›

Cellesyklus: regulering av overgangen fra G1- til S-fase. Cellesyklus: regulering av overgangen fra G1- til S-fase

Menneskekroppshøyde er forårsaket av en økning i størrelse og antall celler, sistnevnte er sikret av prosessen med deling, eller mitose. Celleproliferasjon skjer under påvirkning av ekstracellulære vekstfaktorer, og cellene selv gjennomgår en gjentatt sekvens av hendelser kjent som cellesyklusen.

Det er fire hoved faser: G1 (presyntetisk), S (syntetisk), G2 (postsyntetisk) og M (mitotisk). Dette etterfølges av separasjon av cytoplasma og plasmamembran, noe som resulterer i to identiske datterceller. Fasene Gl, S og G2 er en del av interfasen. Kromosomreplikasjon skjer under den syntetiske fasen, eller S-fasen.
Flertall celler er ikke gjenstand for aktiv deling; deres mitotiske aktivitet undertrykkes under GO-fasen, som er en del av G1-fasen.

M-fase varighet er 30-60 minutter, mens hele cellesyklusen foregår på ca. 20 timer. Avhengig av alder gjennomgår normale (ikke-tumor) humane celler opptil 80 mitotiske sykluser.

Prosesser cellesyklus kontrolleres av sekvensielt gjentatt aktivering og inaktivering av nøkkelenzymer kalt cyklinavhengige proteinkinaser (CDPK), så vel som deres kofaktorer, cykliner. I dette tilfellet, under påvirkning av fosfokinaser og fosfataser, forekommer fosforylering og defosforylering av spesielle cyclin-CZK-komplekser, som er ansvarlige for utbruddet av visse faser av syklusen.

I tillegg på det aktuelle stadier som ligner på CZK-proteiner forårsake komprimering av kromosomer, brudd på kjernekappen og reorganisering av cytoskjelettmikrotubuli for å danne en fisjonsspindel (mitotisk spindel).

G1-fasen av cellesyklusen

G1 fase- et mellomstadium mellom M- og S-fasene, hvor mengden cytoplasma øker. I tillegg, på slutten av G1-fasen, er det første sjekkpunktet lokalisert, der DNA-reparasjon og testing av forholdene skjer miljø(er de gunstige nok for overgangen til S-fasen).

I tilfelle kjernefysisk DNA skadet, øker aktiviteten til p53-proteinet, noe som stimulerer transkripsjonen av p21. Sistnevnte binder seg til et spesifikt cyklin-CZK-kompleks, ansvarlig for å overføre cellen til S-fasen, og hemmer dens deling på Gl-fasestadiet. Dette tillater reparasjonsenzymer for å korrigere skadede DNA-fragmenter.

Hvis patologier oppstår p53-proteinreplikasjon av defekt DNA fortsetter, noe som lar delende celler akkumulere mutasjoner og bidrar til utviklingen av tumorprosesser. Dette er grunnen til at p53-proteinet ofte kalles "genomets vokter."

G0 fase av cellesyklusen

Celleproliferasjon hos pattedyr er bare mulig med deltakelse av celler utskilt av andre celler. ekstracellulære vekstfaktorer, som utøver sin effekt gjennom kaskadesignaltransduksjon av proto-onkogener. Hvis cellen under G1-fasen ikke mottar passende signaler, går den ut av cellesyklusen og går inn i G0-tilstanden, der den kan forbli i flere år.

G0-blokken oppstår ved hjelp av proteiner - suppressorer av mitose, hvorav en er retinoblastom protein(Rb-protein) kodet av normale alleler av retinoblastom-genet. Dette proteinet fester seg til skjeve regulatoriske proteiner, og blokkerer stimuleringen av transkripsjon av gener som er nødvendige for celleproliferasjon.

Ekstracellulære vekstfaktorer ødelegger blokken ved aktivering Gl-spesifikke cyklin-CZK-komplekser, som fosforylerer Rb-proteinet og endrer dets konformasjon, som et resultat av at forbindelsen med regulatoriske proteiner brytes. Samtidig aktiverer sistnevnte transkripsjonen av genene de koder for, som utløser spredningsprosessen.

S-fasen av cellesyklusen

Standard mengde DNA doble helikser i hver celle er det tilsvarende diploide settet med enkelttrådede kromosomer vanligvis betegnet som 2C. 2C-settet opprettholdes gjennom G1-fasen og dobles (4C) under S-fasen, når nytt kromosomalt DNA syntetiseres.

Starter fra slutten S-fase og frem til M-fase (inkludert G2-fase), inneholder hvert synlige kromosom to tett bundne DNA-molekyler kalt søsterkromatider. I menneskelige celler, fra slutten av S-fasen til midten av M-fasen, er det altså 23 par kromosomer (46 synlige enheter), men 4C (92) doble helixer av kjernefysisk DNA.

Pågår mitose identiske sett med kromosomer er fordelt på to datterceller på en slik måte at hver av dem inneholder 23 par 2C DNA-molekyler. Det skal bemerkes at G1- og G0-fasene er de eneste fasene i cellesyklusen der 46 kromosomer i celler tilsvarer et 2C-sett med DNA-molekyler.

G2-fasen av cellesyklusen

Sekund kontrollpunkt, hvor cellestørrelsen testes, er på slutten av G2-fasen, lokalisert mellom S-fasen og mitose. I tillegg, på dette stadiet, før man går videre til mitose, kontrolleres fullstendigheten av replikasjonen og DNA-integriteten. Mitose (M-fase)

1. Profase. Kromosomene, som hver består av to identiske kromatider, begynner å kondensere og bli synlige inne i kjernen. Ved cellens motsatte poler begynner et spindellignende apparat å dannes rundt to sentrosomer fra tubulinfibre.

2. Prometafase. Kjernemembranen deler seg. Kinetochorer dannes rundt sentromerene til kromosomene. Tubulinfibre trenger inn i kjernen og konsentrerer seg nær kinetokorene, og forbinder dem med fibre som kommer fra sentrosomene.

3. Metafase. Spenningen i fibrene får kromosomene til å stille seg midt mellom spindelpolene, og danner dermed metafaseplaten.

4. Anafase. Sentromer-DNA, delt mellom søsterkromatider, dupliseres, og kromatidene skiller seg og beveger seg fra hverandre nærmere polene.

5. Telofase. De separerte søsterkromatidene (som fra dette tidspunktet regnes som kromosomer) når polene. En kjernemembran vises rundt hver gruppe. Det komprimerte kromatinet forsvinner og nukleoler dannes.

6. Cytokinese. Cellemembranen trekker seg sammen og det dannes en spaltefure midt mellom polene, som over tid skiller de to dattercellene.

Sentrosom syklus

I G1 fasetid et par sentrioler knyttet til hvert sentrosom skiller seg. Under S- og G2-fasene dannes en ny dattersentriol til høyre for de gamle sentriolene. I begynnelsen av M-fasen deler sentrosomet seg, og to dattersentrosomer beveger seg mot cellepolene.

InterfaseG1 følger telofasen av mitose. I denne fasen syntetiserer cellen RNA og proteiner. Varigheten av fasen er fra flere timer til flere dager. G0. Celler kan gå ut av syklusen og være i G0-fasen. I G0-fasen begynner cellene å differensiere. S. Under S-fasen fortsetter proteinsyntesen i cellen, DNA-replikasjon skjer og sentrioler skilles. I de fleste celler varer S-fasen 8-12 timer. G2. Under G2-fasen fortsetter RNA- og proteinsyntesen (for eksempel syntesen av tubulin for mitotiske spindelmikrotubuli). Dattersentrioler når størrelsen på definitive organeller. Denne fasen varer i 2-4 timer. Mitose Under mitose deler kjernen (karyokinese) og cytoplasma (cytokinesis). Faser av mitose: profase, prometafase, metafase, anafase, telofase (fig. 2-52). Profase. Hvert kromosom består av to søsterkromatider forbundet med en sentromer, kjernen forsvinner. Centrioler organiserer den mitotiske spindelen. Et par sentrioler er en del av mi-

Ris. 2-51. Stadier av cellesyklusen. Cellesyklusen er delt inn i mitose, en relativt kort fase M, og en lengre periode, interfase. Fase M består av profase, prometafase, metafase, anafase og telofase; interfase består av fasene Gj, S og G2. Celler som forlater syklusen deler seg ikke lenger og begynner å differensiere. Celler i G0-fasen sykler vanligvis ikke tilbake. Ris. 2-52. M-fasen av cellesyklusen. Etter G2-fasen begynner M-fasen av cellesyklusen. Den består av fem stadier av nukleær deling (karyokinesis) og cytoplasmatisk deling (cytokinesis). M-fasen slutter ved begynnelsen av G1-fasen i neste syklus. øresenter hvorfra mikrotubuli strekker seg radialt. Først er de mitotiske sentrene plassert nær kjernemembranen, og deretter divergerer de og en bipolar mitotisk spindel dannes. Denne prosessen involverer polmikrotubuli, som samhandler med hverandre når de forlenges. Centriole er en del av sentrosomet (sentrosomet inneholder to sentrioler og en perisentriolmatrise) og har form som en sylinder med en diameter på 150 nm og en lengde på 500 nm; sylinderveggen består av 9 tripletter av mikrotubuli. I sentrosomet er sentriolene plassert i rette vinkler på hverandre. Under S-fasen av cellesyklusen dupliseres sentrioler. Ved mitose divergerer par av sentrioler, hver bestående av en original og en nydannet, til cellepolene og deltar i dannelsen av den mitotiske spindelen. Prometafase. Kjernefysiske konvolutten går i oppløsning i små fragmenter. I sentromere-regionen dukker kinetochores opp, som fungerer som sentre for organisering av kinetochore mikrotubuli. Avgangen av kinetokorer fra hvert kromosom i begge retninger og deres interaksjon med de polare mikrotubuli av den mitotiske spindelen er årsaken til bevegelsen av kromosomer.
Metafase. Kromosomer er lokalisert i ekvatorområdet til spindelen. En metafaseplate dannes der hvert kromosom holdes av et par kinetokorer og tilhørende kinetochore mikrotubuli rettet mot motsatte poler av den mitotiske spindelen. Anafase— divergens av datterkromosomer til polene til den mitotiske spindelen med en hastighet på 1 μm/min. Telofase. Kromatidene nærmer seg polene, kinetochore mikrotubuli forsvinner, og polene fortsetter å forlenges. Kjernekonvolutten dannes og kjernen kommer til syne. Cytokinese- deling av cytoplasmaet i to separate deler. Prosessen begynner i sen anafase eller telofase. Plasmalemmaet trekkes tilbake mellom de to datterkjernene i et plan vinkelrett på spindelens lange akse. Spaltningsfuren blir dypere, og det gjenstår en bro mellom dattercellene - en restkropp. Ytterligere ødeleggelse av denne strukturen fører til fullstendig separasjon av datterceller. Regulatorer celledeling Celleproliferasjon, som skjer gjennom mitose, er tett regulert av en rekke molekylære signaler. Den koordinerte aktiviteten til disse multiple cellesyklusregulatorene sikrer både overgangen av celler fra fase til fase av cellesyklusen og den nøyaktige utførelsen av hendelsene i hver fase. Hovedårsaken til utseendet til proliferativt ukontrollerte celler er mutasjoner i gener som koder for strukturen til cellesyklusregulatorer. Regulatorer av cellesyklus og mitose er delt inn i intracellulær og intercellulær. Intracellulære molekylære signaler er mange, blant dem bør først og fremst selve cellesyklusregulatorene (sykliner, cyklinavhengige proteinkinaser, deres aktivatorer og inhibitorer) og tumorsuppressorer nevnes. Meiose Under meiose dannes haploide kjønnsceller (fig. 2-53, se også
ris. 15-8). Første meiotisk deling Den første deling av meiose (profase I, metafase I, anafase I og telofase I) er reduksjon. Profesjon I går gjennom flere stadier etter hverandre (leptoten, zygoten, pachyten, diploten, diakinesis). Leptoten- kromatin kondenserer, hvert kromosom består av to kromatider forbundet med en sentromer. Ris. 2-53. Meiose sikrer overgangen av kjønnsceller fra en diploid til en haploid tilstand. Zygoten- homologe parede kromosomer kommer nærmere og kommer i fysisk kontakt (synapsis) i form av et synaptonemalt kompleks som sikrer konjugering av kromosomer. På dette stadiet danner to tilstøtende par kromosomer en bivalent. Pachytena— kromosomer blir tykkere på grunn av spiralisering. Separate deler av konjugerte kromosomer krysser hverandre og danner chiasmata. Skjer her krysse over- utveksling av seksjoner mellom mors og mors homologe kromosomer. Diplotena- separasjon av konjugerte kromosomer i hvert par som et resultat av langsgående spaltning av synaptonemalkomplekset. Kromosomene er delt langs hele lengden av komplekset, med unntak av chiasmata. Innenfor den bivalente er 4 kromatider klart å skille. En slik bivalent kalles en tetrad. Avviklingssteder vises i kromatidene der RNA syntetiseres. Diakinese. Prosessene med kromosomforkorting og splitting av kromosompar fortsetter. Chiasmata beveger seg til endene av kromosomene (terminalisering). Kjernemembranen blir ødelagt og kjernen forsvinner. Den mitotiske spindelen vises. Metafase I. I metafase I danner tetradene metafaseplaten. Generelt er paternelle og mors kromosomer tilfeldig fordelt på den ene eller den andre siden av ekvator til den mitotiske spindelen. Dette mønsteret av kromosomfordeling ligger til grunn for Mendels andre lov, som (sammen med kryssing) sikrer genetiske forskjeller mellom individer.

I S-fasen dupliseres kromosomer og sentrosomer (cellesentre).

Hovedbegivenheter

G 1-fase

G 1-fasen er den viktigste med tanke på å kontrollere forholdene der cellen befinner seg. Dens varighet er i stor grad bestemt ytre forhold og signaler fra andre celler. Hvis forholdene ikke er gunstige for deling, forsinker cellen passasjen gjennom G 1-fasen og kan til og med gå inn i en spesiell hviletilstand - G 0-fase. Celler kan forbli i denne tilstanden i dager, uker og til og med år før spredningen fortsetter. Mange celler forblir i G 0 til deres egen død eller organismens død. I den tidlige fasen av G 1 er det en viktig cellesykluskontrollpunkt, kjent som restriksjonspunktet hos pattedyr eller startpunktet i gjær. Hvis forholdene er gunstige og cellen mottar signaler om vekst og deling fra naboene, passerer cellene dette punktet og etter at den blir forpliktet til å duplisere DNA, selv om de eksterne signalene om vekst og deling forsvinner.

I sen mitose og G 1-fase begynner prosessen med initiering av DNA-replikasjon: et multiprotein pre-replikativt kompleks samles ved replikasjonsorigo (start av replikasjonspunkter). Dette trinnet kalles noen ganger godkjenning av replikasjonsopprinnelser fordi initieringen av DNA-duplisering kun påvirker de punktene som det prereplikative komplekset er assosiert til.

S-fase

I S-fasen, sammen med cellevekst, skjer to ting: viktige hendelser: kromosomer og sentrosomer dobles. Kromosomduplikasjon står for en betydelig del av cellesyklusen. DNA-replikasjon aktiveres nøyaktig én gang per cellesyklus av spesielle syklinavhengige kinaser. I S-fasen initierer komponenter av det prereplikative komplekset, satt sammen ved replikasjonsopprinnelsen i G1-fasen, sammenstillingen av et større kompleks, preinitieringskomplekset. Den vikler av DNA-helixen og laster DNA-polymeraser og andre DNA-replikasjonsproteiner på den. Etter sammenstillingen av preinitieringskomplekset dissosieres komponentene i det prereplikative komplekset, og sammenstillingen av dette komplekset blir umulig før neste G 1-fase. Dermed kan replikasjonsorigo bare aktiveres én gang per syklus.

Sentrosomduplisering begynner med initieringen av dannelsen av nye sentrioler nær de tidligere datter- og morsentriolene under overgangen til cellen fra G 1-fasen til S-fasen. Under fase S og G 2 prosentriol vokse til de når størrelsen på de opprinnelige sentriolene. På slutten av veksten dannes det diplosom- en av de tidligere sentriolene med en nylig syntetisert sentriol, og den tidligere dattersentriolen blir modersentriolen, og den tidligere modersentriolen beholder sin status. I et diplosom er sentriolene vinkelrett på hverandre. Etter hvert som mitosen skrider frem, øker avstanden mellom mor og datter sentrioler i hvert diplosom inntil diplosomene skilles ved slutten av anafasen. Når sentrioler skilles i et diplosom, er hver av dem omgitt av perisentriolært materiale. Det beskrevne hendelsesforløpet er sentrosomal syklus .

G 2-fase

G 2-fasen er en periode med rask cellevekst og proteinsyntese, hvor cellen forbereder seg på etterfølgende deling. Interessant nok er G 2-fasen ikke nødvendig: noen typer celler, for eksempel froske embryonale celler Xenopus og noen kreftformer går inn i mitose umiddelbart etter DNA-duplisering, dvs. S-fase. Mekanismene for regulering av G 2-fasen er ikke tilstrekkelig studert. I følge en hypotese er varigheten av G 2-fasen regulert av cellestørrelse. Denne kontrollmekanismen er beskrevet i gjær Schizosaccharomyces pombe. Biokjemisk slutter G 2-fasen når terskelkonsentrasjonen til det aktive komplekset er nådd cyclin B1 Med syklinavhengig kinase 1(Cdk1), også kjent som modningsstimuleringsfaktor(eng. Modningsfremmende faktor). Det er et sjekkpunkt i G 2-fasen som stopper celler i G 2-fasen når DNA-skade oppdages. Denne effekten oppnås ved å hemme aktiviteten til Cdk1.

Video om emnet

Notater

  1. , Med. 1623.
  2. , Med. 1642.
  3. Figur 1. Aurora-A: skaperen og bryteren av spindelstenger. Journal of Cell Science. Hentet 11. desember 2012. Arkivert 11. mai 2012.
  4. Chrétien D., Buendia B., Fuller S. D., Karsenti E. Rekonstruksjon av sentrosomsyklusen fra kryoelektronmikrografer. (engelsk) // Journal of structural biology. - 1997. - Vol. 120, nei. 2. - S. 117-133. - DOI:10.1006/jsbi.1997.3928. - PMID 9417977.[for å rette]
  5. Kuriyama R., Borisy G. G. Centriole syklus i kinesisk hamster eggstokkceller som bestemt ved helmontert elektronmikroskopi. (engelsk) // The Journal of cell biology. - 1981. - Vol. 91, nei. 3 Pt 1. - S. 814-821. - PMID 7328123.[for å rette]
  6. Vorobjev I. A., Chentsov Yu S. Centrioler i cellesyklusen. I. Epitelceller. (engelsk) // The Journal of cell biology. - 1982. - Vol. 93, nei. 3. - S. 938-949. -

For at en celle skal dele seg fullt ut, må den øke i størrelse og skape et tilstrekkelig antall organeller. Og for ikke å tape arvelig informasjon når den er delt i to, må den lage kopier av kromosomene sine. Og til slutt, for å fordele arvelig informasjon strengt tatt likt mellom to datterceller, må den ordne kromosomene i riktig rekkefølge før de distribueres til dattercellene. Alle disse viktige oppgavene blir utført i løpet av cellesyklusen.

Cellesyklusen er viktig fordi... den demonstrerer det viktigste: evnen til å reprodusere, vokse og differensiere. Utveksling forekommer også, men det vurderes ikke når man studerer cellesyklusen.

Definisjon av konseptet

Cellesyklus - dette er livsperioden til en celle fra fødselen til dannelsen av datterceller.

I dyreceller varer cellesyklusen, tidsrommet mellom to delinger (mitoser), i gjennomsnitt fra 10 til 24 timer.

Cellesyklusen består av flere perioder (synonym: faser), som naturlig erstatter hverandre. Samlet kalles de første fasene av cellesyklusen (G 1, G 0, S og G 2) interfase , og den siste fasen kalles .

Ris. 1.Cellesyklus.

Perioder (faser) av cellesyklusen

1. Perioden for den første veksten G1 (fra engelsk Growth - growth), er 30-40% av syklusen, og hvileperioden G 0

Synonymer: postmitotisk (oppstår etter mitose) periode, presyntetisk (overgår før DNA-syntese) periode.

Cellesyklusen begynner med fødselen av en celle gjennom mitose. Etter deling er dattercellene redusert i størrelse og har færre organeller enn normalt. Derfor vokser en "nyfødt" liten celle i den første perioden (fasen) av cellesyklusen (G 1) og øker i størrelse, og danner også de manglende organellene. Det er en aktiv syntese av proteiner som er nødvendig for alt dette. Som et resultat blir cellen fullverdig, man kan si "voksen".

Hvordan slutter vanligvis vekstperioden G1 for en celle?

  1. Cellens inntreden i prosessen. På grunn av differensiering får cellen spesielle egenskaper for å utføre funksjoner som er nødvendige for hele organet og organismen. Differensiering utløses av kontrollstoffer (hormoner) som virker på de tilsvarende molekylære reseptorene i cellen. En celle som har fullført sin differensiering faller ut av delingssyklusen og er inne hviletid G 0 . Eksponering for aktiverende stoffer (mitogener) er nødvendig for at den skal gjennomgå dedifferensiering og gå tilbake til cellesyklusen.
  2. Cellens død (død).
  3. Gå inn i neste periode av cellesyklusen - syntetisk.

2. Syntetisk periode S (fra engelsk Synthesis - syntese), utgjør 30-50% av syklusen

Syntesebegrepet i denne periodens navn refererer til DNA-syntese (replikasjon) , og ikke til noen andre synteseprosesser. Etter å ha nådd en viss størrelse som et resultat av å ha passert gjennom perioden med første vekst, går cellen inn i den syntetiske perioden, eller fasen, S, der DNA-syntese skjer. På grunn av DNA-replikasjon dobler cellen sitt genetiske materiale (kromosomer), pga En nøyaktig kopi av hvert kromosom dannes i kjernen. Hvert kromosom blir dobbelt og hele kromosomsettet blir dobbelt, eller diploid . Som et resultat er cellen nå klar til å dele arvematerialet likt mellom to datterceller uten å miste et eneste gen.

3. Perioden for den andre veksten G 2 (fra engelsk Growth - growth), er 10-20% av syklusen

Synonymer: premitotisk (overgår før mitose) periode, postsyntetisk (oppstår etter syntetisk) periode.

G2-perioden er forberedende til neste celledeling. I løpet av den andre perioden med G2-vekst, produserer cellen proteiner som kreves for mitose, spesielt tubulin for spindelen; skaper energireserver i form av ATP; sjekker om DNA-replikasjonen er fullført og forbereder deling.

4. Perioden med mitotisk deling M (fra engelsk Mitosis - mitosis), er 5-10% av syklusen

Etter deling går cellen inn i en ny G1-fase og cellesyklusen avsluttes.

Cellesyklusregulering

På molekylært nivå reguleres overgangen fra en fase av syklusen til en annen av to proteiner - cyclin Og syklinavhengig kinase(CDK).

For å regulere cellesyklusen brukes prosessen med reversibel fosforylering/defosforylering av regulatoriske proteiner, dvs. tilsetning av fosfater til dem etterfulgt av eliminering. Nøkkelstoffet som regulerer en celles inntreden i mitose (dvs. overgangen fra G 2-fasen til M-fasen) er en spesifikk serin/treonin proteinkinase, som kalles modningsfaktor- FS, eller MPF, fra den engelske modningsfremmende faktoren. I sin aktive form katalyserer dette proteinenzymet fosforyleringen av mange proteiner involvert i mitose. Dette er for eksempel histon H1, som er en del av kromatin, lamin (en cytoskjelettkomponent lokalisert i kjernemembranen), transkripsjonsfaktorer, mitotiske spindelproteiner, samt en rekke enzymer. Fosforylering av disse proteinene med modningsfaktoren MPF ​​aktiverer dem og setter i gang mitoseprosessen. Etter fullføring av mitose, PS regulatoriske underenhet, cyclin, er merket med ubiquitin og gjennomgår nedbrytning (proteolyse). Nå er det din tur proteinfosfatase, som defosforylerer proteiner som deltok i mitose, og derved overfører dem til en inaktiv tilstand. Som et resultat går cellen tilbake til interfasetilstand.

PS (MPF) er et heterodimert enzym som inkluderer en regulatorisk underenhet, nemlig cyklin, og en katalytisk underenhet, nemlig cyklinavhengig kinase CDK, også kjent som p34cdc2; 34 kDa. Den aktive formen av dette enzymet er bare dimeren CZK + cyclin. I tillegg reguleres CZK-aktivitet av reversibel fosforylering av selve enzymet. Sykliner fikk dette navnet fordi konsentrasjonen deres endres syklisk i samsvar med perioder i cellesyklusen, spesielt reduseres den før celledelingen starter.

En rekke forskjellige sykliner og syklinavhengige kinaser er tilstede i virveldyrceller. Ulike kombinasjoner av to enzymunderenheter regulerer initieringen av mitose, begynnelsen av transkripsjonsprosessen i G1-fasen og overgangen kritisk punkt etter fullføring av transkripsjon, begynnelsen av DNA-replikasjonsprosessen i S-perioden av interfase (start overgang) og andre nøkkeloverganger av cellesyklusen (ikke vist i diagrammet).
I froskeoocytter reguleres inntreden i mitose (G2/M-overgang) ved å endre syklinkonsentrasjonen. Cyclin syntetiseres kontinuerlig i interfase inntil maksimal konsentrasjon er nådd i M-fasen, når hele kaskaden av proteinfosforylering katalysert av PS lanseres. Ved slutten av mitosen blir cyclin raskt ødelagt av proteinaser, også aktivert av PS. I andre cellulære systemer reguleres PS-aktivitet av varierende grader av fosforylering av selve enzymet.

G1-, S- og G2-fasene i cellesyklusen kalles samlet interfase. En celle som deler seg tilbringer mesteparten av tiden sin i interfase når den vokser som forberedelse til deling. Mitosefasen innebærer nukleær separasjon etterfulgt av cytokinese (deling av cytoplasma i to separate celler). På slutten av den mitotiske syklusen dannes to forskjellige. Hver celle inneholder identisk genetisk materiale.

Tiden det tar å fullføre celledeling avhenger av typen. For eksempel deler celler i benmargen, hudceller, mage- og tarmceller seg raskt og konstant. Andre celler deler seg etter behov, og erstatter skadede eller døde celler. Disse celletypene inkluderer celler fra nyrene, leveren og lungene. Andre, inkludert nerveceller, slutter å dele seg etter modning.

Perioder og faser av cellesyklusen

Skjema over hovedfasene i cellesyklusen

De to hovedperiodene i den eukaryote cellesyklusen inkluderer interfase og mitose:

Interfase

I løpet av denne perioden dobler cellen seg og syntetiserer DNA. Det anslås at en celle som deler seg tilbringer omtrent 90-95 % av tiden sin i interfase, som består av følgende 3 faser:

  • Fase G1: tidsperioden før DNA-syntese. I løpet av denne fasen øker cellen i størrelse og antall som forberedelse til deling. i denne fasen er de diploide, noe som betyr at de har to sett med kromosomer.
  • S-fase: stadiet av syklusen der DNA syntetiseres. De fleste celler har et smalt tidsvindu der DNA-syntese finner sted. Kromosominnholdet dobles i denne fasen.
  • Fase G2: perioden etter DNA-syntese, men før start av mitose. Cellen syntetiserer ytterligere proteiner og fortsetter å vokse i størrelse.

Faser av mitose

Under mitose og cytokinese er innholdet i modercellen jevnt fordelt mellom de to dattercellene. Mitose har fem faser: profase, prometafase, metafase, anafase og telofase.

  • Profase: på dette stadiet skjer endringer både i cytoplasmaet og i den delende cellen. kondenserer til diskrete kromosomer. Kromosomer begynner å migrere til midten av cellen. Kjernekappen brytes ned og spindelfibre dannes ved motsatte poler av cellen.
  • Prometafase: fasen av mitose i eukaryote somatiske celler etter profase og foregående metafase. I prometafase brytes kjernemembranen ned i mange "membranvesikler", og kromosomene inni danner proteinstrukturer kalt kinetokorer.
  • Metafase: på dette stadiet forsvinner den kjernefysiske helt, en spindel dannes, og kromosomene er plassert på metafaseplaten (et plan som er like langt fra de to polene til cellen).
  • Anafase: på dette stadiet skilles de parede kromosomene () og begynner å bevege seg mot motsatte ender (poler) av cellen. Fisjonsspindelen, som ikke er koblet til spindelen, forlenger og forlenger cellen.
  • Telofase: På dette stadiet når kromosomene nye kjerner, og det genetiske innholdet i cellen deles likt i to deler. Cytokinesis (eukaryot celledeling) begynner før slutten av mitosen og slutter kort tid etter telofase.

Cytokinese

Cytokinesis er prosessen med separasjon av cytoplasma i eukaryote celler som produserer forskjellige datterceller. Cytokinesis oppstår på slutten av cellesyklusen etter mitose eller.

Under dyrecelledeling oppstår cytokinese når den kontraktile ringen danner et delt spor som klemmer cellemembran i halvparten. Celleplaten er bygget, som deler cellen i to deler.

Når cellen har fullført alle fasene av cellesyklusen, går den tilbake til G1-fasen og hele syklusen gjentas igjen. Kroppens celler er også i stand til å være i en hviletilstand, som kalles Gap 0 (G0)-fasen når som helst under deres livssyklus. De kan forbli i dette stadiet i svært lang tid til det gis signaler om å bevege seg gjennom cellesyklusen.

Celler som inneholder genetiske mutasjoner er permanent plassert i G0-fasen for å hindre dem i å replikere. Når cellesyklusen går galt, forstyrres normal cellevekst. Kan utvikle seg som får kontroll over sine egne vekstsignaler og fortsetter å reprodusere ukontrollert.

Cellesyklus og meiose

Ikke alle celler deler seg gjennom mitoseprosessen. Organismer som formerer seg seksuelt gjennomgår også en type celledeling som kalles meiose. Meiose forekommer i og ligner på prosessen med mitose. Men etter en fullstendig cellesyklus produserer meiose fire datterceller. Hver celle inneholder halvparten av antallet kromosomer til den opprinnelige (foreldre) cellen. Dette betyr at kjønnscellene er . Når haploide mannlige og kvinnelige kjønnsceller kommer sammen i en prosess som kalles , danner de en som kalles en zygote.