מחזור חיי התא, או מחזור התא, הוא פרק הזמן שבו הוא קיים כיחידה, כלומר תקופת החיים של התא. הוא נמשך מרגע הופעת התא כתוצאה מחלוקת אמו ועד לסיום חלוקתו, כאשר הוא "מתפרק" לשני תאי בת.

יש מקרים שבהם תא לא מתחלק. אז מחזור החיים שלו הוא התקופה מהופעת התא ועד מותו. בדרך כלל, תאים של מספר רקמות של אורגניזמים רב-תאיים אינם מתחלקים. לדוגמה, תאי עצב ותאי דם אדומים.

נהוג להבחין במספר תקופות, או שלבים ספציפיים, במחזור החיים של תאים אוקריוטיים. הם אופייניים לכל התאים המתחלקים. השלבים מסומנים G 1, S, G 2, M. משלב G 1, התא יכול להיכנס לשלב G 0, שנותר בו אינו מתחלק ובמקרים רבים מתמיין. במקרה זה, חלק מהתאים יכולים לחזור מ-G 0 ל-G 1 ולעבור את כל שלבי מחזור התא.

האותיות בקיצורי פאזות הן האותיות הראשונות של מילים באנגלית: gap (מרווח), סינתזה (סינתזה), מיטוזה (מיטוזיס).

תאים מוארים עם מחוון פלואורסצנטי אדום בשלב G1. שאר השלבים של מחזור התא הם בצבע ירוק.

תְקוּפָה G 1 – פרה-סינטטי– מתחיל ברגע שהתא מופיע. ברגע זה הוא קטן יותר מזה של האם, יש בו מעט חומרים ומספר האברונים אינו מספיק. לכן, ב-G 1 מתרחשת צמיחת תאים, סינתזה של RNA, חלבונים ובניית אברונים. בדרך כלל, G 1 הוא השלב הארוך ביותר במחזור החיים של התא.

S – תקופה סינתטית. המאפיין החשוב ביותר שלו הוא הכפלת ה-DNA על ידי שכפול. כל כרומוזום הופך להיות מורכב משתי כרומטידות. במהלך תקופה זו, הכרומוזומים עדיין מיואש. בנוסף ל-DNA, הכרומוזומים מכילים חלבוני היסטון רבים. לכן, בשלב S, היסטונים מסונתזים בכמויות גדולות.

IN תקופה פוסט סינתטית - G 2- תא מתכונן להתחלק, בדרך כלל באמצעות מיטוזה. התא ממשיך לגדול, סינתזת ATP פעילה, והצנטריולים יכולים להכפיל את עצמו.

לאחר מכן, התא נכנס שלב חלוקת התא - M. זה המקום שבו גרעין התא מתחלק - מיטוזה, ולאחר מכן חלוקת הציטופלזמה - ציטוקינזיס. השלמת הציטוקינזיס מסמנת את סוף מחזור החיים של תא נתון ואת תחילת מחזורי התא של שניים חדשים.

שלב G 0לפעמים נקראת תקופת "מנוחה" של התא. התא "יוצא" מהמחזור הרגיל שלו. במהלך תקופה זו, התא עשוי להתחיל להתמיין ולעולם לא יחזור למחזוריות הרגילה. תאים מזדקנים יכולים גם להיכנס לשלב G0.

המעבר לכל שלב עוקב של המחזור נשלט על ידי מנגנונים סלולריים מיוחדים, מה שנקרא נקודות ביקורת - נקודות בקרה. כדי שהשלב הבא יתרחש, הכל בתא צריך להיות מוכן לכך, אסור שה-DNA יכיל שגיאות גסות וכו'.

שלבים G 0, G 1, S, G 2 יוצרים ביחד interphase - I.

תקופת חייו של תא מרגע לידתו כתוצאה מחלוקת תא האם ועד לחלוקה או מוות הבא נקראת מחזור חיים (תאי) של תא.

מחזור התא של תאים המסוגלים להתרבות כולל שני שלבים: - INTERPHASE (שלב בין חלוקות, אינטרקינזיס);

- DIVISION PERIOD (מיטוזה).

ב-interphase התא מתכונן לחלוקה - סינתזה של חומרים שונים, אבל העיקר הוא הכפלת ה-DNA. מבחינת משך, הוא מהווה את רוב מחזור החיים.

אינטרפאזה מורכבת מ-3 תקופות: 1) Presynthetic - G1 (ji one) - מתרחשת מיד לאחר סיום החלוקה. התא גדל, צובר חומרים שונים (עשירים באנרגיה), נוקלאוטידים, חומצות אמינו, אנזימים. הכנה לסינתזת DNA. כרומוזום מכיל מולקולת DNA אחת (כרומטיד אחד).

2) סינטטי - חומר S משוכפל - מולקולות DNA משוכפלות. חלבונים ו-RNA מסונתזים באופן אינטנסיבי. מספר הצנטריולים מכפיל את עצמו.

3) Postsynthetic G2 - פרמיטוטי, סינתזת RNA נמשכת. כרומוזומים מכילים 2 עותקים של עצמם - כרומטידות, שכל אחת מהן נושאת מולקולת DNA אחת (דו-גדילית). התא מוכן להתחלק הכרומוזום הוא ספוראלי.אמיטוזיס - חלוקה ישירה

מיטוזיס - חלוקה עקיפהמיוזיס – חלוקת צמצום

1) PROPHASE - מתרחש קיצור ועיבוי של כרומוזומים (ספיראליזציה הם נראים בבירור). כרומוזומים מורכבים מ-2 כרומטידות (הכפלה במהלך האינטרפאז). הגרעין והממברנה הגרעינית מתפרקים, הציטופלזמה והקריופלזמה מתערבבים. מרכזי התא המחולקים מתפצלים לאורך הציר הארוך של התא לכיוון הקטבים. נוצר ציר ביקוע (המורכב מחוטי חלבון אלסטיים).

2) METOPHASE - הכרומוזומים ממוקמים באותו מישור לאורך קו המשווה, ויוצרים לוח מטאפאזה. הציר מורכב מ-2 סוגי חוטים: חלקם מחברים מרכזי תאים, השני (מספרם = מספר הכרומוזומים הוא 46) מחוברים, קצה אחד לצנטרוזום (מרכז תאי), השני לצנטרומר של הכרומוזום. גם הצנטרומר מתחיל להתחלק ל-2. הכרומוזומים (בקצה) מפוצלים בצנטרומר.

3) ANAPHASE - השלב הקצר ביותר של מיטוזה. חוטי הציר מתחילים להתקצר והכרומטידות של כל כרומוזום מתרחקות זו מזו לכיוון הקטבים. כל כרומוזום מורכב מכרומטיד אחד בלבד.

4) TELOPHASE - הכרומוזומים מרוכזים במרכזי התא המקבילים ומנואשים. נוצרים נוקלאולי והממברנה הגרעינית, ונוצר קרום המפריד בין תאים אחים זה לזה. תאים אחים נפרדים.

המשמעות הביולוגית של מיטוזה היא שכתוצאה מכך, כל תא בת מקבל בדיוק את אותה קבוצת כרומוזומים, ולכן בדיוק את אותו מידע גנטי, כפי שהיה לתא האם.

7. MEIOSIS – חלוקה, הבשלה של תאי נבט

המהות של רבייה מינית היא היתוך של שני גרעינים של תאי נבט (גמטות) של זרע (בעל) וביצית (נשים). במהלך ההתפתחות, תאי הנבט עוברים חלוקה מיטוטית, ובמהלך ההבשלה חלוקה מיוטי. לכן, תאי נבט בוגרים מכילים קבוצה הפלואידית של כרומוזומים (p): P + P = 2P (זיגוטה). אם לגמטות היה 2n (דיפלואיד), אז לצאצאים היה טטרפלואיד (2n+2n) = מספר 4n של כרומוזומים וכו'. מספר הכרומוזומים בהורים ובצאצאים נשאר קבוע. מספר הכרומוזומים מצטמצם בחצי על ידי מיוזה (גמטוגנזה). הוא מורכב מ-2 חטיבות רצופות:

רדוקטיבי

שוויוני (השוואה)

ללא הפרעות ביניהן.

פרופסה 1 שונה מפרופאזה של מיטוזיס.

1. לפטונמה (חוטים דקים) בגרעין, קבוצה דיפלואידית (2p) של כרומוזומים דקים ארוכים 46 יח'.

2. Zygonema – כרומוזומים הומולוגיים (בזוג) – 23 זוגות בבני אדם מצומדים (רוכסן) גן "מתאים" לגן מחוברים לכל האורך 2p – 23 יח'.

3.Pachynema (חוטים עבים) הומלוג. כרומוזומים קשורים קשר הדוק (דו ערכי). כל כרומוזום מורכב מ-2 כרומטידות, כלומר. דו ערכי - מ-4 כרומטידות.

4.דיפלונמה (גדילים כפולים) צימוד של כרומוזומים דוחה אחד את השני. מתרחשת פיתול, ולפעמים מתרחשת החלפה של חלקים שבורים בכרומוזומים - הצלבה (הצלבה) - זה מגביר בחדות את השונות התורשתית, שילובים חדשים של גנים.

5. דיאקינזיס (תנועה למרחק) - הפרופזה מסתיימת, הכרומוזומים מתפוררים, הממברנה הגרעינית מתפרקת ומתחיל השלב השני - מטאפאזה של החלוקה הראשונה.

מטאפאזה 1 - דו-וולנטיים (טטרד) שוכבים לאורך קו המשווה של התא, נוצר ציר החלוקה (23 זוגות).

אנפאזה 1 - לא רק כרומטיד אחד, אלא שני כרומוזומים נעים לכל קוטב. הקשר בין כרומוזומים הומולוגיים נחלש. כרומוזומים זוגיים מתרחקים זה מזה לקטבים שונים. נוצר קבוצה הפלואידית.

טלופאזה 1 - קבוצה אחת והפלואידית של כרומוזומים מורכבת בקטבים של הציר, שבה כל סוג של כרומוזום מיוצג לא על ידי זוג, אלא על ידי הכרומוזום הראשון המורכב מ-2 כרומטידים הציטופלזמה לא תמיד מחולקת.

Meiosis 1-החלוקה מובילה להיווצרות תאים הנושאים קבוצה הפלואידית של כרומוזומים, אך הכרומוזומים מורכבים מ-2 כרומטידים, כלומר. יש כמות כפולה של DNA. לכן, התאים כבר מוכנים לחלוקה 2.

מיוזיס 2חלוקה (שווה ערך). כל השלבים: פרופאזה 2, מטאפאזה 2, אנפאזה 2 וטלופזה 2. ממשיך כמיטוזה, אך תאים הפלואידים מתחלקים.

כתוצאה מהחלוקה, הכרומוזומים הדו-גדיליים האימהיים מתפצלים ויוצרים כרומוזומי בת חד-גדילים. לכל תא (4) תהיה קבוצה הפלואידית של כרומוזומים.

זֶה. כתוצאה מ-2 חלוקות מתוטי מתרחשות:

השונות התורשתית גדלה עקב שילובים שונים של כרומוזומים בקבוצות בת

מספר השילובים האפשריים של זוגות כרומוזומים = 2 בחזקת n (מספר הכרומוזומים בקבוצה הפלואידית הוא 23 - בני אדם).

המטרה העיקרית של המיוזה היא ליצור תאים עם קבוצה הפלואידית של כרומוזומים - זה מושג עקב היווצרות של זוגות של כרומוזומים הומולוגיים בתחילת החלוקה המיוטית הראשונה וההתבדלות של ההומולוגים לתאי בת שונים. היווצרות תאי נבט זכריים היא spermatogenesis, והיווצרות תאי נבט נקביים היא אוגנזה.

מחזור התא

מחזור התא הוא תקופת קיומו של תא מרגע היווצרותו על ידי חלוקה של תא האם ועד לחלוקה שלו או מותו תוכן [הצג]

משך מחזור התא של האוקריוטים

אורך מחזור התא משתנה בין תאים שונים. תאים מתרבים במהירות של אורגניזמים בוגרים, כגון תאים המטופואטיים או תאים בסיסיים של האפידרמיס והמעי הדק, יכולים להיכנס למחזור התא כל 12-36 שעות מחזורי תאים קצרים (בערך 30 דקות) נצפים במהלך פיצול מהיר של ביצים של דו-חיים. וחיות אחרות. בתנאי ניסוי, לשורות תרבית תאים רבות יש מחזור תאים קצר (כ-20 שעות). ברוב התאים המתחלקים באופן פעיל, התקופה בין מיטוזות היא כ-10-24 שעות.

שלבי מחזור התא האוקריוטי

מחזור התא האוקריוטי מורכב משתי תקופות:

תקופה של צמיחת תאים הנקראת "אינטרפאזה", במהלכה מסונתזים DNA וחלבונים ומתרחשת הכנה לחלוקת התא.

תקופת חלוקת התא, המכונה "שלב M" (מהמילה מיטוזה - מיטוזה).

Interphase מורכב ממספר תקופות:

שלב G1 (מהפער האנגלי - gap), או שלב הצמיחה הראשוני, שבמהלכו מתרחשת סינתזה של mRNA, חלבונים ורכיבים תאיים אחרים;

S-phase (מהסינתזה האנגלית - synthetic), במהלכו מתרחשת שכפול DNA של גרעין התא, מתרחשת גם הכפלה של צנטריולים (אם הם קיימים, כמובן).

שלב G2, שבמהלכו מתרחשת הכנה למיטוזה.

בתאים מובחנים שכבר אינם מתחלקים, ייתכן שאין שלב G1 במחזור התא. תאים כאלה נמצאים בשלב המנוחה G0.

תקופת חלוקת התא (שלב M) כוללת שני שלבים:

מיטוזה (חלוקה של גרעין התא);

ציטוקינזיס (חלוקת ציטופלזמה).

בתורו, מיטוזה מחולקת לחמישה שלבים in vivo, ששת השלבים הללו יוצרים רצף דינמי.

תיאור חלוקת התאים מתבסס על נתוני מיקרוסקופ אור בשילוב צילום מיקרוציני ועל תוצאות מיקרוסקופ אור ואלקטרונים של תאים קבועים ומוכתמים.

ויסות מחזור התא

הרצף הקבוע של השינויים בתקופות של מחזור התא מתרחש באמצעות אינטראקציה של חלבונים כגון קינאזות תלויות ציקלין וציקלינים. תאים בשלב G0 יכולים להיכנס למחזור התא כאשר הם נחשפים לגורמי גדילה. גורמי גדילה שונים, כגון גורמי גדילה שמקורם בטסיות דם, אפידרמיס ועצבים, על ידי קשירה לקולטנים שלהם, מעוררים מפל איתות תוך תאי, המוביל בסופו של דבר לשעתוק של גנים ציקלין וקינאזות תלויות ציקלין. קינאזות תלויות ציקלין הופכות פעילות רק בעת אינטראקציה עם הציקלין המתאימים. התוכן של ציקלינים שונים בתא משתנה לאורך מחזור התא. ציקלין הוא מרכיב רגולטורי של קומפלקס קינאז תלוי ציקלין-ציקלין. הקינאז הוא המרכיב הקטליטי של קומפלקס זה. קינאזים אינם פעילים ללא ציקלין. ציקלינים שונים מסונתזים בשלבים שונים של מחזור התא. לפיכך, התוכן של cyclin B בביציות צפרדע מגיע למקסימום בזמן מיטוזה, כאשר כל מפל תגובות הזרחון המזוזזות על ידי קומפלקס קינאז תלוי ציקלין B/ציקלין יוצא לדרך. בסוף המיטוזה, ציקלין נהרס במהירות על ידי חלבונים.

נקודות ביקורת למחזור התא

כדי לקבוע את השלמת כל שלב במחזור התא, זה דורש נוכחות של מחסומים. אם התא "עובר" את המחסום, אז הוא ממשיך "לנוע" במחזור התא. עם זאת, אם נסיבות מסוימות, כמו פגיעה ב-DNA, מונעות מהתא לעבור דרך מחסום, שניתן להשוות למעין מחסום, אז התא נעצר ושלב נוסף במחזור התא לא מתרחש, לפחות עד מכשולים מוסרים, ומונעים מהתא לעבור דרך המחסום. במחזור התא יש לפחות ארבע מחסומים: מחסום ב-G1, שבודק DNA שלם לפני הכניסה לשלב S, מחסום בשלב S, שבודק שכפול DNA נכון, מחסום ב-G2, שבודק נגעים שהוחמצו כאשר העברת נקודות אימות קודמות, או שהושגו בשלבים הבאים של מחזור התא. בשלב ה-G2, מתגלה שלמות שכפול ה-DNA ותאים שבהם ה-DNA אינו משוכפל לא נכנסים למיטוזה. בנקודת הביקורת של הרכבת הציר, בודקים שכל הקינטוכורים מחוברים למיקרוטובולים.

הפרעות במחזור התא והיווצרות גידולים

עלייה בסינתזה של חלבון p53 מובילה להשראת הסינתזה של חלבון p21, מעכב מחזור התא

שיבוש בוויסות מחזור התא התקין הוא הגורם לרוב הגידולים המוצקים. במחזור התא, כאמור, מעבר מחסומים אפשרי רק אם השלבים הקודמים מסתיימים כרגיל ואין תקלות. תאי גידול מאופיינים בשינויים במרכיבים של נקודות ביקורת של מחזור התא. כאשר נקודות ביקורת של מחזור התא מושבתות, נצפה חוסר תפקוד של מספר מדכאי גידולים ופרוטו-אונקוגנים, בפרט p53, pRb, Myc ו- Ras. החלבון p53 הוא אחד מגורמי השעתוק שמתחילים את הסינתזה של חלבון p21, המהווה מעכב של קומפלקס CDK-cyclin, מה שמוביל לעצירת מחזור התא בתקופות G1 ו-G2. לפיכך, תא שה-DNA שלו פגום אינו נכנס לשלב S. עם מוטציות המובילות לאובדן גנים של חלבון p53, או עם השינויים שלהם, חסימה של מחזור התא לא מתרחשת, התאים נכנסים למיטוזה, מה שמוביל להופעת תאים מוטנטים, שרובם אינם ברי קיימא, אחרים מעוררים לתאים ממאירים.

ציקלינים הם משפחה של חלבונים שהם מפעילים של ציקלין-תלוי חלבון קינאז (CDK), אנזימים מרכזיים המעורבים בוויסות מחזור התא האוקריוטי. ציקלינים מקבלים את שמם בשל העובדה שהריכוז התוך תאי שלהם משתנה מעת לעת כאשר תאים עוברים את מחזור התא, ומגיע למקסימום בשלבים מסוימים של המחזור.

תת-היחידה הקטליטית של חלבון קינאז תלוי ציקלין מופעלת חלקית על ידי אינטראקציה עם מולקולת ציקלין, אשר מהווה את תת-היחידה הרגולטורית של האנזים. היווצרות ההטרודימר הזה מתאפשרת לאחר שציקלין מגיע לריכוז קריטי. בתגובה לירידה בריכוז הציקלין, האנזים מושבת. להפעלה מלאה של חלבון קינאז תלוי ציקלין, יש להתרחש זרחון ודה-פוספורילציה ספציפיים של שאריות חומצות אמינו מסוימות בשרשרות הפוליפפטידיות של קומפלקס זה. אחד האנזימים שמבצעים תגובות כאלה הוא CAK kinase (CAK - CDK activating kinase).

קינאז תלוי ציקלין

קינאזות תלויות ציקלין (CDK) הן קבוצה של חלבונים המווסתת על ידי ציקלין ומולקולות דמויות ציקלין. רוב ה-CDKs מעורבים במעברי פאזה במחזור התא; הם גם מווסתים שעתוק ועיבוד של mRNA. CDKs הם serine/threonine kinases המזרחנים שאריות חלבון תואמות. ידועים מספר CDK, שכל אחד מהם מופעל על ידי ציקלין אחד או יותר ומולקולות דומות אחרות לאחר שהגיעו לריכוז הקריטי שלהם, ולרוב CDKs הם הומולוגיים, הנבדלים בעיקר בתצורה של אתר הקישור לציקלין. בתגובה לירידה בריכוז התוך תאי של ציקלין מסוים, ה-CDK המקביל מושבת באופן הפיך. אם CDKs מופעלים על ידי קבוצה של cyclins, כל אחד מהם, כאילו מעביר קינאז חלבון זה לזה, שומר על CDKs במצב מופעל במשך זמן רב. גלים כאלה של הפעלת CDK מתרחשים במהלך שלבי G1 ו-S של מחזור התא.

רשימת CDKs והרגולטורים שלהם

CDK1; ציקלין A, ציקלין B

CDK2; ציקלין A, ציקלין E

CDK4; ציקלין D1, ציקלין D2, ציקלין D3

CDK5; CDK5R1, CDK5R2

CDK6; ציקלין D1, ציקלין D2, ציקלין D3

CDK7; cyclin H

CDK8; ציקלין C

CDK9; cyclin T1, cyclin T2a, cyclin T2b, cyclin K

CDK11 (CDC2L2); ציקלין ל

אמיטוזיס (או חלוקת תאים ישירה) מתרחשת בתדירות נמוכה יותר בתאים סומטיים של אוקריוטים מאשר מיטוזה. זה תואר לראשונה על ידי הביולוג הגרמני ר' רמק בשנת 1841, המונח הוצע על ידי היסטולוג. ו' פלמינג מאוחר יותר - ב-1882. ברוב המקרים, אמיטוזיס נצפית בתאים עם פעילות מיטוטית מופחתת: אלו הם תאים מזדקנים או תאים שעברו שינוי פתולוגי, לרוב נידונים למוות (תאי קרום עובריים של יונקים, תאי גידול וכו'). עם אמיטוזיס, מצב הבין-פאזי של הגרעין נשמר מורפולוגית, הגרעין והמעטפת הגרעינית נראים בבירור. אין שכפול DNA. ספירליזציה של כרומטין אינה מתרחשת, כרומוזומים אינם מזוהים. התא שומר על הפעילות התפקודית האופיינית לו, שנעלמת כמעט לחלוטין במהלך מיטוזה. בזמן אמיטוזיס, רק הגרעין מתחלק, ללא היווצרות של ציר ביקוע, ולכן החומר התורשתי מופץ באופן אקראי. היעדר ציטוקינזיס מוביל להיווצרות תאים דו-גרעיניים, אשר לאחר מכן אינם מסוגלים להיכנס למחזור המיטוטי הרגיל. עם אמיטוזות חוזרות, תאים מרובי גרעינים יכולים להיווצר.

מושג זה עדיין הופיע במספר ספרי לימוד עד שנות ה-80. נכון להיום, מאמינים שכל התופעות המיוחסות לאמיטוזיס הן תוצאה של פרשנות שגויה של תכשירים מיקרוסקופיים לא מוכנים מספיק, או פרשנות של תופעות הנלוות להרס תאים או תהליכים פתולוגיים אחרים כמו חלוקת תאים. יחד עם זאת, כמה גרסאות של חלוקה גרעינית באאוקריוטים לא יכולות להיקרא מיטוזה או מיוזה. זוהי, למשל, חלוקת המקרו-גרעיניים של ריצות רבות, שבהן ההפרדה של שברי כרומוזומים קצרים מתרחשת ללא היווצרות של ציר.

מחזור התא(Cyclus cellularis) היא התקופה מחלוקת תא אחד למשנהו, או התקופה מחלוקת התא ועד מותו. מחזור התא מחולק ל-4 תקופות.

התקופה הראשונה היא מיטוטית;

2 - postmitotic, או presynthetic, זה מסומן באות G1;

3 - סינתטי, הוא מסומן באות S;

4 - פוסט-סינתטי, או פרמיטוטי, זה מסומן באות G 2,

והתקופה המיטוטית מיוצגת על ידי האות M.

לאחר מיטוזה מתחילה תקופת ה-G1 הבאה. בתקופה זו מסת תא הבת קטנה פי 2 מתא האם. בתא זה יש פי 2 פחות חלבון, DNA וכרומוזומים, כלומר בדרך כלל צריכים להיות כרומוזומים 2p ו-2c DNA.

מה קורה בתקופת G1? בשלב זה, שעתוק של RNA מתרחש על פני השטח של ה-DNA, אשר לוקח חלק בסינתזה של חלבונים. עקב חלבונים, מסת תא הבת עולה. בשלב זה מסונתזים מבשרי DNA ואנזימים המעורבים בסינתזה של DNA ומבשרי DNA. התהליכים העיקריים בתקופת G1 הם סינתזה של חלבונים וקולטנים לתאים. ואז מגיעה תקופת S במהלך תקופה זו, מתרחשת שכפול DNA של כרומוזומים. כתוצאה מכך, עד סוף תקופת S תכולת ה-DNA הוא 4c. אבל יהיו 2n כרומוזומים, למרות שלמעשה יהיו גם 4n, אבל ה-DNA של הכרומוזומים בתקופה זו כל כך שזור זה בזה עד שכל כרומוזום אחות בכרומוזום האם עדיין לא נראה. ככל שמספרם גדל כתוצאה מסינתזת ה-DNA והתעתוק של RNAs ריבוזמלי, שליח ותחבורה גדל, סינתזת החלבון עולה באופן טבעי. בשלב זה, עלולה להתרחש הכפלה של צנטריולים בתאים. לפיכך, תא מתקופת S נכנס לתקופת G 2. בתחילת תקופת G2 נמשכים התהליך הפעיל של שעתוק RNA שונים ותהליך סינתזת החלבון, בעיקר חלבוני טובולין, הנחוצים לציר החלוקה. כפילות צנטריולית עלולה להתרחש. המיטוכונדריה מסנתזת באופן אינטנסיבי ATP, שהוא מקור אנרגיה, ואנרגיה נחוצה לחלוקת תאים מיטוטיים. לאחר תקופת G2, התא נכנס לתקופה המיטוטית.

תאים מסוימים עשויים לצאת ממחזור התא. יציאת תא ממחזור התא מסומנת באות G0. תא הנכנס לתקופה זו מאבד את יכולתו לעבור מיטוזה. יתר על כן, חלק מהתאים מאבדים את יכולתם למיטוזה באופן זמני, אחרים לצמיתות.

אם תא מאבד זמנית את היכולת לעבור חלוקה מיטוטית, הוא עובר התמיינות ראשונית. במקרה זה, תא מובחן מתמחה לבצע פונקציה מסוימת. לאחר התמיינות ראשונית, תא זה מסוגל לחזור למחזור התא ולהיכנס לתקופת Gj ולאחר שעבר את תקופת S ותקופת G2, לעבור חלוקה מיטוטית.

היכן בגוף נמצאים תאים בתקופת G0? תאים כאלה נמצאים בכבד. אבל אם הכבד ניזוק או חלק ממנו מוסר בניתוח, אז כל התאים שעברו התמיינות ראשונית חוזרים למחזור התא, ובשל חלוקתם מתרחש שיקום מהיר של תאי פרנכימה בכבד.

גם תאי גזע נמצאים בתקופת G0, אך כאשר תא גזע מתחיל להתחלק, הוא עובר את כל תקופות הבין-פאזיות: G1, S, G2.

אותם תאים שמאבדים לבסוף את היכולת להתחלק מיטוטי עוברים תחילה התמיינות ראשונית ומבצעים פונקציות מסוימות, ולאחר מכן התמיינות סופית. בהתמיינות סופנית, התא אינו מסוגל לחזור למחזור התא ולבסוף מת. היכן בגוף נמצאים התאים הללו? ראשית, אלו הם תאי דם. גרנולוציטים בדם שעברו תפקוד התמיינות במשך 8 ימים ואז מתים. תאי דם אדומים מתפקדים במשך 120 יום, ואז הם גם מתים (בטחול). שנית, אלו הם התאים של האפידרמיס של העור. תאי האפידרמיס עוברים תחילה התמיינות ראשונית ולאחר מכן סופית, וכתוצאה מכך הם הופכים לקשקשים קרניים, אשר לאחר מכן מתקלפים מפני השטח של האפידרמיס. באפידרמיס של העור, תאים יכולים להיות בתקופת G0, תקופת G1, תקופת G2 ותקופת S.

רקמות עם תאים המתחלקים לעתים קרובות מושפעות יותר מאשר רקמות עם תאים מתחלקים לעתים רחוקות, מכיוון שמספר גורמים כימיים ופיזיקליים הורסים את המיקרוטובוליות בציר.

מיטוזיס - חלוקה עקיפה

מיטוזיס שונה מהותית מחלוקה ישירה או אמיטוזיס בכך שבמהלך המיטוזה ישנה חלוקה שווה של החומר הכרומוזומלי בין תאי הבת. מיטוזה מחולקת ל-4 שלבים. השלב הראשון נקרא לנבא, 2 - מטאפאזה, 3 - אנפאזה,רביעי - טלופאז.

אם לתא יש קבוצה חצי (הפלואידית) של כרומוזומים, המהווים 23 כרומוזומים (תאי מין), אז קבוצה זו מסומנת על ידי הסמל בכרומוזומים ו-1c DNA, אם דיפלואיד - כרומוזומים 2p ו-2c DNA (תאים סומטיים מיד לאחר חלוקה מיטוטית ), קבוצה אנופלואידית של כרומוזומים - בתאים לא תקינים.

פרופאזה.פרופאזה מתחלקת למוקדמת ומאוחרת. במהלך הנבואה המוקדמת, מתרחשת ספירליזציה של הכרומוזומים והם הופכים גלויים בצורה של חוטים דקים ויוצרים כדור צפוף, כלומר נוצרת דמות כדור צפופה. עם תחילת הפרופזה המאוחרת, הכרומוזומים מסתחררים עוד יותר, וכתוצאה מכך הגנים של מארגני הכרומוזומים הגרעיניים נסגרים. לכן, שעתוק rRNA ויצירת תת-יחידות כרומוזומים מפסיקים, והגרעין נעלם. במקביל, מתרחש פיצול של הממברנה הגרעינית. שברים של הממברנה הגרעינית מתקפלים ל-vacuoles קטנים. כמות ה-EPS הגרנורי בציטופלזמה יורדת. מיכלי ה-EPS הגרגירים מפוצלים למבנים קטנים יותר. מספר הריבוזומים על פני ממברנות ה-ER יורד בחדות. זה מוביל לירידה בסינתזת החלבון ב-75%. בשלב זה, מרכז התא מכפיל את עצמו. 2 מרכזי התאים המתקבלים מתחילים להתפצל לכיוון הקטבים. כל אחד ממרכזי התא החדשים שנוצרו מורכב מ-2 צנטריולים: אם ובת.

בהשתתפות מרכזי תאים, מתחיל להיווצר ציר ביקוע, המורכב ממיקרוטובולים. הכרומוזומים ממשיכים להסתחרר, וכתוצאה מכך נוצר כדור כרומוזומים רופף הממוקם בציטופלזמה. לפיכך, פרופאזה מאוחרת מאופיינת בכדור רופף של כרומוזומים.

מטאפאזה.במהלך המטאפאזה, הכרומטידות של הכרומוזומים האימהיים הופכות גלויות. כרומוזומים אימהיים מסתדרים במישור המשווה. אם אתה מסתכל על הכרומוזומים האלה מקו המשווה של התא, הם נתפסים כמו לוח משוון(lamina equatorialis). אם אתה מסתכל על אותה צלחת מהצד של המוט, אז זה נתפס כמו כוכבת אמא(מנסטר). במהלך המטאפאזה, היווצרות הציר הושלמה. שני סוגים של מיקרוטובולים נראים בציר. חלק מהמיקרוטובולים נוצרים ממרכז התא, כלומר מהצנטריול, ונקראים מיקרו-צינוריות צנטרולריות(microtubuli cenriolaris). מיקרוטובולים אחרים מתחילים להיווצר מהקינטוכורים של הכרומוזומים. מה הם קינטוכורים? באזור של התכווצויות כרומוזומים ראשוניים יש מה שנקרא קינטוכורים. לקינטוכורים אלה יש את היכולת לגרום להרכבה עצמית של מיקרוטובולים. כאן מתחילות המיקרוטובולים, שצומחות לכיוון מרכזי התא. לפיכך, הקצוות של המיקרו-צינוריות הקינטוכוריות משתרעות בין הקצוות של המיקרו-צינוריות הצנטרולריות.

אנפאזה.במהלך אנפאזה מתרחשת הפרדה בו-זמנית של כרומוזומי הבת (כרומטידים), שמתחילים לנוע, חלקם לאחד ואחרים לקוטב השני. במקרה זה, מופיע כוכב כפול, כלומר 2 כוכבי בת (diastr). תנועת הכוכבים מתבצעת בזכות הציר והעובדה שהקטבים של התא עצמם מתרחקים במידת מה זה מזה.

מנגנון, תנועות של כוכבי בת.תנועה זו מובטחת על ידי העובדה שקצות המיקרו-צינוריות הקינטוכוריות מחליקות לאורך קצות המיקרו-צינוריות הצנטרולריות ומושכות את הכרומטידות של כוכבי הבת לכיוון הקטבים.

טלופאז.במהלך הטלופזה, תנועת כוכבי הבת נעצרת ומתחילות להיווצר ליבות. כרומוזומים עוברים דה-פירליזציה, ומסביב לכרומוזומים מתחילה להיווצר מעטפת גרעינית (נוקלאולמה). מכיוון שסיבי ה-DNA של הכרומוזומים עוברים דה-פירליזציה, מתחיל שעתוק

RNA על גנים שהתגלו. מאז מתרחשת דה-ספיראליזציה של סיבולי DNA של כרומוזום, rRNA בצורת חוטים דקים מתחיל להתעתק באזור המארגנים הגרעיניים, כלומר נוצר המנגנון הפיברילרי של הגרעין. לאחר מכן חלבונים ריבוזומליים מועברים לסיבי rRNA, אשר מורכבים עם rRNA, וכתוצאה מכך נוצרות תת-יחידות ריבוזומליות, כלומר נוצר מרכיב גרגירי של הגרעין. זה קורה כבר בטלופזה מאוחרת. ציטוטומיה,כלומר, היווצרות של היצרות. כאשר נוצרת היצרות לאורך קו המשווה, הציטולמה פולשת. מנגנון האינוואגינציה הוא כדלקמן. טונופילמנטים, המורכבים מחלבונים מתכווצים, ממוקמים לאורך קו המשווה. טונופילמנטים אלה מסירים את הציטולם. ואז הציטולמה של תא בת אחד נפרדת מתא בת דומה אחר. כך, כתוצאה ממיטוזה, נוצרים תאי בת חדשים. מסתם של תאי הבת פחותה פי 2 בהשוואה לאם. יש להם גם פחות DNA - מתאים ל-2c, ומחצית ממספר הכרומוזומים - מתאים ל-2p. לפיכך, חלוקה מיטוטית מסיימת את מחזור התא.

משמעות ביולוגית של מיטוזההוא שבגלל החלוקה מתרחשת צמיחת הגוף, התחדשות פיזיולוגית ותיקון של תאים, רקמות ואיברים.

משמעות ביולוגית של חלוקת תאים.תאים חדשים נוצרים מחלוקה של תאים קיימים. אם אורגניזם חד-תאי מתחלק, נוצרים ממנו שניים חדשים. אורגניזם רב תאי גם מתחיל את התפתחותו לרוב עם תא בודד. באמצעות חלוקות חוזרות ונשנות, נוצר מספר עצום של תאים המרכיבים את הגוף. חלוקת תאים מבטיחה רבייה והתפתחות של אורגניזמים, ולכן את המשכיות החיים על פני כדור הארץ.

מחזור התא- חיי תא מרגע היווצרותו במהלך חלוקת תא האם ועד לחלוקה שלו (כולל חלוקה זו) או מוות.

במהלך מחזור זה, כל תא גדל ומתפתח בצורה כזו שיבצע בהצלחה את תפקידיו בגוף. לאחר מכן התא מתפקד למשך זמן מסוים, ולאחר מכן הוא מתחלק, יוצר תאי בת או מת.

בסוגים שונים של אורגניזמים, מחזור התא לוקח זמנים שונים: למשל, ב בַּקטֶרִיָהזה נמשך בערך 20 דקות, נעלי בית ריסים- מ-10 עד 20 שעות תאים של אורגניזמים רב-תאיים מתחלקים לעתים קרובות בשלבים המוקדמים של ההתפתחות, ואז מחזורי התא מתארכים באופן משמעותי. לדוגמה, מיד לאחר לידתו של אדם, תאי המוח מתחלקים מספר עצום של פעמים: 80% מהנוירונים במוח נוצרים בתקופה זו. עם זאת, רוב התאים הללו מאבדים במהירות את יכולת ההתחלקות, וחלקם שורדים עד למוות הטבעי של הגוף מבלי להתחלק כלל.

מחזור התא מורכב מאינטרפאזה וממיטוזה (איור 54).

Interphase- המרווח של מחזור התא בין שתי חלוקות. במהלך כל האינטרפאזה, הכרומוזומים אינם ספירליים הם ממוקמים בגרעין התא בצורה של כרומטין. ככלל, אינטרפאזה מורכבת משלוש תקופות: טרום סינתטי, סינתטי ופוסט סינתטי.

תקופה פרה-סינתטית (G,)- החלק הארוך ביותר של האינטרפאזה. זה יכול להימשך בסוגים שונים של תאים בין 2-3 שעות למספר ימים. במהלך תקופה זו, התא גדל, מספר האברונים גדל, אנרגיה וחומרים מצטברים להכפלת ה-DNA שלאחר מכן במהלך תקופת Gj, כל כרומוזום מורכב מכרומטיד אחד, כלומר מספר הכרומוזומים. p)וכרומטידות (עִם)התאמות. סט כרומוזומים וכרומוזומים

ניתן לבטא מאטיד (מולקולות DNA) של תא דיפלואידי בתקופת G r של מחזור התא על ידי כתיבה 2p2s.

בתקופה הסינתטית (S)שכפול DNA מתרחש, כמו גם סינתזה של חלבונים הדרושים להיווצרות שלאחר מכן של כרומוזומים. INבמהלך אותה תקופה מתרחשת הכפלה של צנטריולים.

שכפול DNA נקרא שכפול.במהלך השכפול, אנזימים מיוחדים מפרידים בין שני הגדילים של מולקולת ה-DNA המקורית, ומפרקים את קשרי המימן בין נוקלאוטידים משלימים. מולקולות של DNA פולימראז, אנזים השכפול העיקרי, נקשרות לגדילים המופרדים. ואז מולקולות ה-DNA פולימראז מתחילות לנוע לאורך שרשראות האם, תוך שימוש בהן כתבניות, ולסנתז שרשראות בת חדשות, תוך בחירת נוקלאוטידים עבורן על פי עקרון ההשלמה (איור 55). לדוגמה, אם לקטע של שרשרת האם של ה-DNA יש את רצף הנוקלאוטידים A C G T G A, אז לקטע של שרשרת הבת יהיה הצורה THCACT. INבהקשר לכך, שכפול מכונה תגובות סינתזת מטריצה. INכתוצאה משכפול נוצרות שתי מולקולות DNA דו-גדיליות זהות - INכל אחד מהם כולל שרשרת אחת של מולקולת האם המקורית ושרשרת בת אחת שסונתזה לאחרונה.

בסוף תקופת S, כל כרומוזום כבר מורכב משתי כרומטידות אחיות זהות המחוברות זו לזו בצנטרומר. מספר הכרומטידות בכל זוג כרומוזומים הומולוגיים הופך לארבעה. לפיכך, קבוצת הכרומוזומים והכרומטידים של תא דיפלואידי בסוף תקופת S (כלומר לאחר שכפול) מתבטאת על ידי הערך 2p4s.

תקופה פוסט-סינתטית (G 2)מתרחשת לאחר הכפלת ה-DNA - בשלב זה, התא צובר אנרגיה ומסנתז חלבונים לקראת החלוקה הקרובה (לדוגמה, החלבון טובולין לבניית מיקרוטובוליות, אשר יוצרות לאחר מכן את ציר החלוקה). במהלך כל תקופת C 2, קבוצת הכרומוזומים והכרומטידות בתא נשארת ללא שינוי - 2n4c.

אינטרפאזה מסתיימת ומתחילה חֲלוּקָה,כתוצאה מכך נוצרים תאי בת. במהלך מיטוזה (הדרך העיקרית של חלוקת תאים אוקריוטים), הכרומטידות האחיות של כל כרומוזום נפרדות זו מזו ומגיעות לתאי בת שונים. כתוצאה מכך, לתאי בת צעירים הנכנסים למחזור תאים חדש יש סט 2p2s.

לפיכך, מחזור התא מכסה את פרק הזמן מהופעת התא ועד לחלוקתו המלאה לשני תאי בת וכולל בין-פאזה (תקופות G r, S-, C 2) ומיטוזה (ראה איור 54). רצף זה של תקופות מחזור התא אופייני לתאים המתחלקים כל הזמן, למשל, עבור תאים של שכבת הנבט של האפידרמיס של העור, מח עצם אדום, הקרום הרירי של מערכת העיכול של בעלי חיים, ותאי החינוך. רקמה של צמחים. הם מסוגלים לחלק כל 12-36 שעות.

לעומת זאת, רוב התאים של אורגניזם רב-תאי הולכים בדרך של התמחות ולאחר שעברו חלק מתקופת Gj, יכולים לעבור למה שנקרא תקופת מנוחה (Go-period).תאים בתקופת G n מבצעים את תפקידיהם הספציפיים בגוף מתרחשים בהם תהליכים מטבוליים ואנרגיה, אך הכנה לשכפול אינה מתרחשת. תאים כאלה, ככלל, מאבדים לצמיתות את יכולתם להתחלק. דוגמאות כוללות נוירונים, תאים בעדשת העין ועוד רבים אחרים.

עם זאת, תאים מסוימים שנמצאים בתקופת Gn (לדוגמה, לויקוציטים, תאי כבד) יכולים לעזוב אותו ולהמשיך את מחזור התא, לעבור את כל תקופות האינטרפאזות והמיטוזה. כך, תאי כבד יכולים לרכוש שוב את היכולת להתחלק לאחר מספר חודשים של תקופת מנוחה.

מוות של תאים.מוות (מוות) של תאים בודדים או קבוצות שלהם מתרחש ללא הרף באורגניזמים רב-תאיים, כמו גם מוות של אורגניזמים חד-תאיים. ניתן לחלק מוות תאי לשתי קטגוריות: נמק (מיוונית. nekros- מת) ו-ap-ptosis, אשר נקרא לעתים קרובות מוות תאי מתוכנת או אפילו התאבדות תאים.

נֶמֶק- מוות של תאים ורקמות באורגניזם חי הנגרם כתוצאה מפעולה של גורמים מזיקים. נמק יכול להיגרם מחשיפה לטמפרטורות גבוהות ונמוכות, קרינה מייננת וכימיקלים שונים (כולל רעלים שמשתחררים על ידי פתוגנים). מוות של תאים נקרוטי נצפה גם כתוצאה מנזק מכני, הפרעה באספקת הדם ועצבוב של רקמות ותגובות אלרגיות.

בתאים פגומים, חדירות הממברנה מופרעת, סינתזת חלבון נעצרת, תהליכים מטבוליים אחרים נעצרים, הגרעין, האברונים ולבסוף התא כולו נהרס. תכונה של נמק היא שקבוצות שלמות של תאים נתונות למוות כזה (לדוגמה, במהלך אוטם שריר הלב, עקב הפסקת אספקת החמצן, מת קטע בשריר הלב המכיל תאים רבים). בדרך כלל, תאים גוססים מותקפים על ידי לויקוציטים, ומתפתחת תגובה דלקתית באזור הנמק.

אפופטוזיס- מוות תאי מתוכנת, מווסת על ידי הגוף. במהלך התפתחותו ותפקודו של הגוף חלק מתאיו מתים ללא נזק ישיר. תהליך זה מתרחש בכל שלבי חייו של האורגניזם, אפילו במהלך תקופת העובר.

בגוף הבוגר מתרחש גם מוות תאים מתוכנן ללא הרף. מיליוני תאי דם, אפידרמיס, רירית מערכת העיכול וכו' מתים לאחר הביוץ, חלק מתאי הזקיקים של השחלה מתים, ולאחר ההנקה מתים תאי בלוטות החלב. בגוף האדם הבוגר, 50-70 מיליארד תאים מתים מדי יום כתוצאה מאפופטוזיס. במהלך אפופטוזיס, התא מתפרק לשברים נפרדים המוקפים בפלזמה. בדרך כלל, שברי תאים מתים נספגים על ידי תאי דם לבנים או תאים שכנים מבלי לעורר תגובה דלקתית. מילוי תאים אבודים מובטח על ידי חלוקה.

לפיכך, נראה כי אפופטוזיס קוטעת את אינסוף חלוקות התאים. מ"לידתם" ועד לאפופטוזיס, תאים עוברים מספר מסוים של מחזורי תאים תקינים. לאחר כל אחד מהם, התא ממשיך או למחזור תאים חדש או לאפופטוזיס.

1. מהו מחזור התא?

2. מה נקרא interphase? אילו אירועים עיקריים מתרחשים בתקופות G r, S- ו-0 2 של האינטרפאזות?

3. אילו תאים מאופיינים ב-G 0 -nepnofl? מה קורה בתקופה הזו?

4. כיצד מתבצע שכפול DNA?

5. האם מולקולות ה-DNA המרכיבות את הכרומוזומים ההומולוגיים זהות? בהרכב של כרומטידות אחיות? מַדוּעַ?

6. מהו נמק? אפופטוזיס? מהם הדמיון וההבדלים בין נמק לאפופטוזיס?

7. מהי המשמעות של מוות תאי מתוכנת בחייהם של אורגניזמים רב-תאיים?

8. למה אתה חושב שברוב המוחלט של האורגניזמים החיים השומר העיקרי של המידע התורשתי הוא ה-DNA, וה-RNA מבצע רק פונקציות עזר?

פרק 1. רכיבים כימיים של אורגניזמים חיים

• § 1. תכולת יסודות כימיים בגוף. מאקרו ומיקרו-אלמנטים
• § 2. תרכובות כימיות באורגניזמים חיים. חומרים אנאורגניים

פרק 2. תא - יחידה מבנית ותפקודית של אורגניזמים חיים

• § 10. תולדות גילוי התא. יצירת תורת התא
• § 15. רטיקולום אנדופלזמי. מתחם גולגי. ליזוזומים

פרק 3. מטבוליזם והמרת אנרגיה בגוף

• § 24. מאפיינים כלליים של חילוף חומרים והמרת אנרגיה

פרק 4. ארגון מבני וויסות פונקציות באורגניזמים חיים