دورة الخلية: فترات ومراقبة دورة حياة الخلية
اقرأ هذه المقالة للتعرف على الفترات الزمنية والتحكم في دورة حياة الخلية!
دورة الخلية (هوارد و Pelc ، 1953) هي سلسلة من التغييرات التي تحدث في خلية شكلت حديثا والتي تنطوي على نموه وتقسيمه لتشكيل خليتين ابنة.
ويتكون من حالتين ، طور طور طور أو طور طور غير مقسم طويل وقسم طور M أو طور إنقسامي قصير. Interphase هو سلسلة من التغييرات التي تحدث في خلية حديثة النواة ونورتها قبل أن تصبح قادرة على الانقسام مرة أخرى. لذلك ، يطلق عليه أيضًا "الانقسام الفتيلي". لا يمكن سرد Interphase كمرحلة من الانقسام الفتيلي.
إنه وقت حاسم من حيث الاستعداد لتقسيم الخلية في ذلك خلال هذه المرحلة يحدث ازدواجية في الكروموسومات في الخلايا الإنقسامية ومضاعفة حجم الخلية. يشغل Interphase الوقت بين نهاية الطور telophase وبداية الطور التالي. تختلف مدة الطور البيني من الكائن الحي إلى الكائن الحي وتشغل من 75 إلى 90٪ من إجمالي زمن التوليد.
فترات دورة الخلية:
تنقسم دورة الخلية إلى أربع فترات: G 1 ، S، G 2 و mitosis. على أساس الأنشطة الاصطناعية ، يتم تقسيم الطور البيني إلى ثلاث مراحل فرعية ؛ GJ ، S و G 2 (G تعني النمو و S للتوليف).
1. G 1 المرحلة:
يختلف G الطور البيني في مدة زمنية تتراوح بين 25 و 50٪ من وقت الطور البيني. G1 هي "الفجوة" الزمنية بين نهاية الانقسام الفتيلي وبدء تخليق الحمض النووي (S-phase). إنها الفترة الأكثر تغيرا. اعتمادا على الظروف الفسيولوجية للخلايا ، قد تستمر الأيام والأشهر أو السنين. يتم إيقاف الخلايا التي تتوقف عن التكاثر عند نقطة محددة من G 1 وتبقى سارية من دورة الخلية في حالة G1.
تحدث النقطة الأكثر أهمية في تنظيم انتشار الخلايا خلال G ، عندما يتم اتخاذ القرار الحاسم بشأن ما إذا كانت الخلية تمر بدورة تقسيم جديدة أو تدخل في حالة G 0 ، ولكن كيف يتم تحقيق ذلك غير معروف. G : تتميز المرحلة الفرعية بعدد من الأنشطة في التحضير لمرحلة S وهي تشمل تركيب وتنظيم الركائز والإنزيمات الضرورية لتخليق الحمض النووي. لذلك ، G ، يتميز بتوليف الحمض النووي الريبي والبروتين.
2. s-- المرحلة:
إنها فترة تخليق الحمض النووي. تتكاثر الكروموزومات لهذا الغرض (تعمل جزيئات الدنا الوراثية كقالب وتشكل نسخًا كربونية. يتشكل محتوى الدنا وتتضاعف مجموعة الجينات المتشكلة. جنبا إلى جنب مع تكرار الحمض النووي ، تتشكل ألياف الكروماتين الجديدة التي تظل مرفقة في أزواج.
بما أن ألياف الكروماتين عبارة عن كروموسومات مطولة ، فإن كل كروموسوم يكون له كروماتين شقيقتين تبقى متصلة عند المركزية. تحتوي خلايا الطور S على عوامل تحرض توليفة الدنا. يتم تصنيع الهستونات خلال المرحلة S ، وهي الفترة التي تصبح خلالها مرتبطة بالحمض النووي المنسوخ حديثًا.
تتميز المرحلة الفرعية بمدة ثابتة نسبيًا بين الخلايا المماثلة من الأنواع ، وتحتل من 35 إلى 40٪ من وقت الطور البيني.
3. ز 2 - المرحلة:
هذه المرحلة تتبع تولي الحمض النووي وتسبق الانقسام الفتيلي (م). وغالبا ما تتميز بالحجم النووي المتزايد والمتوسط. مدة G2 مشابهة لتلك للانقسام الفتيلي ، 1-4 ساعات. الأهم من ذلك ، G2 هو الوقت الذي تحدث فيه بعض الأحداث الأيضية والتنظيمية التي تعتبر من المتطلبات الأساسية للانقسام الفتيلي.
خلال هذه المرحلة يتم تصنيع البروتينات اللازمة لتشكيل ألياف المغزل. في أوائل G 2 ، يتم توليف الريبوسوم وهذه محفوظة لدورة الخلية اللاحقة. رنا رسول (مرنا) هو أيضا في G2.
قبل توليف الحمض النووي (في G) ، يظهر كل كروموسوم عادة كسلسلة مفردة ، وبالتالي تكون قيمة الحمض النووي 2C ، ولكن بعد S ، في G2 يظهر الكروموسوم ككردين صبغيين ومحتوى DNA له قيمة 4C.
خلال المرحلة S ، يحتوي محتوى DNA على قيمة 4C. عندما يحدث الانقسام ، يتم استعادة قيمة الحمض النووي إلى قيمة 2C أو إذا حدث الانقسام الاختزالي ، سيكون لكل منتج ثابت الحمض النووي بقيمة 1C. يحدث تخليق الحمض النووي الريبي في جميع أنحاء الطور البيني ، على عكس توليف الحمض النووي ، الذي يحدث فقط أثناء المرحلة S. يتم تخليق توليف الحمض النووي الريبي RNA في فترتين ، خلال مرحلة S و M-phase.
السيطرة على دورة الخلية:
1. نقاط التفتيش وتنظيمها:
يتطلب بدء دورة الانقسام الخلوي وجود عوامل نمو خارج الخلية ، أو مقذوف في غيابه تنسحب الخلايا من دورة الخلية في G1 وتدخل مرحلة استراحة G 0 . النقطة في G 1 التي يتم فيها تقييم المعلومات المتعلقة ببيئة الخلية ، وتسمى الخلية ما إذا كانت ستدخل دورة تقسيم أخرى تسمى نقطة التقييد (أو نقطة R). الخلايا المجاعة من mitogens قبل الوصول إلى نقطة R إعادة إدخال G 0 وفشل 10 الخضوع لانقسام الخلية.
تستمر الخلايا التي تعاني من الجوع في المستقبل ، بعد المرور عبر نقطة R ، خلال دورة الخلية لإكمال انقسام الخلية قبل الدخول إلى G 0 . في معظم أنواع الخلايا ، تحدث نقطة R بعد ساعات قليلة من الانقسام. نقطة R هي ذات أهمية حاسمة في فهم التزام الخلايا لخضوع دورة تقسيم الخلية. الفاصل الزمني في G ، بين الانقسام الفتيلي ونقطة R هي الفترة التي تتزامن فيها الإشارة المتعددة وتتفاعل لتحديد مصير الخلية.
وتعرف هذه الأجزاء من دورة الخلية ، مثل النقطة R ، حيث يمكن إيقاف العملية بنقاط التفتيش. نقاط التفتيش تعمل خلال مراحل الفجوة. وتضمن هذه الخلايا أن الخلية مؤهلة للخضوع لجولة أخرى من تكرار الحمض النووي (عند نقطة R في الطور G) وأن تكرار الحمض النووي قد اكتمل بنجاح قبل انقسام الخلية (نقطة اختبار المرحلة G2).
2. cinins cycins المعتمدة على cyclin:
آلية رئيسية للتحكم في تطور دورة الخلية هي عن طريق تنظيم فسفرة البروتين. يتم التحكم في هذا بواسطة كينازات بروتينية محددة تتكون من وحدة فرعية تنظيمية ووحدة فرعية محفزة. تسمى الوحدات الفرعية التنظيمية بالسيكلانات ، وتسمى الوحدات الفرعية الحفزية الكينازات المعتمدة على السيكلين (CDKs).
لا يملك الـ CDKs أي نشاط تحفيزي ما لم يرتبطوا بالسيكلين ويمكن لكل منهم الارتباط بأكثر من نوع واحد من cyclin. إن CDK و cyclin الموجودين في مجمع CDK- cyclin محدد يحددان معاً البروتينات المستهدفة التي يتم فسفوريتها بواسطة بروتين كيناز.
هناك ثلاث فئات مختلفة من مجمعات cyclin-CDK ، والتي ترتبط إما بمرحلة G 1 أو S أو M في دورة الخلية.
(1) تقوم معقدات G 1 CDK بإعداد الخلية لمرحلة S من خلال تنشيط عوامل النسخ التي تسبب تعبير الإنزيمات اللازمة لتخليق الحمض النووي والجينات التي ترمز إلى معقدات S phase CDK.
(2) تقوم معقدات S phase CDK بتحفيز بداية تركيب DNA المنظم. تضمن الماكينة تكرار كل كروموسوم مرة واحدة فقط.
(3) تؤدي مجمعات CDK الانقسامية إلى تكاثف في الكروموسومات وأمرت بفصل الكروموسوم في خليتي ابنتهما.
يتم تنظيم نشاط معقدات CDK بثلاث طرق:
(ط) من خلال السيطرة على النسخ من وحدات معقدة معقدة CDK.
(2) عن طريق المثبطات التي تقلل من نشاط مجمع CDK. على سبيل المثال ، يتم توليف مجمعات COK الانقسامية في طور S و G. ولكن يتم قمع نشاطها حتى اكتمال توليف الحمض النووي.
(3) عن طريق التحلل البروتيني المنظم لمجمعات CDK في مرحلة محددة في دورة الخلية حيث لم تعد مطلوبة.
3. تنظيم E2F و Rb:
يتم تنظيم تطور الدورة الخلوية عبر G. و S في مرحلة من خلال تنشيط (وفي بعض الحالات تثبيط) النسخ الجيني ، في حين أن التقدم عبر مراحل دورة الخلية الأخيرة يبدو أنه ينظم بشكل أساسي بواسطة آليات ما بعد النسخ. يعتمد المرور من خلال المفتاح G 1 R نقطة بشكل كبير على تنشيط عامل النسخ ، E2F.
E2F يحفز النسخ والتعبير من الجينات التي تكود البروتينات اللازمة لتكرار الحمض النووي والتخليق deoxyribo-nucleotide وكذلك ل cyclins و CDKs المطلوبة في مراحل دورة الخلية اللاحقة. يتم منع نشاط E2F عن طريق ربط البروتين Rb (بروتين كبدة الأورام retinoblastoma والبروتينات ذات الصلة).
عندما Rb هو hypophosphorylated (under-phosphorylated) يتم منع نشاط E2F. إن فسفرة Rb بواسطة مركبات cyclin-CDK خلال المرحلة الأولى والمتأخرة من G1 تحرر E2F بحيث يمكن تنشيط النسخ.
4. تفعيل وتفعيل دورة الخلية:
يمكن للبروتينات المانع الصغيرة تأخير تقدم دورة الخلية عن طريق قمع نشاط cyclin-CDK complexes. هناك فئتان من هذه المثبطات ، وبروتينات CIP وبروتينات INK4.
