ФАЗА G1 (КЛЕТЪЧЕН ЦИКЪЛ): ОПИСАНИЕ И ЗНАЧЕНИЕ - БИОЛОГИЯ - 2025

На фаза G1 е един от етапите, в които интерфейса на жизнения цикъл на клетката е разделена. Много автори наричат ​​това като "фазата на растеж", тъй като по време на него настъпва най-значимият растеж на клетката.

По време на фазата на G1 се появяват различни вътреклетъчни метаболитни промени, които подготвят клетката за деление. В определен момент от тази фаза, известна в някои текстове като "рестрикционна точка", клетката участва в деленето и продължава към S фазата на синтеза.

Фази на клетъчния цикъл (Източник: Richard Wheeler (Zephyris). Испански етикети от Алехандро Порто. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) чрез Wikimedia Commons)

Клетъчният цикъл

Клетъчният цикъл се състои от подредената последователност от събития, които се случват в клетката при подготовката за нейното деление. Обикновено се дефинира като процес, разделен на 4 етапа, чрез които клетките:

- увеличаване на размера (фаза G1)

- копира тяхната ДНК и синтезира други важни молекули (синтезна фаза или S фаза)

- се подготвят за разделяне (фаза G2) и

- разделяне (M фаза или митоза)

В съответствие с горното, клетъчният цикъл може да бъде разделен на два големи "момента": интерфейс и митоза. Интерфейсът се състои от фазите G1, S и G2, които обхващат всички процеси между едно митотично деление и друго, поради което се казва, че една клетка прекарва по-голямата част от живота си в интерфейс.

регулиране

Според „стимулиращите“ или „инхибиторните“ съобщения, които клетката получава по време на интерфейса, тя може да „реши“ дали да влезе или не в клетъчния цикъл и да се раздели.

Тези „съобщения“ се пренасят от някои специализирани протеини, включително растежни фактори, рецептори за тези растежни фактори, сигнални датчици и ядрени регулаторни протеини.

В допълнение, клетките също имат контролни точки или точки на ограничение в различните фази, което им позволява да гарантират правилния напредък на клетъчния цикъл.

Много от „нерепродуктивните“ клетки непрекъснато се делят, поради което се казва, че са винаги в активен клетъчен цикъл.

Клетките, които не се делят или са в състояние на тишина, навлизат от фазата на G1 във фаза, наречена G0, по време на която те могат да останат жизнеспособни в продължение на много месеци и дори години (много от клетките на човешкото тяло са в тази фаза).

Терминално диференцираните клетки не могат да напуснат фазата на G0 и да влязат в клетъчния цикъл, както е например при някои клетки на невроните.

Описание на фаза G1

Както бе споменато, фазата на G1 на клетъчния цикъл може да се счита за фаза на растеж, тъй като след като клетката се раздели, нейните дъщерни клетки навлизат в тази фаза и започват да синтезират ензимите и хранителните вещества, необходими за последващата репликация на ДНК и клетъчно деление.

По време на тази фаза се произвежда и голямо количество протеини и пратена РНК, като продължителността им е силно променлива, като цяло зависи от количеството хранителни вещества, достъпни за клетката.

Подфази на G1

Фазата G1 може да бъде описана като състояща се от четири „подфази“: състезание (g1a), влизане или влизане (g1b), прогресия (g1c) и сглобяване (g1d).

Конкуренцията се отнася до процеса, при който клетка, влизаща в G1, абсорбира хранителни вещества и извънклетъчни елементи през своята плазмена мембрана. Вписването или вписването се състои от въвеждането на тези „материали“, които допринасят за растежа на клетката.

Този растеж възниква по време на подфазата на прогресията, която завършва, когато тези материали се съберат, за да образуват други клетъчни структури и завършват напредъка на клетката във фазата G1 и към контролната точка.

Контролни или „ограничителни“ точки

Всички клетки имат регулатори, които им позволяват да наблюдават растежа си. В края на фазата на G1 има контролна точка, която гарантира, че синтезът на протеин е протичал правилно и че цялата клетъчна ДНК е "непокътната" и "готова" за следващи фази.

Специализираните „предпазни мерки“, открити в тази контролна точка, са протеини, известни като циклин-зависими кинази или CDK, от Cyclin-зависими кинази, протеини, които също участват в началото на деленето на ДНК по време на S фаза.

Циклин-зависимите кинази са протеин кинази, които се характеризират с изискване на отделна субединица (циклин), която осигурява основните домейни за ензимната активност.

Контролни точки за клетъчен цикъл (Източник: WassermanLab / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), чрез Wikimedia Commons и модифициран от Raquel Parada)

Те са отговорни за добавянето на фосфатни групи в серинови и треонинови остатъци, разположени в специфични домейни на техните целеви протеини, променяйки тяхната активност.

Те имат много важни функции както в контрола на клетъчното делене, така и в модулирането на генната транскрипция в отговор на различни извън- и вътреклетъчни сигнали. Благодарение на тези протеини не само фазата G1, но и S фазата и G2 фазата функционират като „часовник“ на клетъчния цикъл.

Контролната точка G1 / S

Контролната точка във фазата на G1 е една от най-важните и там клетката „решава“ дали е нараснала достатъчно и дали хранителните условия около нея и вътре в нея са адекватни, за да започне процесът на геномна репликация.

Циклин-зависимите протеин кинази от подсемейство 2 (Cdk2), които зависят от циклин Е, участват в тази фазова преходна точка.

След като клетката "премине" тази контролна точка и премине в следващата фаза, активността на Cdk1 отново се "изключва", като унищожава цикличната й част, поради което е показано, че тези протеини са неактивни до че има циклини, налични в цитозола.

важност

G1 фазата е не само важна за растежа на клетките и за подготовката на субклетъчните структури за деление, но нейната контролна точка е критична от гледна точка на регулирането на клетъчната пролиферация.

„Дерегулацията“ на контрола на пролиферацията е един от основните двигатели на развитието на тумора в различни видове тъкани, тъй като много от контролните точки на клетъчния цикъл се „заобикалят“ по време на туморогенезата.

Препратки

1. Casem, ML (Ed.). (2016 г.). Примери от клетъчната биология. Академична преса.
2. Encyclopaedia Britannica Inc. (2019). Енциклопедия Британика. Произведено на 5 април 2020 г. от www.britannica.com/science/cell-cycle
3. Харисън, МК, Адон, AM и Сааведра, HI Фазовите Cdks на G1 регулират цикъла на центрозомите и посредничат за онкоген-зависимото усилване на центрозомите. Cell Div 6, 2 (2011).
4. Li, Y., Barbash, O., & Diehl, JA (2015). Регулация на клетъчния цикъл. В молекулярната основа на рака (стр. 165-178). Само хранилище за съдържание!
5. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, Bretscher, A.,… & Matsudaira, P. (2008). Молекулярно-клетъчна биология. Macmillan.
6. Maluales, M. (2014). Циклин-зависими кинази. Биология на генома, 15 (6), 122.
7. Макданиел, Джон. (2020 г., 6 април). G1 фаза: какво се случва по време на тази фаза на клетъчния цикъл ?. sciencing.com. Получено от
8. Tanase, C., Ogrezeanu, I., & Badiu, C. (2011). Молекулярна патология на аденомите на хипофизата. Elsevier.