View
104
Download
18
Tags:
Embed Size (px)
Citation preview
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