1.Понятие о пролиферации клеток и ее значение в медицине.
Клеточная пролиферация – увеличение числа клеток путем митоза, приводящее к росту ткани, в отличие от другого способа увеличения ее массы (например, отек). У нервных клеток пролиферация отсутствует.
Во взрослом организме продолжаются процессы развития, связанные с делением и специализацией клеток. Эти процессы могут быть как нормальными физиологическими, так и направленными на восстановление организма вследствие нарушения его целостности.
Значение пролиферации в медицине определяется способностью клеток разных тканей к делению, с делением клеток связан процесс заживления ран и восстановление тканей после хирургических операций.
Пролиферация клеток лежит в основе регенерации (восстановления) утраченных частей. Проблема регенерации представляет интерес для медицины, для восстановительной хирургии. Различают физиологическую, репаративную и патологическую регенерацию.
Физиологическая – естественное восстановление клеток и тканей в онтогенезе. Например, смена эритроцитов, кожного эпителия.
Репаративная – восстановление после повреждения или гибели клеток и тканей.
Патологическая – разрастание тканей не идентичных здоровым тканям. Например, разрастание рубцовой ткани на месте ожога, хряща – на месте перелома, размножение клеток соединительной ткани – на месте мышечной ткани сердца, раковая опухоль
2.Периодизация клеточного цикла. Характеристика пресинтетического периода. Клеточный цикл значительно короче. Этот собственно процесс подготовки к делению (интерфаза) и само деление (ми-тоз). Поэтому этот цикл называют еще митотическим.
Такая периодизация (на жизненный и митотический цикл) довольно условная, поскольку жизнь клетки — беспрерывный, неделимый процесс. Так, в эмбриональный период, когда клетки быстро делятся, жизненный цикл совпадает с клеточным (митотичним). После дифференцирования клеток, когда каждая из них выполняет специфическую функцию, жизненный цикл длиннее митотического.
Клеточный цикл состоит из интерфазы, митоза и цитокинеза..
Пресинтетический период (G1 — вид. англ. gap — интервал). Происходят такие биохимические процессы: синтез макромолекулярных соединений, необходимых для построения хромосом и ахроматинового аппарата (ДНК, РНК, гистонив и других белков), возрастает количество рибосом и митохондрий, происходит накопления энергетического материала для осуществления структурных перестроек и сложных движений во время деления. Клетка интенсивно растет и может выполнять свою функцию. Набор генетического материала будет 2п2с (2n – диплоидный набор хромосом, 2с – диплоидный набор ДНК). 3.Хар-ка постсинтетического периода. постсинтетический период (G2) — клетка запасается энергией. Синтезируются белки ахроматинового веретена, идет подготовка к митозу. Генетический материал составляет 2n4с.
4.Хар-ка синтетического периода.
В синтетическом периоде (S) удваивается ДНК, каждая хромосома вследствие репликации создает себе подобную структуру. Набор генетического материала составляет 2п4с.
потсинтетический период (G2) — клетка запасается энергией. Синтезируются белки ахроматинового веретена, идет подготовка к митозу. Генетический материал составляет 2n4с.
5.Периоды клеточного цикла. Хар-ка митоза Клеточный цикл состоит из интерфазы, митоза и цитокинеза.
После достижения клеткой определенного состояния: накопления белков, удвоения количества ДНК и др. она готова к делению — митозу.
В результате митоза происходит точное равномерное распределение наследственного материала. Вследствие митоза каждая дочерняя клетка получает полный набор хромосом со строгим количеством ДНК и за их составом идентичная материнской клетке.
6.Митотический цикл. Хар – ка интерфазы. Митотический цикл- совокупность периодически повторяющихся процессов, протекающих в клетке при подготовке и осуществлении митоза. Интерфаза — это подготовка клетки к делению, на ее частицу приходится 90 % всего клеточного цикла. На этой стадии происходят наиболее активные метаболические процессы. Ядро имеет гомогенный вид — оно заполнено тонкой сеткой, которая состоит из переплетенных между собою довольно длинных и тонких нитей хромонем. Ядро соответствующей формы, окруженное двухслойной ядерной мембраной с порами диаметром близко 40 мкм. В интерфазному ядре проходит подготовка к делению. Интерфазу разделяют на определенные периоды: G, — период, который передует репликации ДНК; S — период репликации ДНК; G2 — период с момента окончания репликации к началу митоза.
Во-первых, в клетке увеличивается число ее органелл;
Итак, в интерфазе клетка растет и развивается, при этом в ней происходят следующие процессы
– репликация ДНК;
– активный синтез белков;
– увеличение количества некоторых органелл;
– накопление энергии в виде АТФ;
– удвоение клеточного центра (в животных клетках).
После интерфазы наступает второй этап жизненного цикла клетки, который называется делением. Сигналом к началу деления для клетки является нарушение в процессе ее роста ядерно-плазматического соотношения, когда объем цитоплазмы увеличивается, а объем ядра остается прежним.
7.Митотический цикл. Хар-ка митоза. Митотический цикл- совокупность периодически повторяющихся процессов, протекающих в клетке при подготовке и осуществлении митоза. Митоз – деление ядра эукариотической клетки с сохранением числа хромосом Митоз — лишь одна из частей клеточного цикла, 4 фазы: профаза, метафаза, анафаза и телофаза. Удвоение хромосом и центриолей (в клетках животных) происходит еще в ходе интерфазы. В результате этого в митоз хромосомы вступают уже удвоенными, напоминающими букву X (идентичные копии материнской хромосомы соединены друг с другом в области центромеры).
8.Понятие и роль фактора стимуляции митоза (MPF)в митотическом цикле. Во время митоза происходит масса приобретении это все регулируются комплексом циклин В-Сdk1(коротко MPF) Оказывается на первых 2-х стадиях митоза – профаза и метафаза – ключевую роль играет высокая активность MPF. Этот фактор вызывает не только конденсацию хромосом, но и приводит к распаду ядерной оболочке, т.е. приводит материнскую клетку даже без синтеза ДНК , в митотическое состояние Напротив – в телофазе решающие значение имеет низкое содержание в клетке MPF. В профазе и метафаза решающее значение следующие процессы 1.Конденсация хромосом : MPF фосфорилировать гистон Н1 и др. белки, поддерживающие структуру конденсациях хромосом. Данные белки изменяют свою конфигурацию , что становятся способами связывания с ДНК с образованием метафазных хромосом. Данный процесс идет с затратой энергии 2.Распад ядерной оболочки MPF катализирует фософорилирование остатков серина промежуточных филаментов, входящих в состав ядерной Ламина в результате чего мембрана распадается на микропузырьки 3.Распад других мембранных структур. Вероятно это происходит путем фосфорилирования MPF структурообразующих белков, связанных с мембраной. Результатом изменения конфигурации последних является их разрушение 4. Формирование веретена деления. Фосфорилирование MPF тубулина приводит к полимеризации его образованием микротрубочек 5.Предупреждение преждевременной цитомин . Экватора клетки располагается нити актина и миозина. В результате их вращения и сокращения происходит разделение клетки. MPF в ранней профазе фосфолирует легкие цепи миозина, в результате он не может реагировать с актином и разделение цистоплазмы не происходит Анафаза и телофаза митоза. Для осуществления анафазы необходимо разрушение MPF. Это осуществляется фактором, фактором обеспечивающий анафазу (АРС). В метафазу митоза MPF фосфолирует помимо других белков и АРС, который начинает разрушать молекулы циклина В :входящих в состав MPF. Для расхождения хроматид необходимо разрушение связывающих их белков АРС метит эти белки, и они быстро разрушаются в результате чего происходит расхождение хроматид. После снижения концентрации MPF концентрация протеинфосфатазы увеличивается, в результате фосфолирование в Метафазе белки фосфолируются. Это приводит 1) Восстановление ядерной оболочке 2)Деконденсация хромосом 3)Цитокинезу 9.Структура и роль циклинов и циклинзависимых киназ в регуляции митотического цикла. Исследования митотического цикла показали, что ключевую роль в поочередной смене его фаз играют специальные протеинкиназы – т.е. циклинзависимые киназы . Каждая из них фосфорилирует определенные белки, вовлеченные в соответствующую фазу цикла, и таким образом активирует или ингибирует их. Молекула любой Cdk состоит лишь из одной субъединицы, которая сама по себе неактивна. Для активации же Cdk требуется связывание с ней специального белка – циклина (Ц). Имеется несколько разных циклинов, и, как считают, связавшийся с Cdk циклин не только активирует фермент, но и придает ему субстратную специфичность в отношении тех или иных белков. В активной форме протеинкиназы представляют собой гетеродимерные комплексы циклин-Cdk (Ц-Cdk), где циклин служит активаторной, a Cdk – каталитической субъединицей. Данные образования не рассматривают как единые молекулы, а называют комплексами, из-за того, что могут быть разные сочетания конкретных циклинов и конкретных Cdk, причём каждое такое сочетание характерно для строго определённой фазы цикла. Запускают цикл комплексы циклинD-Cdk4 и (или) циклинD-Cdk6. Разные циклины обозначаются латинскими буквами, а разные Cdk – арабскими цифрами. Названные комплексы функционируют на начальной стадии постмитотического (G1) периода и, вызывая соответствующие внутриклеточные события, способствуют переходу клеткой «точки рестрикции» (точка, предшествующая S-периоду, т.е. для постоянно делящихся клеток находится где-то в конце G1-периода, а для клетки, начинающей деление после перерыва, где-то в конце Go -периода). Аналогично, те же комплексы приводят к возврату «спящей» Go -клетки в митотический цикл. Вторая половина G1 -происходит под управляющим влиянием комплекса циклин E-Cdk2. В следующем – синтетическом (S) – периоде функционирующая циклинзависимая киназа остаётся той же (Cdk2), но она дважды меняет своих циклиновых партнёров – ими последовательно становятся циклин А и циклин В. Соответственно, меняются и те белковые субстраты, на которые действуют Cdk2. В премитотическом (G2) периоде последний из вышеназванных циклинов (В) связывается с другой Cdk – Cdkl. Именно комплекс циклин B-Cdkl «вводит» клетку в митоз и «руководит» этим сложным процессом. Поэтому его еще называют митоз-стимулирующим фактором – MPF. Из состава последних двух комплексов следует, что их субстратная специфичность определяется не только циклином, но и самой Cdk, а вернее всего – одновременно тем и другим, т.е. имеющимся сочетанием циклина с Cdk. Cdk1 нередко обозначается иначе – Cdk2. Дело в том, что мутации гена Cdkl, нарушая клеточный цикл, вызывают у дрожжей фенотип вида Сdc2 (при котором клетки становятся необычайно длинными). Поэтому, ещё до идентификации функции этого гена, он был обозначен как Сdc2. Итак, всё разнообразие событий клеточного цикла управляется относительно небольшим числом комплексов циклинов и Cdk.
10.Регуляторная роль белка p53. Этот белок играет гл.роль в запуске процесса апоптоза клетки. он синтезируется в клетках постоянно, но в обычных условиях разрушается. при наличии в клетке хромосомных повреждений наблюдается повышение его активности и уменьшение его распада. белок р-53останавливает деление клетки в любом цикле. При превышении физиологически допустимого уровня повреждений . задачей р53 становится избавление от генетически опасных дефектных клеток, что достигается либо путем активации апоптоза, либо за счет терминального выхода клеток из процесса деления, что является формой генетической смерти. Белок р53 активируется при повреждениях генетического аппарата, а также при стимулах, которые могут привести к подобным повреждениям, или являются сигналом о неблагоприятном состоянии клетки (стрессовом состоянии). Функция белка р53 состоит в удалении из пула реплицирующихся клеток тех клеток, которые являются потенциально онкогенными (отсюда образное название белка р53 — англ. guardian of the genome — хранитель генома). Данное представление подтверждается тем фактом, что потеря функции белка р53 может быть установлена в ~50 % случаев злокачественных опухолей человека. В регуляции активности белка р53 ведущая роль принадлежит посттрансляционным модификациям белка и его взаимодействиям с другими белками. 11.Объекты контроля и сверочные точки. Сверочная (контрольная) точка рестрикции в G1 Основное требование к клетке, вступающей в S-фазу – интактность ДНК, так как репликация поврежденной ДНК приведет к передаче генетических аномалий потомству. Поэтому клетки, подвергшиеся мутагенным воздействиям, вызывающим разрывы ДНК (УФ- и g-облучение, алкилирующие соединения и др.), останавливаются в G1 и не входят в S-фазу. Остановка в G1 наблюдается не только после ДНК-повреждающих воздействий, но и при других состояниях, в том числе приводящих к нарушениям числа хромосом – при незавершенности предыдущего клеточного цикла митозом (расхождением хромосом), при неправильной сегрегации хромосом во время митоза , приведшей к образованию микроядер также при разрушении микротрубочек , которое впоследствии может вызвать нарушения митоза Остановка в G1 может быть необратимой, как это наблюдается в случае g-облучения или обратимой, прекращающейся с окончанием действия фактора, ее вызвавшего, например, при восстановлении нормального пула нуклеотидов или при реставрации системы микротрубочек Сверочная (контрольная) точка рестрикции в S-фазе Сверочная точка в S-фазе контролирует правильность репликации ДНК . В частности, остановка в определенный период S-фазы наблюдается при недостатке нуклеотидов в клетках, не остановившихся в силу каких-либо причин в G1 Сверочная (контрольная) точка рестрикции в G2-фазе Повреждения ДНК и другие нарушения вызывают остановку клеток не только в G1- и S-, но и в G2-фазе клеточного цикла. При этом выявляются повреждения, пропущенные при прохождении предыдущих сверочных точек либо полученные на последующих стадиях клеточного цикла. Кроме того, в G2-фазе детектируется полнота репликации ДНК и клетки, в которых ДНК недореплицирована, не входят в митоз 12.Общие представления об ” апоптозе по команде” Апоптоз – программированная клеточная смерть. Данный тип апоптоза вызывается внешний негативной сигнализацией которая передается через мембраные или внутриклеточные рецепторы Здесь клетка – вполне жизнеспособны, но с позиции целостного организма, она является ненужной или даже вредной . Поэтому ей посылается (черная метка) , (повелевающие) умереть Примеры: 1)Связанные той или иной стадией онкогенеза А)Гибель клеток куколки в ходе метаморфоза насекомых В)исчезновение межпальцевых перепонок в ходу эмбрионального морфогенеза С)инволюция органов и горбуш после нереста, которая заканчивается смертью животного Другая группа примеров апоптоза по команде касается формирование и функционирование иммунной системы Уничтожение аутореактивных кланов Т- В лимфоцитов Гибель стимулированных антигеном и лимфацитов при длительной отсутствии антигена Гибели лимфоцитов под действием избытка гликокортикоидов и т.д Апоптоз по команде – это иснтрумент с помощью которого решаются многочисленные проблемы надклеточного уровня . 13.Общие представления об “апоптозе изнутри” Апоптоз – программированная клеточная смерть. Апоптоз изнутри Повод- неудовлетворительное состояние самой клетки Повреждения хромосом: разрывы ДНК, нарушение ее конформации сшивки цепями, неправильная сегментация хромосом Повреждения внутриклеточных мембран (особенно митохондрий) Эти повреждения вызываются следующими факторами (внешними): разные виды облучения изменение температуры определенные химические соединения. Опасными могут быть: оксид азота, супероксидный радикал и т.п. А ускорять их образование способны различные стрессовые ситуации . Примером данного типа апоптоза прогрессивное уменьшение с возрастом количества нейронов в головном мозгу . Если апоптоз интенсивно происходит в тех или иных отделах головного мозга, то развивается различные заболевания. Болезнь Паркинсона – дегенерация черной субстанции и полосатых ядер . Деления повышают вероятность апоптоза . Кроветворные и эпителиальные ткани особенно остро реагируют на облучение. Линии половых клеток – мужских и женских. В этом ряде также наблюдается массовая гибель клеток Апоптоз выполняет одну и ту же функцию уничтожение дефектных клеток .14.Орудия апоптоза Одним из важнейших инструментов апоптоза является специальное семейство цитоплазматических протеаз – каспазы. Каспазы подразделяются на сериновые и цистейновые. В нормальных клетках представлены реактивными предшественниками – прокаспазами. Они активируются в случае нарушения структуры клеток Действия каспаз носит каскадный характер: имеет место активирование одних казпаз другими . Всего 10 каспаз Поступая из плазмалеммы с помощью тех или иных факторов, активируется каспаза 8 . Сигнал о нарушениях структуры клетки может поступать также из митохондрий. Сигнальными факторами в этом случае является протеаза AIF . Он способствует превращению неактивной формы прокаспазы 9 в активную каспазу 9 В процессе активации прокаспазы 9 принимает участие цитохроме, который стимулирует взаимодействие прокаспазы 9 с белком Apaf -1 и др. прокаспазами 9 Ключевой фермент апоптоза – каспаза 3 которая активизируеться каспазами 8 и 9 Завершающие члены каскади каспаз Обозначается как ICE, главной функции которых является ограничивает протеолиз определенных белковых мишеней структуры на которые взаимодействие каспазы Каспазы взаимодействуют с ядерными и цитоплазматическими структурами – мишениями Цитоплазматические мишени Белки Цитоскелета : фодрин, актин и др. Регуляторные ферменты :фосфолипазу А2, протеинкиназу С и др. Ядерные мишени А)гистоновые белки – гистон Н1, белок ламин В В)Ферменты репликации и репарации: топоизомеразы, ДНК – протейн-киназы С)регуляторные белки – белок pRb, контролирующий клеточный цикл Е)ингибиторы эндонуклеаз 2)Под действием каспаз происходит активация эндонуклеаз, участвующих в процессах апоптоза В процессее апоптоза участвуют специфические: апоптозные ядерные эндонуклеазы . Они разрушают ДНК с последующим образованием ее фрагментов и отличаются по структуре и функции от других ядерных эндонуклеаз Они получили название Са2+, Mg 2+ ) зависимой эндонуклеазы которая играет центральную роль в апоптозе В процессе взаимодействия с молекулой ДНК данная эндонуклеаза расщепляет хромосому в определенных минкерных участках , что приведет не к полному распаду ДНК, а ее фрагментации 3)Сильные окислители, накапливаються в разрушающейся клетке. Они создают окислительный стресс способный повреждению мембран митохондрии и ядра с повышением их проницаемости это стимулирует выход активаторов каспаз, ускоряющих процесс апоптоза 4)Белки ответственные за изменение структуры плазмалеммы Эти белки приводят к изменению структуры мембраны клетки и всей ее поверхности, что является для соседних клеток сигнальной к началу Фагоцитоза 15.Схема включения и работы “ апоптоза по команде” 1.Апоптоз при недостатке митогенных или при поступлении антимитогенных сигналов . Здесь апоптозу подвергается митотическая клетка Причиной апоптоза является: К клетке перестал поступать ростовой фактор Клетка потерялся связь с опорным субстратом Клетка вступила в контакт с другой аналогичной клеткой 1 стадия апоптоза заключается в изменении состояния распаложенных в плазмаллемме : Рецепторов ростового фактора Интегринов Кадгеринов 2 стадия 1)Из за отсутствия сигнала от рецептора или от интегринов инактивируеться каскады МАПК(митогенактивируемых протеинкиназ) 2) из за связывания кадгеринами В-катенина не может собраться так как премитотический комплекс транскрипционных факторов 3)Изменение активности гена одного из белков (АRF или Mdm-2) которая контролирует активность или распад белка Р53 Активность и (или содержания данного белка возврастают Последующие этапы по видимому протекают по той же схеме, что и апоптоз изнутри . Механизм апоптоза лежит в основе распознования исправления клеток с повреждениями генетического материала и обеспечением нормальной жизнедеятельности клеток и организма в целом. 16.Схема включения и работы “апоптоза изнутри”. В развитии данного вида апоптоза можно выделить 7 стадий 1)Повреждение внутриклеточных структур хромосом и мембран 2)Передача сигнала на транскрипционный фактор Р53. Повышается содержание активности фактора Р53 3)Повышение проницаемости митохондриальных мембран 4)Включение каспазного каскада. Частичный протеолиз каспазами многочисленных белков – мишеней 5)Конденсация хроматина: активация ядерных эндонуклеаз: изменение липидного состава плазмалеммы 6)Постепенная фрагментация хроматина под действием эндонуклеаз 7)Фрагментация ядерных цитоплазмы с образованием апоптозных телец и фагоцитоз этих телец окружающими клетками
17.Клеточный цикл и апоптоз Клеточный цикл – это период жизни клетки от одного деления до другого или от деления до смерти. Клеточный цикл состоит из интерфазы (период вне деления) и самого клеточного деления. Апоптоз представляет собой вариант клеточной смерти, которая имеет место в нормальных физиологических условиях и сама клетка является активным участником своей собственной смерти. Апоптоз наиболее часто наблюдается в течение обычного клеточного обновления, при поддержании тканевого гомеостаза, в эмбриогенезе, при индукции и поддержании иммунологической толерантности, развитии нервной системы, тканевой атрофии. 18.Генетическая природа онкогенеза Опухолевые клетки имеют «неправильный» геном, т.е. у них модифицированы некоторые из ключевых генов. «Онкогенез» – это побочный эффект борьбы клеток с процессом старения. Со временем в клетках: – с одной стороны, наступает все более обширная репрессия генов гистонами, – а с другой стороны, этому пытаются противодействовать компенсаторные механизмы. И при перенапряжении последних может наступить срыв, ведущий к нерегулируемой депрессии генов, т.е. опухолевому перерождению клетки. Стойкое (передающееся дочерним клеткам) изменение активности определенных генов, видимо, может иметь место лишь в том случае, если изменена структура либо этих генов, либо каких-то других, отвечающих за активность первых. Наследственные опухоли (возникающие в определенных тканях или органах у близких родственников) обусловлены первичной мутацией определенного гена в половой клетке какого-то предка. Спорадические (не связанные с наследованием) опухоли вызываются изменением структуры генов какой-то соматической клетки самого пациента. Как правило, опухоли – это следствие поражения не единичного гена, а целой совокупности генов. Поэтому процесс опухолевого перерождения не одномоментная мутация, а достаточно длительное накопление генетических дефектов. И лишь когда их сумма превышает критический предел, клетка превращается в опухолевую 19.Типы генов, отвечающих за онкогенез. Мутаторные гены. Всего в наших клетках – примерно по 30000 генов. К онкогенезу имеют отношение не более 120-150 генов человека. Все гены, которые могут отвечать за онкогенез, делятся на несколько типов: 1. Мутаторные гены. При снижении их активности резко возрастает скорость накопления мутаций и других изменений генома. К данному типу относятся гены систем контроля за состоянием ДНК и репарацией ее повреждений. 2. Гены вирусного происхождения (вирусные онкогены). Доказано, что целый ряд вирусов может вызвать опухолевое перерождение зараженной клетки. Например: вирус герпеса – инфекционный мононуклеоз, Папова вирусы – папилломы, бородавки, вирус оспы – контагиозный моллюск, Ретровирусы – лейкемии у человека. 3. Протоонкогены – это вполне нормальные гены, которые становятся опасными при не контролируемой экспрессии или модификации функций. 4. Опухолевые супрессоры. Потенциально опасно не бесконтрольное усиление функции такого гена, а наоборот – выключение функции, что происходит вследствие той или иной генетической перестройки, либо мутации. Всего известно около 100 протоонкогенов и 20 опухолевых супрессоров. Это гены белков, участвующих в качестве стимулирующих или сдерживающих факторов в таких процессах, как: – репарация ДНК, – клеточный цикл, – апоптоз, – дифференцировка клеток. 20.Опухлевые супрессоры. Опухолевыми супрессорами являются такие гены, чьи белковые продукты противодействуют митогенным сигналам. Супрессорные гены данной группы кодируют: а) рецепторы амитогенных факторов – ТФРβ–R; б) адаптерные белки, передающие сигнал от этих факторов, – SMAD2 и SMAD3; в) эффекторы соответствующих генов: – активатор антимитогенных генов – SMAD4, – ингибитор митогенного гена VHL; г) ингибиторы компонентов митогенных путей: – адаптерного белка Ras-NF1, – комплекса Циклин D–Cdk4–p16, – транскрипционных факторов белок рRb; д) стимулятор распада компонентов митогенных путей АРС. Гены, препятствующие развитию апоптоза, являются протоонкогенами. Гены, способствующие апоптозу, являются опухолевыми супрессорами. 21. Протоонкогены Протоонкогены и что они кодируют. а) мембранные рецепторы к факторам роста – белок ЭФР-R; б) адаптерные белки, передающие митогенный сигнал от этих либо аналогичных рецепторов на каскады МАПК (митогенактивируемых протеинкиназ) – RAS, Srс, с – Abl; в) транскрипционные факторы, которые, влияя на активность соответствующих генов, увеличивают содержание либо активность комплексов циклин-Cdk, – β-катенин, Fos, Jun, Мус; г) сам циклин D, образующий комплексы G1-периода, которые запускают множество событий этого периода, а через них – и клеточный цикл в целом. 22.Вирусные онкогены. Мутационная теория рака основывается на положении, что все канцерогены являются одновременно мутагенами. Выяснилось, что даже те канцерогены, у которых ранее мутагенное действие не было обнаружено, приобретали его, попадая в организм, в результате активации. Мутагенными оказались не только различные химические вещества и физические факторы, но и “живые канцерогены” – онкогенные вирусы . Это было установлено для таких онкогенных ДНК-содержащих вирусов, как SV40 , и некоторых аденовирусов, причем мутагенной активностью обладали вирусные онкогены. Высоко онкогенные ретровирусы получили свое название благодаря способности трансформировать культивируемые клетки в течение нескольких дней и индуцировать опухоли у инфецированных животных с коротким латентным периодом в течение 2-3 недель. За злокачественную трансформацию отвечают входящие в состав вирусного генома онкогенные последовательности . Онкогены РНК-содержащих вирусов ( v-onc ) не являются вирусспецифическими генами и ведут свое происхождение от ядерной ДНК клеток-хозяев, а именно: от клеточных протоонкогенов . Захват клеточных последовательностей осуществляется в результате рекомбинационно-интеграционных процессов, происходящих между клеточным и вирусным геномами. В этих процессах участвует кодируемый вирусом фермент обратная транскриптаза , которая синтезирует ДНК-копии вирусной РНК . Таким образом, вирусные онкогенные последовательности являются чужеродным генетическим материалом, не участвуют в процессах размножения вируса и, более того, в подавляющем большинстве случаев делают вирус дефектным по репликации за счет замещения онкогеном части необходимых вирусных генов.
23.Примеры вирусного онкогенеза. Папова-вирусы. Вирус herpes simplex 1, вызывающий патологические изменения в полости рта, принадлежит к наиболее распространенным. Первичное заражение этим вирусом происходит обычно в старшем детском возрасте (в раннем детстве имеется пассивный иммунитет, передаваемый матерью). Сразу после заражения начинается бурное размножение вируса; с момента появления иммунитета оно внезапно прекращается. Однако это не означает, что вируса в организме нет, на против – он присутствует в неактивной форме провируса, активация которого приводит к рецидиву заболевания. В на фукционном периоде в результате размножения вируса происходит разрушение клеток, а в латентном периоде вирус, который находится в виде вставок в геномах клеток тканей, чувствительных к вирусу, может быть причиной растройства функции генов, устраняющего контроль процессов жизнедеятельности клеток и прежде всего пролиферации. Таким образом, вирус становится непосредственной причиной опухолевого роста. Папова-вирусы. В этих вирусах – двухцепочечная кольцевая молекула ДНК. Обычно эти вирусы функционируют без интеграции своей ДНК в хромосомы зараженной клетки. Поэтому в большинстве случаев имеет место продуктивная инфекция, т.е. просто образование новых вирусных частиц и разрушение клетки. 24.Примеры вирусного онкогенеза. Ретровирусы. Название гена one (от англ. on ogenesis) связано с названием процесса, который он вызывает онкогенез или опухолевая трансформация культивируемых клеток. Она выражается в нарушении регуляции роста и вследствие этого в неограниченном делении клеток. За появление опухолеродных клеток могут быть ответственны как вирусные, так и клеточные опс-гены. Ретровирусы. У этих же вирусов в качестве генома содержится (+)- цепь РНК. Их жизненный цикл обязательно включает интеграцию вирусных генов в хромосому хозяина.
25.Клеточный цикл и канцерогенез. Клеточный цикл — это период существования клетки от момента её образования путем деления материнской клетки до собственного деления или гибели. Канцерогенез – это механизм реализации внешних и внутренних факторов, которые служат причиной трансформации нормальной клетки в раковую, оказывают содействие росту и распространению злокачественного новообразования. Канцерогенез содержит в себе две разных группы процессов: повреждения и репарация этих повреждений (патогенные и саногенные). Эти процессы можно разместить схематично на трех уровнях- клетка, орган, организм, понимая, что от самого начала все процессы взаимосвязанные, а не последовательные.
Глоссарий: Экзоцитоз – клеточный процесс, при котором внутриклеточные везикулы (мембранные пузырьки) сливаются с внешней клеточной мембраной. Апоптоз изнутри – такая гибель клетки, в развитии которой активную роль играют специальные генетически запрограммированные внутриклеточные механизмы, начинающие действовать в связи с непоправимыми нарушениями внутри клетки (повреждения хромосом, повреждения мембран). Митоз – деление ядра эукариотической клетки с сохранением числа хромосом. Интегрины – интегральные белки, поверхностные клеточные рецепторы, взаимодействующие с внеклеточным матриксом и передающие различные межклеточные сигналы; от них зависит форма клетки, её подвижность, они участвуют в регулировке клеточного цикла.. Клеточный центр – постоянная структура почти всех животных и некоторых растительных клеток, определяет полюса делящейся клетки, обычно состоит из двух центриолей — плотных гранул, которые при образовании митотического аппарата расходятся к полюсам клетки, определяя ориентировку веретена деления .
Спектрин – это белок цитоскелета, который выстилает внутреннюю сторону плазматической мембраны многих типов клеток, он формирует структурную сетку и играет важную роль в поддержании целостности клеточной мембраны и структуры цитоскелета. Кадгерины – одно из семейств молекул клеточной адгезии, обеспечивающие кальций-зависимое гомофильное соединение клеток, это группа разнообразных белков, подразделяемая на несколько семейств; подавляющее число типов кадгеринов — трансмембранные белки, внутриклеточный домен которых с помощью вспомогательных адапторных белков соединяется с актиновыми микрофиламентами. Мейоз – два последовательных деления ядра зародышевой (половой) клетки при одном цикле репликации, в результате чего образуются гаплоидные клетки. Митотический цикл – это период существования клетки от момента её образования путем деления материнской клетки до собственного деления. Метафазная пластинка – расположение хромосом в третьей фазе митоза таким образом, что их центромеры лежат в одной плоскости. Каспазы – специальное семейство цитоплазматических протеаз, участвующих в процессе апоптоза. Эндонуклеазы – ферменты из группы нуклеаз, расщепляющие фосфодиэфирные связи в середине полинуклеотидной цепи. Нексусы – представляет собой ограниченный участок контакта двух клеточных мембран с расстоянием между мембранами 2-3 нм, обе эти мембраны пронизаны белковыми молекулами – коннексонами, содержащими гидрофильные каналы. Гликофорин – это трансмембранный гликопротеин , состоящий из 131 аминокислотного остатка. Анафаза – четвертая стадия митоза, хромосомы делятся (соединение в районе центромеры разрушается) и расходятся к полюсам деления.
Метафаза – вторая стадия митоза, во время которой хромосомы выстраиваются в ряд по экватору веретена, а их центромеры прикрепляются к микротрубочкам веретена. Профаза – первая фаза митоза, в которой происходит конденсация гомологичных хромосом и начинается формирование веретена деления Телофаза – последняя фаза митоза, происходит разрушение веретена деления и образование ядерных оболочек вокруг двух групп хромосом, которые деконденсируются и образуют дочерние ядра. Интерфаза – в делящихся клетках часть клеточного цикла между двумя последовательными митозами. Цитокенез – разделение тела клетки между двумя ядрами, происходящее в поздней телофазе митоза. Некроз – неуправляемый процесс гибели клетки, возникающий вследствие её чрезмерных повреждений. Опухолевые супрессоры – гены, выключение функции которых может привести к опухолевому перерождению клетки. Нексусы – представляет собой ограниченный участок контакта двух клеточных мембран с расстоянием между мембранами 2-3 нм, обе эти мембраны пронизаны белковыми молекулами – коннексонами, содержащими гидрофильные каналы. Мутаторные гены – гены, при снижении активности которых резко возрастает скорость накопления мутаций и других изменений генома Вирусные онкогены – гены вирусного происхождения, вызывающие опухолевое перерождение клетки. Протоонкогены – вполне нормальные гены клетки, неконтролируемая экспрессия которых может привести к процессу онкогенеза. Ретрови́русы — семейство РНК-содержащих вирусов. Наиболее известный и активно изучаемый представитель — вирус иммунодефицита человекаМутации. Патологические эффекты мутаций.
Мутация — стойкое (то есть такое, которое может быть унаследовано потомками данной клетки или организма) изменение генотипа, происходящие под влиянием внешней или внутренней среды. Процесс возникновения мутаций получил название мутагенеза.
Патологические эффекты хромосомных и геномных мутаций проявляются на всех стадиях онтогенеза, поскольку вызывают нарушения общего генетического баланса, скоординированности в работе генов и системности регуляции. Они проявляются в двух взаимосвязанных вариантах: летальности и врожденных пороках развития. Летальный исход хромосомных мутаций – один из главных факторов внутриутробной гибели, достаточно высокой у человека. Многочисленные цитогенетические исследования материала спонтанных абортов, выкидышей и мертворожденных позволяют объективно судить об эффектах разных типов хромосомных аномалий во внутриутробном периоде индивидуального развития. Суммарный вклад хромосомных мутаций во внутриутробную гибель у человека составляет 45 %.
Функциональная классификация.
Вредные – снижают жизнеспособность организмов.
Летальные – приводят к гибели организмов.
Нейтральные – существенно не отражающиеся на жизнедеятельности организмов.
По месту возникновения
Соматические – в клетках тела. Наследуется потомками только при их делении.
Генеративные – возникают в половых клетках
Спонтанные и индуцированные мутации
Спонтанные – возникают под действием неизвестных факторов внутренней среды генотипа, чаще результат ошибки репликации ДНК.
Индуцированные – возникают под действием мутагенных факторов, как внешних так и внутренних.
- Мутогенез. Мутагенные факторы. Классификация
Мутагенез — это внесение изменений в нуклеотидную последовательность ДНК (мутаций). Различают естественный (спонтанный) и искусственный (индуцированный) мутагенез.
Естественный, или спонтанный, мутагенез происходит вследствие воздействия на генетический материал живых организмов мутагенных факторов окружающей среды, таких как ультрафиолет, радиация, химические мутагены.
Искусственный мутагенез широко используют для изучения белков и улучшения их свойств.
Мутагенные факторы – факторы способные индуцировать изменения в структурах организма. Мутагенные факторы должны обладать определенными свойствами: легко проникать в клетки, достигать ядра, оказывать влияние на химическую структуру хромосом. По своей природе мутагенные факторы делятся на 3 группы: 1.Физические мутагены, к которым относятся все виды ионизирующих излучений, УФ-лучи, фотоны, температурные, механические воздействия. 2. Химические мутагены к которым относятся многочисленные хим. соединения промышленной, сельскохозяйственной, фармацевтической химии, средства бытовой и пищевой химии. 3. Биологические мутагены к которым относятся вирусы, токсины паразитов, плесневых грибов.
Геномные мутации. Они связаны с изменением числа хромосом в клетках организма. К геномным мутациям относятся: полиплоидия и анеуплоидия. Полиплоидия – это увеличение числа хромосом, кратно гаплоидному набору. Полиплоидные организмы имеют хромосомные наборы 3п, 4п, 5п и более. У человека полиплоидия приводит к гибели зародышей на различных стадиях эмбриогенеза. Анеуплоидия это изменение числа хромосом в хромосомном наборе клеток по отдельным парам гомологичных хромосом. Виды анеуплоидии: Моносомия- уменьшение хромосомного набора на 1 зромосому (2n-1). Трисомия – увеличение хромосомного набора на 1 хромосому (2n+1). Тетрасомия (двойная трисомия) увеличение хром. набора на 2 хром-ы (2n+2). Полисомия увеличение хром.набора на 3 и более число хромосом. Нуллисомия уменьшение хром.набора на 2 хромосомы (2n -2).
Хромосомные мутации (аберрации) Они связаны с нарушениями структуры отдельных хромосом. В основе структурных перестроек хромосом лежат разрывы ДНК, происходящие во время кроссинговер в мейозе при гаметообразовании или под воздествием мутагенных факторов как следствие радиационного, химического и биологического мутагенеза. Хромосомные мутации подразделяются на несколько видов: Внутрихромосомные перестройки. Делеции (нехватки) потери фрагментов хромосом. Дупликации удвоение фрагментов хромосом. Инверсии повороты фрагментов на 180 градусов с последующим встраиванием их в хромосому противоположными концами. Межхромосомные перестройки. Транслокации – обмены фрагментами между хромосомами-реципрокные транслокации или переносы фрагментов с одной хромосомы на другую, негомологичную – транспозиции. Хроматидно-хомосомные обмены. Такие обмены нарушают нормальную конъюгацию гомологичных хромосом в профазе первого мейоза и приводят к сложным перестройкам хромосом в гаметах.
Генные мутации (трансгенации) это нарушения, происходящие в структуре генов. Причина заключается в изменениях нуклеотидного ДНК. По молекулярному механизму таких изменений генные мутации подразделяются на несколько видов. 1.Замены нуклеотидов, 2.Выпадения нуклеотидов, 3.Вставки нуклеотидов. Генные мутации приводят к изменениям в структуре кодонов генетического кода и сопровождаются соответствующими изменениями в аминокислотном составе полипептидов. Генные мутации реализуются также при нарушениях в системе репарации ДНК.
Антимутагенные барьеры клетки.
В клетке имеется несколько защитных систем, препятствующих развитию первичного повреждения ДНК и реализации его в мутацию. Прежде всего это система антиоксидантной защиты, которая снижает концентрацию свободных радикалов в клетке. Сюда входят раздичные ферменты, эндогенные и экзогенные антиоксиданты и антерадикальные соединения и т.п. Эта система антиоксидантной защиты предохраняет генетически важные молекулы от повреждения свободными радикалами и другими химически активными соединениями. После того как первичное повреждение ДНК осуществилос, включаются сложные процессы репарации – фотореактиыация, эксцизионная, пострепликационная, SOS-репарация и другие, еще малоизученные или совсем неизвестные механизмы восстановления клетки и генетической нуклеиновой кислоты. Если повреждение не устранено, в действие вступает система промивоинформационной защиты, задача которой – нейтрализовать дейсвие измененной информации. В случае прорыва одного барьера не пути реализации первичного повреждения в мутацию задействуются другие механизмы антимутационных барьеров. Назовем некоторые из них. Во-первых, это все механизмы, обеспечивающие надежность биологических систем: дублированность клеточных структур, наличие обходных метаболических путей, особая организация генетического кода и аппарата синтеза белков. Во-вторых, если произошла замена аминокислоты в полипептидной цепи балка, то при этом имеет значение сохранение гидрофильного или гидрофобного характера новой аминокислоты, влияющего на сохранение третичной – глобулярной – структуры белковой молекулы. Примерно при 1/3 всех аминокислотных замен сохраняются пространственная структура глобулярных белков и их биологическая функция – потенциально мутационное первичное повреждение ДНЕ гасится, нейтрализуется.
Антимутационные барьеры клетки и организма многочисленны и разнообразны, они еще не до конца изучены. Они позволяют человеку жить во враждебном мире мутагенных факторов.
Репарация ДНК. Ферменты репарации.
Репарация — особая функция клеток, заключающаяся в способности исправлять химические повреждения и разрывы в молекулах ДНК, повреждённой при нормальном биосинтезе ДНК в клетке или в результате воздействия физическими или химическими агентами. Осуществляется специальными ферментными системами клетки.
*фермент, “узнающий” химически изменённые участки в цепи ДНК и осуществляющий разрыв цепи вблизи от повреждения
*фермент, удаляющий повреждённый участок
*фермент (ДНК-полимераза), синтезирующий соответствующий участок цепи ДНК взамен удалённого
*фермент (ДНК-лигаза), замыкающий последнюю связь в полимерной цепи и тем самым восстанавливающий её непрерывность
Механизм репарации основан на наличии в молекуле ДНК двух комплементарных цепей. Искажение последовательности нуклеотидов в одной из них обнаруживается специфическими ферментами. Затем соответствующий участок удаляется и замещается новым, синтезированным на второй комплементарной цепи ДНК. Такую репарацию называют эксцизионной, т.е. с «вырезанием». Она осуществляется до очередного цикла репликации, поэтому ее называют также дорепликативной.
В том случае, когда система эксцизионной репарации не исправляет изменения, возникшего в одной цепи ДНК, в ходе репликации происходит фиксация этого изменения и оно становится достоянием обеих цепей ДНК. Это приводит к замене одной пары комплементарных нуклеотидов на другую либо к появлению разрывов (брешей) во вновь синтезированной цепи против измененных участков. Восстановление нормальной структуры ДНК при этом может произойти и после репликации.
Пострепликативная репарация осуществляется путем рекомбинации (обмена фрагментами) между двумя вновь образованными двойными спиралями ДНК. Примером такой пострепликативной репарации может служить восстановление нормальной структуры ДНК при возникновении тиминовых димеров (Т—Т), когда они не устраняются самопроизвольно под действием видимого света (световая репарация) или в ходе дорепликативной эксцизионной репарации.
В ходе дорепликативной и пострепликативной репарации восстанавливается большая часть повреждений структуры ДНК. Однако, если в наследственном материале клетки возникает слишком много повреждений и часть из них не ликвидируется, включается система индуцируемых (побуждаемых) ферментов репарации (SOS-система). Эти ферменты заполняют бреши, восстанавливая целостность синтезируемых полинуклеотидных цепей без точного соблюдения принципа комплементарности. Вот почему иногда сами процессы репарации могут служить источником стойких изменений в структуре ДНК (мутаций). Названная реакция также относится к SOS-системе.
Если в клетке, несмотря на осуществляемую репарацию, количество повреждений структуры ДНК остается высоким, в ней блокируются процессы репликации ДНК. Такая клетка не делится, а значит, не передает возникших изменений потомству.
РОЛЬ СВЕРОЧНЫХ ТОЧЕК В РЕГУЛЯЦИИ МИТОТИЧЕСКОГО ЦИКЛА
В клетках существуют системы контроля клеточного цикла, предотвращающие дальнейшее размножение клеток, в которых уже произошли или могут произойти нарушения структуры или числа хромосом. При прохождении цикла есть так называемые «сверочные точки» (checkpoints), прохождение которых возможно лишь в случае нормального завершения предыдущих этапов и отсутствия нарушений. Выделяют несколько таких точек: в G1, G2 и «точку проверки сборки веретена деления в митозе».
Сверочная точка в G1 (R1). Остановка в G1 наблюдается после ДНК-повреждающих воздействий, нерасхождении хромосом в предыдущем делении, разрушении микротрубочек и др. Остановка может быть необратимой (например, при g-облучении) или обратимой, прекращающейся с окончанием действия фактора, ее вызвавшего (например, при восстановлении нормального пула нуклеотидов или реставрации системы микротрубочек).
Сверочная точка в G2 (R2). Выявляются повреждения, пропущенные при прохождении предыдущих сверочных точек, либо полученные на последующих стадиях клеточного цикла. Кроме того, детектируется полнота репликации ДНК, и клетки, в которых ДНК недореплицирована, не входят в митоз.
Сверочная точка сборки веретена деления. Во избежание неправильного распределения хромосом, клетки задерживаются в метафазе до тех пор, пока все кинетохоры (центромеры) не будут прикреплены к микротрубочкам.
Общая характеристика сигнальных молекул. Медицинское значение
Как следует из вводных замечаний, все межклеточные сигнальные вещества можно разделить на три группы:
а) гормоны — регуляторы, образуемые эндокринными
клетками и попадающие к клеткам-мишеням через кровь;
б) нейромедиаторы — соединения, передающие сигнал в
синапсах от пресинаптического окончания к постсинаптиче-
ской мембране;
в) гистогормоны (т. н. цитокины и факторы роста) регуляторы, выделяемые неэндокринными клетками во внесосудистое пространство и обладающие поэтому местным дей-
ствием.
В ряде случаев грань между этими группами почти стирается; так, одно и то же вещество может принадлежать сразу двум или даже трем группам. Простейший пример — гистамин: он является и гормоном некоторых одиночных эндокринных клеток, и нейромедиатором в ряде отделов головного мозга, а также вполне подходит под определение гистогормонов, когда выделяется тучными клетками (тканевыми базофилами) при воспалении
Гормо́ны — биологически активные сигнальные химические вещества, выделяемые эндокринными железами непосредственно в организме и оказывающие дистанционное сложное и многогранное воздействие на организм в целом либо на определённые органы и ткани-мишени. Гормоны служат гуморальными (переносимыми с кровью) регуляторами определённых процессов в различных органах и системах.
Все гормоны реализуют своё воздействие на организм или на отдельные органы и системы при помощи специальных рецепторов к этим гормонам.
Механизмы действия
Когда гормон, находящийся в крови, достигает клетки-мишени, он вступает во взаимодействие со специфическими рецепторами; рецепторы «считывают послание» организма, и в клетке начинают происходить определенные перемены. Каждому конкретному гормону соответствуют исключительно «свои» рецепторы, находящиеся в конкретных органах и тканях — только при взаимодействии гормона с ними образуется гормон-рецепторный комплекс.
Вопрос 11. Понятие о клеточном цикле. Фазы клеточного цикла.
Клеточный цикл — это период существования клетки от момента её образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти.
Фазы клеточного цикла
Клеточный цикл эукариот состоит из двух периодов:
Период клеточного роста, называемый «интерфаза», во время которого идет синтез ДНК и белков и осуществляется подготовка к делению клетки.
Периода клеточного деления, называемый «фаза М» (от слова mitosis — митоз).
Интерфаза состоит из нескольких периодов:
G1-фазы (от англ. gap — промежуток), или фазы начального роста, во время которой идет синтез мРНК, белков, других клеточных компонентов;
S-фазы (от англ. synthesis — синтетическая), во время которой идет репликация ДНК клеточного ядра, также происходит удвоение центриолей (если они, конечно, есть).
G2-фазы, во время которой идет подготовка к митозу.
У дифференцировавшихся клеток, которые более не делятся, в клеточном цикле может отсутствовать G1 фаза. Такие клетки находятся в фазе покоя G0.
Период клеточного деления (фаза М) включает две стадии:
митоз (деление клеточного ядра);
цитокинез (деление цитоплазмы).
В свою очередь, митоз делится на пять стадий, in vivo эти шесть стадий образуют динамическую последовательность.
Описание клеточного деления базируется на данных световой микроскопии в сочетании с микрокиносъемкой и на результатах световой и электронной микроскопии фиксированных и окрашенных клеток.
Вопрос 12. Митоз. Фазы митоза.
Митоз— непрямое деление клетки, кариокинез, наиболее распространенный способ репродукции эукариотических клеток. Биологическое значение митоза состоит в строго одинаковом распределении реплицированных хромосом между дочерними ядрами, что обеспечивает образование генетически идентичных дочерних клеток и сохраняет преемственность в ряду клеточных поколений.
Митоз — один из фундаментальных процессов онтогенеза. Митотическое деление обеспечивает рост многоклеточных эукариот за счёт увеличения популяции тканевых клеток. В результате митотического деления клеток меристем увеличиваются тканевые популяции растительных клеток. Дробление оплодотворённого яйца и рост большинства тканей у животных также происходит путём митотических делений.
Фазы митоза:
ПРОФАЗА – происходит спирализация хромосом, разрушения ядрышка, распад ядерной оболочки. В цитоплазме структуры как ЭПС, Аппарат Г образовывает вакуоли (пузырьки). Резко сокращается число полисом, белок не синтезируется, кл центр делится на 2 части, эти части расходятся к полюсам, из них начинает расти нити веретена деления.
МЕТОФАЗА – заканчивается образование нити веретена деления, хромосомы выстраиваются вдоль экваториальной плоскости (метафазная пластинка). НВД связываются с кинатохорами хромосом, и каждая хромосомы продольно расщипляется на 2 хроматиды.
АНАФАЗА – хроматины начинают перемещаться к полюсам за сокращающимися НВД . На полюсах образуется 2 равноценных полных набора хромосом..
ТЕЛОФАЗА – в клетке на 2 интерфазных полюсах происходит деспарилизация хромосом, образуется ядрышко, разрушается НВД , материнская клетка делится на 2 дочерние.
Вопрос 15. регуляторная роль белка р53.
p53 (белок p53) — это транскрипционный фактор, регулирующий клеточный цикл. В не мутировавшем состоянии выполняет функцию супрессора образования злокачественных опухолей. Мутации гена p53 обнаруживаются в клетках около 50 % раковых опухолей. Следовательно, ген p53 можно считать протоонкогеном. Зачастую его называют «страж генома».
Название белок получил по молекулярной массе, которая была определена по движению белка в SDS-PAGE — 53 кДа. Реальная молекулярная масса белка составляет 43,7 кДа. Погрешность в первоначальном определении молекулярной массы вызвана наличием множества пролиновых остатков в составе p53, которые замедляют движение белка в геле.
В клеточном цикле постулировано существование так называемых “сверочных точек” , прохождение которых возможно лишь в случае нормального завершения предыдущих этапов и отсутствия поломок
Выделяют по меньшей мере четыре такие точки: в точка в G1 , точка в S , точка в G2 и ” точку проверки сборки веретена деления ” в митозе.
.Сверочная (контрольная) точка рестрикции в G1
Основное требование к клетке, вступающей в S-фазу – интактность ДНК, так как репликация поврежденной ДНК приведет к передаче генетических аномалий потомству. Поэтому клетки, подвергшиеся мутагенным воздействиям, вызывающим разрывы ДНК (УФ- и g-облучение, алкилирующие соединения и др.), останавливаются в G1 и не входят в S-фазу.
Остановка в G1 наблюдается не только после ДНК-повреждающих воздействий, но и при других состояниях, в том числе приводящих к нарушениям числа хромосом – при незавершенности предыдущего клеточного цикла митозом (расхождением хромосом), при неправильной сегрегации хромосом во время митоза , приведшей к образованию микроядер также при разрушении микротрубочек , которое впоследствии может вызвать нарушения митоза
Остановка в G1 может быть необратимой, как это наблюдается в случае g-облучения или обратимой, прекращающейся с окончанием действия фактора, ее вызвавшего, например, при восстановлении нормального пула нуклеотидов или при реставрации системы микротрубочек
Сверочная (контрольная) точка рестрикции в S-фазе
Сверочная точка в S-фазе контролирует правильность репликации ДНК . В частности, остановка в определенный период S-фазы наблюдается при недостатке нуклеотидов в клетках, не остановившихся в силу каких-либо причин в G1
Сверочная (контрольная) точка рестрикции в G2-фазе
Повреждения ДНК и другие нарушения вызывают остановку клеток не только в G1- и S-, но и в G2-фазе клеточного цикла. При этом выявляются повреждения, пропущенные при прохождении предыдущих сверочных точек либо полученные на последующих стадиях клеточного цикла. Кроме того, в G2-фазе детектируется полнота репликации ДНК и клетки, в которых ДНК недореплицирована, не входят в митоз
Вопрос 16. Понятие об апоптозе. Общая характеристика молекулярных событий при апоптозе.
Апоптоз — явление программируемой клеточной смерти, сопровождаемой набором характерных цитологических признаков (маркеров апоптоза) и молекулярных процессов, имеющих различия у одноклеточных и многоклеточных организмов.
Апоптоз — форма гибели клетки, проявляющаяся в уменьшении её размера, конденсации и фрагментации хроматина, уплотнении наружной и цитоплазматической мембран без выхода содержимого клетки в окружающую среду. Несмотря на то, что обычно более принципиальным является аспект программированности и активный характер гибели, чем сопутствующие ей морфологические изменения, чаще используется термин «апоптоз», вероятно, из-за его краткости.
