Клеточный цикл

26.11.2014
Клеточный цикл
Клеточный
цикл
–
совокупность
генетических,
биохимических
и
морфологических клеточных событий от
появления клетки до следующего деления,
дифференциации или гибели
Обычный клеточный цикл
Клеточный цикл при дроблении зиготы
1
26.11.2014
В многоклеточном организме существуют
разные клетки:
I. Сильно-специализированные клетки
потерявшие способность к делению
(нервные, поперечнополосатые мышцы, клетки
хрусталика);
II. Специализированные клетки с
пониженным потенциалом
пролиферации (клетки печени, лимфоциты);
III. Недифференцированные клетки, с
повышенным потенциалом
пролиферации (стволовые клетки)
!!! Клеточный цикл = митотический цикл
Этапы клеточного цикла
Интерфаза
Период G1 (постмитотический, пресинтетический)
Период S (синтетический)
Период G2 (постсинтетический, премиотический)
Митоз
Профаза, Прометафаза
Кариокинез
Метафаза
Анафаза
Цитокинез
Телофаза
ИНТЕРФАЗА
Период G1 – продолжительность
варьирует (6-12 часов):
•Деконденсация хроматина
•Интенсификация транскрипции и
трансляции
•Появление ядрышек
!!! Хромосомы однохроматидные
!!! Клетки диплоидные(2n=2c)
2
26.11.2014
S период (6-8 часа):
•Репликация ДНК → удвоение
количества ДНК;
•Хромосомы становятся
двухроматидными (2n=4c)
•Синтез гистонов;
•Удвоение центриолей.
Репликация
ДНК
Расщепление
хромосом
S период
Анафаза
46 однохроматидных 46 двухроматидных 46 однохроматидных 46 однохроматидных
хромосом
хромосом
хромосом
хромосом
Период G2 (3-4 часа) – подготовка
клетки к делению:
•Контроль завершения репликации;
•Накопление тубулинов;
•Накопление белковых факторов для
клеточного деления.
Количество
Белки
Процессы
синтеза в
течении
интерфазы
РНК
ДНК
Часы
3
26.11.2014
Митоз
Профаза
Метафаза
Анафаза
Телофаза
Профаза
•ДНК - реплицированна 2n=4c.
•Конденсация хроматина.
•Диссоциация ядрышек
•Диссоциация ядерной оболочки
•Созревание кинетохор с каждой
стороны центромеры. Кинетохра –
комплекс ДНК-белки для прикрепления
веретена деления.
•Образование веретена деления
Прометафаза
•Продолжается конденсация ДНК
•Хромосомы перемещаются к экваториальной
плоскости
•Присоединение
веретена
деления
к
кинетохорам
4
26.11.2014
Метафаза
•Образование метафазной пластинки
!!! Все хромосомы в одной плоскости на
экваторе
Анафаза
•Продольное расщепление центромеры
•Перемещение хроматид (однохроматидных
хромосом) к клеточным полюсам
!!! Скорость перемещения – 0,2-5,0 μm/мин.
Продолжительность перемещения – 2-60
мин.
Происходит
укорачивание
микротрубочек со стороны центромеры.
5
26.11.2014
Телофаза и цитокинез
•Деконденсация хромосом
•Образование ядерной оболочки
•Образование ядрышек
•Разделение цитоплазмы (цитокинез)
при помощи цитоскелета.
Профаза
Прометафаза
Интерфаза
Метафаза
Телофаза
Анафаза
G2
Митоз
Телофаза
Анафаза
Метафаза
Приготовление к митозу
Профаза
Ядрышковый цикл
Приготовление к репликации
ДНК
G1
Репликация
ДНК
S
Ядерная Ядрышко
оболочка
Диссоциация ядрышка
Образование ядрышка
6
26.11.2014
Цикл центриолей
7
26.11.2014
Контроль клеточного цикла:
Контроль перехода от одного этапа к другому.
Каждое событие происходит только после
завершения предыдущего этапа.
Основные события:
-
начало синтеза ДНК
-
начало деления клетки.
Контроль событий определяется переходом
клеток через точки рестрикции:
R1 – G1 / S
R2 – G2 / Митоз
Точки рестрикции:
R1 – G1 / S
R2 – G2 / Митоз
Точки проверки:
I – G1 (проверка клеточного роста, факторов
среды)
II – G2/Митоз (проверка клеточного роста,
факторов среды, качества репликации)
III – Метафаза (проверка правильности
прикрепления веретена деления).
Факторы контроля клеточного цикла
Рецепторы
Внешние
Переносчики
информации
Факторы
транскрипции
Опухолевые
гены
Стимуляторы Ингибиторы
Протоонкогены
ГСО
8
26.11.2014
Репарация
ДНК
Клеточный
цикл
p53
Митоген
C-myc
Bcl-2
Апоптоз
Pro-onc
GST
Pro-onc
GST
Pro-onc
Синтез ДНК
Митоз
Завершение
митоза
Контроль
клеточного
состава
Завершение
митоза
Контроль
целостности
ДНК
Контроль
репликации
ДНК
Синтез циклинов
Деградация циклинов
9
26.11.2014
10
26.11.2014
Циклин В
Разрушение
циклина В
Разрушение
циклина А
Циклины G1
Циклин А
Разрушение
циклинов G1
Циклины – белки, контролирующие клеточный цикл:
1. Контролируют разрушение комплексов
предыдущего этапа
2. Обеспечивает протекание настоящего этапа;
3. Активирует комплекс следующего этапа
сdk2-циклин Е
сdk2-циклин D1,
D2, D3
сdk2-циклин A
сdk1-циклин A
сdk1-циклин B
Точка
рестрикции
11
26.11.2014
Фактор
роста
Factor
de creştere
Рецептор
Receptor
Цитозоль
CITOSOL
Киназа1 1
Kinaza
Kinaza 22
Киназа
Genă activată
Активация
генаdeпри
proteina
reglatoare
помощи
белка-регулятора
Gena
răspunsului primar
Ген первичного
ответа
Gena răspunsului întârziat
Activarea
sistemului
de control
a ciclului
celular цикла
Активация
системы
контроля
клеточного
Судьба клеток после деления
G1
S
Апоптоз
G0
Дифференцияция
Трансформация
Малигнизация
G2
Митоз
Старение /
вымирание
Апоптоз
 Запрограммированная
клеточная
смерть
 Физиологическая смерть клеток
 Определяет клеточный гомеостаз:
 Равновесие между клеточной
пролиферацией / смертью
12
26.11.2014
Сигнал
Этапы
апоптоза
Живая клетка
Повышенная активность нуклеаз
Фрагментация ДНК
Фрагментация ядра и клетки,
образование апоптозных телец
Фагоцитоз апоптозных телец
соседними клетками
13
26.11.2014
Молекулярные механизмы в апоптозе







Распознавание сигналов при
помощи рецепторов
Перенос сигнала к фактору
транскрипции р53
Повышение проницаемости
митохондриальной мембраны
благодаря действию р53 на
ген bcl-2
Активация каспаз и протелоиз
Активация этдонуклеаз и
разрушение ядра
Фрагментация клетки и
образование апоптозных
телец
Фагоцитоз апоптозных телец
На путь апоптоза становятся:





Мутантные клетки, трансформированные
Старые клетки
Клетки, узнаваемые как чужие →
аномальные рецепторы
Клетки, потерявшие контакты с другими
Избыточные клетки → для поддержания
численности клеток.
Нормальный апоптоз
В эмбриогенезе – органы приобретают
конечную структуру
 Удаление рудиментов
 Удаление постаревших клеток
 Удаление опухолевых клеток
 В иммунной системе → удаление
ненужных клонов

14
26.11.2014
Болезни с недостаточным
апоптозом
Раковые болезни
 Автоиммунные болезни
 Вирусные заболевания

Болезни с избыточным апоптозом
Нейродегеративные заболевания
- болезнь Алцгеймера
- болезнь Паркинсона
- retinita pigmentosum
 Ишемические болезни
- инфаркт миокарда
- исульт
 Остеопороз
 СПИД

15