معلومة

4.2: دورة الخلية - علم الأحياء

4.2: دورة الخلية - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

دورة الخلية عبارة عن سلسلة مرتبة من الأحداث التي تنطوي على نمو الخلايا وانقسام الخلايا التي تنتج خليتين جديدتين. تمر الخلايا التي تسير على طريق الانقسام الخلوي عبر سلسلة من مراحل النمو المحددة التوقيت بدقة والمنظمة بعناية ، وتكرار الحمض النووي ، والانقسام الذي ينتج خليتين متطابقتين وراثيًا. تتكون دورة الخلية من مرحلتين رئيسيتين: الطور البيني والمرحلة الانقسامية (الشكل 6.2.1). أثناء الطور البيني ، تنمو الخلية ويتكرر الحمض النووي. خلال المرحلة الانقسامية ، يتم فصل محتويات الحمض النووي المكرر والسيتوبلازمي وتنقسم الخلية. شاهد هذا الفيديو حول دورة الخلية: https://www.youtube.com/watch؟

الطور البيني

أثناء الطور البيني ، تخضع الخلية لعمليات طبيعية أثناء التحضير أيضًا لانقسام الخلية. لكي تنتقل الخلية من الطور البيني إلى الطور الانقسامي ، يجب استيفاء العديد من الشروط الداخلية والخارجية. تسمى المراحل الثلاث من الطور البيني G1و S و G2.

جي1 مرحلة

المرحلة الأولى من الطور البيني تسمى G1 المرحلة ، أو الفجوة الأولى ، لأن القليل من التغيير مرئي. ومع ذلك ، خلال G1 المرحلة ، الخلية نشطة جدا على المستوى البيوكيميائي. تقوم الخلية بتجميع اللبنات الأساسية للحمض النووي الصبغي والبروتينات المرتبطة به ، بالإضافة إلى تراكم احتياطيات طاقة كافية لإكمال مهمة تكرار كل كروموسوم في النواة.

المرحلة S.

طوال الطور البيني ، يظل الحمض النووي في تكوين كروماتين شبه مكثف. في المرحلة S (مرحلة التوليف) ، ينتج عن تكرار الحمض النووي تكوين نسختين متطابقتين من كل كروموسوم - كروماتيدات شقيقة - متصلتين بقوة في منطقة السنترومير. في هذه المرحلة ، يتكون كل كروموسوم من كروماتيدات شقيقتين وهو كروموسوم مكرر. يتم تكرار الجسيم المركزي خلال المرحلة S. سوف ينتج عن الجسيمين المركزيين المغزل الانقسامي ، وهو الجهاز الذي ينظم حركة الكروموسومات أثناء الانقسام. يتكون الجسيم المركزي من زوج من المريكزات الشبيهة بالقضيب بزوايا قائمة مع بعضها البعض. تساعد المريكزات في تنظيم انقسام الخلايا. لا توجد المريكزات في الجسيمات المركزية للعديد من الأنواع حقيقية النواة ، مثل النباتات ومعظم الفطريات.

جي2 مرحلة

في G2 في المرحلة ، أو الفجوة الثانية ، تقوم الخلية بتجديد مخزونها من الطاقة وتوليف البروتينات اللازمة للتلاعب بالكروموسوم. يتم تكرار بعض عضيات الخلية ، ويتم تفكيك الهيكل الخلوي لتوفير الموارد للمغزل الانقسامي. قد يكون هناك نمو إضافي للخلايا خلال G2. يجب إكمال الاستعدادات النهائية للمرحلة الانقسامية قبل أن تتمكن الخلية من دخول المرحلة الأولى من الانقسام الفتيلي.

المرحلة الانقسامية

لصنع خليتين ابنتيتين ، يجب تقسيم محتويات النواة والسيتوبلازم. المرحلة الانقسامية هي عملية متعددة الخطوات يتم خلالها محاذاة الكروموسومات المضاعفة وفصلها ونقلها إلى أقطاب متقابلة للخلية ، ثم يتم تقسيم الخلية إلى خليتين ابنتيتين جديدتين متطابقتين. يتكون الجزء الأول من المرحلة الانقسامية ، الانقسام ، من خمس مراحل ، والتي تحقق الانقسام النووي. الجزء الثاني من المرحلة الانقسامية ، يسمى الانقسام الخلوي ، هو الفصل المادي للمكونات السيتوبلازمية إلى خليتين ابنتيتين.

الانقسام المتساوي

ينقسم الانقسام المتساوي إلى سلسلة من المراحل - الطور الأولي ، الطور الأول ، الطور الطوري ، الطور الطوري ، الطور البعيدة - التي تؤدي إلى انقسام نواة الخلية (الشكل 6.2.2).

اتصال فني

أي مما يلي هو الترتيب الصحيح للأحداث في الانقسام؟

  1. تصطف الكروماتيدات الشقيقة في لوحة الطور. يصبح kinetochore مرتبطًا بالمغزل الانقسامي. تعيد النواة تشكيلها وتنقسم الخلية. يتم فصل الكروماتيدات الشقيقة.
  2. يصبح kinetochore مرتبطًا بالمغزل الانقسامي. يتم فصل الكروماتيدات الشقيقة. تصطف الكروماتيدات الشقيقة في لوحة الطور. تعيد النواة تشكيلها وتنقسم الخلية.
  3. يصبح kinetochore متصلًا بلوحة الطور. ينهار kinetochore وينفصل الكروماتيدات الشقيقة. تعيد النواة تشكيلها وتنقسم الخلية.
  4. يصبح kinetochore مرتبطًا بالمغزل الانقسامي. ينقسم kinetochore وينفصل الكروماتيدات الشقيقة. تعيد النواة تشكيلها وتنقسم الخلية.

أثناء الطور الأولي ، "المرحلة الأولى" ، يجب أن تحدث عدة أحداث لتوفير الوصول إلى الكروموسومات في النواة. يبدأ الغلاف النووي في الانقسام إلى حويصلات صغيرة ، وجهاز جولجي وشظية الشبكة الإندوبلازمية وينتشر إلى محيط الخلية. النواة تختفي. تبدأ الجسيمات المركزية في التحرك إلى أقطاب متقابلة للخلية. تمتد الأنابيب الدقيقة التي تشكل أساس المغزل الانقسامي بين الجسيمات المركزية ، مما يدفعها بعيدًا عن بعضها مع إطالة ألياف الأنابيب الدقيقة. تبدأ الكروماتيدات الشقيقة في الالتفاف بشكل أكثر إحكامًا وتصبح مرئية تحت المجهر الضوئي.

خلال مرحلة ما قبل الطور ، تستمر العديد من العمليات التي بدأت في الطور الأولي في التقدم وتبلغ ذروتها في تكوين اتصال بين الكروموسومات والهيكل الخلوي. تختفي بقايا الغلاف النووي. يستمر المغزل الانقسامي في التطور حيث يتجمع المزيد من الأنابيب الدقيقة وتمتد عبر طول المنطقة النووية السابقة. تصبح الكروموسومات أكثر تكثفًا ومنفصلة بصريًا. يرتبط كل كروماتيد أخت بالأنابيب الدقيقة المغزلية في المركز عبر مركب بروتيني يسمى kinetochore.

أثناء الطور الاستوائي ، يتم محاذاة جميع الكروموسومات في مستوى يسمى لوحة الطور ، أو المستوى الاستوائي ، في منتصف الطريق بين قطبي الخلية. لا تزال الكروماتيدات الشقيقة مرتبطة بإحكام ببعضها البعض. في هذا الوقت ، يتم تكثيف الكروموسومات إلى أقصى حد.

أثناء الطور ، يتم تقسيم الكروماتيدات الشقيقة على المستوى الاستوائي عند السنترومير. يُسحب كل كروماتيد ، الذي يُطلق عليه الآن الكروموسوم ، بسرعة نحو الجسيم المركزي الذي يتصل به الأنبوب الدقيق. تصبح الخلية ممدودة بشكل واضح حيث تنزلق الأنابيب الدقيقة غير الحركية ضد بعضها البعض في لوحة الطور حيث تتداخل.

أثناء الطور البعيد ، يتم عكس جميع الأحداث التي تنشئ الكروموسومات المضاعفة للانقسام خلال المراحل الثلاث الأولى. تصل الكروموسومات إلى القطبين المعاكسين وتبدأ في التلاشي (الانهيار). يتم تقسيم المغازل الانقسامية إلى مونومرات سيتم استخدامها لتجميع مكونات الهيكل الخلوي لكل خلية ابنة. تتشكل المظاريف النووية حول الكروموسومات.

المفهوم في العمل

توضح صفحة الأفلام هذه جوانب مختلفة من الانقسام. شاهد الفيلم بعنوان "الفحص المجهري لمدينة دبي للإنترنت لانقسام الخلايا في خلية رئوية نيوت" وحدد مراحل الانقسام الفتيلي.

يظهر

الحركية الخلوية هي الجزء الثاني من المرحلة الانقسامية التي يتم خلالها اكتمال انقسام الخلية عن طريق الفصل المادي للمكونات السيتوبلازمية إلى خليتين ابنتيتين. على الرغم من أن مراحل الانقسام الفتيلي متشابهة بالنسبة لمعظم حقيقيات النوى ، إلا أن عملية الحركية الخلوية تختلف تمامًا عن حقيقيات النوى التي لها جدران خلوية ، مثل الخلايا النباتية.

في الخلايا مثل الخلايا الحيوانية التي تفتقر إلى جدران الخلايا ، يبدأ التحريك الخلوي بعد بداية الطور. تتشكل حلقة مقلصة تتكون من خيوط أكتين داخل غشاء البلازما في لوحة الطور السابق. تسحب خيوط الأكتين خط الاستواء للخلية إلى الداخل ، وتشكل شقًا. يسمى هذا الشق ، أو "الكراك" ، ثلم الانقسام. يتعمق الأخدود مع تقلص حلقة الأكتين ، وفي النهاية ينقسم الغشاء والخلية إلى قسمين (الشكل 6.2.3).

في الخلايا النباتية ، يكون ثلم الانقسام غير ممكن بسبب جدران الخلايا الصلبة المحيطة بغشاء البلازما. يجب أن يتشكل جدار خلوي جديد بين الخلايا الوليدة. أثناء الطور البيني ، يقوم جهاز جولجي بتجميع الإنزيمات والبروتينات الهيكلية وجزيئات الجلوكوز قبل أن تنقسم إلى حويصلات وتنتشر في جميع أنحاء الخلية المنقسمة. أثناء الطور النهائي ، تتحرك حويصلات جولجي على الأنابيب الدقيقة لتتجمع في لوحة الطور. هناك ، تندمج الحويصلات من المركز باتجاه جدران الخلية ؛ هذا الهيكل يسمى لوحة الخلية. مع اندماج المزيد من الحويصلات ، تتوسع صفيحة الخلية حتى تندمج مع جدار الخلية في محيط الخلية. تستخدم الإنزيمات الجلوكوز الذي تراكم بين طبقات الغشاء لبناء جدار خلوي جديد من السليلوز. تصبح أغشية جولجي غشاء البلازما على جانبي جدار الخلية الجديد (الشكل 6.2.3).

جي0 مرحلة

لا تلتزم جميع الخلايا بنمط دورة الخلية الكلاسيكي الذي تدخل فيه الخلية الوليدة المشكلة حديثًا على الفور الطور البيني ، تليها عن كثب المرحلة الانقسامية. الخلايا في G0 المرحلة لا تستعد بنشاط لتقسيم. الخلية في مرحلة هادئة (غير نشطة) ، بعد خروجها من دورة الخلية. بعض الخلايا تدخل G0 مؤقتًا حتى تؤدي إشارة خارجية إلى ظهور G1. الخلايا الأخرى التي لا تنقسم أبدًا أو نادرًا ، مثل عضلة القلب الناضجة والخلايا العصبية ، تبقى في G0 بشكل دائم (الشكل 6.2.4).


الشكل 6.2.4: الخلايا التي لا تستعد بشكل نشط للانقسام تدخل مرحلة بديلة تسمى G0. في بعض الحالات ، تكون هذه حالة مؤقتة حتى يتم تشغيلها لدخول G1. في حالات أخرى ، ستبقى الخلية في G0 بشكل دائم.

التحكم في دورة الخلية

طول دورة الخلية متغير بدرجة كبيرة حتى داخل خلايا الكائن الحي الفردي. في البشر ، يتراوح معدل دوران الخلايا من بضع ساعات في التطور الجنيني المبكر إلى متوسط ​​يومين إلى خمسة أيام للخلايا الظهارية ، أو إلى عمر كامل للإنسان يقضي في G0 بواسطة خلايا متخصصة مثل الخلايا العصبية القشرية أو خلايا عضلة القلب. هناك أيضًا تباين في الوقت الذي تقضيه الخلية في كل مرحلة من مراحل دورة الخلية. عندما تنمو خلايا الثدييات سريعة الانقسام في المزرعة (خارج الجسم في ظل ظروف النمو المثلى) ، تكون مدة الدورة حوالي 24 ساعة. في الانقسام السريع للخلايا البشرية بدورة خلوية مدتها 24 ساعة ، فإن G1 المرحلة تستمر حوالي 11 ساعة. يتم التحكم في توقيت الأحداث في دورة الخلية بواسطة آليات داخلية وخارجية للخلية.

التنظيم عند نقاط التفتيش الداخلية

من الضروري أن تكون الخلايا الوليدة نسخًا طبق الأصل من الخلية الأم. تؤدي الأخطاء في تكرار أو توزيع الكروموسومات إلى حدوث طفرات قد تنتقل إلى كل خلية جديدة تنتج من الخلية غير الطبيعية. لمنع الخلية المخترقة من الاستمرار في الانقسام ، توجد آليات تحكم داخلية تعمل عند ثلاث نقاط تفتيش رئيسية لدورة الخلية يمكن عندها إيقاف دورة الخلية حتى تكون الظروف مواتية. نقاط التفتيش هذه تحدث بالقرب من نهاية G1، في G2–M ، وأثناء الطور الطوري (الشكل 6.2.5).

جي1 نقطة تفتيش

جي1 تحدد نقطة التفتيش ما إذا كانت جميع الشروط مواتية للمضي قدمًا في انقسام الخلية. جي1نقطة التفتيش ، التي تسمى أيضًا نقطة التقييد ، هي النقطة التي تلتزم عندها الخلية بشكل لا رجعة فيه بعملية انقسام الخلية. بالإضافة إلى الاحتياطيات الكافية وحجم الخلية ، هناك فحص للأضرار التي لحقت بالحمض النووي الجيني في G1 نقطة تفتيش. لن يتم إطلاق الخلية التي لا تفي بجميع المتطلبات في المرحلة S.

جي2 نقطة تفتيش

جي2 تمنع نقطة التفتيش الدخول إلى المرحلة الانقسامية إذا لم يتم استيفاء شروط معينة. كما هو الحال في G1يتم تقييم نقطة التفتيش وحجم الخلية واحتياطيات البروتين. ومع ذلك ، فإن أهم دور لـ G2نقطة التفتيش هي التأكد من أن جميع الكروموسومات قد تم تكرارها وأن الحمض النووي المتماثل لا يتلف.

نقطة تفتيش م

تحدث نقطة تفتيش M بالقرب من نهاية مرحلة الطور الرئيسي للانقسام الفتيلي. تُعرف نقطة تفتيش M أيضًا باسم نقطة تفتيش المغزل لأنها تحدد ما إذا كانت جميع الكروماتيدات الشقيقة متصلة بشكل صحيح بالأنابيب الدقيقة للمغزل. نظرًا لأن فصل الكروماتيدات الشقيقة أثناء الطور هو خطوة لا رجعة فيها ، فلن تستمر الدورة حتى يتم تثبيت الحركات الحركية لكل زوج من الكروماتيدات الشقيقة بقوة على ألياف المغزل الناشئة من أقطاب متقابلة للخلية.

المفهوم في العمل

شاهد ما يحدث في G1، جي2، و M من خلال زيارة هذه الرسوم المتحركة لدورة الخلية.

ملخص

دورة الخلية عبارة عن تسلسل منظم للأحداث. في حقيقيات النوى ، تتكون دورة الخلية من فترة تحضيرية طويلة تسمى الطور البيني. ينقسم الطور البيني إلى G1و S و G2 المراحل. يتكون الانقسام الخيطي من خمس مراحل: الطور الأولي ، الطور الأولي ، الطور ، الطور ، الطور البعيدة. عادة ما يكون الانقسام المتساوي مصحوبًا بحركة خلوية ، يتم خلالها فصل المكونات السيتوبلازمية للخلايا الوليدة إما عن طريق حلقة أكتين (خلايا حيوانية) أو عن طريق تكوين لوحة الخلية (الخلايا النباتية).

تتم مراقبة كل خطوة في دورة الخلية بواسطة ضوابط داخلية تسمى نقاط التفتيش. هناك ثلاث نقاط تفتيش رئيسية في دورة الخلية: واحدة بالقرب من نهاية G1، ثانية في G2–M الانتقالية ، والثالثة خلال الطور الاستوائي.

قائمة المصطلحات

طور
مرحلة الانقسام التي يتم خلالها فصل الكروماتيدات الشقيقة عن بعضها البعض
دورة الخلية
التسلسل المرتب للأحداث التي تمر بها الخلية بين انقسام خلية وآخر
نقاط تفتيش دورة الخلية
الآليات التي تراقب استعداد خلية حقيقية النواة للتقدم خلال مراحل دورة الخلية المختلفة
شريحة هاتف
بنية تشكلت أثناء التحلل الخلوي للخلايا النباتية بواسطة حويصلات جولجي التي تندمج في لوحة الطور ؛ سيؤدي في النهاية إلى تكوين جدار خلوي لفصل الخليتين الوليدين
سنتريول
هيكل مزدوج يشبه القضيب مصنوع من الأنابيب الدقيقة في وسط كل خلية حيوانية مركزية
انشقاق ثلم
انقباض تشكله حلقة الأكتين أثناء التحلل الخلوي للخلية الحيوانية والذي يؤدي إلى الانقسام السيتوبلازمي
يظهر
انقسام السيتوبلازم بعد الانقسام لتشكيل خليتين ابنتيتين
جي0 مرحلة
مرحلة دورة الخلية متميزة عن G1 مرحلة الطور البيني خلية في G0 لا تستعد للانقسام
جي1 مرحلة
(أيضًا ، الفجوة الأولى) مرحلة دورة الخلية ؛ تركزت المرحلة الأولى من الطور البيني على نمو الخلايا أثناء الانقسام
جي2 مرحلة
(أيضًا ، الفجوة الثانية) مرحلة دورة الخلية ؛ المرحلة الثالثة من الطور البيني حيث تخضع الخلية للاستعدادات النهائية للانقسام
الطور البيني
فترة دورة الخلية المؤدية إلى الانقسام ؛ يشمل G1و S و G2 المراحل؛ المؤقت بين قسمين متتاليين من الخلايا
kinetochore
بنية بروتينية في مركز كل كروماتيد شقيقة تجذب وتربط الأنابيب الدقيقة للمغزل أثناء الطور الأول
لوحة الطور
المستوى الاستوائي في منتصف الطريق بين قطبي الخلية حيث تتحاذى الكروموسومات أثناء الطور الطوري
الطورية
مرحلة الانقسام التي يتم خلالها اصطفاف الكروموسومات في لوحة الطور
الانقسام المتساوي
فترة دورة الخلية التي يتم فيها فصل الكروموسومات المضاعفة إلى نوى متطابقة ؛ يشمل الطور الأولي ، الطور الأولي ، الطور ، الطور ، الطور البيني
المرحلة الانقسامية
فترة دورة الخلية عندما يتم توزيع الكروموسومات المضاعفة إلى نواتين وتنقسم محتويات السيتوبلازم ؛ يشمل الانقسام والانقسام الخلوي
المغزل الإنقسامية
جهاز الأنابيب الدقيقة الذي ينظم حركة الكروموسومات أثناء الانقسام
بروميثافيز
مرحلة الانقسام التي تلتصق خلالها ألياف المغزل الانقسامي بالحركية
الطور الأول
مرحلة الانقسام التي يتكثف خلالها الكروموسومات ويبدأ تكوين المغزل الانقسامي
هامد
يصف خلية تؤدي وظائف خلوية طبيعية ولم تبدأ الاستعدادات لانقسام الخلية
المرحلة S.
المرحلة الثانية ، أو مرحلة التوليف ، من الطور البيني التي يحدث خلالها تكرار الحمض النووي
الطور
مرحلة الانقسام التي تصل خلالها الكروموسومات إلى أقطاب متقابلة ، وتفقد الكثافة ، وتحيط بها مظاريف نووية جديدة

الدليل على أن دورة الخلية البشرية عبارة عن سلسلة من الأطوار المنفصلة والذاكرة

يتم وصف دورة الخلية بشكل قانوني على أنها سلسلة من أربع مراحل متتالية: G1 و S و G2 و M. في الخلايا المفردة ، تختلف مدة كل مرحلة ، لكن القوانين الكمية التي تحكم فترات الطور ليست مفهومة جيدًا. باستخدام الفحص المجهري الزمني ، وجدنا أن كل مدة طور تتبع توزيع إرلانج وهي مستقلة إحصائيًا عن المراحل الأخرى. لقد تحدنا هذه الملاحظة من خلال التشويش على فترات الطور من خلال تنشيط الجينات الورمية ، وتثبيط تخليق الحمض النووي ، وانخفاض درجة الحرارة ، وتلف الحمض النووي. على الرغم من التغييرات الكبيرة في المدد في مجموعات الخلايا ، ظلت فترات الطور غير مقترنة في الخلايا الفردية. تشير هذه النتائج إلى أن استقلالية فترات الطور قد تنشأ من عدد كبير من العوامل الجزيئية التي يمارس كل منها تأثيرًا طفيفًا على معدل تقدم دورة الخلية. اختبرنا هذا النموذج عن طريق إجبار اقتران الطور تجريبيًا من خلال تثبيط كيناز 2 المعتمد على السيكلين (CDK2) أو الإفراط في التعبير عن cyclin D. يقدم عملنا تفسيرًا للملاحظة التاريخية التي مفادها أن فترات الطور موروثة ومستقلة على حد سواء ، ويقترح كيف يمكن لتطور دورة الخلية يمكن تغييرها في حالات المرض.


Chemokines: المنظمات الحاسمة لتطوير خلايا الذاكرة T وصيانتها ووظيفتها

رود أ.رحيمي ، أندرو دي لاستر ، في علم المناعة ، 2018

الملخص

تعد خلايا الذاكرة T مركزية لتنظيم استجابات الاسترجاع الخاصة بالمستضد في الجسم الحي. مقارنة بالخلايا التائية الساذجة ، تستجيب خلايا الذاكرة التائية بسرعة أكبر للببتيد المتشابه: معقد التوافق النسيجي الكبير مع فترة تأخر أقصر لدخول دورة الخلية وممارسة وظائف المستجيب. ومع ذلك ، فقد ثبت الآن أن هذه الاستجابة المحسّنة ليست الآلية الوحيدة التي يتم من خلالها تجهيز خلايا الذاكرة التائية بشكل أفضل من الخلايا التائية الساذجة لإحداث الالتهاب بسرعة وبقوة. على عكس الخلايا التائية الساذجة ، تتكون خلايا الذاكرة التائية من مجموعات فرعية متميزة ذات أنماط وتوطين فريد من نوعه. تستمر خلايا الذاكرة التائية المقيمة في الأنسجة في الأنسجة الملتهبة سابقًا وتعمل كأول مستجيبين لإعادة التعرض للمستضد المشابه. بالإضافة إلى ذلك ، تعمل مجموعة غير متجانسة من خلايا الذاكرة التائية المنتشرة على زيادة الالتهاب إما عن طريق الهجرة بسرعة إلى الأنسجة الملتهبة أو الاستجابة للمستضد المتعارف عليه داخل الأعضاء الليمفاوية الثانوية وإنتاج خلايا تي فاعلة إضافية. يعد تحديد الآليات التي تنظم وضع الخلايا التائية والاتجار بها وكيف يؤثر ذلك على تطوير وصيانة ووظيفة مجموعات خلايا الذاكرة التائية الفرعية أمرًا ضروريًا لتحسين تصميم اللقاح وكذلك علاج الأمراض التي تتوسطها المناعة. في هذا الفصل ، سنراجع معرفتنا الحالية عن كيفية قيام الكيموكينات ، والمنظمين الأساسيين لتحديد موضع الخلية وترحيلها ، بالتحكم في بيولوجيا خلايا الذاكرة التائية في الجسم الحي. بالإضافة إلى ذلك ، نناقش مجالات عدم اليقين والاتجاهات المستقبلية لمزيد من تحديد كيفية تأثير توطين الخلايا التائية على بيولوجيا خلايا الذاكرة التائية.


بشكل ملحوظ ، تعتمد التحولات المنسقة بين مراحل دورة الخلية على عائلة واحدة محفوظة تطوريًا البروتينات ، ودعا cyclin المعتمدة كينازات . تعمل kinases المعتمدة على Cyclin (CDKs) كقوى دافعة متذبذبة لتوجيه تقدم دورة الخلية. يتكون كل CDK من جزأين ، وهو إنزيم المعروف باسم كيناز وبروتين معدل يسمى سيكلين. كينازات هي إنزيمات تنظيمية تحفيز إضافة مجموعات الفوسفات إلى البروتين ركائز . يمكن أن تؤدي إضافة مجموعة فوسفات واحدة أو أكثر إلى بروتين ركيزة إلى تغيير قدرة الركيزة على أداء وظيفتها الخلوية: قد يتم منع ركيزة معينة من خلال مثل هذا التعديل ، بينما قد يتم تنشيط ركيزة مختلفة بنفس النوع من التعديل. الأعاصير ، التي سميت بهذا الاسم بسبب دورات نشاطها لأعلى ولأسفل أثناء دورة الخلية ، تقيد عمل كيناز المرتبط بها على ركائز معينة. معًا ، يستهدف الجزءان المتكاملان من CDK بروتينات خلوية محددة لـ الفسفرة ، مما يتسبب في حدوث تغييرات في تقدم دورة الخلية.

كل CDK ، يتكون من كيناز معين مرتبط بـ cyclin معين ، يوجه انتقالًا حاسمًا في دورة الخلية. على سبيل المثال ، يتحكم CDK في بدء تخليق الحمض النووي ، بينما يتحكم CDK آخر في بداية الانقسام الفتيلي. يعد تعطيل CDK الانقسامي ضروريًا للانتقال اللاحق لدورة الخلية ، عندما تخرج الخلايا من الانقسام وتنتقل إلى G 1 . CDKs هي أيضًا الأهداف النهائية لمعظم نشاط نقطة تفتيش دورة الخلية. بحيث تحدث جميع أحداث دورة الخلية في الوقت المناسب خلال كل دورة خلية ، يتم التحكم في نشاط CDK نفسه بإحكام من خلال تنظيم نشاط كل cyclin. ينشط كل cyclin بشكل دوري فقط خلال دورة الخلية ، حيث تقتصر ذروة نشاطه على الفترة التي يحتاجها خلالها. ينظم النسخ يوفر هذا الإشراف على جينات cyclin والتدهور المنظم لبروتينات cyclin.


4.2: دورة الخلية - علم الأحياء

يحدث تمايز الخلايا الجرثومية الذكرية باستمرار في الأنابيب المنوية للخصيتين طوال حياة الحيوان الطبيعي. تم تمييز هذه العملية بشكل جيد جدًا في الماوس (Bellv & # 233 et al. ، 1977 Eddy et al. ، 1991) ، وسيتم تلخيص ميزاتها البارزة فقط هنا. تصنف الخلايا المولدة للحيوانات المنوية في مراحل مختلفة إلى أربع فئات عريضة & # 151 الحيوانات المنوية, الخلايا المنوية, المبيدات المنوية، و الحيوانات المنوية & # 151 مع العديد من المحطات الفرعية المحددة داخل كل فئة. تسمى جميع الخلايا ما قبل الانتصافية spermatogonia والتي تشمل تجديد الخلايا الجذعية بالإضافة إلى تلك التي اتخذت الطريق إلى التمايز النهائي. مع بدء الانقسام الاختزالي ، تسمى الخلايا الجرثومية بالخلايا المنوية ، وبعد الانقسام الاختزالي ، تسمى الخلايا أحادية الصيغة الصبغية بالنطفة. أخيرًا ، مع إطلاق المنتج الناضج شكليًا ، تسمى الخلايا الجرثومية الحيوانات المنوية أو ، ببساطة ، الحيوانات المنوية فقط.

تم وصف توقيت مراحل تكوين الحيوانات المنوية في الفأر في الأصل بواسطة Oakberg (1956a 1956b). عند الولادة ، تحتوي الخصية فقط على حيوانات منوية من النوع A1 غير متمايز ، والتي ستكون بمثابة مجموعة خلايا جذعية ذاتية التجديد طوال حياة ذكر الفأر. بحلول اليوم الثالث ، بدأ التمايز من خلال سلسلة من الانقسامات الانقسامية إلى مراحل أكثر تقدمًا من الحيوانات المنوية (أ2، أ3، أ4، وسيطة ومن النوع B الحيوانات المنوية). بحلول 8 إلى 10 أيام ، لوحظت الخلايا المنوية لأول مرة في طور اللبتوتين للانقسام الاختزالي (Nebel et al. ، 1961). المرحلة الانتصافية طويلة نسبيًا ، وتمتد على فترة 13 يومًا. عندما يبلغ الذكر من 17 إلى 19 يومًا من العمر ، وجد أن ما يقرب من 50 ٪ من الأنابيب المنوية تحتوي على خلايا في المرحلة المتأخرة من pachytene. لا يتم ملاحظة أقدم خلايا ما بعد التزاوج & # 151 حيوان منوي مستدير & # 151 إلا بعد 20 يومًا (Nebel et al. ، 1961). خلال ال 13 يومًا التالية ، تتمايز الأرومات المنوية المستديرة إلى أطعمة منوية مستطيلة يتشكل فيها ذيل الحيوانات المنوية وتتكثف النواة. في نهاية هذه العملية ، يتم إطلاق الحيوانات المنوية الناضجة شكليًا في التجويف المليء بالسائل.

تسمى عملية التمايز الكاملة من الخلايا الجذعية إلى الحيوانات المنوية المنطلقة بتكوين الحيوانات المنوية. يشير مصطلح تكوين الحيوانات المنوية على وجه التحديد إلى التمايز المورفولوجي النهائي للخلايا الفردية في الحيوانات المنوية. في وقت إطلاقها في تجويف الأنابيب المنوية ، لا تزال خلايا الحيوانات المنوية غير ناضجة من الناحية الفسيولوجية. بعد مغادرة الخصيتين ، يمرون عبر البربخ حيث يخضعون لمزيد من التغييرات البيوكيميائية. من البربخ ، يذهبون إلى الأسهر ، حيث يتم تخزينهم حتى القذف. المرحلة الأخيرة من نضج الحيوانات المنوية & # 151 المعروفة باسم السعة & # 151 مطلوبة لنشاط الإخصاب ولا تحدث إلا بعد الاتصال ببيئة الجهاز التناسلي الأنثوي.

4.2.2 إناث

يعمل تمايز الخلايا الجرثومية للإناث في إطار دورة زمنية من مرحلتين تختلف اختلافًا كبيرًا عن تلك الموجودة في الذكر. 23 بحلول اليوم الثاني عشر أو الثالث عشر بعد الإخصاب ، تكون البويضات البدائية داخل مبيض الجنين قد خضعت للانقسام الانقسامي الأخير ويشار إليها باسم oogonia. في هذه المرحلة ، أنتجت الأنثى الشابة ، التي لم تولد بعد ، جميع الخلايا الجرثومية التي سيكون لديها العدد الإجمالي في مكان ما بين 30000 و 75000. تتطور كل هذه الأوجونيا إلى الانقسام الاختزالي ، وبحلول خمسة أيام بعد الولادة ، تصل إلى مرحلة الدبلوتين من الطور الأولي للتقسيم الانتصافي الأول. في هذه المرحلة ، وتسمى أيضًا مرحلة الإملاء ، يتم القبض على الأوغونيا وتظل هادئة حتى النضج الجنسي. أثناء انتقالها إلى مرحلة الإملاء ، تكتسب جميع البويضات البدائية طبقة من خلايا الجريب ، يُطلق على الغلاف الكامل المحيط بكل بويضة اسم الجريب.

مع بداية البلوغ ، يتم تنشيط المبيضين عن طريق التحفيز الهرموني ، وكل 4 أيام ، يتم تحفيز مجموعة جديدة من الأوجونيا للمضي قدمًا نحو حالتها المتمايزة النهائية. تحدث هذه المرحلة الثانية من التمايز على مدى 20 يومًا. خلال هذه الفترة بأكملها & # 151 حتى بضع ساعات قبل الإباضة & # 151 ، تظل البويضات ثابتة في المرحلة الإملائية للانقسام الاختزالي ، لكنها تصبح نشطة للغاية في التمثيل الغذائي ويزداد حجمها بشكل كبير من 15 إلى 80 ميكرون. يزداد حجم كل بصيلة أيضًا من خلال إضافة خلايا بصيلات يصل إجماليها إلى 50000 لكل بويضة. بعد 20 يومًا من التنشيط ، أصبحت البويضات مؤهلة للإباضة ، والتي تحدث استجابة للإشارات الهرمونية الصحيحة خلال دورة الشبق الموصوفة في القسم التالي. خلال كل دورة طبيعية ، يتم تحفيز 6-16 بويضة فقط للخضوع للإباضة. تنتفخ البصيلات المحفزة بالسوائل وتنتقل إلى محيط المبيض حيث تنفجر لتبدأ رحلتها إلى قناة البيض ونزولاً إلى الجهاز التناسلي.

يؤدي التحفيز على الإباضة أيضًا إلى إطلاق البويضة (تسمى الآن أيضًا البيضة) من حالة توقفها ويحثها على الاستمرار من خلال الانقسام الاختزالي. اكتمل الانقسام الانتصافي الأول وتشكل أول جسم قطبي قبل إطلاقه من المبيض. يبدأ الانقسام الانتصافي الثاني على الفور ولكنه يتوقف عند الطور الاستوائي ، حيث تظل البويضة محتجزة حتى الإخصاب. يؤدي اختراق الحيوانات المنوية إلى إكمال الانقسام الانتصافي النهائي وتشكيل الجسم القطبي الثاني.

والمثير للدهشة أن 50٪ على الأقل من البويضات الموجودة عند الولادة تتدهور قبل أن يبلغ الفأر ثلاثة أسابيع من العمر. الغالبية العظمى من البويضات المتبقية لا يتم إباضتها أبدًا & # 151 يتدهور العديد منها طوال حياة الحيوان ، ويتم القضاء على كل ما تبقى في وقت انقطاع الطمث لدى الفأر ، والذي يحدث في عمر 12-14 شهرًا تقريبًا.


الملخص

يعتبر النشاط الأيضي محددًا حاسمًا لقرار الخلية بالتكاثر أو الموت. على الرغم من أنه ليس من المفهوم تمامًا كيف تتواصل المسارات الأيضية مثل تحلل السكر ومسار فوسفات البنتوز مع دورة الخلية ومؤثرات موت الخلايا المبرمج ، فمن الواضح أن شبكة معقدة من جزيئات الإشارة مطلوبة لدمج المدخلات الأيضية. تم إثبات أن الأعاصير من النوع D ، والكينازات المعتمدة على السيكلين ، ومركب تعزيز الطور ، و p53 ، و caspase 2 و B cell lymphoma 2 ، من بين أمور أخرى ، يتم تنظيمها عن طريق الحديث المتبادل الأيضي. إن توضيح هذه المسارات له أهمية كبيرة ، حيث من المعروف أن الانحرافات الأيضية وآثارها النهائية تساهم في مسببات السرطان والاضطرابات التنكسية.


4.2: دورة الخلية - علم الأحياء

الخميرة لها احتياجات غذائية بسيطة. غير قادر على إجراء عملية التمثيل الضوئي ، فهي تتطلب مصدرًا منخفضًا للكربون يمكن أن يكون مركبًا بسيطًا مثل الأسيتات. بالإضافة إلى ذلك ، فإنها تتطلب أيضًا مصدرًا للنيتروجين مثل كبريتات الأمونيوم. يمكن أن تستخدم الخميرة مجموعة متنوعة من مركبات النيتروجين العضوية ، بما في ذلك اليوريا والأحماض الأمينية المختلفة. المركب المعقد الآخر الوحيد الذي يحتاجونه هو فيتامين والبيوتين. بالطبع ، تتطلب أيضًا مجموعة متنوعة من الأملاح والعناصر النزرة.

خاصية أخرى لمعظم الخميرة ، بما في ذلك S. الخباز، هو أنهم يقسمون بالبراعم وليس على الانشطار الثنائي (بايرز 1981). ينبثق برعم صغير من سطح الخلية الأم ويتضخم حتى يصبح بحجم الوالد تقريبًا.

بينما يحدث هذا الكروموسومات من الوالد تكرار. عند الانقسام ، عندما تنقسم النواة ، يتم نقل إحدى النوى إلى البرعم ، ثم تنفصل الخليتان.

Schizosaccharomyces pombe ، خميرة شائعة أخرى ، تشبه بشكل ملحوظ S. خزف ، إلا أنها تنمو كخلايا أسطوانية تتمدد وتنقسم إلى نصفين عن طريق الانشطار الثنائي ، مثل البكتيريا. إن انقسام الخلية مناسب جدًا لملاحظة أن هذه الخميرة لها أيضًا إمكانية استخدامها في تدريس علم الأحياء.

تتضمن دورة حياة الخميرة ، مثلها مثل جميع الكائنات الحية الأعلى ، خطوة تُعرف باسم الانقسام الاختزالي ، حيث تنفصل أزواج من الكروموسومات لإعطاء مجموعات جديدة من السمات الجينية.

تشتهر الفطريات الزائدة ، مثل خميرة الخباز ، بأبحاث علم الوراثة لأن الأبواغ الأسكوية التي تنتجها في كل أسكوس هي نتاج الانقسام الاختزالي. عندما تتعرض الخميرة للإجهاد الغذائي ، على سبيل المثال بالحرمان من مصدر الكربون أو مصدر النيتروجين ، ثنائي الصيغة الصبغية سوف تتكاثر الخميرة. تمر النواة ثنائية الصبغة الانقسام الاختزالي، تنتج أربعة أحادي العدد النوى التي يتم دمجها بعد ذلك في أربعة أبواغ أسكسية مقاومة للإجهاد ، مغلفة في أسكوس (انظر الشكل 1). هذه العبوة الخاصة بأربعة منتجات انتصافية تجعل التحليل الجيني بسيطًا بشكل خاص.

السهولة التي يمكن بها الحفاظ على خميرة الخباز كخلايا أحادية الصيغة الصبغية أو خلايا ثنائية الصبغيات هي خاصية أخرى تجعلها جذابة لعلماء الوراثة.

ما فائدة الخميرة؟

استخدم الناس الخميرة ، وهي بلا شك واحدة من أقدم الكائنات الحية المستأنسة ، من أجل التخمير المتحكم فيه للطعام والشراب وللتخمير في الخبز عبر التاريخ المسجل. اليوم ، يتم استخدامها أيضًا في مجموعة متنوعة من عمليات التخمير التجاري وتحويل الكتلة الحيوية. تعتمد فائدتها على قدرتها على تحويل السكريات ومصادر الكربون الأخرى إلى إيثانول في غياب الهواء (اللاهوائي) ، وإلى ثاني أكسيد الكربون والماء في وجود الهواء (الهوائية). يعتبر الإيثانول بديلاً قيمًا للبترول كوقود وكمواد خام لتصنيع العديد من المواد الكيميائية التجارية الهامة.

الخميرة هي أيضا طعام جيد. إنه غني بالبروتين وهو مصدر جيد بشكل غير مألوف لفيتامينات ب. يوفر مصدرًا قيمًا للعناصر الغذائية المهمة في الأنظمة الغذائية قليلة اللحوم أو النباتية. ولكن في حين أن القليل من الانبثاق من المطبخ محير تمامًا مثل رائحة الخميرة للخبز ، يتفق معظم الناس على أن الخميرة النقية مذاقها سيئ للغاية.

أجناس الخميرة الأخرى لها أيضًا استخدامات عملية. يمكن للبعض استخدام الهيدروكربونات ، مثل البترول ، كمصدر للكربون. يمكن لهذه الكائنات الحية تحويل البترول إلى بروتين حرفيًا. يتم استخدامها لإزالة البترول كمادة ملوثة من البيئة وتحويل الهيدروكربونات منخفضة الجودة إلى بروتين لتستهلكه الحيوانات.

هل هناك أي شيء سيء عن الخميرة؟

يمكن أن تكون الخميرة بالفعل جراثيم. في الواقع ، هناك خميرة ممرضة شائعة للغاية ، المبيضات البيض، يحمله معظم الناس في شكل حميد (Fincham & Day 1971). في حين أنه غير ضار في الأشخاص الأصحاء ، إلا أنه في الأشخاص الذين تضعف استجابتهم المناعية يمكن أن يصبح معديًا ويتحول إلى عامل ممرض خطير. يصعب السيطرة على هذه العدوى بشكل خاص لدى البشر لأن استقلاب الخميرة يشبه إلى حد كبير ما لدينا. الأدوية السامة للخميرة هي أيضًا سامة للإنسان. الخميرة الممرضة الأخرى السيئة بشكل خاص ، المستخفية الحديثة، التهاب السحايا الذي يهدد الحياة. تُعرف هذه الخمائر باسم "مسببات الأمراض الانتهازية" لأنها تشكل تهديدًا خطيرًا فقط للأشخاص الذين يعانون من ضعف الاستجابات المناعية مثل المصابين بالإيدز.

كيف تنمو الخميرة؟

تنقسم كل من خلايا الخميرة أحادية الصيغة الصبغية والثنائية الصبغية عن طريق التبرعم (انظر الشكل 2). تبدأ دورة الانقسام الخلوي بخلية واحدة غير متراصة (Pringle & Hartwell 1981 Byers 1981). تتبرعم هذه الخلية ، وينمو البرعم إلى حجم الخلية الأصلية تقريبًا ، وتنقسم النواة ، وتنقسم الخليتان إلى خليتين غير مرتبتين. ثم تبدأ الدورة مرة أخرى لكل من الخلايا. والنتيجة هي زيادة أسية في عدد الخلايا بوقت مضاعف يساوي متوسط ​​وقت دورة انقسام الخلية. يختلف هذا باختلاف السلالة ووسط النمو ودرجة الحرارة ، ولكن يمكن أن تصل إلى ساعة واحدة. At this rate, a single cell can grow into a barely visible colony in one day.

The growth behavior of yeast cultures is similar to that of bacteria. When a growth medium is inoculated, the cells require a period of preparation before they start dividing. Following this lag period which may be up to several hours they rapidly enter the exponential phase during which their number and mass double at equal time intervals. After a period of growth at a relatively constant exponential rate, some environmental condition becomes growth limiting so that the rate of increase diminishes and growth eventually stops. The population and mass become constant. The culture remains stationary and the cells remain viable for several hours if the culture is refrigerated the cells remain viable for months. Eventually the cells die, and at room temperature or warmer they will undergo autolysis: their own digestive enzymes become active and they literally digest themselves, reducing their proteins and nucleic acids to their simpler components they produce a particularly unpleasant stench in the process.

Normal yeast can grow either aerobically, in the presence of oxygen or anaerobically, in the absence of oxygen. Under aerobic growth conditions they can support growth by oxidizing simple carbon sources, such as ethanol, acetate or glycerol. If they have adequate oxygen, they will completely oxidize their carbon sources, usually sugars, to carbon dioxide and water. However, under anaerobic conditions, deprived of oxygen, yeast can convert sugars only to carbon dioxide and ethanol, recovering less of the energy. In either case, growth will be limited by some essential nutrient or the accumulation of the toxin.

Yeast grow equally well in liquid media or on a nutrient surface such as an agar plate or an exposed surface of some kind of food. In liquid they must be stirred or shaken if they are to remain aerobic otherwise, they settle to the bottom of the container, consume the dissolved oxygen, and grow anaerobically. On a nutrient surface in a ventilated container, they grow aerobically with each cell forming a visible colony of up to 100 million cells within 2 or 3 days.

The Yeast Life Cycle: A Complete Sexual Cycle

In sexual organisms, the life cycle (see Figure 3) is composed of a series of events that alternate between a أحادي العدد phase and a ثنائي الصيغة الصبغية phase (Fincham & Day 1971). The transition from the diploid to the haploid phase is the consequence of a specialized cell division -- الانقسام الاختزالي -- in which the nucleus divides twice following a single replication of the chromosomes. Meiosis yields four haploid nuclei. During meiosis, paired homologous chromosomes in the diploid nucleus interchange parts and are distributed into the haploid nuclei yielding new combinations of genetic traits. In higher organisms a germ-cell line is differentiated from the body (somatic) cells. The germ-cell line produces the reproductive cells that form the الأمشاج. The gametes are the cells which carry the genetic information to the next generation while the somatic cells form the rest of the organism and play no direct role in heredity.

The transition from the haploid to the diploid phase results from mating (sexual conjugation) between gametes. This leads to the formation of a اللاقحة in which two parental haploid nuclei fuse to form a diploid nucleus. In higher organisms, the gametes are differentiated germ line cells. In higher animals, different gametes are produced by individuals of opposite sex. However, in higher plants, they are produced by different structures, either on the same plant or on different plants.

In yeast, as in other sexual microorganisms, the complete sexual cycle is present but is much simpler than in higher plants and animals. Permanent differentiation between germ line and somatic cells does not occur. Instead, transient differentiations occur under appropriate conditions to facilitate the essential events. The simplicity of the sexual cycle in yeast and the ease with which all the events can be manipulated and observed provides a unique opportunity for teaching this normally obscure and abstract process through simple, direct, concrete observations.

Mating in yeast which is mediated by diffusible molecules -- pheromones -- can be readily demonstrated (Manney, Duntze & Betz 1981). When cells of opposite mating type are mixed on the surface of agar growth medium in a petri plate, changes become apparent within two to three hours. As each type of cell secretes its pheromone into the medium, it responds to the one produced by the opposite type (MacKay & Manney 1974). They each respond by differentiating into a specialized functional form, a gamete. The cells stop dividing and change their shape (see Figure 1). They elongate and become pear-shaped. These distinctive cells have been termed "shmoos" because of their resemblance to the mythical but lovable animals in the "Li'l Abner" comic strip. Cells of opposite mating types that are in contact or close proximity join at the surface and fuse together forming a characteristic "peanut" shape with a central constriction -- two shmoos fused at their small ends. The two haploid nuclei within each joined pair fuse into a diploid nucleus, forming a true اللاقحة. The diploid promptly buds at the constriction, forming a characteristic "clover leaf" figure. One can easily observe all of these stages under the microscope.

The mating pheromones that are secreted by haploid cells are small peptide molecules that diffuse through agar (Betz, Manney & Duntze 1981). Consequently, their existence and their effects on cells of the opposite mating types are easy to demonstrate. If cells of the mating type are grown overnight on agar medium, a high concentration of the pheromone accumulates in the agar surrounding the growth. Then if cells of the mating type أ are placed on this agar, they begin to undergo the "shmoo" transformation within a couple of hours. The effect is quite striking. One can demonstrate the same effect in a liquid medium in which mating type cells have been grown. In fact, when yeast were first studied yeast biologists used these simple methods to isolate and characterize the pheromones.

Shmoos then, are the gametes in yeast. They differentiate from normal vegetative haploid cells only when a cell of the opposite mating type is present. In a like manner, any diploid cell can go through meiosis forming haploids which have the potential to become gametes (Esposito & Klapholz 1981 Fowell 1969b). Meiosis is part of the process of sporulation which is initiated when diploid cells are transferred to a nutritionally unbalanced medium. But the changes become apparent under the microscope only after three to five days when the asci become quite distinctive. Theoretically, all asci should contain four spores but in practice, many contain only two or three. The ascus has a lumpy shape, much like oranges inside a cloth bag. Treating the sporulation mixture with a readily available crude preparation of digestive enzymes from garden snails will remove the wall of the ascus, liberating the spores. When the spores, either within the ascus or after being liberated, are returned to a nutritionally adequate environment, they germinate and undergo vegetative growth in a stable haploid phase. Haploid strains occur in two mating types, called أ and (alpha). Within each ascus, two spores are normally mating-type أ and the other two are . When a cell of one mating type encounters one of the other mating type, they initiate a series of events that leads to conjugation. The result is a diploid cell, which grows by mitotic cell division in a stable diploid phase. If one merely transfers a sporulated cell culture to growth medium the result is a mixed population of haploid strains and new diploid strains which are analogous to the progeny from a cross between diploid higher organisms.

Normally, yeast geneticists isolate the spores, either randomly or by micromanipulation, to prevent the haploid strains from mating and forming the next generation. This degree of control and the ability to observe the genetic traits in the haploid phase makes genetic analysis in yeast powerful and efficient. The analysis of random populations of spores, while time-consuming, is simple enough for high school students, and is particularly well-suited to individual projects for advanced students.


Primary Cell Lines

Primary cell lines are derived directly from excised tissue and cultures either as an explant culture or following dissociation into a single cell suspension by enzyme digestion. Such cultures are initially heterogeneous but later become dominated by fibroblasts. The preparation of primary cultures is labor intensive and they can be maintained في المختبر only for a limited period of time. During their relatively limited lifespan primary cells usually retain many of the differentiated characteristics of the cell في الجسم الحي. Important Note: Primary cultures by definition have not been passaged, as soon as they are passaged they become a cell line and are no longer primary.


4.2: The Cell Cycle - Biology


NATIONAL SCIENCE FOUNDATION


U.S. DEPARTMENT OF EDUCATION

This collection has been developed to introduce students to new concepts. By walking through the still images and movie included for each topic, viewers are in control of choosing the learning style that best fits their needs.

Now available on your iPod touch , iPhone , and iPad ! Download your free copy of the Vcell App في ال iTunes App Store today! Version 1.0 includes stills, movies, text, and quizzes covering البناء الضوئي و ال سلسلة نقل الإلكترون.

Do you need captions? Downloadable versions of the animations with subtitles are available on our download page, all we require is a short registration for grant purposes.


The Sub-phases

Although G1 is a phase of the cell cycle, it also has four subphases that describe its processes and functions. The four stages are competence, entry, progression and assembly. Competence refers to the process by which a cell absorbs nutrients and things from outside of the cell membrane. As these materials enter the cell in the entry subphase, they are used to help the cell grow, which takes place during the progression subphase. The assembly subphase refers to the process by which all of the materials come together in the cell to complete the G1 process and the restriction point stage.


DNA and Chromosomes [back to top]

The DNA molecule in a single human cell is 99 cm long, so is 10 000 times longer than the cell in which it resides (< 100mm). (Since an adult human has about 10 14 cells, all the DNA is one human would stretch about 10 14 m, which is a thousand times the distance between the Earth and the Sun.) In order to fit into the cell the DNA is cut into shorter lengths and each length is tightly wrapped up with histone proteins to form a complex called الكروماتينية. During most of the life of a cell the chromatin is dispersed throughout the nucleus and cannot be seen with a light microscope. At various times parts of the chromatin will unwind so that genes on the DNA can be transcribed. This allows the proteins that the cell needs to be made.

Just before cell division the DNA is replicated, and more histone proteins are synthesised, so there is temporarily twice the normal amount of chromatin. Following replication the chromatin then coils up even tighter to form short fat bundles called الكروموسومات. These are about 100 000 times shorter than fully stretched DNA, and therefore 100 000 times thicker, so are thick enough to be seen under the microscope. Each chromosome is roughly X-shaped because it contains two replicated copies of the DNA. The two arms of the X are therefore identical. يطلق عليهم الكروماتيدات, and are joined at the السنترومير. (Do not confuse the two chromatids with the two strands of DNA.) The complex folding of DNA into chromosomes is shown below.

micrograph of a single chromosome

Chromatin DNA + histones at any stage of the cell cycle
Chromosome compact X-shaped form of chromatin formed (and visible) during mitosis
Chromatid single arm of an X-shaped chromosome

If a dividing cell is stained with a special fluorescent dye and examined under a microscope during cell division, the individual chromosomes can be distinguished. They can then be photographed and studied. This is a difficult and skilled procedure, and it often helps if the chromosomes are cut out and arranged in order of size.

This display is called a karyotype, and it shows several features:


شاهد الفيديو: الانقسام الميتوزي Mitosis (شهر فبراير 2023).