khoảng nửa giờ.

    Interphase cho cuộc sống tế bào là gì? Đây là giai đoạn quan trọng nhất, nếu không có nó thì không chỉ quá trình nguyên phân mà còn cả sự sống của tế bào nói chung sẽ không thể thực hiện được.

    Chiều cao cơ thể con ngườiđược gây ra bởi sự gia tăng kích thước và số lượng tế bào, sau này được đảm bảo bởi quá trình phân chia hoặc nguyên phân. Sự tăng sinh tế bào xảy ra dưới tác động của các yếu tố tăng trưởng ngoại bào và bản thân các tế bào cũng trải qua một chuỗi các sự kiện lặp đi lặp lại được gọi là chu kỳ tế bào.

    Có bốn chính giai đoạn: G1 (tiền tổng hợp), S (tổng hợp), G2 (sau tổng hợp) và M (phân bào). Tiếp theo là sự tách tế bào chất và màng sinh chất, tạo ra hai tế bào con giống hệt nhau. Các pha Gl, S và G2 là một phần của kỳ trung gian. Sự sao chép nhiễm sắc thể xảy ra trong pha tổng hợp hoặc pha S.
    Số đông tế bào không chịu sự phân chia tích cực; hoạt động phân bào của chúng bị ức chế trong pha GO, là một phần của pha G1.

    Thời lượng pha M là 30-60 phút, trong khi toàn bộ chu kỳ tế bào diễn ra trong khoảng 20 giờ.Tùy theo độ tuổi, tế bào bình thường (không có khối u) của con người trải qua tới 80 chu kỳ phân bào.

    Quy trình chu kỳ tế bàođược kiểm soát bằng cách kích hoạt và bất hoạt lặp đi lặp lại một cách tuần tự các enzyme chủ chốt gọi là kinase protein phụ thuộc cyclin (CDPK), cũng như các đồng yếu tố của chúng, cyclin. Trong trường hợp này, dưới ảnh hưởng của phosphokinase và phosphatase, sự phosphoryl hóa và khử phospho của các phức hợp cyclin-CZK đặc biệt xảy ra, nguyên nhân gây ra sự khởi đầu của các giai đoạn nhất định của chu kỳ.

    Ngoài ra, về các vấn đề liên quan các giai đoạn tương tự như protein CZK gây ra sự nén chặt của nhiễm sắc thể, vỡ vỏ nhân và tái tổ chức các vi ống tế bào để tạo thành trục phân hạch (trục phân bào).

    Pha G1 của chu kỳ tế bào

    pha G1- giai đoạn trung gian giữa pha M và pha S, trong đó lượng tế bào chất tăng lên. Ngoài ra, vào cuối giai đoạn G1 có điểm kiểm tra đầu tiên để kiểm tra quá trình sửa chữa DNA và các điều kiện môi trường (liệu chúng có đủ thuận lợi để chuyển sang giai đoạn S hay không).

    Trường hợp hạt nhân ADN bị hư hỏng, hoạt động của protein p53 tăng lên, kích thích quá trình phiên mã của p21. Loại thứ hai liên kết với phức hợp cyclin-CZK cụ thể, chịu trách nhiệm chuyển tế bào sang pha S và ức chế sự phân chia của nó ở giai đoạn pha Gl. Điều này cho phép các enzyme sửa chữa sửa chữa các đoạn DNA bị hư hỏng.

    Nếu bệnh lý xảy ra sao chép protein p53 của DNA bị lỗi tiếp tục, cho phép các tế bào phân chia tích lũy đột biến và góp phần vào sự phát triển của các quá trình khối u. Đây là lý do tại sao protein p53 thường được gọi là “người bảo vệ bộ gen”.

    Pha G0 của chu kỳ tế bào

    Sự tăng sinh tế bào ở động vật có vú chỉ có thể thực hiện được khi có sự tham gia của các tế bào do các tế bào khác tiết ra. yếu tố tăng trưởng ngoại bào, phát huy tác dụng của chúng thông qua việc truyền tín hiệu theo tầng của gen tiền ung thư. Nếu trong giai đoạn G1, tế bào không nhận được tín hiệu thích hợp thì nó sẽ thoát khỏi chu kỳ tế bào và chuyển sang trạng thái G0, trạng thái này có thể duy trì trong vài năm.

    Khối G0 xảy ra với sự trợ giúp của protein - chất ức chế nguyên phân, một trong số đó là protein u nguyên bào võng mạc(Rb protein) được mã hóa bởi các alen bình thường của gen ung thư nguyên bào võng mạc. Protein này gắn vào các protein điều hòa lệch, ngăn chặn sự kích thích phiên mã của các gen cần thiết cho sự tăng sinh tế bào.

    Các yếu tố tăng trưởng ngoại bào phá hủy khối bằng cách kích hoạt Phức hợp cyclin-CZK đặc hiệu Gl, phosphoryl hóa protein Rb và thay đổi cấu hình của nó, kết quả là sự kết nối với các protein điều hòa bị phá vỡ. Đồng thời, phần sau kích hoạt quá trình phiên mã của các gen mà chúng mã hóa, kích hoạt quá trình tăng sinh.

    Pha S của chu kỳ tế bào

    Số lượng tiêu chuẩn DNA xoắn kép trong mỗi tế bào, bộ nhiễm sắc thể đơn bội tương ứng thường được ký hiệu là 2C. Bộ 2C được duy trì trong suốt pha G1 và nhân đôi (4C) trong pha S, khi DNA nhiễm sắc thể mới được tổng hợp.

    Bắt đầu từ cuối Pha S và cho đến pha M (bao gồm cả pha G2), mỗi nhiễm sắc thể nhìn thấy được chứa hai phân tử DNA liên kết chặt chẽ được gọi là nhiễm sắc thể chị em. Do đó, trong tế bào người, từ cuối pha S đến giữa pha M, có 23 cặp nhiễm sắc thể (46 đơn vị nhìn thấy được), nhưng có 4C (92) chuỗi xoắn kép của DNA hạt nhân.

    Trong tiến trình nguyên phân các bộ nhiễm sắc thể giống hệt nhau được phân bố giữa hai tế bào con sao cho mỗi tế bào chứa 23 cặp phân tử DNA 2C. Cần lưu ý rằng pha G1 và G0 là pha duy nhất của chu kỳ tế bào trong đó 46 nhiễm sắc thể trong tế bào tương ứng với bộ phân tử DNA 2C.

    Pha G2 của chu kỳ tế bào

    Thứ hai điểm kiểm tra, nơi kiểm tra kích thước tế bào, nằm ở cuối pha G2, nằm giữa pha S và nguyên phân. Ngoài ra, ở giai đoạn này, trước khi chuyển sang nguyên phân, tính toàn vẹn của quá trình sao chép và tính toàn vẹn của DNA sẽ được kiểm tra. Nguyên phân (pha M)

    1. tiên tri. Các nhiễm sắc thể, mỗi nhiễm sắc thể bao gồm hai nhiễm sắc thể giống hệt nhau, bắt đầu ngưng tụ và trở nên nhìn thấy được bên trong nhân. Ở hai cực đối diện của tế bào, một bộ máy giống trục chính bắt đầu hình thành xung quanh hai trung thể từ các sợi tubulin.

    2. Prometaphase. Màng nhân phân chia. Kinetochore hình thành xung quanh tâm động của nhiễm sắc thể. Các sợi tubulin xâm nhập vào nhân và tập trung gần kinetochores, nối chúng với các sợi phát ra từ trung thể.

    3. Siêu hình. Sức căng của các sợi làm cho các nhiễm sắc thể xếp thành hàng ở giữa các cực của trục chính, từ đó hình thành nên tấm metaphase.

    4. Kỳ sau. DNA centromere, được chia sẻ giữa các nhiễm sắc thể chị em, được nhân đôi và các nhiễm sắc thể tách ra và di chuyển ra xa nhau hơn về phía các cực.

    5. Kỳ cuối. Các nhiễm sắc thể chị em tách biệt (từ thời điểm này trở đi được coi là nhiễm sắc thể) đạt tới các cực. Một màng nhân xuất hiện xung quanh mỗi nhóm. Chất nhiễm sắc bị cô đặc tiêu tan và hình thành nucleoli.

    6. Vận động tế bào. Màng tế bào co lại và một rãnh phân cắt được hình thành ở giữa các cực, theo thời gian sẽ ngăn cách hai tế bào con.

    Chu kỳ trung thể

    TRONG Thời gian pha G1 một cặp trung tử liên kết với mỗi trung thể tách ra. Trong giai đoạn S và G2, một trung tử con mới được hình thành ở bên phải của các trung tử cũ. Vào đầu pha M, trung thể phân chia và hai trung thể con di chuyển về phía cực của tế bào.