कोशिका चक्र. समसूत्री चक्र

GOUVPO

"वोरोनिश राज्य तकनीकी विश्वविद्यालय"

चिकित्सा प्रणालियों में प्रणाली विश्लेषण और प्रबंधन विभाग

अमूर्त

अनुशासन: "मानव और पशु जीवविज्ञान"

विषय पर: “माइटोटिक चक्र। कोशिका चक्र, चरण एम, जी1, एस, जी2, ऑटो- और हेटरोसिंथेटिक कोशिका कार्य"

द्वारा पूरा किया गया: समूह बीएम-101 टोंकिख एम.ए. के प्रथम वर्ष के छात्र।

जाँच की गई: प्रोफेसर, मेडिसिन के डॉक्टर। विज्ञान एल. बी. दिमित्रेंको

वोरोनिश 2010

कोशिका चक्र: सिंहावलोकन

घटनाओं के दोहराए जाने वाले सेट जो यूकेरियोटिक कोशिकाओं के विभाजन को सुनिश्चित करते हैं, कोशिका चक्र कहलाते हैं। कोशिका चक्र की लंबाई विभाजित कोशिकाओं के प्रकार पर निर्भर करती है। कुछ कोशिकाएँ, जैसे मानव न्यूरॉन्स, टर्मिनल विभेदन के चरण तक पहुँचने के बाद पूरी तरह से विभाजित होना बंद कर देती हैं। एक वयस्क शरीर में फेफड़े, गुर्दे या यकृत की कोशिकाएं संबंधित अंगों की क्षति के जवाब में ही विभाजित होने लगती हैं। किसी व्यक्ति के जीवन भर आंतों की उपकला कोशिकाएं विभाजित होती रहती हैं। यहां तक ​​कि तेजी से फैलने वाली कोशिकाओं में भी, विभाजन की तैयारी में लगभग 24 घंटे लगते हैं, कोशिका चक्र को चरणों में विभाजित किया जाता है: मिटोसिस - एम-चरण, कोशिका नाभिक का विभाजन। G1 चरण डीएनए संश्लेषण से पहले की अवधि है। एस-चरण संश्लेषण (डीएनए प्रतिकृति) की अवधि है। G2 चरण डीएनए संश्लेषण और माइटोसिस के बीच की अवधि है। इंटरफ़ेज़ एक अवधि है जिसमें G1, S और G2 चरण शामिल हैं। साइटोकाइनेसिस साइटोप्लाज्म का विभाजन है। प्रतिबंध बिंदु, आर-बिंदु - कोशिका चक्र में वह समय जब कोशिका की विभाजन की ओर प्रगति अपरिवर्तनीय हो जाती है। G0 चरण उन कोशिकाओं की स्थिति है जो एक मोनोलेयर तक पहुंच गई हैं या प्रारंभिक G1 चरण में विकास कारकों से वंचित हैं।

माइटोज़ुमियोसिस) गुणसूत्र दोहरीकरण से पहले होता है, जो कोशिका चक्र की एस अवधि में होता है। अवधि को संश्लेषण शब्द के पहले अक्षर - डीएनए संश्लेषण द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है। एस अवधि के अंत से मेटाफ़ेज़ के अंत तक, नाभिक में शुक्राणु या अंडे के नाभिक की तुलना में चार गुना अधिक डीएनए होता है, और प्रत्येक गुणसूत्र में दो समान बहन क्रोमैटिड होते हैं।

माइटोसिस के दौरान, गुणसूत्र संघनित होते हैं और प्रोफ़ेज़ के अंत में या मेटाफ़ेज़ की शुरुआत में वे ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी के तहत दिखाई देने लगते हैं। साइटोजेनेटिक विश्लेषण के लिए, आमतौर पर मेटाफ़ेज़ गुणसूत्रों की तैयारी का उपयोग किया जाता है।

शुरू में समजात गुणसूत्रों का एनाफ़ेज़ सेंट्रोमियरडिस्कनेक्ट हो गए हैं, और क्रोमेटिडोंमाइटोटिक धुरी के विपरीत ध्रुवों की ओर विचलन। क्रोमैटिड्स का पूरा सेट ध्रुवों में चले जाने के बाद (अब से उन्हें क्रोमोसोम कहा जाता है), उनमें से प्रत्येक के चारों ओर एक परमाणु झिल्ली बनती है, जिससे दो बेटी कोशिकाओं के नाभिक बनते हैं (माँ कोशिका की परमाणु झिल्ली का विनाश होता है) अंत प्रोफेज़). पुत्री कोशिकाएँ प्रवेश करती हैं अवधि G1, और केवल अगले विभाजन की तैयारी में ही वे एस अवधि में प्रवेश करते हैं और उनमें डीएनए प्रतिकृति होती है।

विशिष्ट कार्यों वाली कोशिकाएं जो लंबे समय तक माइटोसिस में प्रवेश नहीं करती हैं या आम तौर पर विभाजित होने की क्षमता खो देती हैं, ऐसी स्थिति में होती हैं अवधि G0 .

शरीर में अधिकांश कोशिकाएँ द्विगुणित होती हैं - अर्थात उनमें दो होती हैं गुणसूत्रों का अगुणित समूह(अगुणित सेट युग्मकों में गुणसूत्रों की संख्या है; मनुष्यों में यह 23 गुणसूत्र है, और गुणसूत्रों का द्विगुणित समूह - 46).

गोनाडों में, रोगाणु कोशिकाओं के पूर्ववर्ती पहले माइटोटिक विभाजनों की एक श्रृंखला से गुजरते हैं और फिर अर्धसूत्रीविभाजन में प्रवेश करते हैं, युग्मक निर्माण की एक प्रक्रिया जिसमें दो क्रमिक विभाजन होते हैं। अर्धसूत्रीविभाजन में, समजात गुणसूत्र युग्मित होते हैं (पैतृक प्रथम गुणसूत्र मातृ प्रथम गुणसूत्र के साथ, आदि), जिसके बाद, तथाकथित के दौरान बदलते हुएपुनर्संयोजन होता है, यानी पैतृक और मातृ गुणसूत्रों के बीच वर्गों का आदान-प्रदान। परिणामस्वरूप, प्रत्येक गुणसूत्र की आनुवंशिक संरचना गुणात्मक रूप से बदल जाती है।

प्रथम श्रेणी में अर्धसूत्रीविभाजनसमजात गुणसूत्र (और बहन क्रोमैटिड नहीं, जैसा कि पिंजरे का बँटवारा), जिसके परिणामस्वरूप गुणसूत्रों के अगुणित सेट वाली कोशिकाओं का निर्माण होता है, जिनमें से प्रत्येक में 22 दोगुने होते हैं ऑटोसोम्सऔर एक दोगुना लिंग गुणसूत्र।

पहले और दूसरे अर्धसूत्रीविभाजन के बीच कोई एस अवधि नहीं है ( चावल। 66.2, दाएं), और बहन क्रोमैटिड दूसरे डिवीजन में बेटी कोशिकाओं में अलग हो जाते हैं। परिणामस्वरूप, गुणसूत्रों के अगुणित सेट वाली कोशिकाएँ बनती हैं, जिनमें G1 अवधि में द्विगुणित दैहिक कोशिकाओं की तुलना में आधा डीएनए होता है, और S अवधि के अंत में दैहिक कोशिकाओं की तुलना में 4 गुना कम होता है।

निषेचन के दौरान, युग्मनज में गुणसूत्रों और डीएनए सामग्री की संख्या G1 अवधि में दैहिक कोशिका के समान हो जाती है।

युग्मनज में एस अवधि नियमित विभाजन का रास्ता खोलती है, जो दैहिक कोशिकाओं की विशेषता है।

कोशिका चक्र: चरण

यूकेरियोटिक कोशिका चक्र को चार चरणों में विभाजित किया गया है। प्रत्यक्ष कोशिका विभाजन (माइटोसिस) के चरण में, संघनित मेटाफ़ेज़ गुणसूत्र बेटी कोशिकाओं के बीच समान रूप से वितरित होते हैं ( कोशिका चक्र का एम चरण - माइटोसिस). माइटोसिस पहचाने गए कोशिका चक्र का पहला चरण था, और दो माइटोज़ के बीच कोशिका में होने वाली अन्य सभी घटनाओं को कहा जाता था interphase. आणविक स्तर पर अनुसंधान के विकास ने इंटरफ़ेज़ में डीएनए संश्लेषण के एक चरण की पहचान करना संभव बना दिया है, जिसे कहा जाता है एस-चरण (संश्लेषण). कोशिका चक्र के ये दो प्रमुख चरण सीधे एक दूसरे में परिवर्तित नहीं होते हैं। माइटोसिस की समाप्ति के बाद, डीएनए संश्लेषण शुरू होने से पहले, कोशिका चक्र का G1 चरण (अंतराल), कोशिका गतिविधि में एक स्पष्ट ठहराव जिसके दौरान इंट्रासेल्युलर सिंथेटिक प्रक्रियाएं आनुवंशिक सामग्री की प्रतिकृति तैयार करती हैं।

दृश्य गतिविधि में दूसरा ब्रेक ( चरण G2) माइटोसिस की शुरुआत से पहले डीएनए संश्लेषण की समाप्ति के बाद मनाया जाता है। जी2 चरण में, कोशिका डीएनए प्रतिकृति की सटीकता की निगरानी करती है और पाई गई विफलताओं को ठीक करती है। कुछ मामलों में, कोशिका चक्र के पांचवें चरण को प्रतिष्ठित किया जाता है ( जी0), जब विभाजन पूरा होने के बाद कोशिका अगले कोशिका चक्र में प्रवेश नहीं करती है और लंबे समय तक निष्क्रिय रहती है। इसे बाहरी उत्तेजक (माइटोजेनिक) प्रभावों द्वारा इस अवस्था से हटाया जा सकता है।

कोशिका चक्र के चरणों में स्पष्ट अस्थायी और कार्यात्मक सीमाएँ नहीं होती हैं, हालाँकि, एक चरण से दूसरे चरण में संक्रमण के दौरान, सिंथेटिक प्रक्रियाओं का एक व्यवस्थित स्विचिंग होता है, जिससे इन इंट्रासेल्युलर घटनाओं को आणविक स्तर पर विभेदित किया जा सकता है।

साइक्लिन और साइक्लिन-आश्रित किनेसेस

कोशिकाएं कोशिका चक्र में प्रवेश करती हैं और बाहरी माइटोजेनिक उत्तेजनाओं के जवाब में डीएनए का संश्लेषण करती हैं। लिम्फोकिन्स(उदाहरण के लिए, इंटरल्यूकिन्स), साइटोकिन्स(विशेष रूप से इंटरफेरॉन) और पॉलीपेप्टाइड वृद्धि कारक, कोशिका की सतह पर अपने रिसेप्टर्स के साथ बातचीत करते हुए, इंट्रासेल्युलर प्रोटीन के फॉस्फोराइलेशन प्रतिक्रियाओं के एक कैस्केड को प्रेरित करते हैं, साथ ही कोशिका की सतह से नाभिक तक सिग्नल ट्रांसमिशन और संबंधित जीन के प्रतिलेखन को शामिल करते हैं। सबसे पहले सक्रिय होने वालों में जीन एन्कोडिंग शामिल है साइक्लिन प्रोटीन, जिन्हें अपना नाम इस तथ्य से मिला है कि जैसे-जैसे कोशिकाएं कोशिका चक्र से गुजरती हैं, उनकी अंतःकोशिकीय सांद्रता समय-समय पर बदलती रहती है, और कुछ चरणों में अधिकतम तक पहुंचती है। साइक्लिन परिवार के विशिष्ट सक्रियकर्ता हैं साइक्लिन-निर्भर प्रोटीन किनेसेस (सीडीके) (सीडीके - साइक्लिन-आश्रित किनेसेस) कोशिका चक्र को नियंत्रित करने वाले जीन के प्रतिलेखन को शामिल करने में प्रमुख भागीदार हैं। एक व्यक्तिगत सीडीके का सक्रियण एक विशिष्ट साइक्लिन के साथ इसकी बातचीत के बाद होता है, और साइक्लिन के एक महत्वपूर्ण एकाग्रता तक पहुंचने के बाद इस परिसर का गठन संभव हो जाता है। किसी विशेष साइक्लिन की इंट्रासेल्युलर सांद्रता में कमी के जवाब में, संबंधित सीडीके विपरीत रूप से निष्क्रिय हो जाता है। कुछ सीडीके एक से अधिक साइक्लिन द्वारा सक्रिय होते हैं। इस मामले में, साइक्लिन का एक समूह, मानो प्रोटीन किनेसेस को एक दूसरे में स्थानांतरित कर रहा हो, उन्हें लंबे समय तक सक्रिय अवस्था में रखता है। सीडीके सक्रियण की ऐसी तरंगें कोशिका चक्र के जी1 और एस चरणों के दौरान होती हैं।

साइक्लिन: सामान्य जानकारी

ए से एच नामित प्रत्येक प्रकार के साइक्लिन में एक समजात क्षेत्र होता है (150 अमीनो एसिड अवशेष जिन्हें "कहा जाता है") साइक्लिन बॉक्स"। यह क्षेत्र बाइंडिंग के लिए जिम्मेदार है सीडीके. साइक्लिन परिवार में 14 ज्ञात प्रोटीन हैं (साइक्लिन ए - साइक्लिन जे)। परिवार के कुछ सदस्य उपपरिवार बनाते हैं। उदाहरण के लिए, डी-प्रकार के साइक्लिन उपपरिवार में तीन सदस्य होते हैं: डी1, डी2 और डी3 को दो उपपरिवारों में विभाजित किया गया है: G1-चक्रवात (सी , डीऔर ई) और माइटोटिक साइक्लिन (एऔर बी).

साइक्लिन कम आधे जीवन के साथ तेजी से प्रोटीन का आदान-प्रदान कर रहे हैं, जो डी-प्रकार साइक्लिन के लिए 15-20 मिनट है। यह उनके परिसरों की गतिशीलता सुनिश्चित करता है साइक्लिन-आश्रित किनेसेस. अमीनो एसिड अवशेषों का एन-टर्मिनल अनुक्रम कहा जाता है विनाश बॉक्स. जैसे-जैसे कोशिकाएँ व्यक्ति की सक्रियता के बाद कोशिका चक्र से गुजरती हैं सीडीकेआवश्यकतानुसार उन्हें निष्क्रिय कर दिया जाता है। बाद के मामले में, साइक्लिन का प्रोटियोलिटिक क्षरण होता है, जो सीडीके के साथ जटिल होता है, जो एक विनाश बॉक्स से शुरू होता है।

साइक्लिन स्वयं संबंधित सीडीके को पूरी तरह से सक्रिय नहीं कर सकते हैं। सक्रियण प्रक्रिया को पूरा करने के लिए, इन प्रोटीन किनेसेस की पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं में कुछ अमीनो एसिड अवशेषों का विशिष्ट फॉस्फोराइलेशन और डीफॉस्फोराइलेशन होना चाहिए। इनमें से अधिकांश प्रतिक्रियाएँ की जाती हैं सीडीके एक्टिवेटिंग काइनेज (सीएके), जो एक जटिल है सीडीके7साथ साइक्लिन एच. इस प्रकार, सीडीके सीएके और अन्य समान सेल चक्र नियामक प्रोटीन के प्रभाव में संबंधित चक्रवातों और पोस्ट-ट्रांसलेशनल संशोधनों के साथ बातचीत के बाद ही सेल चक्र में अपने कार्य करने में सक्षम हो जाते हैं।

यूकेरियोटिक कोशिका विभाजन: शुरुआत

माइटोजेनिक उत्तेजना के जवाब में, एक कोशिका अंदर आती है चरण G0या जल्दी जी1, कोशिका चक्र के माध्यम से अपना मार्ग शुरू करता है। अभिव्यक्ति के प्रेरण के परिणामस्वरूप साइक्लिन डी जीनऔर ई, जो आमतौर पर समूहीकृत होते हैं साइक्लिन G1, उनकी अंतःकोशिकीय सांद्रता बढ़ जाती है। साइक्लिन D1 , डी2और डी3किनेसेस के साथ एक कॉम्प्लेक्स बनाएं सीडीके4और सीडीके6. साइक्लिन डी1 के विपरीत, बाद वाले दो साइक्लिन भी साथ मिल जाते हैं सीडीके2. इन तीन चक्रवातों के बीच कार्यात्मक अंतर अज्ञात हैं, लेकिन उपलब्ध आंकड़ों से संकेत मिलता है कि वे जी1 चरण के विकास के विभिन्न चरणों में महत्वपूर्ण सांद्रता तक पहुंचते हैं। ये अंतर प्रसारशील कोशिकाओं के प्रकार के लिए विशिष्ट हैं।

CDK2/4/6 के सक्रियण से फॉस्फोराइलेशन होता है गिलहरी आरबी(उत्पाद रेटिनोब्लास्टोमा जीन पीआरबी) और संबंधित प्रोटीन पृष्ठ107और पृष्ठ130. G1 चरण की शुरुआत में पीआरबी प्रोटीनकमजोर रूप से फॉस्फोराइलेटेड, जो इसे जटिल होने की अनुमति देता है प्रतिलेखन कारक E2F, जो डीएनए संश्लेषण को प्रेरित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, और इसकी गतिविधि को अवरुद्ध करता है। पीआरबी का पूरी तरह से फॉस्फोराइलेटेड रूप कॉम्प्लेक्स से ई2एफ जारी करता है, जो डीएनए प्रतिकृति को नियंत्रित करने वाले जीन के ट्रांसक्रिप्शनल सक्रियण की ओर जाता है।

कोशिका चक्र के G1 चरण के दौरान डी-साइक्लिन की सांद्रता बढ़ जाती है और शुरुआत से तुरंत पहले अधिकतम मूल्य तक पहुंच जाती है एस चरण, जिसके बाद यह कम होने लगता है। हालाँकि, इस समय, pRb अभी तक पूरी तरह से फॉस्फोराइलेटेड नहीं हुआ है, और E2F कारक निष्क्रिय अवस्था में कॉम्प्लेक्स में रहता है। पीआरबी का फास्फोराइलेशन सीडीके2 सक्रिय होने से पूरा होता है साइक्लिन ई. G1 चरण से S चरण में कोशिका चक्र के संक्रमण के समय उत्तरार्द्ध की इंट्रासेल्युलर सांद्रता अधिकतम हो जाती है। इस प्रकार, साइक्लिन ई-सीडीके2 कॉम्प्लेक्स सीडीके4 और सीडीके6 के साथ साइक्लिन डी कॉम्प्लेक्स पर कब्जा कर लेता है और सक्रिय प्रतिलेखन कारक ई2एफ की रिहाई के साथ, पीआरबी का फॉस्फोराइलेशन पूरा करता है। परिणामस्वरूप, डीएनए संश्लेषण शुरू होता है, अर्थात कोशिका कोशिका चक्र के एस-चरण में प्रवेश करती है।

कोशिका चक्र का एस चरण: डीएनए संश्लेषण

अवधि interphaseजब कोशिका केन्द्रक की डीएनए प्रतिकृति होती है, तो इसे "एस चरण" कहा जाता है

कोशिका विभाजन (माइटोसिस या अर्धसूत्रीविभाजन) गुणसूत्र दोहराव से पहले होता है, जो कोशिका चक्र की एस अवधि में होता है ( चावल। 66.2). अवधि को संश्लेषण शब्द के पहले अक्षर - डीएनए संश्लेषण द्वारा निर्दिष्ट किया गया है।

कोशिका के एस चरण में प्रवेश करने के बाद, तेजी से गिरावट होती है साइक्लिन ईऔर सक्रियण सीडीके2 साइक्लिन ए. साइक्लिन ई अंत में संश्लेषित होना शुरू होता है चरण G1और सीडीके2 के साथ इसकी अंतःक्रिया कोशिका के एस चरण में प्रवेश करने और डीएनए संश्लेषण जारी रखने के लिए एक आवश्यक शर्त है। यह कॉम्प्लेक्स प्रतिकृति उत्पत्ति पर प्रोटीन के फॉस्फोराइलेशन के माध्यम से डीएनए संश्लेषण को सक्रिय करता है। एस-चरण के अंत और सेल के संक्रमण के लिए एक संकेत चरण G2साइक्लिन ए द्वारा एक अन्य काइनेज का सक्रियण है सीडीके1 CDK2 सक्रियण की एक साथ समाप्ति के साथ। डीएनए संश्लेषण के अंत और शुरुआत के बीच देरी पिंजरे का बँटवारा(जी2 चरण) का उपयोग कोशिका द्वारा गुणसूत्र प्रतिकृति की पूर्णता और सटीकता को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। इस अवधि के दौरान घटनाओं का क्रम ठीक से ज्ञात नहीं है।

जब उत्तेजित हो विकास कारकस्तनधारी कोशिकाएँ पाई जाती हैं प्रवर्धन प्रसुप्ति की अवस्था , साइक्लिन डी-प्रकार साइक्लिन ई. एमआरएनए और प्रोटीन से पहले दिखाई देते हैं साइक्लिन D1पहली बार 6-8 घंटों के बाद दिखाई देता है, जिसके बाद कोशिका चक्र के अंत तक डी1 का स्तर ऊंचा रहता है ( मात्सुशीम एच. एट अल., 1991 ; वोन के.ए. एट अल., 1992).

जब विकास कारकों को माध्यम से हटा दिया जाता है, तो डी-प्रकार के साइक्लिन का स्तर तेजी से गिर जाता है, क्योंकि डी-साइक्लिन और उनके आरएनए अस्थिर होते हैं।

साइक्लिन डी1के साथ जुड़े सीडीके4डीएनए संश्लेषण शुरू होने से ठीक पहले। कॉम्प्लेक्स का स्तर शुरुआती एस चरण में चरम पर होता है और बाद में एस चरण में कम हो जाता है G2 चरण (मात्सुशीम एच. एट अल., 1992).

जाहिरा तौर पर साइक्लिन D2और डी3 G1 अवधि में साइक्लिन D1 की तुलना में कुछ देर से कार्य करता है।

विकास कारकों के लिए कोशिका की मांग में कमी और जी1 चरण के छोटा होने के साथ डी-प्रकार के साइक्लिन (सामान्य के सापेक्ष पांच गुना) की अधिक अभिव्यक्ति से कोशिका के आकार में कमी आती है। साइक्लिन ईकोशिकाओं में प्रवेश के लिए आवश्यक है एस चरण. यह मुख्य रूप से संबद्ध है सीडीके2, हालाँकि यह एक कॉम्प्लेक्स बना सकता है सीडीके1 .

साइक्लिन ई एमआरएनए और प्रोटीन का स्तर, साथ ही साइक्लिन ई-सीडीके2 कॉम्प्लेक्स की गतिविधि, संक्रमण के दौरान चरम पर होती है जी1-एसऔर जैसे-जैसे कोशिकाएं मध्य और अंतिम एस चरणों में आगे बढ़ती हैं, तेजी से गिरावट आती है।

जब साइक्लिन ई के प्रतिरक्षी को स्तनधारी कोशिकाओं में सूक्ष्म रूप से इंजेक्ट किया जाता है, तो डीएनए संश्लेषण बाधित हो जाता है।

जब साइक्लिन ई अत्यधिक अभिव्यक्त होता है, तो कोशिकाएं जी1 चरण से तेजी से आगे बढ़ती हैं और एस चरण में प्रवेश करती हैं, और ऐसी कोशिकाओं को कम विकास कारकों की आवश्यकता होती है।

माइटोसिस: दीक्षा

कोशिका विभाजन (माइटोसिस) शुरू होने का संकेत कहाँ से आता है? एमपीएफ कारक (एम चरण प्रचार कारक), कोशिका चक्र के एम चरण को उत्तेजित करना। एमपीएफ एक काइनेज कॉम्प्लेक्स है सीडीके1इसे सक्रिय करने के साथ साइक्लिन एया बी. जाहिर है, सीडीके1-साइक्लिन ए कॉम्प्लेक्स एस चरण को पूरा करने और कोशिका को विभाजन के लिए तैयार करने में अधिक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जबकि सीडीके1-साइक्लिन बी कॉम्प्लेक्स मुख्य रूप से अनुक्रम नियंत्रण का अभ्यास करता है।

चक्रवात B1और बी2में बहुत कम सांद्रता में मौजूद है चरण G1. अंत में उनकी एकाग्रता बढ़ने लगती है एस-और भर में G2 चरण, माइटोसिस के दौरान अपने अधिकतम तक पहुँच जाता है, जो उनके प्रतिस्थापन की ओर ले जाता है साइक्लिन एके साथ संयोजन में सीडीके1. हालाँकि, यह प्रोटीन काइनेज को पूरी तरह से सक्रिय करने के लिए पर्याप्त नहीं है। सीडीके1 की कार्यात्मक क्षमता विशिष्ट अमीनो एसिड अवशेषों पर फॉस्फोराइलेशन और डीफॉस्फोराइलेशन की एक श्रृंखला के बाद हासिल की जाती है। डीएनए संश्लेषण पूरा होने तक कोशिकाओं को माइटोसिस में प्रवेश करने से रोकने के लिए ऐसा नियंत्रण आवश्यक है।

कोशिका विभाजन सीडीके1 के बाद ही शुरू होता है, जो साइक्लिन बी के साथ एक कॉम्प्लेक्स में है, अवशेषों थ्र -14 और टीयर -16 पर फॉस्फोराइलेट होता है। प्रोटीन काइनेज WEE1, साथ ही अवशेष थ्र-161 पर भी प्रोटीन काइनेज CAKऔर फिर अवशेषों थ्र-14 और टीयर-15 पर डिफॉस्फोराइलेट किया गया फॉस्फेट CDC25. इस तरह से सक्रिय होकर, CDK1 नाभिक में संरचनात्मक प्रोटीन को फास्फोराइलेट करता है, जिसमें शामिल है न्यूक्लियोलिन , परमाणु विटामिनऔर vimentin. इसके बाद, नाभिक माइटोसिस के साइटोलॉजिकल रूप से स्पष्ट रूप से अलग-अलग चरणों से गुजरना शुरू कर देता है।

माइटोसिस का प्रथम चरण है प्रोफेज़- के बाद शुरू होता है सीडीके1पूरी तरह से फॉस्फोराइलेटेड है, इसके बाद मेटाफ़ेज़ , एनाफ़ेज़और टीलोफ़ेज़कोशिका विभाजन के साथ समाप्त - साइटोकाइनेसिस. इन प्रक्रियाओं का परिणाम प्रतिकृति गुणसूत्रों, परमाणु और साइटोप्लाज्मिक प्रोटीन, साथ ही अन्य उच्च और निम्न आणविक भार यौगिकों का बेटी कोशिकाओं में सही वितरण है। साइटोकाइनेसिस पूरा होने के बाद विनाश होता है साइक्लिन बी, CDK1 के निष्क्रिय होने के साथ, जो कोशिका में प्रवेश की ओर ले जाता है चरण G1या जी0कोशिका चक्र.

कोशिका चक्र का G0 चरण

विभेदन के कुछ चरणों में कुछ प्रकार की कोशिकाएँ अपनी व्यवहार्यता को पूरी तरह से बनाए रखते हुए, विभाजित होना बंद कर सकती हैं। कोशिकाओं की इस अवस्था को G0 चरण कहा जाता है। जो कोशिकाएँ टर्मिनल विभेदन की स्थिति में पहुँच गई हैं वे अब इस चरण से बाहर नहीं निकल सकती हैं। साथ ही, जिन कोशिकाओं में विभाजित होने की क्षमता बेहद कम होती है, जैसे कि हेपेटोसाइट्स, यकृत का हिस्सा हटा दिए जाने के बाद कोशिका चक्र में फिर से प्रवेश कर सकती हैं।

अत्यधिक विशिष्ट कार्यप्रणाली के कारण कोशिकाओं का आराम की स्थिति में संक्रमण संभव हो पाता है कोशिका चक्र अवरोधक. इन प्रोटीनों की भागीदारी से, कोशिकाएं प्रतिकूल पर्यावरणीय परिस्थितियों में प्रसार को रोक सकती हैं, जब डीएनए क्षतिग्रस्त हो जाता है या इसकी प्रतिकृति में गंभीर त्रुटियां होती हैं। ऐसे विरामों का उपयोग कोशिकाओं द्वारा हुई क्षति की मरम्मत के लिए किया जाता है।

कुछ बाहरी परिस्थितियों में, कोशिका चक्र रुक सकता है प्रतिबंध बिंदु. इन बिंदुओं पर, कोशिकाएं एस चरण और/या माइटोसिस में प्रवेश करने के लिए प्रतिबद्ध हो जाती हैं।

एक मानक संस्कृति माध्यम में कशेरुक कोशिकाएं रहित होती हैं सीरम, ज्यादातर मामलों में एस-चरण में प्रवेश न करें, हालांकि माध्यम में सभी आवश्यक पोषक तत्व होते हैं।

एक बंद मोनोलेयर तक पहुंचने पर, कोशिकाएं सक्षम हो जाती हैं संपर्क ब्रेक लगाना, उपस्थिति में भी कोशिका चक्र से बाहर निकलें रक्त सीरम. वे कोशिकाएं जो व्यवहार्यता और प्रसार क्षमता को बनाए रखते हुए, अनिश्चित काल के लिए माइटोटिक चक्र को छोड़ चुकी हैं, आराम करने वाली कोशिकाएं कहलाती हैं। इसे प्रोलिफ़ेरेटिव रेस्ट की स्थिति या G0 चरण में संक्रमण कहा जाता है।

90 के दशक में चर्चा जारी रही कि क्या प्रोलिफ़ेरेटिव सुप्तावस्था की स्थिति को G1 से मौलिक रूप से भिन्न चरण के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। जाहिर तौर पर वास्तव में यही मामला है।

कोशिकाओं के नाभिक में जो प्रोलिफ़ेरेटिव आराम में हैं, साथ ही उन कोशिकाओं में भी जो अंदर हैं G1 चरण, एक नियम के रूप में, इसमें दोगुनी मात्रा में डीएनए होता है। हालाँकि, इन दोनों अवस्थाओं में कोशिकाओं के बीच महत्वपूर्ण अंतर हैं। यह ज्ञात है कि विभाजित कोशिकाओं में G1 चरण की अवधि G0-S संक्रमण के समय से काफी कम है। शांत और प्रवर्धित कोशिकाओं के संलयन और एमआरएनए के माइक्रोइंजेक्शन पर कई अध्ययनों से पता चला है कि G0 चरण में कोशिकाओं में शामिल हैं प्रसार अवरोधक, एस-चरण में प्रवेश को रोकना।

ये तथ्य बताते हैं कि सेल को G0 से बाहर निकलने के लिए एक विशेष कार्यक्रम चलाना होगा। यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि वे आराम करने वाली कोशिकाओं में व्यक्त नहीं होते हैं। सीडीके2और सीडीके4, और भी साइक्लिन डी- और ई प्रकार. उनका संश्लेषण केवल वृद्धि कारकों से प्रेरित होता है ( लोदीश एच. एट अल., 1995). में कोशिकाएं लगातार चक्रित होती रहती हैंपूरे चक्र के दौरान डी- और ई-साइक्लिन का स्तर उच्च रहता है, और जी1 अवधि की अवधि पूर्व-प्रतिकृति अवधि की तुलना में कम हो जाती है।

इस प्रकार, G0 चरण की कोशिकाओं में कोई प्रोटीन नहीं होता है जो प्रतिबंध बिंदुओं से गुजरने की अनुमति देता है और S चरण में प्रवेश की अनुमति देता है। आराम करने वाली कोशिकाओं के एस-चरण में संक्रमण के लिए विकास कारकउनमें इन प्रोटीनों के संश्लेषण को प्रेरित करना चाहिए।

कोशिका चक्र: अवरोधक

कोशिका चक्र में दो मुख्य चरण होते हैं (संक्रमण बिंदु, नियंत्रण बिंदु आर - प्रतिबंध बिंदु), जिस पर उन्हें लागू किया जा सकता है नकारात्मक नियामक प्रभाव, कोशिकाओं को कोशिका चक्र के माध्यम से आगे बढ़ने से रोकना। इनमें से एक चरण कोशिका के डीएनए संश्लेषण में संक्रमण को नियंत्रित करता है, और दूसरा माइटोसिस की शुरुआत को नियंत्रित करता है। कोशिका चक्र के अन्य विनियमित चरण भी हैं।

कोशिका चक्र के एक चरण से दूसरे चरण में कोशिकाओं का संक्रमण सक्रियण के स्तर पर नियंत्रित होता है सीडीकेउनका साइक्लिनभागीदारी के साथ साइक्लिन-आश्रित किनेसेस सीकेआई के अवरोधक. आवश्यकतानुसार, इन अवरोधकों को सक्रिय किया जा सकता है और सीडीके की उनके साइक्लिन और इसलिए कोशिका चक्र के साथ परस्पर क्रिया को अवरुद्ध किया जा सकता है। बाहरी या आंतरिक स्थितियों में बदलाव के बाद, कोशिका का प्रसार या पथ में प्रवेश जारी रह सकता है apoptosis .

दो CKI समूह हैं: p21 परिवार प्रोटीनऔर INK4 (CDK4 का अवरोधक), जिनके परिवारों के सदस्यों में समान संरचनात्मक गुण होते हैं। अवरोधकों के p21 परिवार में तीन प्रोटीन शामिल हैं: पी21 , पृष्ठ27और p57. चूँकि इन प्रोटीनों का वर्णन कई समूहों द्वारा स्वतंत्र रूप से किया गया था, इसलिए उनके वैकल्पिक नाम अभी भी उपयोग किए जाते हैं। इस प्रकार, p21 प्रोटीन को WAF1 (वाइल्ड-टाइप p53 एक्टिवेटेड फ्रैगमेंट 1), CIP1 (CDK2 इंटरैक्टिंग प्रोटीन 1), SDI1 (सीनेसेंट व्युत्पन्न अवरोधक 1) और mda-6 (मेलेनोमा विभेदन संबद्ध जीन) नामों से भी जाना जाता है। पी27 और पी57 के पर्यायवाची शब्द क्रमशः केआईपी1 (किनेज अवरोधक प्रोटीन 1) और केआईपी2 (किनेज अवरोधक प्रोटीन 2) हैं। इन सभी प्रोटीनों में क्रिया की व्यापक विशिष्टता होती है और ये विभिन्न को बाधित कर सकते हैं सीडीके .

इसके विपरीत, INK4 अवरोधकों का समूह अधिक विशिष्ट है। इसमें चार प्रोटीन होते हैं: p15INK4B , p16INK4A , p18INK4Cऔर p19INK4D. INK4 परिवार अवरोधक चरण के दौरान कार्य करते हैं जी1कोशिका चक्र, गतिविधि को बाधित करता है सीडीके4 किनेसे, हालाँकि दूसरा INK4A जीन का प्रोटीन उत्पाद - p19ARF, के साथ इंटरैक्ट करता है नियामक कारक एमडीएम2 प्रोटीन पी53और कारक को निष्क्रिय कर देता है। यह बढ़ी हुई स्थिरता के साथ है p53 प्रोटीनऔर रुको

कोशिका चक्र: G1- से S-चरण तक संक्रमण का विनियमन

कोशिका चक्र की शुरुआत से पहले पी27 प्रोटीन, उच्च सांद्रता में होने के कारण, सक्रियण को रोकता है प्रोटीन काइनेज CDK4या CDK6 साइक्लिन D1 , डी2या डी3. ऐसी परिस्थितियों में, कोशिका अंदर ही रहती है चरण G0या प्रारंभिक G1 चरणमाइटोजेनिक उत्तेजना प्राप्त करने से पहले। पर्याप्त उत्तेजना के बाद, साइक्लिन डी की इंट्रासेल्युलर सामग्री में वृद्धि की पृष्ठभूमि के खिलाफ पी 27 अवरोधक की एकाग्रता कम हो जाती है। यह सीडीके के सक्रियण और अंततः, फॉस्फोराइलेशन के साथ होता है। पीआरबी प्रोटीन, संबद्ध की रिहाई प्रतिलेखन कारक E2Fऔर संबंधित जीन के प्रतिलेखन की सक्रियता।

कोशिका चक्र के G1 चरण के इन प्रारंभिक चरणों के दौरान, p27 प्रोटीन की सांद्रता अभी भी काफी अधिक है। इसलिए, कोशिकाओं की माइटोजेनिक उत्तेजना की समाप्ति के बाद, इस प्रोटीन की सामग्री जल्दी से एक महत्वपूर्ण स्तर पर बहाल हो जाती है और कोशिका चक्र के माध्यम से कोशिकाओं का आगे का मार्ग संबंधित G1 चरण में अवरुद्ध हो जाता है। यह उत्क्रमण तब तक संभव है जब तक कि G1 चरण अपने विकास में एक निश्चित चरण तक नहीं पहुंच जाता संक्रमण बिंदु, जिसके बाद कोशिका विभाजन के लिए प्रतिबद्ध हो जाती है, और पर्यावरण से विकास कारकों को हटाने के साथ कोशिका चक्र का अवरोध नहीं होता है। यद्यपि इस बिंदु से कोशिकाएं विभाजित होने के लिए बाहरी संकेतों से स्वतंत्र हो जाती हैं, फिर भी वे कोशिका चक्र को आत्म-नियंत्रित करने की क्षमता बनाए रखती हैं।

INK4 परिवार CDK अवरोधक (पृष्ठ 15 , पृष्ठ 16 , पृष्ठ 18और पृष्ठ19) विशेष रूप से बातचीत करें CDK4 किनेसेसऔर सीडीके6. प्रोटीन पी15 और पी16 को ट्यूमर दबाने वाले के रूप में पहचाना गया है, और उनके संश्लेषण को विनियमित किया गया है पीआरबी प्रोटीन. सभी चार प्रोटीन सीडीके4 और सीडीके6 की सक्रियता को रोकते हैं, या तो साइक्लिन के साथ उनकी बातचीत को कमजोर करके या उन्हें कॉम्प्लेक्स से विस्थापित करके। हालाँकि p16 और p27 दोनों प्रोटीनों में CDK4 और CDK6 की गतिविधि को रोकने की क्षमता होती है, लेकिन पहले वाले में इन प्रोटीन किनेसेस के प्रति अधिक आकर्षण होता है। यदि p16 की सांद्रता उस स्तर तक बढ़ जाती है जिस पर यह CDK4/6 किनेसेस की गतिविधि को पूरी तरह से रोक देता है, तो p27 प्रोटीन मुख्य अवरोधक बन जाता है सीडीके2 किनेसे .

कोशिका चक्र के आरंभ में, स्वस्थ कोशिकाएं जी1 चरण में कोशिका चक्र की प्रगति को रोककर डीएनए क्षति को पहचान सकती हैं और प्रतिक्रिया दे सकती हैं जब तक कि क्षति की मरम्मत नहीं हो जाती। उदाहरण के लिए, पराबैंगनी प्रकाश या आयनीकृत विकिरण के कारण होने वाली डीएनए क्षति के जवाब में, p53 प्रोटीनप्रतिलेखन को प्रेरित करता है p21 प्रोटीन जीन. इसकी इंट्रासेल्युलर सांद्रता बढ़ने से CDK2 सक्रियण अवरुद्ध हो जाता है साइक्लिन ईया ए. यह कोशिका चक्र के अंतिम G1 चरण या प्रारंभिक S चरण में कोशिकाओं को गिरफ्तार करता है। इस समय, कोशिका स्वयं अपने भविष्य के भाग्य का निर्धारण करती है - यदि क्षति को समाप्त नहीं किया जा सकता है, तो यह प्रवेश करती है apoptosis .

दो अलग-अलग निर्देशित नियामक प्रणालियाँ हैं जी1/एस- संक्रमण: सकारात्मक और नकारात्मक.

एस-चरण में प्रवेश को सकारात्मक रूप से विनियमित करने वाली प्रणाली में हेटेरोडिमर शामिल है E2F-1/DP-1और इसे सक्रिय कर रहा हूँ साइक्लिन किनेज़ कॉम्प्लेक्स .

एक अन्य प्रणाली एस-चरण में प्रवेश को रोकती है। इसे ट्यूमर सप्रेसर्स द्वारा दर्शाया जाता है पृष्ठ53और पीआरबी, जो E2F-1/DP-1 हेटेरोडिमर्स की गतिविधि को दबा देता है।

सामान्य कोशिका प्रसार इन प्रणालियों के बीच सटीक संतुलन पर निर्भर करता है। इन प्रणालियों के बीच संबंध बदल सकते हैं, जिससे कोशिका प्रसार की दर में परिवर्तन हो सकता है।

कोशिका चक्र: G2 से M चरण तक संक्रमण का विनियमन

डीएनए क्षति के प्रति कोशिका की प्रतिक्रिया पहले भी हो सकती है पिंजरे का बँटवारा. तब p53 प्रोटीनअवरोधक संश्लेषण को प्रेरित करता है पी21, जो सक्रियण को रोकता है

CDK1 किनेसे साइक्लिन बीऔर कोशिका चक्र के आगे के विकास में देरी करता है। माइटोसिस के माध्यम से कोशिका के पारित होने को कसकर नियंत्रित किया जाता है - बाद के चरण पिछले चरणों के पूर्ण समापन के बिना शुरू नहीं होते हैं। यीस्ट में कुछ अवरोधकों की पहचान की गई है, लेकिन उनके पशु समरूप अज्ञात बने हुए हैं। उदाहरण के लिए, वर्णित है यीस्ट प्रोटीन BUB1 (बेनोमाइल द्वारा नवोदित होना)और MAD2 (माइटोटिक गिरफ्तारी की कमी), जो माइटोटिक स्पिंडल में संघनित गुणसूत्रों के जुड़ाव को नियंत्रित करता है माइटोसिस का मेटाफ़ेज़. इन कॉम्प्लेक्सों का सही संयोजन पूरा होने से पहले, MAD2 प्रोटीन एक कॉम्प्लेक्स बनाता है प्रोटीन काइनेज CDC20और उसे निष्क्रिय कर देता है. CDC20, सक्रियण के बाद, प्रोटीन को फॉस्फोराइलेट करता है और, परिणामस्वरूप, उनके उन कार्यों को अवरुद्ध करता है जो प्रक्रिया के दौरान दो समजात क्रोमैटिडों में से प्रत्येक के विचलन को रोकते हैं। साइटोकाइनेसिस .

निष्कर्ष

यीस्ट और स्तनधारी कोशिका रेखाओं के तापमान-निर्भर म्यूटेंट के प्रयोगों से पता चला है कि माइटोसिस की घटना कुछ जीनों की सक्रियता और विशिष्ट आरएनए और प्रोटीन के संश्लेषण से निर्धारित होती है। कभी-कभी माइटोसिस को केवल परमाणु विभाजन (कार्योकाइनेसिस) माना जाता है, जो हमेशा साइटोटॉमी के साथ नहीं होता है - दो भागों का गठन। कोशिकाएं.
इस प्रकार, माइटोसिस के परिणामस्वरूप, एक कोशिका दो में बदल जाती है, जिनमें से प्रत्येक में किसी दिए गए प्रकार के जीव की विशेषता वाले गुणसूत्रों की संख्या और आकार होता है, और, परिणामस्वरूप, डीएनए की एक स्थिर मात्रा होती है।
माइटोसिस का जैविक महत्व यह है कि यह शरीर की सभी कोशिकाओं में गुणसूत्रों की संख्या की स्थिरता सुनिश्चित करता है। माइटोसिस की प्रक्रिया के दौरान, मातृ कोशिका के गुणसूत्रों का डीएनए इससे उत्पन्न होने वाली दो बेटी कोशिकाओं के बीच सख्ती से समान रूप से वितरित होता है। माइटोसिस के परिणामस्वरूप, यौन कोशिकाओं को छोड़कर शरीर की सभी कोशिकाओं को समान आनुवंशिक जानकारी प्राप्त होती है। ऐसी कोशिकाओं को दैहिक कहा जाता है (ग्रीक "सोमा" से - शरीर)। चक्र). सेलुलर चक्र- यह वह अवधि है... माइटोटिक चक्रइसमें माइटोसिस, साथ ही आराम की अवधि (जी0), पोस्टमाइटोटिक ( जी1), सिंथेटिक (एस) और प्रीमिटोटिक( जी2... . पोस्टमिटोटिक अवधि ( जी1). चरण जी1- यही मुख्य बात है...

समय और स्थान में कोशिकाओं का अस्तित्व. सेलुलर चक्रऔर इसका विनियमन

टेस्ट >> जीवविज्ञान

विभाजन या मृत्यु. माइटोटिकऔर जीवन चक्रबार-बार विभाजित करने पर मेल खाता है... (30-40% सेलुलर चक्र) तीव्र हो रहा है। बाद जी1 के चरण S से शुरू होता है चरण. बिलकुल सही बात हो रही है... प्रजनन के बाद की मरम्मत होती है जी2 चरण. में जी2 चरण(10-20%) संश्लेषण होता है...

ज़िंदगी ( सेलुलर) चक्र

रिपोर्ट >> जीवविज्ञान

महत्वपूर्ण कहा जाता है, या सेलुलर चक्र. नई उभरी कोशिका... माइटोटिक. बदले में, इंटरफेज़ में तीन अवधि शामिल हैं: प्रीसिंथेटिक - जी1, सिंथेटिक - एस और पोस्टसिंथेटिक - जी2. प्रीसिंथेटिक में ( जी1...यह के चरणलगभग 4 घंटे.

आधुनिक आनुवंशिकी के विकास का इतिहास एवं मुख्य उपलब्धियाँ

सार >> चिकित्सा, स्वास्थ्य

कोशिका का अस्थायी संगठन. सेलुलरऔर माइटोटिक चक्र. सेलुलर चक्र– यह वह काल है... प्रीसिंथेटिक (पोस्टमाइटोटिक) जी1– अवधि से... . ग) पोस्टसिंथेटिक अवधि जी2– अवधि कम है, ...4 में विभाजित है के चरण: प्रोफ़ेज़, मेटाफ़ेज़, ...

मानव शरीर की ऊंचाईकोशिकाओं के आकार और संख्या में वृद्धि के कारण होता है, बाद में विभाजन या माइटोसिस की प्रक्रिया द्वारा सुनिश्चित किया जाता है। कोशिका प्रसार बाह्य कोशिकीय विकास कारकों के प्रभाव में होता है, और कोशिकाएँ स्वयं घटनाओं के दोहराव वाले क्रम से गुजरती हैं जिन्हें कोशिका चक्र के रूप में जाना जाता है।

ये चार मुख्य हैं के चरण: G1 (प्रीसिंथेटिक), S (सिंथेटिक), G2 (पोस्टसिंथेटिक) और M (माइटोटिक)। इसके बाद साइटोप्लाज्म और प्लाज्मा झिल्ली अलग हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप दो समान बेटी कोशिकाएं बनती हैं। चरण Gl, S और G2 इंटरफ़ेज़ का हिस्सा हैं। क्रोमोसोम प्रतिकृति सिंथेटिक चरण या एस चरण के दौरान होती है।
बहुमत कोशिकाओंसक्रिय विभाजन के अधीन नहीं हैं; जीओ चरण के दौरान उनकी माइटोटिक गतिविधि दबा दी जाती है, जो जी1 चरण का हिस्सा है।

एम-चरण अवधि 30-60 मिनट का होता है, जबकि संपूर्ण कोशिका चक्र लगभग 20 घंटों में होता है, उम्र के आधार पर, सामान्य (गैर-ट्यूमर) मानव कोशिकाएं 80 माइटोटिक चक्र से गुजरती हैं।

प्रक्रियाओं कोशिका चक्रसाइक्लिन-निर्भर प्रोटीन किनेसेस (सीडीपीके) नामक प्रमुख एंजाइमों के क्रमिक रूप से दोहराए गए सक्रियण और निष्क्रियता के साथ-साथ उनके सहकारकों, साइक्लिन द्वारा नियंत्रित किया जाता है। इस मामले में, फॉस्फोकिनेज और फॉस्फेटेस के प्रभाव में, विशेष साइक्लिन-सीजेडके कॉम्प्लेक्स का फॉस्फोराइलेशन और डीफॉस्फोराइलेशन होता है, जो चक्र के कुछ चरणों की शुरुआत के लिए जिम्मेदार होते हैं।

इसके अलावा, प्रासंगिक पर सीजेडके प्रोटीन के समान चरणमाइटोटिक स्पिंडल बनाने के लिए गुणसूत्रों के संघनन, परमाणु आवरण के टूटने और साइटोस्केलेटल सूक्ष्मनलिकाएं के पुनर्गठन का कारण बनता है।

कोशिका चक्र का G1 चरण

G1 चरण- एम और एस चरणों के बीच एक मध्यवर्ती चरण, जिसके दौरान साइटोप्लाज्म की मात्रा बढ़ जाती है। इसके अलावा, जी1 चरण के अंत में एक पहला चेकपॉइंट होता है जहां डीएनए की मरम्मत और पर्यावरणीय स्थितियों की जांच की जाती है (चाहे वे एस चरण में संक्रमण के लिए पर्याप्त अनुकूल हों)।

मामले में परमाणु डीएनएक्षतिग्रस्त होने पर, p53 प्रोटीन की गतिविधि बढ़ जाती है, जो p21 के प्रतिलेखन को उत्तेजित करती है। उत्तरार्द्ध एक विशिष्ट साइक्लिन-सीजेडके कॉम्प्लेक्स से जुड़ता है, जो कोशिका को एस-चरण में स्थानांतरित करने के लिए जिम्मेदार होता है, और जीएल-चरण चरण में इसके विभाजन को रोकता है। यह एंजाइमों को क्षतिग्रस्त डीएनए अंशों को ठीक करने की अनुमति देता है।

यदि विकृति उत्पन्न होती है दोषपूर्ण डीएनए की p53 प्रोटीन प्रतिकृतिजारी है, जो विभाजित कोशिकाओं को उत्परिवर्तन जमा करने की अनुमति देता है और ट्यूमर प्रक्रियाओं के विकास में योगदान देता है। यही कारण है कि p53 प्रोटीन को अक्सर "जीनोम का संरक्षक" कहा जाता है।

कोशिका चक्र का G0 चरण

स्तनधारियों में कोशिकाओं का प्रसार अन्य कोशिकाओं द्वारा स्रावित की भागीदारी से ही संभव है बाह्यकोशिकीय वृद्धि कारक, जो प्रोटो-ओन्कोजीन के कैस्केड सिग्नल ट्रांसडक्शन के माध्यम से अपना प्रभाव डालते हैं। यदि G1 चरण के दौरान कोशिका को उचित संकेत नहीं मिलते हैं, तो वह कोशिका चक्र से बाहर निकल जाती है और G0 अवस्था में प्रवेश कर जाती है, जिसमें वह कई वर्षों तक रह सकती है।

G0 ब्लॉक प्रोटीन की मदद से होता है - माइटोसिस को दबाने वाला, जिनमें से एक है रेटिनोब्लास्टोमा प्रोटीन(आरबी प्रोटीन) रेटिनोब्लास्टोमा जीन के सामान्य एलील द्वारा एन्कोड किया गया। यह प्रोटीन तिरछे नियामक प्रोटीन से जुड़ जाता है, जिससे कोशिका प्रसार के लिए आवश्यक जीन के प्रतिलेखन की उत्तेजना अवरुद्ध हो जाती है।

बाह्यकोशिकीय वृद्धि कारक सक्रियण द्वारा ब्लॉक को नष्ट कर देते हैं जीएल-विशिष्ट साइक्लिन-सीजेडके कॉम्प्लेक्स, जो आरबी प्रोटीन को फॉस्फोराइलेट करता है और इसकी संरचना को बदलता है, जिसके परिणामस्वरूप नियामक प्रोटीन के साथ संबंध टूट जाता है। साथ ही, उत्तरार्द्ध उन जीनों के प्रतिलेखन को सक्रिय करते हैं जिन्हें वे एन्कोड करते हैं, जो प्रसार की प्रक्रिया को ट्रिगर करते हैं।

कोशिका चक्र का एस चरण

मानक मात्रा डीएनए डबल हेलिकॉप्टरप्रत्येक कोशिका में, एकल-फंसे गुणसूत्रों के संबंधित द्विगुणित सेट को आमतौर पर 2C के रूप में नामित किया जाता है। 2C सेट पूरे G1 चरण में बना रहता है और S चरण के दौरान दोगुना (4C) हो जाता है, जब नए क्रोमोसोमल डीएनए का संश्लेषण होता है।

अंत से शुरू एस चरणऔर एम चरण (जी2 चरण सहित) तक, प्रत्येक दृश्यमान गुणसूत्र में दो कसकर बंधे डीएनए अणु होते हैं जिन्हें सिस्टर क्रोमैटिड कहा जाता है। इस प्रकार, मानव कोशिकाओं में, एस-चरण के अंत से एम-चरण के मध्य तक, गुणसूत्रों के 23 जोड़े (46 दृश्य इकाइयाँ) होते हैं, लेकिन परमाणु डीएनए के 4C (92) दोहरे हेलिकॉप्टर होते हैं।

प्रगति पर है पिंजरे का बँटवारागुणसूत्रों के समान सेट को दो संतति कोशिकाओं के बीच इस प्रकार वितरित किया जाता है कि उनमें से प्रत्येक में 2C डीएनए अणुओं के 23 जोड़े होते हैं। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि G1 और G0 चरण कोशिका चक्र के एकमात्र चरण हैं, जिसके दौरान कोशिकाओं में 46 गुणसूत्र डीएनए अणुओं के 2C सेट के अनुरूप होते हैं।

कोशिका चक्र का G2 चरण

दूसरा नियंत्रण बिंदु, जहां कोशिका आकार का परीक्षण किया जाता है, वह G2 चरण के अंत में होता है, जो S चरण और माइटोसिस के बीच स्थित होता है। इसके अलावा, इस स्तर पर, माइटोसिस पर जाने से पहले, प्रतिकृति की पूर्णता और डीएनए अखंडता की जांच की जाती है। माइटोसिस (एम-चरण)

1. प्रोफेज़. गुणसूत्र, जिनमें से प्रत्येक में दो समान क्रोमैटिड होते हैं, संघनित होने लगते हैं और नाभिक के अंदर दिखाई देने लगते हैं। कोशिका के विपरीत ध्रुवों पर, ट्यूबुलिन फाइबर से दो सेंट्रोसोम के आसपास एक स्पिंडल जैसा उपकरण बनना शुरू हो जाता है।

2. प्रोमेटाफ़ेज़. केन्द्रक झिल्ली विभाजित हो जाती है। किनेटोकोर्स गुणसूत्रों के सेंट्रोमीटर के चारों ओर बनते हैं। ट्यूबुलिन फाइबर नाभिक में प्रवेश करते हैं और कीनेटोकोर्स के पास केंद्रित होते हैं, उन्हें सेंट्रोसोम से निकलने वाले फाइबर से जोड़ते हैं।

3. मेटाफ़ेज़. तंतुओं के तनाव के कारण गुणसूत्र स्पिंडल ध्रुवों के बीच में पंक्तिबद्ध हो जाते हैं, जिससे मेटाफ़ेज़ प्लेट का निर्माण होता है।

4. एनाफ़ेज़. सेंट्रोमियर डीएनए, बहन क्रोमैटिड्स के बीच साझा किया जाता है, डुप्लिकेट किया जाता है, और क्रोमैटिड अलग हो जाते हैं और ध्रुवों के करीब चले जाते हैं।

5. टीलोफ़ेज़. अलग हुए बहन क्रोमैटिड (जो इस बिंदु से क्रोमोसोम माने जाते हैं) ध्रुवों तक पहुंचते हैं। प्रत्येक समूह के चारों ओर एक केन्द्रक झिल्ली दिखाई देती है। सघन क्रोमैटिन नष्ट हो जाता है और न्यूक्लियोली बनता है।

6. साइटोकाइनेसिस. कोशिका झिल्ली सिकुड़ती है और ध्रुवों के बीच में एक विदलन नाली बन जाती है, जो समय के साथ दो संतति कोशिकाओं को अलग कर देती है।

सेंट्रोसोम चक्र

में G1 चरण का समयप्रत्येक सेंट्रोसोम से जुड़ा सेंट्रीओल्स का एक जोड़ा अलग हो जाता है। एस और जी2 चरणों के दौरान, पुराने सेंट्रीओल्स के दाईं ओर एक नई बेटी सेंट्रीओल का निर्माण होता है। एम चरण की शुरुआत में, सेंट्रोसोम विभाजित होता है, और दो बेटी सेंट्रोसोम कोशिका ध्रुवों की ओर बढ़ते हैं।

उच्च सांद्रता में होने के कारण, यह साइक्लिन डी1, या द्वारा प्रोटीन किनेसेस सीडीके4 या सीडीके6 के सक्रियण को रोकता है। इन परिस्थितियों में, कोशिका G0 चरण या प्रारंभिक G1 चरण में तब तक रहती है जब तक उसे माइटोजेनिक उत्तेजना प्राप्त नहीं हो जाती। पर्याप्त उत्तेजना के बाद, साइक्लिन डी की इंट्रासेल्युलर सामग्री में वृद्धि की पृष्ठभूमि के खिलाफ पी27 अवरोधक की एकाग्रता कम हो जाती है। यह सीडीके के सक्रियण के साथ होता है और अंततः, पीआरबी प्रोटीन का फॉस्फोराइलेशन, संबंधित प्रतिलेखन कारक ई2एफ की रिहाई और संबंधित जीन के प्रतिलेखन का सक्रियण।

कोशिका चक्र के G1 चरण के इन प्रारंभिक चरणों के दौरान, p27 प्रोटीन की सांद्रता अभी भी काफी अधिक है। इसलिए, कोशिकाओं की माइटोजेनिक उत्तेजना की समाप्ति के बाद, इस प्रोटीन की सामग्री जल्दी से एक महत्वपूर्ण स्तर पर बहाल हो जाती है और कोशिका चक्र के माध्यम से कोशिकाओं का आगे का मार्ग संबंधित G1 चरण में अवरुद्ध हो जाता है। यह उत्क्रमण तब तक संभव है जब तक कि इसके विकास में G1 चरण एक निश्चित चरण तक नहीं पहुंच जाता है, जिसे संक्रमण बिंदु कहा जाता है, जिसके बाद कोशिका विभाजन के लिए प्रतिबद्ध हो जाती है, और पर्यावरण से विकास कारकों को हटाने के साथ कोशिका चक्र का निषेध नहीं होता है। यद्यपि इस बिंदु से कोशिकाएं विभाजित होने के लिए बाहरी संकेतों से स्वतंत्र हो जाती हैं, फिर भी वे कोशिका चक्र को आत्म-नियंत्रित करने की क्षमता बनाए रखती हैं।

कोशिका चक्र के आरंभ में, स्वस्थ कोशिकाएं जी1 चरण में कोशिका चक्र की प्रगति को रोककर डीएनए क्षति को पहचान सकती हैं और प्रतिक्रिया दे सकती हैं जब तक कि क्षति की मरम्मत नहीं हो जाती। उदाहरण के लिए, पराबैंगनी प्रकाश या आयनीकृत विकिरण के कारण होने वाली डीएनए क्षति के जवाब में, p53 प्रोटीन, p21 प्रोटीन जीन के प्रतिलेखन को प्रेरित करता है। इसकी इंट्रासेल्युलर सांद्रता बढ़ने से साइक्लिन ई या द्वारा सीडीके2 की सक्रियता अवरुद्ध हो जाती है। यह कोशिका चक्र के अंतिम G1 चरण या प्रारंभिक S चरण में कोशिकाओं को गिरफ्तार करता है। इस समय, कोशिका स्वयं अपने भविष्य के भाग्य का निर्धारण करती है - यदि क्षति को समाप्त नहीं किया जा सकता है, तो यह प्रवेश करती है

इंटरफ़ेज़ क्या है? यह शब्द लैटिन शब्द "इंटर" से आया है, जिसका अनुवाद "बीच" और ग्रीक "फासिस" - अवधि के रूप में किया गया है। यह सबसे महत्वपूर्ण अवधि है जिसके दौरान कोशिका बढ़ती है और अगले विभाजन की तैयारी के लिए पोषक तत्वों को जमा करती है। इंटरफ़ेज़ पूरे कोशिका चक्र के एक बड़े हिस्से पर कब्जा कर लेता है, कोशिका के पूरे जीवन का 90% तक इसमें होता है।

इंटरफेज़ क्या है

एक नियम के रूप में, कोशिका घटकों का मुख्य भाग पूरे चरण में बढ़ता है, इसलिए इसमें किसी भी व्यक्तिगत चरण को अलग करना काफी मुश्किल है। फिर भी, जीवविज्ञानियों ने कोशिका केंद्रक में प्रतिकृति के समय पर ध्यान केंद्रित करते हुए इंटरफ़ेज़ को तीन भागों में विभाजित किया है।

इंटरफ़ेज़ अवधि: जी(1) चरण, एस चरण, जी(2) चरण। प्रीसिंथेटिक अवधि (जी1), जिसका नाम अंग्रेजी गैप से आया है, जिसका अनुवाद "अंतराल" के रूप में किया जाता है, विभाजन के तुरंत बाद शुरू होता है। यह बहुत लंबी अवधि है, जो दस घंटे से लेकर कई दिनों तक चलती है। यह इस अवधि के दौरान है कि पदार्थों का संचय होता है और आनुवंशिक सामग्री को दोगुना करने की तैयारी होती है: आरएनए संश्लेषण शुरू होता है और आवश्यक प्रोटीन बनते हैं।

इसकी अंतिम अवधि में इंटरफ़ेज़ क्या है? प्रीसिंथेटिक चरण में, राइबोसोम की संख्या बढ़ जाती है, खुरदुरे एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम का सतह क्षेत्र बढ़ जाता है, और नए माइटोकॉन्ड्रिया दिखाई देते हैं। कोशिका बहुत अधिक ऊर्जा खर्च करके तेजी से बढ़ती है।

विभेदित कोशिकाएँ, जो अब विभाजित होने में सक्षम नहीं हैं, G0 नामक विश्राम चरण में रहती हैं।

अंतरावस्था की मुख्य अवधि

इंटरफ़ेज़ के दौरान कोशिका में चाहे जो भी प्रक्रियाएँ होती हों, प्रत्येक उपचरण माइटोसिस की समग्र तैयारी के लिए महत्वपूर्ण है। हालाँकि, सिंथेटिक अवधि को एक महत्वपूर्ण मोड़ कहा जा सकता है, क्योंकि इसके दौरान गुणसूत्र दोगुने हो जाते हैं और विभाजन की तत्काल तैयारी शुरू हो जाती है। आरएनए का संश्लेषण जारी रहता है, लेकिन तुरंत क्रोमोसोम प्रोटीन के साथ जुड़ जाता है, जिससे डीएनए प्रतिकृति शुरू हो जाती है।

इस भाग में कोशिका का अंतरावस्था छह से दस घंटे तक रहता है। नतीजतन, प्रत्येक गुणसूत्र दोगुना हो जाता है और पहले से ही बहन क्रोमैटिड की एक जोड़ी से बना होता है, जो फिर धुरी के ध्रुवों तक फैल जाएगा। सिंथेटिक चरण में, सेंट्रीओल्स दोगुने हो जाते हैं, बशर्ते, वे कोशिका में मौजूद हों। इस अवधि के दौरान, गुणसूत्रों को माइक्रोस्कोप के नीचे देखा जा सकता है।

तीसरी अवधि

आनुवंशिक रूप से, क्रोमैटिड बिल्कुल समान हैं, क्योंकि उनमें से एक मातृ है, और दूसरा मैसेंजर आरएनए का उपयोग करके दोहराया गया है।

जैसे ही सभी आनुवंशिक सामग्री का पूर्ण दोहरीकरण हो जाता है, विभाजन से पहले, पोस्ट-सिंथेटिक अवधि शुरू हो जाती है। इसके बाद सूक्ष्मनलिकाएं का निर्माण होता है, जिससे बाद में धुरी बनेगी, और क्रोमैटिड ध्रुवों की ओर विचरण करेंगे। ऊर्जा भी संग्रहीत होती है, क्योंकि माइटोसिस के दौरान पोषक तत्वों का संश्लेषण कम हो जाता है। पोस्टसिंथेटिक अवधि की अवधि छोटी होती है, आमतौर पर केवल कुछ घंटों तक चलती है।

चौकियों

इस प्रक्रिया के दौरान, सेल को कुछ निश्चित चौकियों - महत्वपूर्ण "मार्कर" से गुजरना होगा, जिसके बाद यह दूसरे चरण में जाता है। यदि किसी कारण से सेल चेकपॉइंट को पार करने में असमर्थ है, तो संपूर्ण सेल चक्र रुक जाता है, और अगला चरण तब तक शुरू नहीं होगा जब तक कि चेकपॉइंट से गुजरने से रोकने वाली समस्याओं को ठीक नहीं किया जाता है।

चार मुख्य बिंदु हैं, जिनमें से अधिकांश केवल इंटरफ़ेज़ में हैं। प्रीसिंथेटिक चरण में कोशिका पहली जांच चौकी से गुजरती है, जब डीएनए की अखंडता की जांच की जाती है। यदि सब कुछ सही है, तो सिंथेटिक अवधि शुरू होती है। इसमें सुलह का बिंदु डीएनए प्रतिकृति में सटीकता का सत्यापन है। संश्लेषण के बाद के चरण में जांच बिंदु पिछले दो बिंदुओं पर क्षति या चूक की जांच है। यह चरण यह भी जांचता है कि प्रतिकृति और कोशिकाएं कितनी पूरी तरह से घटित हुई हैं। जो लोग इस परीक्षा को पास नहीं करते उन्हें माइटोसिस में भाग लेने की अनुमति नहीं है।

इंटरफ़ेज़ में समस्याएँ

सामान्य कोशिका चक्र के विघटन से न केवल माइटोसिस में विफलता हो सकती है, बल्कि ठोस ट्यूमर का निर्माण भी हो सकता है। इसके अलावा, यह उनकी उपस्थिति का एक मुख्य कारण है। प्रत्येक चरण का सामान्य पाठ्यक्रम, चाहे वह कितना भी छोटा क्यों न हो, बाद के चरणों के सफल समापन और समस्याओं की अनुपस्थिति को पूर्व निर्धारित करता है। ट्यूमर कोशिकाओं में कोशिका चक्र चौकियों पर परिवर्तन होते हैं।

उदाहरण के लिए, क्षतिग्रस्त डीएनए वाली कोशिका में, इंटरफ़ेज़ की सिंथेटिक अवधि नहीं होती है। उत्परिवर्तन होते हैं जिसके परिणामस्वरूप p53 प्रोटीन जीन में हानि या परिवर्तन होता है। कोशिकाओं में कोशिका चक्र में कोई रुकावट नहीं होती है, और माइटोसिस निर्धारित समय से पहले शुरू हो जाता है। ऐसी समस्याओं का परिणाम बड़ी संख्या में उत्परिवर्ती कोशिकाएँ हैं, जिनमें से अधिकांश अव्यवहार्य हैं। हालाँकि, जो कार्य कर सकते हैं वे घातक कोशिकाओं को जन्म देते हैं, जो छोटे या अनुपस्थित आराम चरण के कारण बहुत तेज़ी से विभाजित हो सकते हैं। इंटरफ़ेज़ की विशेषता उत्परिवर्ती कोशिकाओं से युक्त घातक ट्यूमर को इतनी तेज़ी से विभाजित करने की अनुमति देती है।

इंटरफ़ेज़ अवधि

आइए कुछ उदाहरण दें कि माइटोसिस की तुलना में कोशिका के जीवन में इंटरफ़ेज़ अवधि कितनी अधिक होती है। साधारण चूहों की छोटी आंत के उपकला में, "आराम चरण" में कम से कम बारह घंटे लगते हैं, और माइटोसिस स्वयं 30 मिनट से एक घंटे तक रहता है। फैबा बीन्स की जड़ बनाने वाली कोशिकाएं हर 25 घंटे में विभाजित होती हैं, एम चरण (माइटोसिस) लगभग आधे घंटे तक चलता है।

कोशिका जीवन के लिए इंटरफ़ेज़ क्या है? यह सबसे महत्वपूर्ण अवधि है, जिसके बिना न केवल माइटोसिस, बल्कि सामान्य रूप से सेलुलर जीवन भी असंभव होगा।