المحاضرة الاولى - عملي وراثة - دورة حياة الخلية

دورة الخلية

Cell Cycle

جامعة ديالى

قسم الثروة الحيوانية–كلية الزراعة

خالد حامد حسن.د.ا

تربية وتحسين طيور داجنة

2013

محاضرات في مبادئ علم الوراثة

Prof. Dr. Khalid Hamid Hasan – College of Agriculture – Diyala University – Republic of Iraq .

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

4

Cell Division in Prokaryotes

Prof. Dr. Khalid Hamid Hasan – College of Agriculture – Diyala University – Republic of Iraq .

Prof. Dr. Khalid Hamidجمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ Hasan – College of Agriculture – Diyala University – Republic of Iraq .

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

وم مستويات تعبئة الدنا في الكروموس

دورة الخلية

تمرالتيالخطواتوالمراحلمنسلسلةهي

ساماالنقطريقعنتكاثرهالغرضالخليةبها

.الميتوزي

يفالموجودالدنايتضاعفالخليةدورةوخالل

كروماتيدينذلكعنينتجوالكروموسوم

.كروموسوملكلشقيقين

كلتحتوينواتينإلىالنواةتنقسمذلكبعد

و،الكروموسوماتمنالعددنفسعلىمنهما

اللخمنالخليةحياةمراحلعلىالسيطرةتتم

checkسيطرةنقاطثالث pointsلضمان

جةالناتالدناجزيئةأنوالدناتضاعفاكتمال

.مدمرةغيرسليمة

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

:بشكل عام تنقسم دورة الخلية إلى طورين رئيسيين

G2و Sو G1يضم Interphaseالطور البيني #

في الشكل التوضيحيMيمثل واالنقسام الميتوزي #

ر متحلزن غيوالخلية الفتية الناتجة عن االنقسام الخلوي السابق تمتلك كروموسوم غير متضاعف

.محتويات النواة محاطة بالغالف النووي وحلزنة فائقة

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

Interphaseالطور البيني

G1األولىالنموفترة

جتنتأنبعدالخليةتدخلها

يالميتوزاالنقساممنالخلية

الطورهذاخاللوالسابق

معظمببناءالخليةتقوم

واتالكربوهيدر،البروتينات

إلدامةتحتاجهاالتيالدهون

قدالتيكذلكوفعالياتها

بحكموتصدرهاتفرزها

الخليةتقومكما.وظيفتها

العضياتوتضاعفبالنمو

organellesوالتحضير

اعفلتضالالزمةللميكانيكية

.الدنا

وقفتتالخالياأنواعمنالعديد

يفمقيدةوتبقىاالنقسامعن

تؤديوتبقىG1الطورهذا

قفوتتوالمتخصصةوظائفها

الخاليامثالها.االنقسامعن

.العصبية

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

Interphaseالطور البيني

Sالدناتضاعفمرحلة

DNAالدناتصنيعخاللهايجري

synthesisتضاعفعنهاوينتج

تصبحوالوراثيةالمادة

ونتتكومتضاعفةالكروموسومات

معطترتبشقيقينكروماتيدينمن

السنتروميرمنطقةفيبعضها

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

Interphaseالطور البيني

G2الثانيةالنمومرحلة

Sناالدتضاعفتعقبالتيالمرحلةهي

يناتالبروتبإنتاجالخليةخاللهاوتقوم

ماالنقساعمليةإلتمامتحتاجهاالتي

.الميتوزي

نمويستمرالمرحلةهذهوخالل

فيالموجودةالعضياتوتضاعف

.لخلويالالنقسامتحضيراالسايتوبالزم

رللطواألخيرةالمرحلةالطورهذايمثل

رحلةالمإلىالخليةبعدهاوتدخلالبيني

االنقساموهيالخليةدورةمنالثانية

.الميتوزي

هذهفيالكروموسومشكليكون

.المتضاعفالشكلهوG2المرحلة

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

Cell Divisionمرحلة االنقسام الخلوي

إلىةالخليتدخلالبينيالطورنهايةبعد

منيتضالذيالميتوزياالنقساممرحلة

إلىالنواةانقسامتمثلاألولىمرحلتين

منبمحتوياتهمامتماثلتيننواتين

االنقساموالثانية،الكروموسومات

تينخليعنهينتجالذيالسايتوبالزمي

.األمالخليةعنناتجةجديدتين

أنهيعلميةحقيقةتؤكدالخليةدورة

.قةسابخالياعنتنتجالجديدةالخاليا

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

ر الخاليا الناتجة عن االنقسام الخلوي تدخل مباشرة إلى الطو

.G1البيني

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

أماتحددG1السيطرةنقطة

تالمؤقالتوقفأوالكاملالتوقف

والالحقالطورإلىالمرورأو

النموعوامللسيطرةتخضع

growth factors

إلىالخليةمرورتحددG2السيطرةنقطة

.مرورهاعدممنالخلوياالنقسامطور

ماالنقسااكتمالتحددMالسيطرةنقطة

أوجديدتينخليتينوتكوينالخلوي

.االنقسامعنالتوقف

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

Control the Cell Cycle

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

الخاليامنللعديدبالنسبة:G1السيطرةنقطة

اطالنقبقيةمنأهميةاألكثرالنقطةهذهتعتبر

.للبائناخاليافيالخليةتقييدنقطةتعتبرحيث

يةالخلفاناالستمرارإشارةالخليةاستلمتفإذا

.االنقساموالخليةدورةتكمل

فاتاالستمرارإشارةالخليةتستلملمإذاأما

رطوفيتدخلالوالخليةدورةمنتخرجالخلية

G0طورهايسمىوبذلكاالنقسام phase

.اإلنسانجسمخاليامعظمالطورهذاويمثل

إلىتعودأنلهايمكنالكبدخاليا

يربتأثوذلكتوقفهابعدالخليةدورة

growthالنموعواملتحفيز

factorsعاليةالخالياولكن

العصبيةالخاليامثلالتخصص

علىتنقسمالفإنهاالعضليةوالخاليا

.اإلطالق

:Sالالحقالطورإلىالمرورللخليةيمكن

.كافياالخليةحجمكانإذا#

.الالزمةالغذائيةالموادتوفر#

والنمعواملتمثلالتياإلشاراتوجود#

.أخرىخالياتصدرهاالتيو

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

يكونkinaseكنيزبروتين

تفعيلعدمأوتفعيلعنمسؤول

رتهافسفطريقعنأخرىبروتينات

فيثابتةالبروتينهذهمستويات،

رغيالبروتينهذاويكون،الخلية

دبعفعااليصبحوبمفردهفعال

.cyclinبروتينمعارتباطه

لذلك يسمى

Cyclin dependent kinase ( cdk )

بروتينمستويات

cyclinةبصوريتقلب

شدةبترتفعحيثدورية

مثالبينيالطورخالل

دةبشتنخفضذلكبعد

يالميتوزاالنقسامخالل

نبروتيمعسايكلينارتباط

يففعاالالمعقديصبحكنيز

فالمستهدالبروتينتفعيل

Target proteinعن

البروتينفسفرةطريق

ATPباستخدامالمستهدف

cdk

البروتينفسفرةعملية

تفعيلهلغرضالمستهدف

هناك جزيئات مؤثرة تعمل نقاط سيطرة

:على دورة الخلية

Cyclin-CDK Complex

Cyclin CDK Partner

G1-CDK cyclin D* CDK4, CDK6

G1/S-CDK cyclin E CDK2

S-CDK cyclin A CDK2

M-CDK cyclin B CDK1**

Four different classes of cyclins have been defined on the basis of the stage of

the cell cycle in which they bind and activate CDKs.

These four classes are G1-cyclins, G1/S-cyclins, S-cyclins, and M-cyclins.

The cyclin nomenclature and associated CDK in mammalian

cells are listed in the following Table.

*There are three D cyclins in mammals: D1, D2, and D3

**CDK1 is the same as CDC2 in fission yeast and CDC28 in budding yeast

اعتمادا على المرحلة من دورة الخلية التي يرتبط بها cyclinتم التعرف على أربعة أنواع من البروتين سايكلين

:لتنشيطه وهذه األنواع األربعة هي cdkمع G1-cyclins( cyclin D ) , G1/S-cyclin( cyclin E ) , S-cyclin( cyclin A) , M-cyclin( cyclin B) .

في اللبائن هي D cyclinومع ذلك هناك اختالفات بين األنواع حيث أشارت الدراسات إلى وجود ثالثة أنواع من

:D1, D2, and D3.

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

تضاعفمتطلباتضمانبعد

G1السيطرةنقطةتسمحالدنا

الطورإلىبالمرورللخلية

والدناتكرارهووالالحق

لالنقسامللتهيؤمضاعفته

الميتوزي

طور تضاعف

المادة الوراثية

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

Mitosis Promoting Factor ( MPF )يلعب

انحاللعلىيحفزكما،الميتوزياالنقسامطورإلىG2السيطرةنقطةخاللالخليةلمرورمحفزادورا

.الميتوزياالنقسامخاللسايكلينمستوىخفضعلىتحفيزهإلىإضافة،النوويالغالف

ونتكأنإلىالخليةتحتاج

يكونأنوكافبحجم

الكروموسوماتتضاعف

تمرلكيكامالوصحيحا

السيطرةنقطةمنالخلية

G2االنقسامطورإلى.

MPF activates a

complex that

degrades cyclin

نشاطوتوفرمستوياتيختلف

cyclinوMPFحسب

الخليةأطوار

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

هذهتضمنأنبويج،جديدتينخليتينإلىالخليةاالنقسامبمتابعةللخليةالسماحعلىتسيطرMالسيطرةنقطة

إلىدخولهابلقاالستوائيةالصفيحةعندالمغزلخيوطإلىصحيحةبصورةالكروموسوماتجميعارتباطالنقطة

.افيةإضكروموسوماتأومفقودةكروموسوماتتمتلكالالجديدةالخالياأنيضمنهذاو،االنفصاليالطور

نمتنشأاالنفصاليالطورحدوثتؤخرالتياإلشارة

تؤشروالتيkinetochoreتسمىوالسنتروميرمنطقة

،بالكروموسوماتترتبطلممغزلخيوطهناكأنإلى

غيرالياالنفصللطورالمحفزالمعقديبقىالحالةهذهوفي

فعال

Anaphase Promoting Complex ( APC )

الكروموسوماتجميعترتبطعندما

مناطقعندالمغزلبخيوط

kinetochoreيصبحAPCفعاال

صبحتوسايكلينتوقفيحفزوبذلك

تيداتالكروماتربطالتيالبروتينات

ذلكبوفعالةغيربعضهامعالشقيقة

طورالفيبعضهاعنانفصالهايسهل

االنفصالي

Waiting fixes some defects…..

Time

منطقةإلىالمغزلخيوطارتباطعدم

kintochoreدخوليؤخرالكروموسوماتاحد

لخللاإصالحبانتظاراالنفصاليالطورإلىالخلية

.الصحيحباالنقسامالخليةتستمروبعدهاجمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

…..but not others

TimeX

(متضادةأقطابإلىوليس)القطبلنفسالمغزلبخيوطالشقيقةالكروماتيداتارتباطإن

داونمتالزمةمثالهاومتوازنةغيركميتاتحدوثنتيجةكروموسوميشذوذإلىيؤدي

.21الزوجفيإضافيكروموسومالمصابالفرديمتلكحيث(المنغولية)

لبعضاالنقسامتوقف

لةالحايصلحالالوقت

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

Prophase

Metaphase

Anaphase

Telophase

Cytokinesis

مراحل االنقسام الميتوزي

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

بصورةالخليةدورةاكتمالعنينتج

إلىتدخلجديدتينخليتينصحيحة

.ليةللخجديدةدورةلتبدأالبينيالطور

1

.

2

. 4

.

3

.

5.

What happens when you cut your

finger?

The cells bordering the injury will begin

dividing to fill in the gap in the tissues that

have been torn or broken. This is the process

known as wound healing.

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

Mutations in these Cell Cycle regulatory genes cause cancer:

* Proto‐Oncogenes – proteins that directly or indirectly promote the cell cycle

(stimulatory pathway )

*Tumor suppressor genes – proteins that directly or indirectly inhibit the cell

cycle (inhibitory pathway )

*Telomerase – inhibits the degradation of telomeres which signal cell

senescence (biological aging ) l

# Telomeres – DNA segments at ends of chromosome to protect strands;

shorten after every cell division; when they get too small the cell stops dividing.

ن حدوث الطفرة في الجينات المسؤولة عن تنظيم دورة الخلية يؤدي إلى حدوث السرطا

جمهورية العراق / جامعة ديالى –كلية الزراعة / خالد حامد حسن . د.أ

0

1/200

1/100

1/67

1/50

1/40

1/33

25 30 35 40 45 50

Mother's Age

Ris

k

Down Syndrome births rise sharply with age of mothers

العوامل الخارجية المؤثرة على دورة الخلية

:الخلية منها تؤثر على انقسامانفيزيائية خارجية مختلفة يمكن وهناك عوامل كيميائية

Growth factorsعوامل النمو -1

،المثاللسبيعلى.االنقسامعلىأخرىخالياتحفزوالتيالخاليامنمجموعةمنإطالقهايجريبروتيناتهي

plateletالنموعامل – drived growth factors(PDGF)والتيالدمويةاألقراصمنينتجوالذي

tyrosineمستقبالتمعترتبط – kinaseنوعمنالرابطالنسيجخاليافيالموجودةfibroblastوذلك

.الخلوياالنقسامعلىيحفز

.لكل نوع من الخاليا عامل نمو متخصص بها أو توليفة من عدة عوامل نمو -2

تنقسم في الوسط الزرعي fibroblastفي وسط زراعة الخاليا ، حيث إن خاليا PDGFيمكن مالحظة دور -3

وفي الخاليا المجاورة للجرح PDGFالدموية تطلق االقراصوفي الكائنات الحية ، .فقط PDGFالحاوي على

.يساعد تكاثر الخاليا وانتشارها على شفاء الجروح

– Densityيبدو إن عوامل النمو تظهر أهمية في التثبيط المعتمد على كثافة الخاليا-4 dependent inhibition

علىالخاليانمواحدةطبقةلتكونتنقسماعتياديازرعيوسطفيالمزروعةالخالياإنحيث،الخالياانقسامعلىتأثيرهافي

.الزرعيالوسطلحاويةالداخليالسطح

كميةتصبحعاليةاالخاليكثافةتصبحوعندما،الفجوةلتمألتنموسوفالخاليافانالمتكونالنسيجفيفجوةحصولحالةوفي

.الخلوياالنقسامباستمرارلتسمحكافيةغيرالغذائيةوالموادالنموعوامل

معظم الخاليا الحيوانية تظهر اعتماد االنقسام الخلوي على تماس الخاليا مع المادة خارج الخاليا -5

Achorage dependence،والخالياخارجالمادةبينارتباطعملخاللمنالسيطرةتظهرو

cytoskeletalالخليةهيكلعناصروالبالزميالغشاءبروتينات elements