Cykl komórkowy.










initAd();



































  Biochemia
  Biotechnologia
  Fizjologia
  Genetyka
  Medycyna
  Mikrobiologia
  Inne








   Biologii komórki
   Biologii molekularnej
   Medycyny molekularnej
   Histologii
   Botaniki
  
Leksykon medyczny
   Testy








   Botanika
   Budowa komórki
   Ewolucja
   Genetyka
   Medycyna
   Terminologia
   Zoologia








   A 
   B 
   C 
   D 
   E 
   F 
   G
   H 
   I 
   J 
   K 
   L 
   Ł 
   M
   N 
   O 
   P 
   R 
   S 
   Ś 
   T
   U 
   W 
   Z 
   Ż 
  Cała lista 








   Apoptoza
   PDB
   Biochemia
   Biotechnologia
   Czasopisma
   Książki
   Uczelnie
   Uniwersytety
   Zdjęcia

















 O nas
           Tu jesteś:  


Biologia.pl < Kurs biologii molekularnej


















Cykl komórkowy.







Ten odcinek kursu wymyśliła i napisała Ela Zbozień - studentka
biotechnologii z Wrocławia.


Narodziny, życie, rozmnażanie, starość i w końcu śmierć - to etapy, przez
które przechodzi każda żywa istota. W przypadku komórek sytuacja jest
trochę bardziej skomplikowana: życie komórek można podzielić na wiele
powtarzających się okresów. Każdy taki okres to jeden cykl komórkowy
(inaczej: cykl życiowy komórki).

Pojedynczy cykl komórkowy można podzielić na kilka głównych faz, które
reguluje tykający zegar biologiczny:

- faza G1 - wysoka aktywność metaboliczna, wzrost komórki - komórka
wykonuje zadania, do których została powołana, i przygotowuje się do
skopiowania swojego materiału genetycznego, czyli replikacji DNA;
- faza S (synteza) - replikacja DNA;
- faza G2 - końcowe przygotowania do podziału;
- faza M - mitoza - podział, w którym powstają dwie komórki potomne o tej
samej liczbie chromosomów.

Obie komórki powstające podczas mitozy wchodzą w fazę G1 i cykl komórkowy
zaczyna się od nowa.

W cyklu życiowym komórki wyróżnia się jeszcze fazę G0. Komórka też musi
odpocząć... Faza G0 jest właśnie taką fazą spoczynkową, do której komórka
'wychodzi' najczęściej z fazy G1 albo G2. Komórki znajdujące się w fazie G0
też pełnią funkcje, do których zostały powołane przez organizm, ale
przestają się dzielić (takimi komórkami są np. dojrzałe neurony). Niektóre
komórki mogą wracać z fazy G0 do cyklu komórkowego i dalej się dzielić,
jeśli zostaną odpowiednio pobudzone na przykład przez hormony albo czynniki
wzrostowe.

Jednak komórka nie może niezależnie podejmować decyzji o podziałach.
Stwarzałoby to niebezpieczeństwo nadmiernego wzrostu albo powstania komórki
nowotworowej. Dlatego w podejmowaniu decyzji o mitozie pomagają jej
'sąsiadki', czyli położone obok niej inne komórki, oraz zależność od
zakotwiczenia komórki do podłoża (większość komórek swobodnie zawieszonych
w roztworze nie chce się dzielić, w przeciwieństwie do komórek rakowych,
które trąca kontrolę nad cyklem komórkowym oraz zależność od zakotwiczenia
i mogą bez trudu dzielić się pływając w roztworze). 'Sąsiadki' wydzielają
specjalne białka - czynniki wzrostowe, które łączą się ze swoimi
receptorami w błonie komórkowej tej komórki, dla której przeznaczony jest
sygnał, i w ten sposób uruchamiają kaskadę sygnałową. Taka kaskada może
polegać np. na przyłączaniu grup fosforanowych do kolejnych cząsteczek
białek, które po uaktywnieniu wędrują w dół, aż do jądra komórkowego, gdzie
uaktywniane są czynniki transkrypcyjne. Aktywne czynniki transkrypcyjne
pobudzają wybrane geny, które pozwalają komórce przejść do kolejnych faz
cyklu komórkowego.

Białka takich kaskad sygnałowych często są kodowane przez tzw.
protoonkogeny, czyli geny, które po uszkodzeniu mogą zmienić komórkę w
komórkę nowotworowa, bezustannie pobudzając ją do wzrostu i podziałów.
Protoonkogenami są np. geny białek Ras. Białka Ras są przyczepione do
wewnętrznej powierzchni błony komórkowej i przekazują sygnały pobudzające
od receptorów czynnika wzrostowego do innych białek znajdujących się niżej
w kaskadzie sygnałowej.

Ale każdy mechanizm ma włącznik i wyłącznik - zegar cyklu komórkowego
również...

W przypadku komórki takim wyłącznikiem są inne kaskady sygnałowe, czyli
szlaki hamujące, które działają przeciwnie do szlaków pobudzających -
zatrzymują cykl komórkowy. Geny kodujące białka należące do tych kaskad
często są kodowane przez geny supresorowe, czyli geny przeciwdziałające
transformacji nowotworowej komórek.

Przechodzenie komórki przez poszczególne fazy cyklu jest napędzane przez
ewolucyjnie konserwatywny mechanizm regulujący. Ten mechanizm składa się z
dwóch głównych rodzajów białek - cyklin i kinaz cyklinozależnych.

Cykliny to białka, których poziom w komórce zmienia się w różnych fazach
cyklu komórkowego. W miarę przechodzenia komórki przez fazy G1, G2 i S
gwałtownie wzrasta poziom cyklin typu D, A, E i w końcu B. Te cykliny łączą
się ze swoimi kinazami cyklinozależnymi (kinazy to enzymy, które
przyłączają grupy fosforanowe do innych cząsteczek, czyli przeprowadzają
fosforylację tych cząsteczek; słowo 'cyklinozależne' wskazuje na to, że
aktywność tych kinaz jest regulowana przez cykliny).

Jak kinazy cyklinozależne wymuszają przejście komórki do następnych faz cyklu?

Na początku fazy G1 wiele czynników transkrypcyjnych potrzebnych w
kolejnych fazach cyklu wiąże się z białkiem Rb. Rb to główny hamulec cyklu
komórkowego, który mocno 'przytrzymuje' czynniki transkrypcyjne potrzebne
komórce do podziału (np. czynnik transkrypcyjny c-myc, zresztą
protoonkogen). Uruchomione kinazy cyklinozależne fosforylują białko Rb.
Wtedy hamulec puszcza i Rb uwalnia związane czynniki transkrypcyjne, a to
pozwala komórce przygotować się do podziału. (Białko Rb jest znanym genem
supresorowym nowotworów; jego uszkodzenie pozwala rozregulować cykl
komórkowy. Mutacje genu Rb są przyczyną złośliwego siatkowczaka -
retinoblastoma - oraz innych nowotworów złośliwych, np. nowotworu kości -
osteosarcoma).

Moment, w którym komórka 'decyduje się' na podział, nosi nazwę punktu
restrykcyjnego. Po przejściu tego punktu (czyli zwolnieniu hamulca, za
który odpowiada głownie Rb) komórka dokończy podział, jeśli nie zdarzy się
nic nieprzewidzianego. A co może się zdarzyć? Na przykład materiał
genetyczny komórki może zostać uszkodzony przez promieniowanie jonizujące
albo inne czynniki mutagenne. Wtedy powinien włączyć się inny hamulec,
który zatrzymuje cykl komórkowy i pozwala naprawić uszkodzenia genów, bo
skopiowanie błędów w DNA może ułatwić powstanie komórek nowotworowych. Za
taki hamulec odpowiada m.in. białko p53, 'strażnik genomu' znajdujący się w
jądrze komórkowym. Po wykryciu uszkodzeń DNA białko p53 jest fosforylowane
przez specjalne enzymy, a potem jako czynnik transkrypcyjny uruchamia
ekspresje innych genów. Między innymi - genu p21, który koduje białko
hamujące kinazy cyklinozależne. Zatrzymanie kinaz cyklinozależnych oznacza
zatrzymanie cyklu komórkowego.

Podsumowując: komórka przechodzi przez kolejne fazy cyklu, kiedy poziom
poszczególnych cyklin zwiększa się i cykliny uruchamiają swoje kinazy
cyklinozależne. Te kinazy fosforylują rożne białka (m.in. białko Rb) i
pozwalają komórce przechodzić przez cykl komórkowy. Cykl życiowy komórki
może zostać zatrzymany między innymi za pośrednictwem białka p53, które
uruchamia białka hamujące kinazy cyklinozależne i w ten sposób neutralizuje
działanie cyklin.

Poziom cyklin w komórkach znajdujących się w fazie G0 utrzymuje się na
bardzo niskim poziomie. Jednak kiedy komórkę 'obleje się' czynnikami
wzrostowymi, ilość cząsteczek cyklin wzrasta i komórka zaczyna
przygotowywać się do podziału. Mniej więcej na tym polega powrót komórki z
fazy G0 do cyklu komórkowego.

A skąd komórka wie, kiedy się zestarzeć i przestać się dzielić?

Niektórzy twierdzą, że duże znaczenie mają segmenty DNA zwane telomerami.
Telomery znajdują się na końcach chromosomów i niczym 'kapturki' chronią
chromosomy przed sklejaniem podczas podziałów i innymi uszkodzeniami.
Jednak w fazie S, czyli podczas replikacji DNA, telomery nieznacznie się
skracają... aż po (najczęściej) kilkudziesięciu podziałach osiągają wartość
progową. To jest dla komórki sygnałem, że należy wejść w etap starzenia
się, a potem śmierci.

Niektóre komórki wytwarzają enzym zwany telomerazą, który potrafi wydłużać
telomery i 'oszukiwać' ten zegar biologiczny. Takie komórki mogą dzielić
się dłużej niż inne. Telomerazę produkują m.in. komórki zarodkowe, komórki
macierzyste szpiku kostnego, komórki jelit i inne komórki, które szybko się
dzielą. Wiele komórek nowotworowych też wytwarza telomerazę; uważa się, że
między innymi z tego powodu komórki raka mogą dzielić się tak szybko i w
niekontrolowany sposób. Jednak rola telomerazy w powstawaniu nowotworów nie
jest jeszcze do końca wyjaśniona: być może sama obecność telomerazy w
komórce utrudnia mutacje (bo telomeraza przyczepia się do telomerow i
zabezpiecza chromosomy przed uszkodzeniem), a długość telomerów nie ma tak
dużego znaczenia. Istnieją też inne teorie tłumaczące starzenie się
komórek. Niektóre z nich uwzględniają duże znaczenie uszkodzeń DNA
(zwłaszcza mitochondrialnego) przez wolne rodniki.

Niektóre komórki, na przykład te, w których doszło do poważnych uszkodzeń
DNA, opuszczają cykl komórkowy i umierają na drodze programowanej śmierci,
czyli apoptozy.





Poprzedni | Następny


Opracowanie i redakcja: Grzegorz Nalepa.














CZWARTEK13 września 2001



Sponsor serwisu:











Jak szukać?
 
Znajdź






Zobacz także:




Leksykon medyczny



Kurs histologii






Wiedza i Życie 





Świat Nauki 





dlaczego.pl 





gimnazjum.pl 





liceum.pl 






mapaPolski.pl 






pilot.pl 
















Serwis nominowany do 'Złotej witryny' konkursu Webfestival 2001.

standard HTML 4.0Copyright © 1996 - 2001Prószyński i S-ka SAemail: [e-mail]