Để một tế bào có thể phân chia hoàn toàn, nó phải tăng kích thước và tạo ra đủ số lượng bào quan. Và để không bị mất thông tin di truyền khi phân chia một nửa, cô ấy phải tạo ra các bản sao nhiễm sắc thể của mình. Và, cuối cùng, để phân phối thông tin di truyền một cách đồng đều giữa hai tế bào con, nó phải sắp xếp các nhiễm sắc thể theo đúng thứ tự trước khi phân phối chúng giữa các tế bào con. Tất cả các nhiệm vụ quan trọng này được giải quyết trong chu kỳ tế bào.

Chu kỳ tế bào rất quan trọng vì nó thể hiện điều quan trọng nhất: khả năng sinh sản, phát triển và phân hóa. Sự trao đổi cũng diễn ra, nhưng nó không được xem xét khi nghiên cứu chu kỳ tế bào.

Định nghĩa khái niệm

chu kỳ tế bào là khoảng thời gian sống của tế bào từ khi sinh ra đến khi hình thành các tế bào con.

Ở tế bào động vật, chu kỳ tế bào, là khoảng thời gian giữa hai lần phân chia (nguyên phân), kéo dài trung bình từ 10 đến 24 giờ.

Chu kỳ tế bào bao gồm một số giai đoạn (từ đồng nghĩa: giai đoạn), chúng thay thế nhau một cách tự nhiên. Nói chung, các pha đầu tiên của chu kỳ tế bào (G 1, G 0, S và G 2) được gọi là xen kẽ , và giai đoạn cuối cùng được gọi.

Cơm. một.Chu kỳ tế bào.

Các giai đoạn (giai đoạn) của chu kỳ tế bào

1. Giai đoạn tăng trưởng đầu tiên G1 (từ English Growth - tăng trưởng), là 30-40% của chu kỳ, và giai đoạn còn lại G 0

Từ đồng nghĩa: giai đoạn postmitotic (xuất hiện sau nguyên phân), giai đoạn tiền tổng hợp (vượt qua trước khi tổng hợp DNA).

Chu kỳ tế bào bắt đầu từ khi tế bào được sinh ra do kết quả của quá trình nguyên phân. Sau khi phân chia, các tế bào con bị giảm kích thước và có ít bào quan hơn bình thường. Do đó, một tế bào nhỏ "sơ sinh" trong kỳ (pha) đầu tiên của chu kỳ tế bào (G 1) lớn lên và tăng kích thước, đồng thời hình thành các bào quan bị thiếu. Có một quá trình tổng hợp tích cực các protein cần thiết cho tất cả những điều này. Kết quả là, tế bào trở nên chính thức, người ta có thể nói, "người lớn".

Thời kỳ sinh trưởng G 1 thường kết thúc như thế nào đối với một tế bào?

1. Sự xâm nhập của ô vào tiến trình. Do sự biệt hóa, tế bào có được các tính năng đặc biệt để thực hiện các chức năng cần thiết cho toàn bộ cơ quan và cơ thể. Sự khác biệt hóa được kích hoạt bởi các chất kiểm soát (kích thích tố) hoạt động trên các thụ thể phân tử tương ứng của tế bào. Một tế bào đã hoàn thành quá trình biệt hóa sẽ thoát ra khỏi chu kỳ phân chia và đang ở trong thời gian nghỉ G 0 . Hành động của các chất hoạt hóa (phân tử) là cần thiết để nó trải qua quá trình phân hóa và quay trở lại chu kỳ tế bào một lần nữa.
2. Chết (chết) tế bào.
3. Sự xâm nhập vào kỳ tiếp theo của chu kỳ tế bào là tổng hợp.

2. Giai đoạn tổng hợp S (từ tiếng Anh tổng hợp - tổng hợp), là 30-50% chu kỳ

Khái niệm tổng hợp trong tên gọi của thời kỳ này đề cập đến tổng hợp (sao chép) DNA , và không liên quan đến bất kỳ quá trình tổng hợp nào khác. Khi đạt đến một kích thước nhất định do trải qua giai đoạn tăng trưởng đầu tiên, tế bào bước vào giai đoạn tổng hợp, hay giai đoạn, S, trong đó xảy ra quá trình tổng hợp DNA. Do sự sao chép DNA, tế bào nhân đôi vật chất di truyền của nó (nhiễm sắc thể), vì nhân tạo ra một bản sao chính xác của mỗi nhiễm sắc thể. Mỗi nhiễm sắc thể trở thành một kép và toàn bộ bộ nhiễm sắc thể trở thành một kép, hoặc lưỡng bội . Kết quả là bây giờ tế bào đã sẵn sàng để phân chia đều vật chất di truyền giữa hai tế bào con mà không bị mất một gen nào.

3. Giai đoạn tăng trưởng thứ hai G 2 (từ English Growth - tăng trưởng), là 10-20% của chu kỳ

Từ đồng nghĩa: kỳ nguyên sinh (đi trước nguyên phân), kỳ sau tổng hợp (xuất hiện sau tổng hợp).

Kỳ G 2 là giai đoạn chuẩn bị cho lần phân chia tế bào tiếp theo. Trong thời kỳ tăng trưởng thứ hai, tế bào G 2 tạo ra các protein cần thiết cho quá trình nguyên phân, đặc biệt là tubulin cho trục phân hạch; tạo ra một kho năng lượng dưới dạng ATP; kiểm tra xem quá trình nhân đôi DNA đã hoàn tất chưa và chuẩn bị cho quá trình phân chia.

4. Kỳ phân bào M (từ nguyên phân Anh - mitosis), là 5-10% của chu kỳ.

Sau khi phân chia, tế bào ở giai đoạn mới G 1 và chu kỳ tế bào được hoàn thành.

Điều hòa chu kỳ tế bào

Ở cấp độ phân tử, sự chuyển đổi từ giai đoạn này sang giai đoạn khác của chu kỳ được điều chỉnh bởi hai protein - cyclin và kinase phụ thuộc cyclin(CDK).

Quá trình phosphoryl hóa / dephosphoryl hóa thuận nghịch của protein điều hòa được sử dụng để điều chỉnh chu kỳ tế bào; bổ sung phốt phát cho chúng, tiếp theo là loại bỏ. Chất quan trọng điều chỉnh sự xâm nhập của một tế bào vào quá trình nguyên phân (tức là quá trình chuyển đổi từ pha G 2 sang pha M) là một chất cụ thể serine / threonine protein kinase, mang tên yếu tố chín- FS, hoặc MPF, từ yếu tố thúc đẩy sự trưởng thành của tiếng Anh. Ở dạng hoạt động, enzyme protein này xúc tác quá trình phosphoryl hóa của nhiều loại protein tham gia vào quá trình nguyên phân. Đó là, ví dụ, histone H 1 là một phần của chất nhiễm sắc, lamin (một thành phần của bộ xương tế bào nằm trong màng nhân), các yếu tố phiên mã, protein thoi phân bào và một số enzym. Sự phosphoryl hóa các protein này bởi yếu tố trưởng thành MPF sẽ kích hoạt chúng và khởi động quá trình nguyên phân. Sau khi hoàn thành nguyên phân, tiểu đơn vị điều hòa của PS, cyclin, được dán nhãn ubiquitin và trải qua quá trình thoái hóa (phân giải protein). Bây giờ đến lượt của bạn protein phosphatase, làm dephosphorylate các protein tham gia vào quá trình nguyên phân, chuyển chúng sang trạng thái không hoạt động. Kết quả là, tế bào trở lại trạng thái xen kẽ.

PS (MPF) là một enzym dị phân tử bao gồm một tiểu đơn vị điều hòa, cụ thể là cyclin, và một tiểu đơn vị xúc tác, cụ thể là kinase phụ thuộc cyclin (CDK từ tiếng Anh là cyclin phụ thuộc kinase), còn được gọi là p34cdc2; 34 kDa. Dạng hoạt động của enzym này chỉ là chất dimer CZK + cyclin. Ngoài ra, hoạt động của CZK được điều chỉnh bởi quá trình phosphoryl hóa thuận nghịch của chính enzyme. Cyclins được đặt tên như vậy bởi vì nồng độ của chúng thay đổi theo chu kỳ theo các giai đoạn của chu kỳ tế bào, đặc biệt, nó giảm trước khi bắt đầu phân chia tế bào.

Một số cyclin khác nhau và kinase phụ thuộc cyclin có trong tế bào động vật có xương sống. Các tổ hợp khác nhau của hai tiểu đơn vị của enzim quy định thời điểm bắt đầu nguyên phân, bắt đầu quá trình phiên mã ở pha G1, chuyển điểm tới hạn sau khi phiên mã hoàn thành, bắt đầu quá trình sao chép ADN ở chu kỳ S của kỳ giữa các pha. (bắt đầu chuyển tiếp) và các chuyển đổi quan trọng khác của chu kỳ tế bào (không được hiển thị trong lược đồ).
Trong tế bào trứng ếch, quá trình đi vào nguyên phân (chuyển tiếp G2 / M) được điều chỉnh bằng cách thay đổi nồng độ cyclin. Cyclin được tổng hợp liên tục trong khoảng thời gian cho đến khi đạt được nồng độ tối đa trong pha M, khi đó toàn bộ dòng thác phosphoryl hóa protein được xúc tác bởi PS được kích hoạt. Vào cuối quá trình nguyên phân, cyclin bị phân huỷ nhanh chóng bởi các proteinaza, các protein này cũng được hoạt hoá bởi PS. Trong các hệ thống tế bào khác, hoạt động của PS được điều chỉnh bởi các mức độ khác nhau của quá trình phosphoryl hóa của chính enzyme.

phân chia tế bào- một tập hợp các quá trình mà hai hoặc nhiều tế bào con được hình thành từ một tế bào mẹ. Sự phân chia tế bào là cơ sở sinh học của sự sống. Trong trường hợp sinh vật đơn bào, sinh vật mới được hình thành do quá trình phân chia tế bào. Ở các sinh vật đa bào, sự phân chia tế bào gắn liền với sinh sản vô tính và hữu tính, tăng trưởng và phục hồi nhiều cấu trúc của chúng. Nhiệm vụ chính của phân chia tế bào là chuyển thông tin di truyền cho thế hệ sau. Tế bào nhân sơ không có nhân hình thành, vì vậy tế bào của chúng phân chia thành hai tế bào con nhỏ hơn, được gọi là phân tách nhị phân,được thực hiện dễ dàng hơn và nhanh hơn. Có một số kiểu phân chia tế bào ở sinh vật nhân thực:

Phân chia- Sự phân chia, trong đó hai tế bào con có bộ nhiễm sắc thể giống nhau được hình thành từ một tế bào mẹ (đối với tế bào xôma)

phân chia meiotic - phân chia, trong đó bốn tế bào con có bộ nhiễm sắc thể một nửa (đơn bội) được hình thành từ một tế bào mẹ (ở sinh vật sinh sản hữu tính)

chớm nở - sự phân chia trong đó hai tế bào con được hình thành từ một tế bào mẹ, một tế bào trong số đó lớn hơn tế bào kia (ví dụ, ở nấm men)

nhiều phân chia(schizogony) - sự phân chia trong đó nhiều tế bào con được hình thành từ một tế bào mẹ (ví dụ, ở plasmodium sốt rét).

Phân chia tế bào là một phần của chu kỳ tế bào. chu kỳ tế bào- đây là thời kỳ tồn tại của tế bào từ lần phân chia này sang lần phân chia khác. Thời gian của giai đoạn này là khác nhau ở các sinh vật khác nhau (ví dụ, ở vi khuẩn - 20-30 phút, đối với bạch cầu của người - 4-5 ngày) và phụ thuộc vào tuổi, nhiệt độ, số lượng DNA, loại tế bào, và những thứ tương tự. Ở sinh vật đơn bào, chu kỳ tế bào trùng với chu kỳ sống của một cá thể, và ở sinh vật đa bào, ở các tế bào cơ thể đang phân chia liên tục, nó trùng với chu kỳ nguyên phân. Các quá trình phân tử xảy ra trong chu kỳ tế bào là tuần tự. Không thể thực hiện chu kỳ tế bào theo chiều ngược lại. Một đặc điểm quan trọng của tất cả các sinh vật nhân thực là các pha ngang của chu kỳ tế bào có sự điều phối chính xác. Một pha của chu kỳ tế bào được thay thế bằng một pha khác theo một trật tự được thiết lập chặt chẽ, và trước khi bắt đầu pha tiếp theo, tất cả các quá trình sinh hóa đặc trưng của pha trước phải được hoàn thành đúng cách. Sự gián đoạn trong chu kỳ tế bào có thể dẫn đến bất thường nhiễm sắc thể. Ví dụ, một phần nhiễm sắc thể có thể bị mất, phân bố không đầy đủ giữa hai tế bào con và tương tự. Các bất thường về nhiễm sắc thể tương tự là đặc điểm của tế bào ung thư. Có hai lớp phân tử điều hòa chính chỉ đạo chu kỳ tế bào. Đây là các cyclin và kinase enzym phụ thuộc cyclin. L. Hartwell, R. Hunt và P. Nurse đã nhận được giải Nobel Y học và Sinh lý học năm 2001 nhờ phát hiện ra các phân tử trung tâm này trong quá trình điều hòa chu kỳ tế bào.

Các giai đoạn chính của chu kỳ tế bào là giữa các giai đoạn, nguyên phân và tế bào.

chu kỳ tế bào= Giữa các pha + Nguyên phân + Tế bào sinh học

Interphase (vĩ độ. Inter - between, phasis - xuất hiện) - khoảng thời gian giữa các lần phân chia tế bào hoặc từ khi phân chia tế bào đến khi tế bào chết.

Theo quy luật, khoảng thời gian giữa các pha lên đến 90% thời gian của toàn bộ chu kỳ tế bào. Dấu hiệu chính của tế bào giữa các pha là trạng thái khử khoáng của chất nhiễm sắc. Ở những tế bào đã mất khả năng phân chia (ví dụ, tế bào thần kinh), khoảng thời gian giữa các pha sẽ là khoảng thời gian từ lần nguyên phân cuối cùng đến khi tế bào chết đi.

Interphase đảm bảo sự phát triển của tế bào, nhân đôi phân tử DNA, tổng hợp các hợp chất hữu cơ, sinh sản của ti thể, nó tích lũy năng lượng trong ATP, đó là năng lượng cần thiết để đảm bảo sự phân chia tế bào.

Giai đoạn giữa bao gồm các giai đoạn tiền tổng hợp, tổng hợp và sau tổng hợp. Thời kỳ tổng hợp(G1-phase) - đặc trưng bởi sự phát triển của tế bào. Trong thời kỳ này, là dài nhất, các tế bào phát triển, biệt hóa và thực hiện các chức năng của chúng. Ở những tế bào đã biệt hóa không còn phân chia, không có pha G1 trong chu kỳ tế bào. Các tế bào như vậy đang ở trong thời kỳ không hoạt động (pha G0). Tổng hợp kỳ(S-phase) là giai đoạn mà sự kiện chính là nhân đôi DNA. Mỗi nhiễm sắc thể trong thời kỳ này trở thành hai nhiễm sắc thể. Thời kỳ hậu tổng hợp(Pha G2) - giai đoạn chuẩn bị ngay lập tức cho quá trình nguyên phân.

Các sự kiện chính giữa các giai đoạn

Giai đoạn	Các quá trình cốt lõi
Tổng hợp(Giai đoạn G1, dài nhất, từ 10 giờ đến vài ngày)	■ hình thành các bào quan chính; ■ nucleolus tạo ra mRNA, tRNA, rRNA; ■ các quá trình sinh tổng hợp chuyên sâu và tăng cường sự phát triển của tế bào
Sợi tổng hợp(S-phase, thời gian của nó là 6-10 giờ)	■ Sao chép DNA và tổng hợp histone và biến đổi nhiễm sắc thể thành cấu trúc chromatid kép; ■ nhân đôi các tâm cực
Bài tổng hợp(Pha G2, thời gian của nó là 3-4 giờ)	■ phân chia, hình thành các bào quan mới chính; ■ phá hủy bộ xương tế bào; ■ tăng cường tổng hợp protein, lipid, carbohydrate, RNA, ATP, v.v. |

Nguyên phân là kiểu phân chia tế bào nhân thực chính. Phần này bao gồm 4 giai đoạn ( prophase, metaphase, anaphase, telophase) và kéo dài từ vài phút đến 2-3 giờ.

Tsntokinez(hoặc phân bào) - Sự phân chia tế bào chất của tế bào nhân thực, xảy ra sau quá trình phân chia nhân trong tế bào (nguyên phân). Trong hầu hết các trường hợp, tế bào chất và các bào quan của tế bào được phân bố xấp xỉ bằng nhau giữa các tế bào con. Một ngoại lệ là quá trình sinh trứng, trong đó trứng tương lai nhận được hầu hết tất cả các tế bào chất và bào quan, trong khi các thể cực hầu như không chứa chúng và sớm chết đi. Trong trường hợp sự phân chia nhân không kèm theo sự phân chia tế bào, các tế bào đa nhân được hình thành (ví dụ, các sợi cơ chớp chéo). Cytokinesis xảy ra ngay sau khi thực hiện telophase. Ở tế bào động vật, trong quá trình telophase, màng sinh chất bắt đầu gấp vào trong ở mức xích đạo (dưới tác động của các vi sợi) và chia tế bào làm đôi. Trong tế bào thực vật ở xích đạo, một cơ thể được hình thành từ các vi sợi - phragmoblast. Ti thể, ER, bộ máy Golgi, ribosome di chuyển đến nó. Các bong bóng từ bộ máy Golgi kết hợp và tạo thành một tấm tế bào, tấm tế bào này phát triển và kết hợp với thành tế bào của tế bào mẹ.

SINH HỌC +sự chết tế bào là hiện tượng tế bào chết theo chương trình. Không giống như một loại tế bào chết khác - hoại tử- trong quá trình apoptosis, không có sự phá hủy màng tế bào chất và do đó, nội dung của tế bào không đi vào môi trường ngoại bào. Một tính năng đặc trưng là sự phân mảnh DNA bởi một loại enzyme cụ thể endonuclease thành các đoạn. Quá trình apoptosis cần thiết cho sự điều hòa sinh lý của số lượng tế bào trong cơ thể, để tiêu diệt các tế bào già, cho sự rụng lá mùa thu, cho tác dụng gây độc tế bào của các tế bào lympho giết người, cho sự hình thành phôi của cơ thể, v.v. quá trình apoptosis của tế bào bình thường dẫn đến sự sinh sản không kiểm soát của tế bào và sự xuất hiện của một khối u.

Ý nghĩa sinh học của quá trình phân chia tế bào. Các tế bào mới hình thành do sự phân chia của các tế bào hiện có. Nếu một sinh vật đơn bào phân chia, thì hai sinh vật mới được hình thành từ nó. Một sinh vật đa bào cũng bắt đầu quá trình phát triển thường xuyên nhất với một tế bào đơn lẻ. Thông qua các lần phân chia lặp đi lặp lại, một số lượng lớn các tế bào được hình thành, tạo nên cơ thể. Sự phân chia tế bào đảm bảo sự sinh sản và phát triển của các sinh vật, và do đó sự liên tục của sự sống trên Trái đất.

chu kỳ tế bào- sự sống của một tế bào từ lúc được hình thành trong quá trình phân chia của tế bào mẹ đến lần phân chia của chính nó (kể cả lần phân chia này) hoặc chết đi.

Trong chu kỳ này, mỗi tế bào sinh trưởng và phát triển để thực hiện thành công các chức năng của nó trong cơ thể. Hơn nữa, tế bào hoạt động trong một thời gian nhất định, sau đó nó phân chia, hình thành các tế bào con hoặc chết đi.

Các loại sinh vật khác nhau có thời gian chu kỳ tế bào khác nhau: ví dụ: vi khuẩn nó kéo dài khoảng 20 phút giày ciliates- từ 10 đến 20 giờ Các tế bào của sinh vật đa bào trong giai đoạn đầu của sự phát triển phân chia thường xuyên, và sau đó chu kỳ tế bào được kéo dài đáng kể. Ví dụ, ngay sau khi một người được sinh ra, các tế bào não phân chia một số lần rất lớn: 80% tế bào thần kinh não được hình thành trong giai đoạn này. Tuy nhiên, hầu hết các tế bào này nhanh chóng mất khả năng phân chia, và một số sống sót cho đến khi sinh vật chết tự nhiên mà không hề phân chia.

Chu kỳ tế bào bao gồm giữa các giai đoạn và nguyên phân (Hình. 54).

Interphase- khoảng thời gian chu kỳ tế bào giữa hai lần phân chia. Trong toàn bộ thời gian giữa các pha, các nhiễm sắc thể không phân hóa, chúng nằm trong nhân tế bào ở dạng nhiễm sắc thể. Theo quy luật, khoảng thời gian bao gồm ba giai đoạn: tiền tổng hợp, tổng hợp và sau tổng hợp.

Thời kỳ tổng hợp (G,) là phần dài nhất của interphase. Nó có thể tồn tại trong các loại tế bào khác nhau từ 2-3 giờ đến vài ngày. Trong thời kỳ này, tế bào phát triển, số lượng bào quan tăng lên, năng lượng và các chất được tích lũy cho quá trình nhân đôi tiếp theo của ADN. Trong thời kỳ Gj, mỗi nhiễm sắc thể bao gồm một nhiễm sắc thể, tức là số lượng nhiễm sắc thể ( P) và cromatid (Với) diêm. Một bộ nhiễm sắc thể và sắc tố-

matid (phân tử ADN) của tế bào lưỡng bội ở kỳ G r của chu kỳ tế bào có thể được biểu thị bằng cách viết 2p2 giây.

Trong thời kỳ tổng hợp (S) Sự nhân đôi DNA xảy ra, cũng như sự tổng hợp các protein cần thiết cho sự hình thành các nhiễm sắc thể sau này. TẠI trong cùng một chu kỳ có sự tăng gấp đôi của các centrioles.

Sự nhân đôi DNA được gọi là nhân rộng. Trong quá trình sao chép, các enzym đặc biệt tách hai sợi của phân tử ADN mẹ ban đầu, phá vỡ các liên kết hydro giữa các nucleotit bổ sung. Các phân tử của DNA polymerase, enzyme chính của quá trình sao chép, liên kết với các chuỗi đã tách rời. Sau đó, các phân tử DNA polymerase bắt đầu di chuyển dọc theo các chuỗi mẹ, sử dụng chúng làm khuôn mẫu và tổng hợp các chuỗi con mới, chọn các nucleotide cho chúng theo nguyên tắc bổ sung (Hình 55). Ví dụ, nếu một đoạn của chuỗi ADN mẹ có trình tự nuclêôtit A C G T G A, thì đoạn của chuỗi con sẽ như thế nào TGCAC. TẠI Liên quan đến điều này, sao chép được gọi là các phản ứng tổng hợp ma trận. TẠI sao chép tạo ra hai phân tử ADN sợi kép giống hệt nhau TẠI mỗi người trong số họ bao gồm một chuỗi của phân tử mẹ ban đầu và một chuỗi con mới được tổng hợp.

Vào cuối kỳ S, mỗi nhiễm sắc thể đã bao gồm hai nhiễm sắc thể chị em giống hệt nhau được kết nối với nhau tại tâm động. Số crômatit trong mỗi cặp nhiễm sắc thể tương đồng trở thành bốn. Do đó, bộ nhiễm sắc thể và nhiễm sắc thể của tế bào lưỡng bội ở cuối kỳ S (tức là sau khi sao chép) được biểu hiện bằng bản ghi 2p4.

Giai đoạn tái tổng hợp (G 2) xảy ra sau quá trình nhân đôi DNA. Lúc này, tế bào tích lũy năng lượng và tổng hợp protein cho lần phân chia sắp tới (ví dụ, protein tubulin để xây dựng các vi ống, sau đó hình thành trục phân chia). Trong toàn bộ kì C 2, bộ NST và crômatit trong tế bào không thay đổi - 2n4c.

Interphase kết thúc và bắt đầu phân công, dẫn đến sự hình thành các tế bào con. Trong quá trình nguyên phân (phương thức chính của quá trình phân bào ở sinh vật nhân thực), các nhiễm sắc thể chị em của mỗi nhiễm sắc thể tách khỏi nhau và đi vào các tế bào con khác nhau. Do đó, các tế bào con bước vào chu kỳ tế bào mới có bộ 2p2 giây.

Vì vậy, chu kỳ tế bào bao gồm khoảng thời gian từ khi tế bào xuất hiện đến khi phân chia hoàn toàn thành hai tế bào con và bao gồm các giai đoạn giữa (giai đoạn Gr, S-, C2) và nguyên phân (xem Hình 54). Chuỗi các giai đoạn như vậy của chu kỳ tế bào là điển hình cho các tế bào phân chia liên tục, ví dụ, đối với các tế bào thuộc lớp mầm của biểu bì da, tủy đỏ, màng nhầy của ống tiêu hóa của động vật, tế bào của mô giáo dục. của thực vật. Họ có thể phân chia 12-36 giờ một lần.

Ngược lại, hầu hết các tế bào của một sinh vật đa bào bắt đầu con đường chuyên biệt hóa và sau khi trải qua một phần của thời kỳ Gj, có thể di chuyển vào cái gọi là kỳ nghỉ (Go-period). Các tế bào ở thời kỳ G thực hiện các chức năng cụ thể của chúng trong cơ thể, chúng trải qua các quá trình trao đổi chất và năng lượng, nhưng không có sự chuẩn bị nào để sao chép. Các tế bào như vậy, như một quy luật, vĩnh viễn mất khả năng phân chia. Ví dụ bao gồm tế bào thần kinh, tế bào của thủy tinh thể của mắt, và nhiều loại khác.

Tuy nhiên, một số tế bào đang ở thời kỳ Gn (ví dụ, bạch cầu, tế bào gan) có thể rời khỏi nó và tiếp tục chu kỳ tế bào, sau khi đã trải qua tất cả các giai đoạn giữa các pha và nguyên phân. Vì vậy, các tế bào gan có thể lại có khả năng phân chia sau vài tháng ở trong thời kỳ không hoạt động.

Tế bào chết. Sự chết (chết) của các tế bào riêng lẻ hoặc các nhóm của chúng thường xuyên gặp phải ở các sinh vật đa bào, cũng như sự chết của các sinh vật đơn bào. Sự chết của tế bào có thể được chia thành hai loại: hoại tử (từ tiếng Hy Lạp. nekros- chết) và apoptosis, thường được gọi là chết tế bào theo chương trình hoặc thậm chí tự sát tế bào.

Hoại tử- cái chết của các tế bào và mô trong cơ thể sống do tác động của các yếu tố gây hại. Nguyên nhân của hoại tử có thể là do tiếp xúc với nhiệt độ cao và thấp, bức xạ ion hóa, các hóa chất khác nhau (bao gồm cả chất độc do mầm bệnh tiết ra). Tế bào hoại tử chết cũng được quan sát thấy do tổn thương cơ học của chúng, suy giảm nguồn cung cấp máu và nuôi dưỡng mô, và các phản ứng dị ứng.

Trong các tế bào bị tổn thương, tính thấm của màng bị rối loạn, quá trình tổng hợp protein ngừng, các quá trình trao đổi chất khác ngừng lại, nhân, các bào quan và cuối cùng là toàn bộ tế bào bị phá hủy. Một đặc điểm của hoại tử là toàn bộ nhóm tế bào bị chết như vậy (ví dụ, trong nhồi máu cơ tim, một phần cơ tim chứa nhiều tế bào bị chết do ngừng cung cấp oxy). Thông thường, các tế bào sắp chết bị tấn công bởi bạch cầu, và phản ứng viêm phát triển trong vùng hoại tử.

sự chết tế bào- tế bào chết theo chương trình, do cơ thể quy định. Trong quá trình phát triển và hoạt động của cơ thể, một số tế bào của nó chết đi mà không bị tổn thương trực tiếp. Quá trình này xảy ra ở tất cả các giai đoạn của cuộc đời sinh vật, kể cả trong thời kỳ phôi thai.

Ở một sinh vật trưởng thành, tế bào chết theo kế hoạch cũng liên tục xảy ra. Hàng triệu tế bào máu, biểu bì da, niêm mạc ống tiêu hóa,… chết, sau khi rụng trứng, một phần tế bào nang noãn chết, sau tiết sữa - tế bào tuyến vú. Trong cơ thể người trưởng thành, 50-70 tỷ tế bào chết mỗi ngày do quá trình apoptosis. Trong quá trình apoptosis, tế bào vỡ ra thành các mảnh riêng biệt được bao bọc bởi plasmalemma. Thông thường, các mảnh tế bào chết được bạch cầu hoặc các tế bào lân cận tiếp nhận mà không gây ra phản ứng viêm. Sự bổ sung của các tế bào bị mất được cung cấp bởi sự phân chia.

Do đó, quá trình apoptosis, như nó đã xảy ra, làm gián đoạn quá trình phân chia tế bào vô tận. Từ khi "chào đời" đến quá trình chết rụng, các tế bào trải qua một số chu kỳ tế bào bình thường nhất định. Sau mỗi lần trong số chúng, tế bào sẽ chuyển sang một chu kỳ tế bào mới hoặc quá trình apoptosis.

1. Chu kỳ tế bào là gì?

2. Thế nào được gọi là interphase? Những sự kiện chính nào diễn ra trong 2 chu kỳ G r, S- và 0 của khoảng thời gian?

3. Những tế bào nào được đặc trưng bởi G 0 -nepnofl? Điều gì xảy ra trong giai đoạn này?

4. Quá trình nhân đôi ADN được thực hiện như thế nào?

5. Các phân tử ADN tạo nên các nhiễm sắc thể tương đồng có giống nhau không? Là một phần của chromatids chị em? Tại sao?

6. Hoại tử là gì? Sự chết tế bào? Điểm giống và khác nhau giữa hoại tử và apxe là gì?

7. Ý nghĩa của quá trình chết tế bào theo chương trình trong đời sống của sinh vật đa bào?

8. Tại sao bạn nghĩ rằng trong đại đa số các sinh vật sống, người lưu giữ thông tin di truyền chính là DNA, và RNA chỉ thực hiện các chức năng phụ trợ?

Chương 1. Các thành phần hóa học của cơ thể sống

• § 1. Hàm lượng các nguyên tố hóa học trong cơ thể. Nguyên tố vĩ mô và vi lượng
• § 2. Các hợp chất hóa học trong cơ thể sống. chất vô cơ

Chương 2. Tế bào - đơn vị cấu trúc và chức năng của cơ thể sống

• § 10. Lịch sử phát hiện ra tế bào. Tạo ra lý thuyết tế bào
• § 15. Lưới nội chất. Phức hợp Golgi. Lysosome

Chương 3

• § 24. Đặc điểm chung của quá trình trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng

Chương 4. Cấu tạo tổ chức và quy định các chức năng ở cơ thể sống

chu kỳ tế bào

Chu kỳ tế bào là khoảng thời gian tồn tại của một tế bào từ khi được hình thành bằng cách phân chia tế bào mẹ đến khi tự phân chia hoặc chết đi. Nội dung [show]

Chiều dài của chu kỳ tế bào nhân thực

Độ dài của chu kỳ tế bào khác nhau giữa các tế bào. Các tế bào nhân lên nhanh chóng của sinh vật trưởng thành, chẳng hạn như tế bào tạo máu hoặc tế bào đáy của biểu bì và ruột non, có thể đi vào chu kỳ tế bào 12-36 giờ một lần. Chu kỳ tế bào ngắn (khoảng 30 phút) được quan sát thấy trong quá trình phân mảnh nhanh chóng của trứng của động vật da gai, động vật lưỡng cư và động vật khác. Trong điều kiện thí nghiệm, nhiều dòng nuôi cấy tế bào có chu kỳ tế bào ngắn (khoảng 20 h). Trong hầu hết các tế bào đang phân chia tích cực, khoảng thời gian giữa các lần nguyên phân là khoảng 10-24 giờ.

Các giai đoạn của chu kỳ tế bào nhân thực

Chu kỳ tế bào nhân thực bao gồm hai kỳ:

Thời kỳ tăng trưởng của tế bào, được gọi là "interphase", trong đó DNA và protein được tổng hợp và chuẩn bị cho quá trình phân chia tế bào.

Giai đoạn phân chia tế bào, được gọi là "giai đoạn M" (từ từ nguyên phân - mitosis).

Giai đoạn giữa bao gồm một số giai đoạn:

Giai đoạn G1 (từ khoảng trống tiếng Anh - gap), hoặc giai đoạn phát triển ban đầu, trong đó mRNA, protein và các thành phần tế bào khác được tổng hợp;

Giai đoạn S (từ tiếng Anh tổng hợp - tổng hợp), trong đó DNA của nhân tế bào được sao chép, các trung tâm cũng nhân đôi (tất nhiên là nếu chúng tồn tại).

Pha G2, trong đó diễn ra quá trình chuẩn bị cho quá trình nguyên phân.

Các tế bào biệt hóa không còn phân chia có thể thiếu pha G1 trong chu kỳ tế bào. Các tế bào như vậy đang trong giai đoạn nghỉ ngơi G0.

Thời kỳ phân chia tế bào (pha M) bao gồm hai giai đoạn:

nguyên phân (phân chia nhân tế bào);

cytokinesis (phân chia tế bào chất).

Lần lượt, nguyên phân được chia thành năm giai đoạn, in vivo sáu giai đoạn này tạo thành một chuỗi động.

Sự mô tả sự phân chia tế bào dựa trên dữ liệu của kính hiển vi ánh sáng kết hợp với vi phim và dựa trên kết quả của ánh sáng và kính hiển vi điện tử của các tế bào cố định và nhuộm màu.

Điều hòa chu kỳ tế bào

Trình tự tự nhiên của các giai đoạn thay đổi trong chu kỳ tế bào được thực hiện bởi sự tương tác của các protein như kinase phụ thuộc cyclin và cyclin. Các tế bào trong pha G0 có thể đi vào chu kỳ tế bào khi tiếp xúc với các yếu tố tăng trưởng. Các yếu tố tăng trưởng khác nhau, chẳng hạn như các yếu tố tăng trưởng tiểu cầu, biểu bì và thần kinh, bằng cách liên kết với các thụ thể của chúng, kích hoạt dòng tín hiệu nội bào, cuối cùng dẫn đến phiên mã các gen cho cyclin và kinase phụ thuộc cyclin. Các kinase phụ thuộc cyclin chỉ trở nên hoạt động khi tương tác với các cyclin tương ứng. Nội dung của các chu kỳ khác nhau trong tế bào thay đổi trong toàn bộ chu kỳ tế bào. Cyclin là một thành phần điều hòa của phức hợp kinase phụ thuộc cyclin-cyclin. Kinase là thành phần xúc tác của phức hợp này. Kinase không hoạt động nếu không có cyclin. Các cyclin khác nhau được tổng hợp ở các giai đoạn khác nhau của chu kỳ tế bào. Do đó, hàm lượng cyclin B trong tế bào trứng ếch đạt tối đa vào thời điểm nguyên phân, khi toàn bộ chuỗi phản ứng phosphoryl hóa được xúc tác bởi phức hợp kinase phụ thuộc cyclin B / cyclin được kích hoạt. Vào cuối quá trình nguyên phân, cyclin bị phân huỷ nhanh chóng bởi các proteinaza.

Các điểm kiểm tra chu kỳ tế bào

Để xác định sự hoàn thành của mỗi giai đoạn của chu kỳ tế bào, cần phải có các điểm kiểm tra trong đó. Nếu ô "vượt qua" điểm kiểm tra, thì nó tiếp tục "di chuyển" qua chu kỳ ô. Nếu một số trường hợp, chẳng hạn như tổn thương DNA, ngăn tế bào đi qua một điểm kiểm tra, có thể được so sánh với một loại điểm kiểm tra, thì tế bào sẽ dừng lại và một giai đoạn khác của chu kỳ tế bào không xảy ra, ít nhất là cho đến khi các chướng ngại vật được loại bỏ. , ngăn không cho lồng đi qua trạm kiểm soát. Có ít nhất bốn điểm kiểm tra chu kỳ tế bào: một điểm kiểm tra ở G1, nơi kiểm tra tính toàn vẹn của DNA trước khi bước vào pha S, một điểm kiểm tra ở pha S, nơi sao chép DNA được kiểm tra tính chính xác của quá trình sao chép DNA, một điểm kiểm tra ở G2 nơi kiểm tra các hư hỏng bị bỏ sót khi vượt qua các điểm kiểm tra trước đó hoặc thu được ở các giai đoạn tiếp theo của chu kỳ tế bào. Trong pha G2, sự hoàn chỉnh của quá trình sao chép DNA được phát hiện và các tế bào trong đó DNA không được mô phỏng sẽ không tham gia vào quá trình nguyên phân. Tại điểm kiểm tra lắp ráp trục chính, nó được kiểm tra xem tất cả các kinetochores có được gắn vào các vi ống hay không.

Rối loạn chu kỳ tế bào và hình thành khối u

Sự gia tăng tổng hợp protein p53 dẫn đến cảm ứng tổng hợp protein p21, một chất ức chế chu kỳ tế bào

Vi phạm quy định bình thường của chu kỳ tế bào là nguyên nhân của hầu hết các khối u rắn. Trong chu kỳ ô, như đã đề cập, chỉ có thể đi qua các điểm kiểm tra nếu các giai đoạn trước đó được hoàn thành bình thường và không có sự cố. Các tế bào khối u được đặc trưng bởi những thay đổi trong các thành phần của các điểm kiểm tra của chu kỳ tế bào. Khi các điểm kiểm tra chu kỳ tế bào bị vô hiệu hóa, rối loạn chức năng của một số chất ức chế khối u và proto-oncogenes, đặc biệt là p53, pRb, Myc và Ras, được quan sát thấy. Protein p53 là một trong những yếu tố phiên mã bắt đầu tổng hợp protein p21, là chất ức chế phức hợp CDK-cyclin, dẫn đến bắt giữ chu kỳ tế bào ở giai đoạn G1 và G2. Do đó, một tế bào có DNA bị hư hỏng sẽ không đi vào pha S. Khi đột biến dẫn đến mất các gen protein p53 hoặc khi chúng thay đổi, quá trình phong tỏa chu kỳ tế bào không xảy ra, các tế bào bước vào quá trình nguyên phân, dẫn đến sự xuất hiện của các tế bào đột biến, hầu hết trong số đó không thể tồn tại, trong khi những tế bào khác làm phát sinh tế bào ác tính .

Cyclin là một họ protein là chất hoạt hóa các kinase protein phụ thuộc cyclin (CDK) (CDK - cyclin-depend kinase) - các enzym quan trọng tham gia vào quá trình điều hòa chu kỳ tế bào nhân thực. Cyclins có tên như vậy là do nồng độ nội bào của chúng thay đổi định kỳ khi tế bào trải qua chu kỳ tế bào, đạt mức tối đa ở một số giai đoạn nhất định của nó.

Tiểu đơn vị xúc tác của protein kinase phụ thuộc cyclin được hoạt hóa một phần do tương tác với phân tử cyclin, tạo thành tiểu đơn vị điều hòa của enzyme. Sự hình thành heterodimer này có thể xảy ra sau khi cyclin đạt đến nồng độ tới hạn. Để phản ứng với sự giảm nồng độ của cyclin, enzym bị bất hoạt. Để hoạt hóa hoàn toàn protein kinase phụ thuộc cyclin, phải xảy ra quá trình phosphoryl hóa cụ thể và quá trình khử phosphoryl hóa các gốc axit amin nhất định trong chuỗi polypeptide của phức hợp này. Một trong những enzym thực hiện các phản ứng đó là CAK kinase (CAK - CDK hoạt hóa kinase).

Kinase phụ thuộc Cyclin

Các kinase phụ thuộc cyclin (CDK) là một nhóm protein được điều chỉnh bởi các phân tử giống cyclin và cyclin. Hầu hết các CDK đều tham gia vào các giai đoạn của chu kỳ tế bào; chúng cũng điều chỉnh quá trình phiên mã và mRNA. CDK là các kinase serine / threonine có chức năng phosphoryl hóa các phần protein tương ứng. Một số CDK đã được biết đến, mỗi CDK được kích hoạt bởi một hoặc nhiều cyclin và các phân tử tương tự khác sau khi đạt đến nồng độ tới hạn, và đối với hầu hết các CDK là tương đồng, khác nhau chủ yếu về cấu hình của vị trí liên kết cyclin. Để phản ứng với sự giảm nồng độ trong tế bào của một cyclin cụ thể, xảy ra sự bất hoạt có thể đảo ngược của CDK tương ứng. Nếu CDK được kích hoạt bởi một nhóm cyclin, thì mỗi người trong số họ, như thể chuyển protein kinase cho nhau, sẽ duy trì CDK ở trạng thái kích hoạt trong một thời gian dài. Những làn sóng kích hoạt CDK như vậy xảy ra trong giai đoạn G1 và S của chu kỳ tế bào.

Danh sách CDK và cơ quan quản lý của chúng

CDK1; cyclin A, cyclin B

CDK2; cyclin A, cyclin E

CDK4; cyclin D1, cyclin D2, cyclin D3

CDK5; CDK5R1, CDK5R2

CDK6; cyclin D1, cyclin D2, cyclin D3

CDK7; cyclin H

CDK8; cyclin C

CDK9; cyclin T1, cyclin T2a, cyclin T2b, cyclin K

CDK11 (CDC2L2); cyclin L

Nguyên phân ít xảy ra ở tế bào nhân thực soma hơn so với nguyên phân. Nó được nhà sinh vật học người Đức R. Remak mô tả lần đầu tiên vào năm 1841, thuật ngữ này do một nhà mô học đề xuất. W. Flemming sau đó - vào năm 1882. Trong hầu hết các trường hợp, amitosis được quan sát thấy ở các tế bào giảm hoạt động phân bào: đây là những tế bào bị lão hóa hoặc bị thay đổi bệnh lý, thường bị chết (tế bào màng phôi của động vật có vú, tế bào khối u, v.v.). Trong quá trình amitosis, trạng thái giữa các pha của nhân được bảo toàn về mặt hình thái, nhân và màng nhân có thể nhìn thấy rõ ràng. Không có sự sao chép DNA. Sự xoắn ốc của chất nhiễm sắc không xảy ra, nhiễm sắc thể không được phát hiện. Tế bào vẫn giữ được hoạt động chức năng vốn có của nó, hầu như biến mất hoàn toàn trong quá trình nguyên phân. Trong quá trình amitosis, chỉ có hạt nhân phân chia và không có sự hình thành trục phân hạch, do đó, vật chất di truyền được phân phối một cách ngẫu nhiên. Sự vắng mặt của tế bào dẫn đến sự hình thành các tế bào nhân, sau đó không thể tham gia vào chu kỳ phân bào bình thường. Với các amitoses lặp đi lặp lại, các tế bào đa nhân có thể hình thành.

Khái niệm này vẫn xuất hiện trong một số sách giáo khoa cho đến những năm 1980. Hiện tại, người ta tin rằng tất cả các hiện tượng được cho là do amitosis là kết quả của việc giải thích sai về các chế phẩm vi mô được chuẩn bị không đầy đủ, hoặc việc giải thích các hiện tượng đi kèm với sự phá hủy tế bào hoặc các quá trình bệnh lý khác như sự phân chia tế bào. Đồng thời, một số biến thể của sự phân hạch nhân của sinh vật nhân chuẩn không thể được gọi là nguyên phân hay nguyên phân. Ví dụ, đó là sự phân chia các đại nhân của nhiều liên kết, trong đó, không có sự hình thành trục, sự phân ly của các đoạn ngắn nhiễm sắc thể xảy ra.

Chu kỳ sống của tế bào, hoặc chu kỳ tế bào, là khoảng thời gian mà nó tồn tại như một đơn vị, tức là khoảng thời gian tồn tại của tế bào. Nó kéo dài từ thời điểm tế bào xuất hiện do kết quả của quá trình phân chia của mẹ nó và cho đến khi kết thúc quá trình phân chia của chính nó, khi nó "chia tay" thành hai con gái.

Có những lúc tế bào không phân chia. Khi đó vòng đời của nó là khoảng thời gian từ khi xuất hiện tế bào đến khi chết. Thông thường tế bào của một số mô của sinh vật đa bào không phân chia. Ví dụ, tế bào thần kinh và tế bào hồng cầu.

Theo thông lệ, trong chu kỳ sống của tế bào nhân thực người ta phân biệt một số giai đoạn hoặc giai đoạn cụ thể. Chúng là đặc trưng của tất cả các tế bào đang phân chia. Các pha được ký hiệu là G 1, S, G 2, M. Từ pha G 1, một tế bào có thể chuyển sang pha G 0, vẫn còn trong đó nó không phân chia và trong nhiều trường hợp là biệt hóa. Đồng thời, một số tế bào có thể trở lại từ G 0 đến G 1 và trải qua tất cả các giai đoạn của chu kỳ tế bào.

Các chữ cái viết tắt của phase là các chữ cái đầu tiên của các từ tiếng Anh: gap (khoảng cách), tổng hợp (tổng hợp), mitosis (nguyên phân).

Các tế bào được chiếu sáng bằng chỉ thị huỳnh quang màu đỏ trong pha G1. Các pha còn lại của chu kỳ tế bào có màu xanh lục.

Giai đoạn = Stage G 1 - tổng hợp- bắt đầu ngay khi ô đã xuất hiện. Lúc này, nó có kích thước nhỏ hơn mẹ, ít chất, số lượng bào quan không đủ. Do đó, ở G 1, tế bào tăng trưởng, tổng hợp ARN, protein và cấu tạo các bào quan. Thông thường G 1 là pha dài nhất trong chu kỳ sống của tế bào.

S - thời kỳ tổng hợp. Đặc điểm phân biệt quan trọng nhất của nó là sự nhân đôi của DNA bằng cách nhân rộng. Mỗi nhiễm sắc thể trở thành bao gồm hai nhiễm sắc thể. Trong thời kỳ này, các nhiễm sắc thể vẫn được khử độc. Trong nhiễm sắc thể, ngoài ADN còn có nhiều prôtêin histôn. Do đó, trong pha S, histon được tổng hợp với số lượng lớn.

TẠI thời kỳ sau tổng hợp - G 2 Tế bào chuẩn bị cho quá trình phân chia, thường là bằng nguyên phân. Tế bào tiếp tục phát triển, quá trình tổng hợp ATP diễn ra tích cực, các trung tâm có thể nhân đôi.

Tiếp theo, ô nhập giai đoạn phân chia tế bào - M. Đây là nơi diễn ra quá trình phân chia nhân tế bào. nguyên phân tiếp theo là sự phân chia của tế bào chất cytokinesis. Quá trình hoàn thành cytokinesis đánh dấu sự kết thúc của chu kỳ sống của một tế bào nhất định và sự bắt đầu của hai chu kỳ tế bào mới.

Giai đoạn G0đôi khi được gọi là thời kỳ "nghỉ ngơi" của tế bào. Tế bào "rời khỏi" chu kỳ bình thường. Trong thời kỳ này, tế bào có thể bắt đầu biệt hóa và không bao giờ trở lại chu kỳ bình thường. Pha G0 cũng có thể bao gồm các tế bào già.

Quá trình chuyển đổi sang mỗi giai đoạn tiếp theo của chu kỳ được kiểm soát bởi các cơ chế tế bào đặc biệt, được gọi là các điểm kiểm tra - trạm kiểm soát. Để giai đoạn tiếp theo bắt đầu, mọi thứ phải sẵn sàng cho giai đoạn này trong tế bào, DNA không được có lỗi nặng, v.v.

Các giai đoạn G 0, G 1, S, G 2 cùng nhau tạo thành interphase - tôi.