Молекулярная биология для биоинформатиков Академический университет Ефимова Ольга Алексеевна

Лекция 9 Клеточный цикл. Апоптоз. Фазы клеточного цикла Способы деления клетки – митоз и мейоз Ошибки мейоза и их последствия Апоптоз – запрограммированная гибель клетки

1855 год – «Omnis cellula e cellula» Р.Вирхов

–Копирование клетки (генетическая информация идентична) митоз –Производство половых клеток (дочерние клетки получают половину хромосом) мейоз Типы деления клеток:

Клеточный цикл Интерфаза – период клеточного роста, подготовка к делению Митоз – период деления 1/7-1/10 часть У дифференцировавшихся клеток, которые более не делятся, в клеточном цикле может отсутствовать G1 фаза. Такие клетки находятся в фазе покоя G0

Интерфаза: Пресинтетический период – G1 Период синтеза ДНК – S Постсинтетический период – G2

Хроматин в интерфазе, хромосомные территории Метафазные хромосомы Интерфазное ядро

Пресинтетический период – G1 синтез мРНК, белков, других клеточных компонентов

Период синтеза ДНК – S Происходит удвоение ДНК в клетке - репликация

Replication Condensation Schematic Репликация ДНК (хромосом)

Постсинтетический период – G2 подготовка клетки к делению

Mitosis

ранняя профаза Поздняя профаза (прометафаза)

Метафаза Метафазная пластинка

Анафаза Хроматиды расходятся к полюсам клетки

Телофаза PLAY Завершение деления Конденсация хромосом Формирование ядерной мембраны

мозаицизм Ошибки митоза

Мейоз – это 2 следующих друг за другом деления клетки, которые лежат в основе образования гамет (половых клеток), содержащих один набор хромосом (n) Два деления мейоза: Мейоз I Мейоз II

Профаза I Метафаза I Анафаза I Телофаза I Профаза II Метафаза II Анафаза II Телофаза II Мейоз IМейоз IIинтерфаза Лептотена Зиготена Пахитена Диплотена Диакинез

Профаза I лептотена (стадия тонких нитей) Напоминает раннюю профазу митоза Появляются тонкие перекрученные нити хромосом Гомологичные хромосомы не связаны друг с другом

Профаза I Зиготена Конъюгация гомологичных хромосом (образование бивалентов) Появление синаптонемного комплекса

Профаза I Пахитена (стадия толстых нитей) Гаплоидное число бивалентов (фигур, образуемых конъюгирующими хромосомами, каждая из которых состоит из 2-х хроматид)

Профаза I диплотена Наиболее четко видна структура бивалентов Начинается отталкивание гомологов, становятся различимы хиазмы

Рекомбинация (кроссинговер)

На молекулярном уровне

Профаза I диакинез Спирализация усиливается Уменьшается число хиазм Биваленты располагаются по периферии ядра

Метафаза I Разрушается ядерная мембрана Биваленты образуют метафазную пластинку Анафаза I ХРОМОСОМЫ расходятся к полюсам клетки

Телофаза I Образование ядерной мембраны

Цитокинез – разделение цитоплазмы между дочерними клетками сперматогенез оогенез

Мейоз I – редукционное деление

Мейоз II

сперматогенез

Sperm and Egg formation

Somatic cells Germline Cells PLAY

Аномалии кариотипа часто наследуются из гамет родителей

Робертсоновские транслокации – транслокации между акроцентрическими хромосомами

Down Syndrome Cytogenetics: ~94% of patients have three free copies of chromosome 21. Karyotype 47,XX(XY),+21 ~2% of patients have a trisomic and a normal cell line (mosaicism) 47,XX(XY),+21/46,XX(XY) ~4% of patients have a translocation (1 copy of chromosome 21 is translocated to another acrocentric autosome – 13, 14, 15, 21, 22) 46,XX(XY),der(15;21)(q10;q10),+21 Origin of Free Trisomy 21: 95% errors occur in maternal meiosis 5% errors occur during spermatogenesis

Possibilities for offspring in families with translocation Downs syndrome Type of translocation Parent carrying balanced translocation Risk to offspring (%) der(14;21)Mother Father Neither parent

A comparison of meiosis and mitosis

Апоптоз - программируемая клеточная смерть, регулируемый процесс самоликвидации на клеточном уровне, в результате которого клетка фрагментируется на отдельные апоптотические тельца, ограниченные плазматической мембраной. уничтожение дефектных (повреждённых, мутантных, инфицированных) клеток процессы дифференциации и морфогенеза у многоклеточных функционирование иммунной системы Апоптоз лейкоцита человека

Три фазы апоптоза: Сигнальная (индукторная) Рецептор-зависимый сигнальный путь Митохондриальный сигнальный путь Эффекторная – каспазный путь Деградационная - фагоцитоз

Обобщенная схема апоптоза

Нога человека со сросшимися указательным и средним пальцами - результат незавершившегося или нарушенного апоптоза на стадии эмбриогенеза