Лекция 9 КЛЕТОЧНЫЙ ЦИКЛ И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ

Лекция 9. КЛЕТОЧНЫЙ ЦИКЛ И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ

Клеточный цикл и его регуляция Клеточный цикл - это период жизни клетки от одного деления до другого или от деления до смерти.

Клеточный цикл и его регуляция Клеточный цикл состоит из интерфазы (период вне деления) и самого клеточного деления.

Клеточный цикл и его регуляция

Клеточный цикл и его регуляция Прохождение клетки по всем периодам клеточного цикла строго контролируется.

Клеточный цикл и его регуляция При движении клеток по клеточному циклу в них появляются и исчезают, активируются и ингибируются специальные регуляторные молекулы, которые обеспечивают: прохождение клетки по определенному периоду клеточного цикла; переход из одного периода в другой.

Клеточный цикл и его регуляция Прохождение по каждому периоду, а также переход из одного периода в другой контролируется различными веществами.

Клеточный цикл и его регуляция - циклин-зависимые протеинкиназы (cyclin-depenednt kinases - cdk) Имеется несколько разновидностей, но все обладают сходными свойствами, не активны, присутствуют в клетке постоянно. - cdc-гены (cell-division-cycle genes) гены клеточного цикла

Клеточный цикл и его регуляция - циклины – новый класс белков, открытый Тимом Хантом (1980 г. ), которые играют ключевую роль в управлении делением клеток. Концентрация циклинов изменяется периодически в соответствии со стадиями клеточного цикла (например, падает перед началом деления клетки), присутствуют в клетках не постоянно.

Клеточный цикл и его регуляция РЕГУЛЯЦИЯ КЛЕТОЧНОГО ЦИКЛА G 1 период cdk 2 + циклин D 1 cdk 5 и циклин D 3 R-пункт периода G 1 cdc 2 + циклин С переход из G 1 в S период cdk 2 + цикли Е переход из S в G 2 период cdk 2 + циклин А переход из G 2 периода в митоз (М период) cdc 2 + циклин В циклин H + cdk 7 необходим для фосфорилирования и активациии cdc 2 в комплексе с циклином В

Клеточный цикл и его регуляция Другие регуляторы клеточного цикла: - p 53 (опухолевый супрессор) – нестабильный белок, узнает поврежденную ДНК, стабилизируется, накапливается и стимулирует синтез ингибитора сdk 2. Нарушения в работе p 53 приводят к развитию раковых заболеваний.

Клеточный цикл и его регуляция Другие регуляторы клеточного цикла: - p 21 семейство - белки содержащие гомологичные N-концевые участки, взаимодействующие с сdk-циклинами. Активируются в стареющих клетках. Образование индуцируется опухолевым супрессором p 53. Может блокировать субъединицы ДНКполимеразы.

Клеточный цикл и его регуляция Другие регуляторы клеточного цикла: - p 27 семейство - межклеточные контакты стимулируют его синтез контактное подавление клеточного роста – задержка в G 0. Снижают общую интенсивность белкового синтеза.

Клеточный цикл и его регуляция Другие регуляторы клеточного цикла: -p 15, p 16 семейство взаимодействуют с сdk 4 и сdk 6. Нарушают связь с циклинами D. Вероятно, задерживают рост клеток.

Клеточный цикл и его регуляция МИТОЗ (непрямое деление клетки) Профаза, прометафаза, анафаза, телофаза

Клеточный цикл и его регуляция МИТОЗ (непрямое деление клетки) Профаза, прометафаза, анафаза, телофаза

Клеточный цикл и его регуляция МИТОЗ (непрямое деление клетки) Профаза, прометафаза, анафаза, телофаза

Клеточный цикл и его регуляция МИТОЗ (в реальном времени)

Клеточный цикл и его регуляция Различные типы митоза Плевромитоз (ЦОМТ в виде полярных телец) - закрытый плевромитоз - расхождение хромосом происходит без нарушения ядерной оболочки; - полузакрытый плевромитоз - на полюсах сформированного веретена ядерная оболочка разрушается.

Клеточный цикл и его регуляция Различные типы митоза Ортомитоз (ЦОМТ располагаются в цитоплазме) - открытый (обычный митоз); - полузакрытый - ядерная оболочка сохраняется в течение всего митоза, за исключением полярных зон; закрытый - ядерная оболочка полностью распадается.

Клеточный цикл и его регуляция МИТОЗ (непрямое деление клетки)

Клеточный цикл и его регуляция Различные типы митоза Атипические митозы возникают при повреждении митотического аппарата и характеризуются неравномерным распределением генетического материала между клетками - анэуплоидией (от греч. an - не, eu - правильное, ploon складываю).

Клеточный цикл и его регуляция Кариотипирование - диагностическое исследование с целью оценки кариотипа (набора хромосом). Производится путем изучения хромосом в метафазной пластинке.

Регуляция клеточного цикла По уровню обновления клеток все ткани организма подразделяются на три группы: 1) Стабильные клеточные популяции состоят из клеток с полной потерей способности к делению (нейроны, кардиомиоциты). Число клеток в такой популяции стабилизируется в начале их дифференцировки. По мере старения организма оно снижается вследствие невосполняемой естественной убыли клеток.

Регуляция клеточного цикла Уровни обновления клеток 2) Растущие клеточные популяции способны не только к обновлению, но также и к росту, увеличению массы ткани за счет нарастания числа клеток и их полиплоидизации. Их долгоживущие клетки выполняют специализированные функции, но сохраняют способность при стимуляции вновь вступать в цикл с тем, чтобы восстановить свою нормальную численность. Описанные популяции клеток образуют почки, печень, поджелудочную и щитовидную железы.

Регуляция клеточного цикла Уровни обновления клеток 3) Обновляющиеся клеточные популяции характеризуются постоянным обновлением клеток. Убыль дифференцированных, выполняющих специализированные функции и неспособных к делению клеток вследствие их гибели восполняется образованием новых в результате деления малодифференцированных камбиальных клеток и их последующей дифференцировки. К таким популяциям относят эпителий кишки, эпидермис, а также клетки костного мозга и крови.

Регуляция клеточного цикла Система регуляции клеточного цикла получает два вида информации: о действии на клетку различных внешних факторов, способствующих активации или торможению ее деления об интактности генома (при повреждении генома клетки прохождение ею цикла останавливается и включается система репарации ДНК)

Регуляция клеточного цикла Факторы роста - белки, усиливающие митотическую активность в определенных тканях (тканях-мишенях): - фактор роста нервов (ФРН); - эпидермальный фактор роста (ЭФР); - тромбоцитарный фактор роста (ТРФР); - инсулиноподобные факторы роста (ИФР); - фактор роста фибробластов (ФРФ); -колониестимулирующие факторы (КСФ) стимуляторы отдельных этапов гематопоэза; - интерлейкины (ИЛ) -1, -2 и -3.

Регуляция клеточного цикла Факторы роста Большинство типов клеток реагирует не на один специфический фактор роста, а на их комбинации. Некоторые факторы роста циркулируют в крови, но большинство действует в тканях локально (паракринно). Описаны также факторы, подавляющие клеточное деление.

Регуляция клеточного цикла Кейлоны (от греч. chalao успокаивать) – класс гормоноподобных регуляторов, угнетающих клеточное размножение. Являются полипептидами или гликопротеинами. Обладают тканевой и клеточной специфичностью.

Регуляция клеточного цикла Кейлоны: 1) Обеспечивают гомеостаз численности клеточной популяции; 2) Контролируют механизм отрицательной обратной связи; 3) Участвуют в регуляции роста тканей, заживления ран, иммунных реакций и других процессах. Уменьшение численности популяции клеток вызывает снижение ингибирующего воздействия кейлонов и подъем митотической активности в соответствующей ткани.

ЭНДОМИТОЗ - (от эндо- и митоз) - удвоение числа хромосом в ядрах клеток многих растительных и некоторых животных организмов. При эндомитозе: не разрушаются ядерная оболочка и ядрышко; не образуется веретено деления клетки; не происходит реорганизация цитоплазмы; но как и при митозе, хромосомы проходят цикл спирализации и деспирализации.

АМИТОЗ – прямое деление клетки Амитоз впервые был описан немецким биологом Р. Ремаком (1841 г. ). Термин предложен гистологом В. Флеммингом (1882 г. ).

АМИТОЗ – прямое деление клетки - ядерная оболочка и ядрышки не разрушаются; - веретено деления в ядре не образуется;

АМИТОЗ – прямое деление клетки - хромосомы остаются в рабочем (деспирализованном) состоянии; - ядро или перешнуровывается или в нём, внешне неизменном, появляется перегородка;

АМИТОЗ – прямое деление клетки - цитотомия, как правило, не происходит; - не обеспечивается равномерного деления ядра и отдельных его компонентов.

МЕЙОЗ (или редукционное деление клетки) — деление ядра эукариотической клетки с уменьшением числа хромосом в два раза.

МЕЙОЗ (или редукционное деление клетки) Происходит в два этапа: 1) редукционный 2) эквационный Образуются гаметы у животных и споры у растений.

МЕЙОЗ

МЕЙОЗ ОСОБЕННОСТИ 1. Происходит у животных в только клетках-предшественниках гамет; 2. Состоит из 2 последовательных делений с короткой интерфазой между ними; 3. Профаза первого деления очень сложная и состоит из 5 стадий;

МЕЙОЗ ОСОБЕННОСТИ 4. В зигонему профазы I деления происходит соединение гомологичных хромосом (биваленты или тетрады), которые остаются связанными между собой до анафазы первого деления; 5. В анафазу первого деления происходит разделение и расхождение к полюсам целых хромосом, состоящих из двух хроматид, а не разделение хромосом на отдельные хроматиды, как в митозе; мостиками.

МЕЙОЗ ОСОБЕННОСТИ 6. В интерфазу между первым и вторым делениями мейоза отсутствует S-период и перед вторым делением не происходит редупликации ДНК; 7. В процессе мейоза образующиеся дочерние клетки полностью не разделяются между собой, а остаются связанными тонкими цитоплазматическими мостиками.

МЕЙОЗ