Государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тихоокеанский государственный медицинский университет»

Министерства здравоохранения Российской Федерации

(ГБОУ ВПО ТГМУ Минздрава России)

Кафедра клинической лабораторной диагностики

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Генетика»

На тему: «Клеточный цикл. Молекулярный контроль клеточной пролиферации. Программируемая гибель клетки »

Выполнил:

30.05.01 Медицинская биохимия

Владивосток, 2020

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 3

Глава 1. Клеточный цикл 3

1.1. Пресинтетический период (G1) 5

1.2. Синтетический период (S) 6

1.3. Постсинтетический период (G2) 6

1.4. Деление клетки 6

Глава 2. Молекулярный контроль клеточной пролиферации 9

2.1. Экзогенные регуляторы пролиферации 9

2.2. Эндогенные регуляторы клеточного цикла 10

2.3. Пути регуляции CDK 11

2.4. Регуляция G1 фазы 12

2.5. Регуляция S фазы 12

2.6. Регуляция G2 фазы 13

Глава 3. Программируемая гибель клетки 16

Заключение 21

Список литературы 22

Приложение 23

Введение

Согласно определения свободной энциклопедии, клеточный цикл - это согласованная однонаправленная последовательность событий, в ходе которой клетка поэтапно проходит его разные периоды без их пропуска или возврата к предыдущим стадиям. Клеточный цикл заканчивается делением исходной клетки на две дочерние клетки.

Обычно клеточный цикл у эукариот состоит из четырех временных отрезков: собственно митоза (M), пресинтетической (G1), синтетической (S) и постсинтетической (G2) фаз (периодов). Известно, что общая продолжительность как всего клеточного цикла, так и отдельных его фаз значительно варьируют не только у разных организмов, но и у клеток разных тканей и органов одного организма.

Универсальная теория клеточного цикла предполагает, что клетка как целое в течение клеточного цикла проходит через ряд состояний. В каждом состоянии критические регуляторные белки претерпевают фосфорилирование или дефосфорилирование, определяющие переход этих белков в активное или неактивное состояние, их взаимосвязи и/или клеточную локализацию.

Изменения состояний клетки в определенных точках цикла организует особый класс протеинкиназ - циклинзависимые киназы (Cyclin-dependent kinases - cdk). Cdk образуют комплексы со специфическими короткоживущими белками - циклинами, вызывающими их активацию, а также с другими вспомогательными белками.

Глава 1. Клеточный цикл

Клеточный цикл включает строго детерминированный ряд последовательных процессов, согласно позиции Hartwellа, 1995. Клетка должна между двумя последовательными делениями удвоить все свои компоненты и свою массу. Таким образом, клеточный цикл составляют два периода. Клеточный цикл выглядит следующим образом ( См. Рисунок 1). 

1) период клеточного роста, называемый " интерфаза ", и

2) период клеточного деления, называемый " фаза М " (от слова mitosis). В свою очередь, в каждом периоде выделяют несколько фаз (См. Таблица 1)

Митотический или клеточный цикл – цепь событий, которые происходят в клетках, размножающихся путем митоза.

Хотя события митотического цикла плавно перетекают одно в другое, тем не менее принято выделять различные стадии, которые морфологически или биохимически четко разграничены. Разделение на интерфазу и собственно деление возникло еще в XIX в., когда световая микроскопия была единственным методом изучения клеток, и связано с изменением состояния хроматина: если в интерфазе в ядре видна сплошная масса хроматина, то с началом митоза появляются видимые в световой микроскоп нитевидные хромосомы (отсюда и название этого типа деления: греч. mitos – нить). Появление в 1960-х годах методов авторадиографии и цитофотометрии позволило обнаружить, что удвоение хромосом занимает только часть интерфазы – период от начала синтеза ДНК до его окончания назвали синтетическим –S, а интервалы, отделяющие его от деления, – G1 и G2 (англ. gap – промежуток).

Митотический цикл принято изображать схемой, представленной на рис. 1, в которой буквой «М» обозначена стадия клеточного деления.

Длительность митотического цикла регулярно делящихся клеток обычно составляет около 24 часов. G1-период – самый продолжительный, на него может приходиться половина времени всего митотического цикла. S - и G2-периоды имеют примерно равную продолжительность. Митоз у животных с большим содержанием ДНК в геноме продолжается несколько часов, у млекопитающих – 1–1,5 часа. В раннем эмбриогенезе митотические циклы значительно более короткие и отличаются по относительной продолжительности различных периодов.

Если ДНК синтезируется только в S -периоде, то синтез РНК происходит в течение всей интерфазы, синтез белка – в течение всего митотического цикла, хотя во время деления его интенсивность составляет не более 25 % от уровня интерфазы (рис. 2). Понятно, что в разное время митотического цикла спектр синтезируемых РНК и белков должен различаться, что и наблюдается в действительности. Так, синтез гистонов идет только в S -периоде, белков конденсации хроматина – в G2-периоде и т. п.

Деление клетки состоит из деления ядра (митоз, или кариокинез) и разделения цитоплазмы (цитокинез, или цитотомия). Иногда термин «митоз» используется для обозначения деления клетки в целом и тогда в него включают стадию цитокинеза. Митоз не всегда сопровождается цитокинезом, например при делении ядер в синцитиальной бластодерме насекомых.

Митоз – деление ядра (клетки), при котором каждое из дочерних ядер получает генетическую информацию, идентичную генетической информации материнской клетки.

Выделение отдельных стадий митоза в основном связано с их морфологическими характеристиками. Профаза – это конденсация хромосом и преобразование ядерной оболочки. Исчезновение ядерной оболочки знаменует переход к стадии прометафазы, во время которой хромосомы соединяются с микротрубочками веретена деления и после сложных движений выстраиваются в экваториальной плоскости клетки (этот процесс называют конгрессией хромосом). В метафазе, когда центромерные районы хромосом уже находятся в плоскости, равноудаленной от обоих полюсов, идет проверка правильности прикрепления кинетохоров. Разделение хроматид в центромерном районе означает переход к анафазе, во время которой происходит расхождение хромосом к полюсам. Наконец, в телофазе, которая начинается после образования ядерной оболочки, идет деконденсация хроматина, и ядро готовится к возобновлению транскрипции. Цитокинез обычно происходит во время телофазы.

Длительность отдельных стадий митоза варьирует в разных клетках и у разных видов, но в среднем профаза и телофаза равны по продолжительности и занимают 2/3 времени, оставшуюся 1/3 примерно пополам делят прометафаза и анафаза. Продолжительность метафазы составляет секунды.

Во время митоза клетка подвергается сложным морфологическим преобразованиям: меняется конденсация хроматина; перестраиваются клеточные компартменты и цитоскелет; формируются новые структуры (кинетохор на хромосомах и веретено деления); происходит движение хромосом; исчезает и вновь возникает ядерная оболочка. За всеми этими преобразованиями стоят молекулярные процессы, которые мы сейчас кратко рассмотрим (См. Рисунок 2).