Курс за генетика 65629490
Документи
ПРЕНОС НА наследни информации
Кај соматските клетки, генетскиот материјал двојно зголемен во интерфејсот се распределува подеднакво и целосно на ќерките, преку процесот на митотска поделба. Резултатот е две нови клетки (ќерки), генетски идентични, и едни со други и со клетката (мајката) од каде доаѓаат. Процесите со кои клетката го реплицира генетскиот материјал, го дели рамномерно и го пренесува на ќерките во прогресивен, прецизно регулиран редослед што го формира клеточниот циклус. Контролата на клеточниот циклус на крајот одлучува дали ќелијата ќе продолжи да напредува низ циклусот (да расте и да се дели) или да страда од диференцијација или да премине во состојба на пролиферативен одмор. Губење на контролата на циклусот ќе предизвика абнормален раст на клетките (туморски клетки, развојни дефекти) или ќе доведе до програмирана клеточна смрт (апоптоза). Грешки може да се појават и во сегрегацијата на хромозомите во митозата што ќе генерира хромозомски абнормалности. Од овие причини, познавањето на процесите што го сочинуваат клеточниот циклус е од особено значење за разбирање на некои патогени механизми кои создаваат болести.
Клеточниот циклус претставува низа на биохемиски и морфолошки настани што се јавуваат во животот на клетката, од моментот на формирање до крајот на нејзината поделба. Клеточниот циклус има два големи периоди: интерфејс и поделба (слика 5.6).
Интерфејсот претставува период помеѓу две последователни поделби, во кои се случуваат сите активности специфични за ќелијата. Најважниот настан на интерфејсот е синтеза на ДНК (репликација), што ја удвојува количината на генетски материјал (4С). Се јавува во ограничен период на интерфејсот, наречен фаза S. Поради овој процес, интерфејсот може да се подели во три последователни фази: фаза G1 (пресинтетички), фаза S (синтеза) и фаза G2 (постсинтетички или премитотични).
Клеточна делба или фаза М ("митотична") се состои од низа секвенцијални процеси со кои генетскиот материјал (ДНК), реплициран во интерфејсот, се дистрибуира рамномерно и тотално (хроматидна сегрегација) формирајќи две различни јадра, а клетката се дели на две ќерки клетки (цитокини); тие ќе бидат идентични со ќелијата од каде што потекнуваат (види Поглавје 1, Слика 1.1.Б). Со реплицирање на ДНК и поделба, се обезбедува верен пренос на генетски информации во сукцесијата на клеточните генерации.
Времетраењето на клеточниот циклус може да варира во голема мера помеѓу различните ткива, поради варијабилноста на G1 фазата, а другите фази се релативно константни во траење. За просечно времетраење од 24 часа, приближното времетраење на фазите е: G1 = 10 часа, S = 9 часа, G2 = 4 часа, M = 1 час. I ФАЗА ПЕРИОД
ВО ВРЕМЕТРАЕ (Е (часови) КВАЛИТЕТ НА НАСТАНИ
АДНАСПЕКТ НА ЕЛЕКТРОНСКИОТ МИКРОСКОП
Интензивна синтеза на iProtein RNA
2C 2n монохроматидни хромозоми
Синтеза на ДНК и хистон 4C
Синтеза на поделба на вретено протеини Синтеза на фактор што предизвикува митоза
4C 2n спирализирани бихроматидни хромозоми
Кондензирани бихроматидни хромозоми (видливи под оптички микроскоп)
Телофаза 2C 2C монохроматидни хромозоми
1.1. ФАЗИ НА ЦИКЛОТ НА МИТОТИЧНИ КЛЕТКИ
Фаза G1 Фаза G1 (на англиски интервал на јаз, празнина, празна, бидејќи неговото значење не беше познато) претставува почетна фаза на клеточниот циклус,
за раздвојување на стимулираните клетки (според факторите на раст) (Табела 5.1). Секој хромозом (силно спирализиран) е монохроматиден, составен од една молекула на ДНК. Количината на генетскиот материјал е 2C ДНК молекули во форма на 2n (46) спирализирани хромозоми. Во првиот дел од фазата Г1 (G1A), постои интензивна синтеза на супстанции (РНК, протеини) неопходни за раст и функционирање на клетките. РНК и протеините се акумулираат до концентрацијата на прагот, наречена „Р“ ограничувачка точка, по што клетките минуваат во подфазата G1B, условувајќи се да влезат во S фазата и да се поделат (Слика 5.6) .1
Под одредени услови (недостаток на фактори на раст, присуство на инхибитори на синтеза на протеини, итн.), Клетките во подфазата G1A можат да поминат во фаза на намалена метаболичка активност, наречена G0 или G1Q фаза (од „мирување“ - одмор, тишина ), во кои тие остануваат одржливи и можат да преживеат долго време. Ако овие ограничувачки услови исчезнат, G0 клетките можат да се вратат во G1, а потоа да преминат во S фазата, бидејќи ја задржуваат својата способност да се делат. Фазите G1 и G0 се две различни физиолошки ленти на клетката.
Некои клетки во подфазата Г1А (под влијание на индуктори на диференцијација) трајно го напуштаат клеточниот циклус и преминуваат во фазата Г1Д, што одговара на диференцираните клетки; тие веќе не се делат и умираат по одредено време.
б. S фаза S фаза (на англиски јазик "синтеза") се карактеризира со синтеза на ДНК (постигната со полуконзервативна репликација) и
синтеза на хистон (види поглавје 5.А). Во оваа фаза, вкупната количина на ДНК (2С) мора целосно да се реплицира, но само еднаш; постои двојно зголемување на количината на генетски материјал (4С), задолжителен услов за развој на клеточна делба. Бројот на хромозоми останува 46, но секој хромозом ќе биде бихроматидијан, составен од две идентични хроматиди („сестри“), така што ќе содржи две молекули на ДНК.
Репликацијата на ДНК во фазата S е асинхрона: некои ДНК сегменти (богати со парови на базата на ГЦ) се реплицираат рано, на почетокот на S фазата, а другите сегменти (богати со парови на базата АТ) се реплицираат доцна, на крајот од S фазата. прецизни за
1 Позицијата на точката на запирање G1 е неизвесна, или близу до S фазата или во средината на G11 фазата
Синтезата/репликацијата на ДНК може да се добие или со авторадиографија (со користење на радиоактивен изотоп, обично тритизиран тимидин T3H), или со употреба на бромодеоксиуридин (BrdU), аналог на тимин. Тие ќе бидат вметнати во новосинтетизираната молекула, обележувајќи ја радиоактивно во првиот случај или менувајќи ја нејзината конфигурација во вториот случај.
Понекогаш, во S фазата на митотичниот клеточен циклус, постои „еднаква размена на генетски материјал помеѓу сестрински хроматиди“ (SCE) (Рамка 5.2).
в. G2 фаза G2 фаза се карактеризира со синтеза на специфични протеини и мали количини на ДНК (неопходна во процесот на
„корекција“ на грешките во репликацијата). Секој хромозом е бихроматидиан (количината на ДНК е 4С), но е деспирализирана. Кон крајот на фазата Г2, се активира/синтетизира „фактор на активирање на митоза“ (MPF), што предизвикува кондензација на хроматинските нишки во хромозомите и формирање на вретеното на поделбата.
Елегантна демонстрација на постоењето на MPF е феноменот на „предвремена кондензација на хромозомите“, постигнат со спојување на клетка во поделба (метафаза) со клетка во интерфејс (слика 5.7.); постои брза кондензација на интерфазните хроматински нишки, кои обично се силно спирализирани и затоа се невидливи за светлиот микроскоп, а нуклеарната мембрана се распаѓа.
Во отсуство на фактор на кондензација, клетките застануваат во фазата Г2 и можат да го напуштат клеточниот циклус, формирајќи тетраплоидни клетки (4n хромозоми); некои од нив стануваат бинуклеарни клетки (на пр. кардиомиоцити кај возрасни) (Слика 5.6).
г. Фаза Мфаза М одговара на митотичката поделба и трае околу еден час. Започнува со поделба на јадрото (митоза) т.е.
завршуваат со поделба на цитоплазмата (цитокини). Повторно потенцираме дека, во оваа фаза, генетскиот материјал дуплиран во интерфејсот (4C ДНК молекули во 46 бихроматидни хромозоми) сегрегира, односно се дистрибуира подеднакво и тотално на клетките „ќерки“ (2C ДНК молекули во 46 монохроматидни хромозоми), што ќе со што се идентични со клетката од која доаѓаат. Процесот на "дистрибуција" на генетскиот материјал по делба обично се изведува со голема прецизност, обезбедувајќи ја верноста во пренесувањето на генетските информации во сукцесијата на клеточните генерации. Сепак, може да страда и од грешки, што ќе генерира хромозомски абнормалности.
1.2. ЕВОЛУЦИЈА НА КЛЕТКИТЕ РЕЗУЛТАТИ СО ПОДЕЛБА Клетките што резултираат по поделбата можат да еволуираат во три насоки: размножување, диференцијација и преминување кон одмор.
Пролиферација: Клетките минуваат низ нов циклус и се делат постојано; овие „циклични клетки“ го сочинуваат пролиферативниот оддел на
Телото се наоѓа во ембрионални ткива, хематогена срцевина, базален слој на епидермисот итн. б) Диференцијација. Клетките трајно го напуштаат клеточниот циклус и се претвораат во специјализирани клетки, со одредени структури и функции, кои не се
тие се делат и умираат по одредено време. На пример: неврони, мускулни клетки, гранулоцити, зрели црвени крвни зрнца итн. Фаза на одмор. Некои клетки (на пример: матични клетки или су; лимфоцити .а.) Оставете го клеточниот циклус во фаза Г1 и останете во фаза Г0,
имаат помала метаболичка активност, но ја задржуваат својата способност за поделба. Овие клетки го формираат не-пролиферативниот оддел. Под посебни услови, тие реагираат на одредени стимули на животната средина (фактори на раст, некои хормони, митогени супстанции и сл.) И можат повторно да влезат во циклусот на поделба. Утврдувачки пример е активирање на Т-лимфоцитите во периферната крв под дејство на фитохемаглутинин (PHA); тие се претвораат во лимфобласти, млади клетки кои интензивно се делат. Овој феномен се користи за проучување на хромозомите од лимфоцитни култури (види поглавје 2.Д.3).
1.3 КОНТРОЛА НА ЦЕЛКИ НА КЛЕТКИ. Уредената прогресија и нормалниот развој на клеточниот циклус се постигнуваат со биохемиски реакции при кои се активираат повеќе киклази зависни од циклин (ЦДК) (1-7) со фиксирање на протеини наречени циклин (A-H). При активирање, секој комплекс на протеини ЦДК-циклин фосфорилира одредени специфични протеини, неопходни за реакции кои се јавуваат во одредена фаза од циклусот. Потоа, комплексот ЦДК-циклин може да се деактивира предизвикувајќи премин кон лицето