If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ha webszűrőt használsz, győződj meg róla, hogy a *.kastatic.org és a *.kasandbox.org nincsenek blokkolva.

Fő tartalom

Biológia

Tantárgy/kurzus: Biológia > 8. témakör

4. lecke: A sejtciklus szabályozása, a rák és az őssejtek
Természettudomány
Biológia
A sejtosztódás
A sejtciklus szabályozása, a rák és az őssejtek
© 2023 Khan AcademyFelhasználási feltételekAdatkezelési tájékoztatóSüti figyelmeztetés

A sejtciklus ellenőrzési pontjai

Google Osztályterem
Hogyan építenek be a sejtek ellenőrzési pontokat a sejtciklus szabályozása érdekében: ellenőrzési pontok a G1 és a G2 fázis végén, valamint a mitózis M ellenőrzési pontja. 

Bevezetés

Ahogy a sejtek haladnak előre a sejtciklusban, vajon szépen átlibbennek-e egyik fázisból a másikba? Ha ráksejtekről van szó, akkor a válasz esetleg igen. A többi sejt sejtciklusa azonban szigorúan szabályozott. Saját belső állapotukra vonatkozó információkat és környezetükkel kapcsolatos jeleket is mérlegelnek a sejtosztódás felé vezető úton felmerülő döntési helyzetekben. Ez a szabályozás biztosítja, hogy a sejtek nem kezdenek el osztódni kedvezőtlen körülmények között (például ha a DNS-ük károsodott, vagy ha fizikailag nincs több hely az adott szövetben vagy szervben).

A sejtciklus ellenőrzési pontjai

Az ellenőrzési pontok az eukarióta sejtciklus azon szakaszai, amelyek során a sejtek megvizsgálják a külső és belső környezetre vonatkozó információkat, és „döntenek” a sejtciklus következő szakaszába történő belépésről.
Számos ellenőrzési pont létezik, de a három legfontosabb a következő:
  • A G1 ellenőrzési pont a G1/S átmenetnél.
  • A G2 ellenőrzési pont a G2/M átmenetnél.
  • Az M ellenőrzési pont a mitózis metafázisa és anafázisa között.
A sejtciklus ellenőrzési pontjait bemutató sematikus ábra. A G1 ellenőrzési pont a G1 fázis vége felé helyezkedik el (közel a G1/S átmenethez). A G2 ellenőrzési pont a G2 fázis végégnél található (közel a G2/M átmenethez). Az M ellenőrzési pont a mitózis metafázisa és anafázisa közé épült be.

A G1 ellenőrzési pont

A G1 ellenőrzési pont az egyik fő döntési helyzet a sejtek életében: el kell dönteniük, hogy osztódnak-e vagy sem. A G1 ellenőrzési pont átlépése visszafordíthatatlan elköteleződést jelent a sejtosztódás irányába. Ez azt jelenti, hogy ha egy hiba (például hogy károsodott a DNS, vagy hiba történt a korábbi replikáció során) rejtve marad a G1 ellenőrzési ponton túl, akkor ez a hiba automatikusan tovább fog görgetődni a jövendő két utódsejt életébe.
A G1 ellenőrzési pont. A G1 ellenőrzési pont a G1 fázis végénél található, azelőtt, hogy a sejtek belépnének az S fázisba. Ha egy sejt nem jut keresztül a G1 ellenőrzési ponton, akkor a sejt adott esetben kiléphet a sejtciklusból, belépve a G0 fázisba. Ha a körülmények megfelelően alakulnak, akkor a sejt visszalép a ciklusba. (Ha az ellenőrzési ponton olyan hiba merül fel, amelyet nem lehet javítani, például a kiderül, hogy károsodott a DNS, akkor a sejt az apoptózissal, a programozott sejthalál nevű folyamattal „öngyilkosságot” követ el, megakadályozva a hiba továbbterjedését.)
A G1 ellenőrzési pontnál a sejtek eldöntik, hogy végleg elköteleződnek-e a sejtosztódás irányában. A döntést megalapozó tényezőkre példa:
  • A sejt mérete
  • Tápanyagok megléte
  • Növekedési faktorok jelenléte
  • A DNS épsége
A G1 ellenőrzési pontnál a sejtek ellenőrzik, hogy a belső és külső környezet megfelelő-e a sejtosztódáshoz. Példaképp álljon itt néhány tényező, amelyet a sejteknek mérlegelniük kell:
  • Méret. Elég nagy a sejt az osztódáshoz?
  • Tápanyagok. Vannak a sejtnek megfelelő energetikai tartalékai, vagy áll rendelkezésre elég tápanyag az osztódáshoz?
  • Molekuláris jelek. Kap a sejt pozitív jeleket (például növekedési faktorokat) a szomszédaitól?
  • A DNS integritása. Van jelen sérült DNS-szakasz?
Nem csak ezek a tényezők határozzák meg, hogy a sejtek túljuthatnak-e a G1 ellenőrzési ponton. A konkrét tényezők köre, illetve az egyes tényezők relatív súlya a sejttípus függvénye. Például bizonyos sejteknek mechanikai ingerekre is szükségük van az osztódáshoz (például hogy kapcsolódnak-e az extracelluláris mátrix felfüggesztést biztosító hálózatához)1.
Ha a sejtek nem kapják meg a szükséges pozitív visszajelzést a G1 ellenőrzési ponton, még mindig kiléphetnek a ciklusból, megkezdve a G0 fázisnak nevezett nyugalmi szakaszt. (Figyelem, ez a szakasz csak a sejtosztódás szempontjából tekinthető nyugalminak, a sejtek normális működése jellemzően ebben a szakaszban történik!) Egyes sejtek végleg a G0 fázisban ragadnak, míg mások visszatérnek a sejtciklusba, ha a körülmények kedvezővé válnak.

A G2 ellenőrzési pont

A sejtciklus sematikus ábrája, jelezve a G2 ellenőrzési pont legfontosabb történéseit. Ezen a ponton a sejtek ellenőrzik a következőket:
  • Károsodott-e a DNS
  • Befejeződött-e a DNS replikációja
A sejtek az M fázis előtt egy további ellenőrzési ponton mennek keresztül, annak érdekében, hogy megbizonyosodjanak a sejtosztódás megfelelő előkészítéséről. Ez garantálja, hogy az osztódás egészséges utódsejteket fog majd eredményezni, ép, teljes DNS-sel. Ez a G2 ellenőrzési pont, ahol a sejtek ellenőrzik többek között a következő tényezőket:
  • A DNS integritása. Van jelen sérült DNS-szakasz?
  • A DNS replikációja. A teljes DNS megkettőződött az S fázisban?
Ha hibára vagy károsodásra derül fény, leáll a sejtciklus: a sejtek megtorpannak a G2 ellenőrzési ponton, és nem mennek tovább, amíg a probléma meg nem oldódik. Például a sejt megkísérli befejezni a replikációt, vagy kijavítani a DNS-ben felfedezett hibát.
Ahogy a korábbi ellenőrzési ponton is, úgy ez alkalommal is apoptózist, programozott sejthalált kezdeményeznek a sejtek, ha a hiba elhárítására nincs lehetőség2. A hiba terjedésének megakadályozása kulcsfontosságú az elrákosodás megelőzésében.

Az M ellenőrzési pont

A sejtciklus sematikus ábrája, jelezve az M ellenőrzési pontot. Ezen a pontok a sejtek ellenőrzik a következőt:
  • A kromoszómák kapcsolódnak-e az orsófonalakhoz a sejt középsíkjában?
Az M ellenőrzési pontban a sejtek megvizsgálják, hogy az összes testvérkromatida megfelelően kapcsolódik-e az orsófonalakat alkotó mikrotubulusokhoz. Mivel a testvérkromatidák elválasztása az anafázisban visszafordíthatatlan folyamat, ezért a ciklus nem megy tovább addig, amíg az összes kromoszóma nem kapcsolódik szorosan legalább két olyan mikrotubulushoz, amely a sejt ellenkező pólusairól ered.
Hogy működik ez az ellenőrzési pont? Úgy tűnik, hogy a sejtek nem a metafázis középsíkját nézik végig, hogy megbizonyosodjanak az összes kromoszóma jelenlétéről. Ehelyett „kóbor” kromoszómákra vadásznak, amelyek rossz helyen vannak (például szabadon úszkálnak a sejtplazmában)3. Ha találnak ilyen kromoszómát, a sejtek leállítják a mitózist, időt hagyva az orsófonalaknak, hogy megragadják az elcsatangolt kromoszómát.

Milyen mechanizmusok működnek az ellenőrzési pontokon?

Ez a tananyag vázlatos áttekintést adott a sejtciklus szabályozásáról, kiemelve azokat a tényezőket, amelyek befolyásolják a sejtek folytatásra vagy a sejtciklus leállítására vonatkozó döntéseit az egyes ellenőrzési pontokon. Felmerülhet azonban a kérdés, hogy e tényezők pontosan mit is csinálnak a sejtben: hogyan változik a koncentrációjuk, és hogyan tudják mindezzel elősegíteni (vagy éppen gátolni) az egyik sejtciklus-fázisból a másikba történő átmenetet?
Az általános válasz az, hogy a külső és belső környezetre vonatkozó információkat közvetítő molekulák jelátviteli folyamatokat indítanak be a sejtekben, amelyek aktiválják vagy inaktiválják azokat az alapvető fehérjéket, amelyek meghatározóak a sejtciklus folytatásában. Ezekről a fehérjékről, működésükről, kapcsolataikról, vagy például a DNS-hibák hatásmechanizmusáról többet is megtudhatsz, ha elolvasod a sejtciklus regulátorairól szóló tananyagunkat.

Szeretnél részt venni a beszélgetésben?

Jelentkezz be
Még nincs hozzászólás.
Tudsz angolul? Kattints ide, ha meg szeretnéd nézni, milyen beszélgetések folynak a Khan Academy angol nyelvű oldalán.