2023 ж.
Жоспар: 1. Жасушалық цикл, оның кезеңдері. 2. Жасушаның бөлінуіндегі негізгі механизмдер. 3. Жасушалық циклды реттеудегі циклиндер мен циклинге тәуелді киназалардың рөлі. 4. Жасушалық циклды бақылайтын реттеуші нүктелер туралы түсініктер. 5. Циклдың тоқтау м еханизмі мен апоптозға өтуі. 6. Апоптоз.
Жасушалық цикл, оның кезеңдері Э нергия және зат алмасу нәтижесінде жасуша өзгеріске ұшырап отырады. Кейде бұл өзгерістер жасушаның бөлінуіне әкеліп, ұрпақтарына тұқым қуалайтын ақпаратты беруді қамтамасыз етеді. Жасушаның көбеюі (пролиферациясы) көп жасушалы ағзалардың өсіп және кейбір құрылымдарының жаңарып, қалпына келуін қамтамасыз етеді. Бір және көп жасушалы ағзалардағы жасушалардың көбеюі бөліну арқылы іс жүзіне асырылады.
Жасушалық циклдың кезеңдері. S G1 G 2
Жасушалық цикл (ЖЦ) - деп аналық жасушаның бөлінуі нәтижесінде пайда болған жасушаның, келесі бөлінуіне немесе тіршілігін жойғанға дейінгі аралықты атайды. Жасушалық циклға – жасушаның арнайы қызмет атқару кезеңі, тыныштық кезеңі және митотикалық цикл кіреді.
Көп жасушалы ағзаның ЖЦ І - Митотикалық цикл ІІ – жасушаның жіктелуі ІІІ – жасушаның жойылуы G 1 - пресинтетикалық кезең G 2 - постсинтетикалық кезең S –синтетикалық кезең R 1 мен R 2 - тыныштық кезең
Митотикалық цикл оның кезеңдері: Митотикалық цикл – деп бөліну нәтижесінде пайда болған жасушаның, бөлінуге дайындалып, екі жаңа жас жасушаның түзілуімен аяқталатын процестердің жиынтығын айтады. Митоздық цикл 2 кезеңнен тұрады: 1. Интерфаза 2. Митоз Жасушалық цикл Бақылау нүктесі Бақылау нүктесі
Интерфаза – 3 кезеңнен тұрады : А. Пресинтетикалық Б. Синтетикалық В. Постсинтетикалық А. Пресинтетикалық - G 1 – 2n2c – жас жасушалардың аналық жасушаның көлеміне жетуі және цитоплазмалық ақуыздардың қалпына келуі жүреді. Дәл осы кезеңде жасушаның келесі митоздық бөлінуге түсуі немесе түспеуі шешіледі. Бұл фазаның ұзақтығы жасушаның типтеріне байланысты. Ал, сүтқоректілерде G 1 ұзақтығы 12 сағат шамасында.
Митоз – ДНҚ бойынша тетраплоидты жасушаның екі диплоидты жасушаға бөлінуі. Адамның тез бөлінетін жасушаларындағы жасушалық цикл кезеңдерінің ұзақтығы: G 1 – 9 сағат G 2 – 4,5 сағат S - 10 сағат М - 0,5 сағат Барлығы – 24 сағат Бұл көрсетілген уақыт шамамен алынған, сондықтан басқа жасушаларда жасушалық цикл бұдан ұзақ болуы мүмкін. Мысалы, сперматогонилердің S - кезеңі 15 сағ. созылады. Соған сәйкес, олардың жасушалық циклы 1,5 есе ұзақ жүреді.
2. Жасушаның бөлінуіндегі негізгі механизмдер Жасушаның бөлінуі митоз кезінде жүреді, сондықтан оның фазаларында жүрген процестер, бөлінудің негізгі механизмдері. Митоздың фазалары: профаза, метафаза, анафаза, телофаза 1. Профаза - ядрода хромосомалар спиралданады, микроскопта жіпшелер тәрізді көріне бастайды, әр хромосома екі хроматид-тен тұрады, олардың арасы когезин ақуызының көмегімен байланысқан. Хромосомаларда РНҚ-ның синтезі толық тоқтайды, рибосомалық гендердің активсізденуіне байланысты ядрошықтар жойылады, бірте-бірте ядро мембранасы да бұзылып, көпіршіктерге айналады. Цитоплазмада өзгерістер жүріп, ЭПТ мен Гольджи аппараты жойылып, екі диплосомалар жасушаның полюстеріне қарай жылжып, бөліну ұршығының қалыптасуына қатысады.
2. Метафаза – хромосомалар максимальді дәрежеде спиралданады және жасушаның экваторлық кеңістігіне қатарласа орналасады, хромосомалардың метафазалық пластинкасын немесе аналық жұлдызшаны түзеді. Бірте-бірте хромосомалардағы хроматидтер арасындағы когезин ақуыздары бұзылады. Метафазаның соңында хроматидтер бір-бірінен толық ажырап, тек центромера аймағында байланыс бар сияқты болады. Тубулин ақуызының полимеризациясы нәтижесінде бөліну ұршығы қалыптасады. Оның құрамына 3 түрлі микротүтіктер кіреді: Кинетохорлы – хроматидті диплосоманың бір жіпшесімен байланыстырады. Полярлі – бір диплосомадан ұршықтың орталығына бағытталады, онда басқа полюстің микротүтіктерімен бүркенеді. Астарльді – диплосомадан жасушаның үстіңгі жағына бағытталған.
Адам кариотипі
Хромосомалардың жылжуы бірнеше фактор-лармен қамтамасыз етіледі. 1.бөліну ұршығының микротүтігі қатысады: - кинетохорлы микротүтіктер қысқарады - полярлы микротүтіктер ұзарады 2. ақуыз-транслокаторлар қатысады: - оның біреуі хромосомаларды кинетохор түтігінің бойына орналастырады - басқалары полярлы микротүтіктерді бір-бірінен шет жаққа қарай ығыстырады.
Хромосомалар бірте-бірте деспиралданады, ядрошық қалыптаса бастайды. Телофазаның соңғы жағында цитотомия (цитокинез) жүреді – жасушаның екіге бөлінуі. Ол үшін жасуша экваторларында актомиозинді сақина қалыптасады, ол бірте-бірте тарылып, жіңішкеріп, нәтижесінде екі жасуша түзіледі. Одан соң жасушада ЭПТ мен Гольджи аппараты қалпына келеді.
3. Жасушалық циклды реттеудегі циклиндер мен циклинге тәуелді киназдардың рөлі. ЖЦ сипаттау барысында, көптеген құбылыстар не бары 24-36 сағат ішінде жүреді. Негізінен осы құбылыстардың бәрі молекулалық деңгейде басқарылады. Жасушадағы реттеуші молекулалар митогенді сигналдарды қабылдап, рет-ретімен белгілі бір процестердің инициациясын бақылап отырады. ЖЦ-ғы фазалардың ауысуына қатысып, арнайы рөл атқаратын протеинкиназалар немесе оны циклинге тәуелді киназалар ( cyclin - dependent kinases ) (ЦТК) деп атайды.
Соныменен, ЦТК (протеинкиназалар) гетеродимерлі комплекстер құрайды, ол – циклин-ЦТК (ц-ЦТК), мұнда циклин – активатор, ал, ЦТК – катализдік суббірлік болып табылады. Бұл қосылыстың комплекс деп аталуы, әр нақты циклинге өзіне тән ЦТК қосылады, олардың әрбір түрі ЖЦ әр фазасына сәйкес келуі тиіс. Ақуыздар КІРІ р21, р27, р57 Ақуыздар І NK4 р1 5, р 16 ЦТК-4,6 ЦТК-2 ЦТК-2 ЦТК-2 ЦТК-1 ЖЦ әр фазасын анықтайтын циклин-ЦТК комплекстері Ц - циклиндер, ЦТК – циклинге тәуелді киназалар МСФ – митоздық стимул факторы КІРІ мен І NK4 – комплекстің ингибиторлары Ц-Е Ц-А Ц- D Ц-В Ц-В р21 МСФ
Әртүрлі циклиндер латын әріпімен, ал әртүрлі ЦТК араб цифрасымен белгіленеді Комплекстерд ің рөлі: 1. G 1 – кезеңінің басында циклин D– ЦТК 4 немесе циклин D– ЦТК6 осы кезге тән құбылыстардың жүруін қамтамасыз етіп, жасушаны “рестрикциялық нүктеден” өткізеді. Осы комплекстер тыныштық G 0 кезеңдегі жасушаларды да митотикалық циклға қайтарады. G 1 – кезеңінің соңында циклин Е – ЦТК 2 комплексі басқарады. 2. S - кезеңде ЦТК 2 қызметін ары қарай жалғастырады, бірақ ол циклиндік партнерларын екі рет ауыстырады, циклин А-ға және циклин В-ға. Сондықтан олар әсер ететін ақуыз субстраттары да өзгереді. 3. G 2 - кезеңде циклин В -ЦТК 1 мен байланысады. Дәл осы комплекс жасушаны митозға кіргізіп, сондағы күрделі процестерді басқарады. Соған байланысты оны – митоздық стимул факторы (МСФ) деп атайды. Сонымен, ЖЦ-дың әртүрлі құбылыстарын басқаратын бірнеше циклиндер мен ЦТК тұратын комплекстер.
Циклинге тәуелді киназаның (ЦТК) активтілігін реттеу: 1. ЦТК-ның суббірліктері циклиндердің бір түрімен байланысқанда активтенеді. 2. ЦТК-ның суббірлігі немесе циклин-ЦТК комплексі ингибиторлық ақуыздармен байланысып, қызметі бәсеңдейді. Ондай ақуыздардың екі түрі бар: а) INK 4 ( p15, p16 ) ақуыздар ЦТК 4, 6 байланысып, жасушалық циклды бастайтын циклин D -ЦТК комплексінің түзілуіне жол бермейді. б) KIPI ( p21, p27, p57 ) ақуыздары қалыптасқан комплекстермен байланысып, оларға ингибиторлық қасиет көрсетеді. 3. ЦТК-ның фосфорлануы және фосфорланбауы. ЦТК бір локустарының фосфорлануы активтендіреді, басқа локустарының фосфорлануы керісінше активсіздендіреді. Егер, Ц- А ЦТК 2 байланысып, оны треонин бойынша фосфорландырса активтілігі 100 есе артады, ал ЦТК 2 тирозин бойынша фосфорланса керісінше активтілігі төмендейді.
4. Жасушалық циклды бақылайтын реттеуші нүктелер туралы түсініктер Жасушалық циклдың барысында, берілген бағдарлама бойынша жасушадағы процестер бірден жүре бермейді. Сонымен қатар, жасуша өз жағдайын белгілі бір сатыларда бақылап отырады. ЖЦ әр кезеңіне тән тексеру нүктелері бар – G 1, S, G 2 және М. Ең басты, осы нүктелерде тұқым қуалайтын материалдардың жағдайы тексеріледі және соның нәтижесіне тәуелді, процестің әрі қарай жүруі 3 варианттың біреуіне тоқталады: ЖЦ-дың келесі сатысына тоқтаусыз өту, ЖЦ жүріп жатқан сатысында азды-көпті тежелу – байқалған зақымдарды түзеу үшін, Апоптоз механизмін жіберу, егер байқалған зақымдарды түзету мүмкін болмаса. Бұл бақылаулар ұрпақтарына қамқорлық көрсету мақсатында, ағзадағы жасушалар геномының дұрыс қалыптасуын қамтамасыз етеді.
Тексеру нүктелерінің сипаттамасы ЖЦ нүктелерінде тоқтап қалу себептері G 1 - кезеңі Нүктелер 1. ДНҚ молекуласындағы екі тізбектің үзілуі. 2. Хромосомалардың алдыңғы бөліну кезінде дұрыс ажырамауы. 3. Микротүтікшелер жүйесінің бұзылуы. S - кезеңі Жасуша ядросында нуклеотидтердің жетіспеуі. G 2 - кезеңі Хромосоманың кей бөліктерінің репликациясы аяқталмаған. ДНҚ-ғы аумақты зақымдар (жаңадан пайда болған немесе бұрынғылары). Митоздың мета-фазасы Бөліну ұршығының дұрыс жиналмауы. Мысалы, бөліну ұршығының микротүтігіне хроматидтің байланыспауы. Бұл ақуыздардың дұрыс қызмет атқармағанынан ( BUB және MAD) п.б.
Циклдың тоқтау м еханизмі мен апоптозға өтуі Көп жағдайларда, хромосомалар зақымданған кезде ЖЦ-дың тоқтауы р53 ақуызына байланысты. Ол жасушада тұрақты синтезделеді, жәй жағдайда тез ыдырайды, сондықтан жасушада оның мөлшері өте аз болады. Хромосомалар зақымданған кезде р53 ақуызы келесі әдістермен іске қосылады: Ыдырау жылдамдығы төмендегенде, Молекулалар активтілігі артқанда. р53 активтілігін басатын арнайы ингибитор – ақуыз М dm - 2. Бұл ингибитор р53 ақуызының сәйкес локусының фосфорлануына тәуелді байланысып, оның активтілігін басады. Егер, ДНҚ-ның екі тізбегі үзілсе, оны анықтайтын ДНҚ-протеин-киназа ақуыз р53 фосфорландырып, активтейді, оған ингибиторлық қасиетін көрсететін ақуыз М dm - 2 -нің әсер көрсетуінен босатады. ДНҚ-ның басқа зақымдарында, мысал, ДНҚ УК сәулесімен сәулеленгенде, оған әсер көрсететін казеинкиназа ІІ, ол р53 фосфорландырып, активті түрге айналдырады.
Р53 ақуызының активті жағдайындағы ең алғашқы қызметі, р21 ақуызының генін активтендіреді, ол барлық циклин ЦТК-лар комплекстерінің ингибиторы. Соның нәтижесінде ЖЦ тоқтауы жүреді. Егер хромосомадағы ақаулықтар көлемді болып, оларды қалпына келтіру ұзап кетсе, активтігін сақтап отырған р53, басқа гендердің (ВАХ, KILLER/DR5, PIG) синтезделуіне түрткі болып, апоптоз басталады. Сонымен қатар апоптозға басымдылық көрсететін гендер бәсеңдейді.
Апоптоз – жасушаның бағдарлама бойынша тіршілігін жоюы. Апоптоздың басталуын жасуша ішіндегі арнайы және генетикалық бағдарламадағы механизмдер басқарады. Грекше апоптоз – жапырақтардың түсуі деген сөз. Апоптоз екі топқа бөлінеді: Ішкі апоптоз – жасушаның жағдайы нашарланған кезде жүреді. Командалық апоптоз – “негативті”, жасушаның арнайы рецепторлары арқылы сырттан беріледі. Ішкі апоптозға жататындар: А. Хромосомалардың аумақты зақымдануы (ДНҚ молекуласының көп жерлерінің үзілуі, оның конформациясының бұзылуы, хромосомалардың дұрыс ажырамауы, тізбектерінің бір-бірімен тігілуі); Б. Жасуша ішілік мембраналардың зақымдануы (ерекше митохондрияларда), олардың липидтерінің асқын тотығуы нәтижесінде жүреді. Бұл зақымдарды тудыратын бізге таныс факторлар: әртүрлі сәулелер, температураның өзгеруі, белгілі бір химиялық қосындылар. Химиялық қосындылар ДНҚ –ның құрылымына енеді, топоизомеразаға басымдылық көрсетеді, сөйтіп ДНҚ конформациясын бұзады. Сондай-ақ, эндогенді қосылыстар – азот тотығының түзілуі қауіпті. Оның тез түзілуін қамтамасыз ететін әртүрлі стрестік жағдайлар. Сонымен қатар, жасушадағы әртүрлі бұзылыстар, оның қоректенуі бұзылған кезде де байқалады. Ішкі апоптозға мысал : мидағы нейрондар санының адам жасының ұлғаюына байланысты прогрессивті түрде азаюы. Егер апоптоз мидың бірнеше бөлігінде жүрсе, онда адам Паркинсон ауруына ұшырайды.
Командалық апоптозға жататындар: Бұл жағдайда жасуша тіршілікке қабілетті, бірақ ағзаға оның қажеті жоқ, тіпті зиян келтіруі мүмкін. Сондықтан оған тіршілігін жою керек деген команда беріледі. Мұндай жағдайларға онтогенез сатыларындағы өзгерістерді келтіруге болады: Насекомдар қуыршағындағы метаморфоз кезіндегі жасушалардың жойылуы. Эмбриогенез кезіндегі пронефростың редукциясы және бірқатар бастамалардың жойылуы (хорда, т.б). Морфогенез кезіндегі саусақтар арасындағы “жарғақтардың” жойылуы. Жойылмаса синдактилия пайда болады. Тағы мысал ретінде иммундық жүйенің қалыптасуы мен қызметін келтіруге болады: Аутореактивті Т- және В-лимфоциттерін жою. Гликокортикоидтардың артық мөлшері әсерінен лимфоциттердің жойылуы. Антигендердің ұзақ уақыт болмауына байланысты лимфоциттердің жойылуы жүреді.
Дәрісті тыңдағандарыңызға рахмет!
