Дәріс 5 Тақырыбы Митоздық цикл Генетикалық бақылануы

Дәріс 5 • Тақырыбы: Митоздық цикл. Генетикалық бақылануы, реттелуі. Апоптоз. • Мақсаты: Жасушаның тіршілік циклімен және оның кезеңдерімен, генетикалық реттелуімен таныстыру. Апоптоз, оның био - медициналық маңызына тоқтау.

ӘДЕБИЕТТЕР: • Фаллер Д. М. , Шилдс Д. « Молекулярная биология клетки» , М. 2003, С. 126 – 144 • Мушкамбаров Н. Н. , Кузнецов С. Н. « Молекулярная биология» М. 2003, С. 404 -521 • Альбертс Б. и др. « Молекулярная биология клетки» , М. Мир. 1994, т2, С. 287 -301 • Ярыгин В. И. и др. «Биология» , М. 2001. С. 40 – 41, 55 -60 • Жимулев И. Ф. « Общая и молекулярная генетика» , Новосибирск, 2006, С 118, 236, 254256

ДӘРІСТІҢ ЖОСПАРЫ: • • ЖАСУШАЛЫҚ циклдің кезеңдері. ЖАСУША бөлінуінің негізгі механизмдері. Циклин және циклинге тәуелді киназалардың жасушалық циклді реттеудегі ролі. ДНҚ өзгерістерін бақылайтын реттеуші нүктелер туралы түсінік. Циклдің тоқтау механизмі және апоптоздың басталуы. Жасужалық циклді бақылаудың бұзылуы, оның медицинадағы маңызы. Апоптоз.

ЖАСУШАЛЫҚ ЦИКЛ немесе жасушаның тіршілік циклі • • Жасушаның пайда болуынан оның келесі бөлінуіне немесе жойылуына дейінгі кезең. Бұл кезеңде жаңа пайда болған жасушаның мамандануы, арнайы қызметтерін атқаруы жүреді және тыныштық кезеңдерден тұрады.

* Тіршілік циклінің ерекшеліктеріне байланысты ұдайы жаңаратын (бөлінетін) және жоғары дифференцияланған, маманданған бөлінбейтін жасушалар деп жіктеуге болады. Мысалы, нейрондар, кардиомиоциттер. * Ұдайы бөлінетіндердің тіршілігі бөлінуден келесі өзінің бөлінуіне дейінгі уақытқа созылады. Мұндай циклды митоздық цикл деп те атайды. Мысалы, тері эпидермисінің, ішек және тыныс алу жолдарының эпителий жасушалары және бағаналы жасушалар.

Митоздық цикл жасушаның пайда болуынан келесі өзінің бөлінуіне дейінгі кезең • Жасушаның арнайы қызмет атқаруынан, тыныштық қезінен және бөлінуінен тұрады. • Митоздық (пролиферативтық) цикл жасушаның бөлінуге даярлануы мен бөлінуі кезіндегі процестердің жиынтығын қамтиды. Ол 4 кезеңнен тұрады: 1. G 1 –пресинтездік немесе постмитоздық; 2. S - синтездік; 3. G 2 - постсинтездік немесе премитоздық; 4. Митоз.

Пресинтездік G 1 кезең • Бұл кезеңде ақуыздар, РНҚ-дар, липидтер, көмірсулар түзіледі. • Жасушаның органоидтары еселенеді. • Кезеңнің ұзақтығы жасушаның типіне байланысты 10 сағаттан бірнеше тәулікке созылады. • Генетикалық материалдың мөлшері 2 п 2 s.

Митоздық циклдің S кезеңінде ДНҚ молекуласы еселенеді, репликацияланады. Бұл кезеңнің соңында генетикалық материалдың мөлшері 2 п 4 s болады. Ұзақтығы 6 -10 сағат.

Постсинтездік, G 2 кезең: • Бұл кезеңде ақуыздар, көмірсулар, майлар, РНҚдар синтезделуі жалғасады, энергия қоры жиналады. • Жасуша өседі, репликацияның дұріс жүргені бақыланады, митоз алдындағы жасушаның құрамы толық қалыптасады. Жасуша митозға кіруге дайын. • Кезеңнің ұзақтығы 4 сағат. • Генетикалық материалдың мөлшері 2 п 4 s.

МИТОЗДЫҢ сипаты: • Ол төрт фазадан тұрады: • Профаза - хромосомалар конденсацияланады, қысқарады, жуандайды. Ядрошық жойылады, ядроның қабығы ериді, хромосомалар цитоплазмада ретсіз орналасады. Центросоманың центриолдары жасушаның полюстеріне ажырайды. • Метофаза – хромосомалар экваторда орналасады, хромотидтердің теломерлері ажырайды. Хромосоманың құрылымы анық көрінеді, сондықтан кариотипті зерттеу метафазада жүргізіледі. Центриолдердің ахроматин жіпшелері хромосоманың центромерлеріне жалғасады.

МИТОЗ және ЦИТОКИНЕЗ

• Анафаза хромосомалардың хромотидтері полюстерге ажырайды. • Телофаза хромосомалар деспиралданады, жіңішкереді, хроматинге айналады. Ядрошық және ядро қабығы пайда болады. • Цитоплазма бөлінеді, цитокинез немесе цитотомия жүреді. Екі жаңа жасуша пайда болады. Олардағы генетикалық материалдың мөлшері 2 п 2 s болады.

Митоздық циклдің үдемелі сипаты • Жоғары маманданған нейрондар мен кардиоциттер G 0 cатысындаболады. • Ал ішек эпителийі және басқа ұдайы бөлінетін жасушалар G 0 кірмейді, митоздық цикл сатыларының бірінде болады. • Ағза ұлпалары жасушаларының көпшілігі бөліну цикліне қайта оралып отырады, бірақ бір ұлпада , дәл осы уақытта бөлініп жатқан жасушалар саны аздау болады.

Митоздық циклді реттейтін арнайы ақуыздар • Эукариотты жасушалардың митозға енуі МИТОЗДЫ СТИМУЛДАЙТЫН ФАКТОРҒА (МРF – mitosis-promoting factor) байланысты жүреді. • Ол фактор G 1 сатысында анықтала бастайды, S және G 2 -де көп мөлшерде болады, ал митоздық бөлінудің анафазасында күрт азаяды. • Бұл МРF- дың компоненттік құрамына ЦИКЛИН деп аталатын ақуыздар кіреді. Олар жасушалық циклде ұдайы анықталады, тек анафаза кезінде ыдырап жойылады. • ЦИКЛИННІҢ түрлері: А, В, Д, Е және • Циклинге тәуелді киназалар: СDК-1, СDК-2, СDК-3, СDК-4, СDК-5.

ЦИКЛИННІҢ құрылысы: • Екі суббөліктен тұрады: - киназдық домен-жасушадағы арнайы заттарды фосфорилдейді; - реттеуші суббөлік- жасушалық циклды жылдамдатады немесе баяулатады. Циклиннің синтезделуі G 1 басталады, профазаның басында максимумге жетеді, анафазада мүлдем азаяды.

MPF әсері • MPF концентрациясының жоғарылауынан басталады: - хромосомалардың конденсациялануы; - ядро қабығы жойылады; - бөліну ұршығы пайда болады. • MPF концентрациясының төмендеуінен басталады: - хромосомалардың сегрегациялануы; - хромосомалардың деконденсациялануы; - ядро қабығы пайда болады; - центросома еселенеді

Митоздық циклдің реттелуі • ЦИКЛИН митоздық циклдың қозғаушысы. • репликацияның дұрыс жүруін мен тұқым қуалайтын материалдың дәл таралуын бақылайды. • Жасушалық циклдің өзінде 4 нүкте бар, оларда арнайы жасушалық механизмдер репликацияның дәлділігін, ДНҚ нуклеотидтер қатарының дұрыстығын және тұқым қуалайтын материалдың теңдей таралуын анықтайды.

• Реттеуші нүкте G 1. Егер ДНҚ эақымдалса, P 53 ақсуызы G 1 тоқтатады. • Реттеуші нүкте S. ДНҚ репликациясының дәлділігін анықтайды. • Реттеуші нүкте G 2. Репликацияланбаған ДНҚ молекуласы митозға өтуге кедергі болады. • Реттеуші нүкте M. Бөліну ұршығының дұрыс болмауы, М тоқтатады.

Митоздық циклдің реттелуі

Жасушалық циклдің әрбір сатысында арнайы Циклинциклинге тәуелді киназа (CDK) кешені белсенді болады

Циклиндер деңгейі транскрипцияға және убиквитинге тәуелді протеолизді бақылау арқылы реттеледі. Циклин деңгейі метафазада максимумға жетеді, анафазаны стимулдейтін комплекстің пайда болуын қамтамасыздайды (АРС). АРС циклин убивиктинге байланыстырып протеосомаларда ыдырауына әкеледі. MPF (В циклин) мөлшерінің жасушалық циклдегі өзгеруі:

Циклин жұмысының аяқталуы:

Пролиферацияны реттеушілер (жасушадан тыс митогендер): • • Эпидермалық өсу фактор; Нейронның өсу факторы; Фибробласттың өсу факторы және т. б. Олардың әсер ететін сигналдық жолдары: рецепторлар арқылы тирозинкиназаларды активтейді → митогенактивтеуші протеикиназаларды → транскрипциялық факторлар → циклин+СDK → митоз.

Антимитогендер –митозды тоқтатушылар: ісік некрозының факторы(ФНО) және өсуді трансформациялайтын фактор(ТФР) ٭ Cdk-циклиндер комплексін реттеуші гендер екі категорияға жіктеледі: - р-21 Сdк-мен байланысатын ақуыз, қартайған жасушаларда белсенді болады және р-53 және р. Rв ақуыздары ісік жасушалары пайда болуының супрессорлары. - р-15 және р-16 Сdк-4 және Сdк-5 -тің циклинмен байланысуына кедергі жасайды. ٭ Бұл гендер адамның хромосомалар картасында - 9 р21 де орналасады. ٭ Олардың мутациясы тұқым қуалайтын меланомаға, ретинобластомаға және басқа да қатерлі ісіктерге әкеледі.

АПОПТОЗ - қалыпты жасушалардың генетикалық бағдарламаға сай физиологиялық жойылуы • Апоптоздың сатылары: - Хроматиннің конденсациясы; - Ядраның жойылуы; - Плазмалық мембрананың ісінуі; - Жасушаның апоптоздық денелерге фрагменттелуі; - Фагоцитоз.

Апоптоз бен некроздың морфологиясы 1 -қалыпты жасуша; 2 -апоптоздың басталуы; 3 апоптоздалушы жасушаның фрагменттелуі; 4 -көрші жасуша (фагоциттеуші); 5 -(некроз) жасушаішілік құрылымдардың бұзылуы; 6 -жасушалық мембрананың бұзылуы

Апоптоз жолымен жойылу байқалады(маңызы ): • ағзаның қалыпты дамуы кезінде; • жасушалардың қалыпты физиологиялық жаңаруында; • цитокиндердің әсерінен болған атрофияларда, мысалы, ісіктің некрозы. • тұқым қуалайтын Альцгеймер ауруында.

Апоптоздың реттелуіне әсер ететін факторлар : ісік некрозының факторы(ФНО) және өсуді трансформациялайтын фактор(ТФР)

٭ Цистеин-аспартат протеазалар басқаша каспазалар деп аталады. - олардың мутациясы тұқым қуалайтын меланомаға, ретинобластомаға және басқа да қатерлі ісіктерге әкеледі. р-21 Сdк-мен байланысатын ақуыз, қартайған жасушаларда белсенді болады және р-53 және р. Rв ақуыздары ісік жасушалары пайда болуының супрессорлары. - р-15 және р-16 Сdк-4 және Сdк-5 -тің циклинмен байланысуына кедергі жасайды. ٭ Бұл гендер адамның хромосомалар картасында - 9 р21 - де орналасады. ٭

Апоптоздың реттелуіне сыртқы факторлар және автономды механизмдер қатысады: - вирустық инфекциялар, - пролиферацияның бұзылуы (бақылау нүктелері: ), - жасушаның зақымдалуы және т. б. жатады. Цистеин-аспартат протеазалар басқаша каспазалар деп аталады.