Chu kỳ và Phân chia tế bào
Chu kỳ tế bào là một chuỗi các sự kiện có trật tự, theo đó một tế bào nhân đôi các thành phần của nó và phân chia thành hai tế bào con. Lĩnh vực này tập hợp những kiến thức cơ bản về cách tế bào trải qua quá trình gian kỳ và phân chia, cách quá trình đó được điều hòa và kiểm soát, cũng như cách hai hình thức phân chia nhân chính — nguyên phân và giảm phân — tạo ra các tế bào soma và tế bào mầm tương ứng.
Definition
Chu kỳ tế bào là chuỗi các pha lặp đi lặp lại — gian kỳ (G1, S, G2) tiếp theo là pha nguyên phân (M) — qua đó một tế bào nhân thực phát triển, nhân đôi DNA của nó, và phân chia bộ gen và tế bào chất của nó thành hai tế bào con, được điều khiển bởi hoạt động kinase phụ thuộc cyclin dao động và các điểm kiểm soát giám sát.
Scope
Lĩnh vực này bao gồm bốn pha của chu kỳ tế bào nhân thực (G1, S, G2, M), bộ máy cyclin và kinase phụ thuộc cyclin điều khiển quá trình, các điểm kiểm soát giám sát duy trì tính toàn vẹn của bộ gen, cơ chế nguyên phân và phân chia tế bào chất, các phân chia giảm nhiễm và nguyên nhiễm của giảm phân, và quá trình chết tế bào theo chương trình như một cơ chế kiểm soát bổ sung số lượng tế bào. Nó xem xét các chủ đề này như các chủ đề sinh học tế bào cấu trúc và điều hòa chứ không phải là hướng dẫn lâm sàng.
Sub-topics
Key concepts
- Gian kỳ (G1, S, G2) và pha M
- Cyclin và kinase phụ thuộc cyclin (CDK)
- Nhân đôi DNA và phân ly nhiễm sắc thể
- Các điểm kiểm soát chu kỳ tế bào
- Điểm hạn chế và cam kết phân chia
- Nguyên phân so với giảm phân
- Chết tế bào theo chương trình (apoptosis)
Mechanisms
Sự tiến triển qua chu kỳ được thúc đẩy bởi sự hoạt hóa định kỳ của các kinase phụ thuộc cyclin, hoạt động của chúng tăng và giảm khi các đối tác cyclin điều hòa của chúng được tổng hợp và sau đó bị phá hủy. Nurse và các cộng sự đã chỉ ra rằng một CDK duy nhất (Cdc2/CDK1) hoạt động như một yếu tố kích hoạt phổ quát cho sự đi vào nguyên phân ở tất cả các sinh vật nhân thực, trong khi tổng hợp của Morgan coi các CDK là động cơ và đồng hồ của chu kỳ. Hartwell và Weinert đã định nghĩa các điểm kiểm soát là các mạch điều khiển làm dừng chu kỳ cho đến khi các bước trước đó — chẳng hạn như nhân đôi DNA hoàn chỉnh hoặc gắn kết nhiễm sắc thể chính xác — hoàn thành, đảm bảo rằng các sự kiện xảy ra theo đúng thứ tự. Sinh học ung thư, được Vermeulen và các cộng sự đánh giá, minh họa cách sự rối loạn điều hòa của các cơ chế kiểm soát này là nguyên nhân của sự tăng sinh không kiểm soát.
Clinical relevance
Hiểu biết về chu kỳ tế bào là nền tảng cho cách sự tăng sinh, tái tạo mô và lệch bội được mô tả trong khoa học sức khỏe, và cách nhiều tác nhân chống ung thư được hình thành để tác động lên các tế bào đang phân chia. Lĩnh vực này mô tả sự phân chia tế bào bình thường và rối loạn điều hòa ở cấp độ tham chiếu và không phải là cơ sở cho các quyết định chẩn đoán hoặc điều trị.
History
Sự hiểu biết hiện đại về chu kỳ tế bào xuất hiện vào cuối thế kỷ XX từ di truyền học nấm men và hóa sinh trứng động vật không xương sống biển: công trình của Nurse về nấm men phân hạch đã xác định kinase nguyên phân phổ quát, việc phát hiện ra các cyclin đã giải thích sự hoạt hóa định kỳ của nó, và khái niệm điểm kiểm soát của Hartwell và Weinert đã giải thích cách trật tự và tính trung thực được thực thi. Giải Nobel Sinh lý học hoặc Y học năm 2001 đã vinh danh Hartwell, Hunt và Nurse vì những khám phá này.
Key figures
- Leland Hartwell
- Paul Nurse
- Timothy Hunt
- David Morgan
Related topics
Seminal works
- hartwell-weinert-1989
- nurse-1990
- morgan-1997
Frequently asked questions
- Các pha của chu kỳ tế bào là gì?
- Gian kỳ bao gồm G1 (sinh trưởng), S (tổng hợp DNA), và G2 (sinh trưởng và chuẩn bị), và được tiếp nối bởi pha M, trong đó nhân phân chia bằng nguyên phân và tế bào phân chia bằng phân chia tế bào chất; các tế bào không phân chia có thể ở trạng thái nghỉ ngơi gọi là G0.
- Chu kỳ tế bào khác với phân chia tế bào như thế nào?
- Chu kỳ tế bào là toàn bộ chuỗi lặp lại mà một tế bào trải qua giữa các lần phân chia, trong khi phân chia tế bào (nguyên phân với phân chia tế bào chất, hoặc giảm phân) là phần pha M trong đó một tế bào trở thành hai hoặc, trong giảm phân, bốn.