ФАЗА G1 (КЛЕТОЧНЫЙ ЦИКЛ): ОПИСАНИЕ И ЗНАЧЕНИЕ - БИОЛОГИЯ - 2025

Фазы G1 является одним из этапов , в которых интерфейс жизненного цикла клетки делится. Многие авторы называют это «фазой роста», поскольку во время нее происходит наиболее значительный рост клетки.

Следовательно, во время фазы G1 происходят различные внутриклеточные метаболические изменения, которые подготавливают клетку к делению. В определенный момент этой фазы, известной в некоторых текстах как «точка ограничения», клетка участвует в делении и переходит к S-фазе синтеза.

Фазы клеточного цикла (Источник: Ричард Уиллер (Zephyris). Испанские ярлыки Алехандро Порто. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) через Wikimedia Commons)

Клеточный цикл

Клеточный цикл состоит из упорядоченной последовательности событий, которые происходят в клетке при подготовке к ее делению. Обычно его определяют как процесс, разделенный на 4 этапа, в которых ячейки:

- увеличение размера (фаза G1)

- копировать свою ДНК и синтезировать другие важные молекулы (фаза синтеза или фаза S)

- подготовиться к разделению (фаза G2) и

- делить (фаза М или митоз)

В соответствии с вышеизложенным, клеточный цикл можно разделить на два больших «момента»: интерфейс и митоз. Интерфейс состоит из фаз G1, S и G2, которые включают все процессы между одним митотическим делением и другим, поэтому говорят, что клетка проводит большую часть своей жизни в интерфейсе.

регулирование

Согласно «стимулирующим» или «тормозящим» сообщениям, которые клетка получает во время интерфейса, она может «решить», вступать ли в клеточный цикл и делиться.

Эти «сообщения» переносятся некоторыми специализированными белками, включая факторы роста, рецепторы этих факторов роста, преобразователи сигналов и ядерные регуляторные белки.

Кроме того, клетки также имеют контрольные точки или точки ограничения в различных фазах, что позволяет им гарантировать правильное протекание клеточного цикла.

Многие из «не репродуктивных» клеток постоянно делятся, поэтому говорят, что они всегда находятся в активном клеточном цикле.

Клетки, которые не делятся или являются покоящимися, переходят из фазы G1 в фазу, называемую G0, в течение которой они могут оставаться жизнеспособными в течение многих месяцев и даже лет (многие клетки человеческого тела находятся в этой фазе).

Окончательно дифференцированные клетки не могут покинуть фазу G0 и войти в клеточный цикл, как, например, в случае некоторых нейрональных клеток.

Описание фазы G1

Как уже упоминалось, фазу G1 клеточного цикла можно рассматривать как фазу роста, поскольку после деления клетки ее дочерние клетки входят в эту фазу и начинают синтезировать ферменты и питательные вещества, необходимые для последующей репликации ДНК и клеточное деление.

Во время этой фазы также производится большое количество белков и матричной РНК, и их продолжительность сильно варьируется, как правило, в зависимости от количества питательных веществ, доступных для клетки.

Подфазы G1

Фазу G1 можно описать как состоящую из четырех «подфаз»: соревнование (g1a), вход или выход (g1b), прогресс (g1c) и сборка (g1d).

Конкуренция относится к процессу, при котором клетка, попадающая в G1, поглощает питательные вещества и внеклеточные элементы через свою плазматическую мембрану. Вход или вход состоит из попадания этих «материалов», которые способствуют росту клетки.

Этот рост происходит во время подфазы прогрессии, которая заканчивается, когда эти материалы собираются, чтобы сформировать другие клеточные структуры и завершить продвижение клетки к фазе G1 и к контрольной точке.

Контрольные или «ограничительные» точки

У всех клеток есть регуляторы, которые позволяют им следить за своим ростом. В конце фазы G1 есть контрольная точка, которая гарантирует, что синтез белка произошел должным образом и что вся клеточная ДНК «неповреждена» и «готова» для последующих фаз.

Специализированными «защитными механизмами», обнаруженными на этой контрольной точке, являются белки, известные как циклин-зависимые киназы или CDK, из циклин-зависимых киназ, белки, которые также участвуют в начале деления ДНК во время S-фазы.

Циклинзависимые киназы представляют собой протеинкиназы, для которых требуется отдельная субъединица (циклин), которая обеспечивает основные домены для активности фермента.

Контрольные точки клеточного цикла (Источник: WassermanLab / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), через Wikimedia Commons и изменено Ракель Парада)

Они несут ответственность за добавление фосфатных групп в остатки серина и треонина, расположенные в определенных доменах их белков-мишеней, изменяя их активность.

Они выполняют очень важные функции как в контроле клеточного деления, так и в модуляции транскрипции генов в ответ на различные внеклеточные и внутриклеточные сигналы. Благодаря этим белкам не только фаза G1, но также фаза S и фаза G2 функционируют как «часы» клеточного цикла.

КПП G1 / S

Контрольная точка в фазе G1 является одной из наиболее важных, и именно там клетка «решает», достаточно ли она выросла и достаточны ли условия питания вокруг нее и внутри нее для запуска процесса репликации генома.

Циклин-зависимые протеинкиназы подсемейства 2 (Cdk2), которые зависят от циклина E., участвуют в этой точке фазового перехода.

Как только клетка «проходит» эту контрольную точку и входит в следующую фазу, активность Cdk1 снова «выключается» за счет разрушения его циклиновой части, поэтому было показано, что эти белки неактивны до тех пор, пока что в цитозоле доступны циклины.

значение

Фаза G1 важна не только для роста клеток и для подготовки субклеточных структур к делению, но и ее контрольная точка имеет решающее значение с точки зрения регуляции пролиферации клеток.

«Дерегуляция» контроля пролиферации является одним из основных факторов развития опухоли в различных типах тканей, поскольку многие контрольные точки клеточного цикла «обходятся» во время туморогенеза.

Ссылки

1. Казем, М.Л. (ред.). (2016). Тематические исследования в клеточной биологии. Академическая пресса.
2. Энциклопедия Britannica Inc. (2019). Британская энциклопедия. Получено 5 апреля 2020 г. с сайта www.britannica.com/science/cell-cycle.
3. Harrison, MK, Adon, AM и Saavedra, HI. Cdks фазы G1 регулируют цикл центросом и опосредуют онкоген-зависимую амплификацию центросом. Ячейка Div 6, 2 (2011). https://doi.org/10.1186/1747-1028-6-2
4. Ли Ю., Барбаш О. и Диль Дж. А. (2015). Регуляция клеточного цикла. В молекулярной основе рака (стр 165-178). Только репозиторий контента!.
5. Лодиш, Х., Берк, А., Кайзер, Калифорния, Кригер, М., Скотт, член парламента, Бретчер, А.,… и Мацудаира, П. (2008). Молекулярная клеточная биология. Macmillan.
6. Малуалес, М. (2014). Циклинзависимые киназы. Биология генома, 15 (6), 122.
7. Макдэниел, Джон. (2020, 6 апреля). Фаза G1: что происходит во время этой фазы клеточного цикла? sciencing.com. Получено с https://sciencing.com/happens-during-g1-phase-8220720.html.
8. Тэнасе, К., Огрезяну, И., и Бадиу, К. (2011). Молекулярная патология аденом гипофиза. Elsevier.