Wzrost komórek - Cell growth

Podział, wzrost i proliferacja komórek

Wzrost komórek odnosi się do wzrostu całkowitej masy z komórki , w tym zarówno z cytoplazmy , jądrowej i organelli objętości. Wzrost komórek następuje, gdy ogólne tempo biosyntezy komórkowej (wytwarzanie biomolekuł lub anabolizmu) jest większe niż ogólne tempo degradacji komórkowej (niszczenie biomolekuł przez proteasom , lizosom lub autofagię lub katabolizm).

Wzrostu komórki nie należy mylić z podziałem komórki lub cyklem komórkowym , które są odrębnymi procesami, które mogą zachodzić wraz ze wzrostem komórki podczas procesu proliferacji komórek , w którym komórka, znana jako „komórka matka”, rośnie i dzieli się, aby wytworzyć dwa " komórki potomne ". Co ważne, wzrost i podział komórek mogą również zachodzić niezależnie od siebie. Podczas wczesnego rozwoju embrionalnego ( rozszczepienie w zygoty z wytworzeniem Morula i zarodkowej ) podziały komórkowe występować wielokrotnie bez wzrostu komórek. Z drugiej strony, niektóre komórki mogą rosnąć bez podziału komórkowego lub bez postępu cyklu komórkowego , takiego jak wzrost neuronów podczas określania ścieżki aksonalnej w rozwoju układu nerwowego .

Podział komórek bez wzrostu komórek podczas rozszczepienia embrionalnego

W organizmach wielokomórkowych wzrost tkanek rzadko zachodzi wyłącznie poprzez wzrost komórek bez podziału komórkowego , ale najczęściej następuje poprzez proliferację komórek . Dzieje się tak, ponieważ pojedyncza komórka z tylko jedną kopią genomu w jądrze komórkowym może wykonywać biosyntezę, a zatem ulegać wzrostowi komórkowemu tylko o połowę szybciej niż dwie komórki. W związku z tym dwie komórki rosną (gromadzą masę) dwukrotnie szybciej niż pojedyncza komórka, a cztery komórki rosną czterokrotnie szybciej niż pojedyncza komórka. Zasada ta prowadzi do wykładniczego wzrostu wzrostu tkanki stopy (gromadzenie masy) podczas proliferacji komórek, ze względu na gwałtowny wzrost liczby komórek.

Rozmiar komórki zależy zarówno od wzrostu komórki, jak i podziału komórki , przy czym nieproporcjonalny wzrost tempa wzrostu komórki prowadzi do wytwarzania większych komórek, a nieproporcjonalny wzrost tempa podziału komórki prowadzi do wytwarzania wielu mniejszych komórek. Proliferacja komórek zazwyczaj obejmuje zrównoważony wzrost komórek i szybkości podziału komórek, które utrzymują w przybliżeniu stały rozmiar komórki w wykładniczo proliferującej populacji komórek.

Niektóre specjalne komórki mogą urosnąć do bardzo dużych rozmiarów poprzez nietypowy cyklendoreplikacji ”, w którym genom jest replikowany podczas fazy S, ale nie następuje późniejsza mitoza ( faza M ) ani podział komórki ( cytokineza ). Te duże endoreplikujące komórki mają wiele kopii genomu , a więc są wysoce poliploidalne .

Oocyty mogą być niezwykle dużymi komórkami w gatunkach, w przypadku których rozwój embrionalny odbywa się z dala od ciała matki w jaju złożonym na zewnątrz. Duże rozmiary niektórych jaj można osiągnąć albo przez wpompowanie składników cytozolowych z sąsiednich komórek przez mostki cytoplazmatyczne zwane kanałami pierścieniowymi ( Drosophila ) albo przez internalizację ziarnistości magazynujących składniki odżywcze (granulki żółtkowe) przez endocytozę ( żaby ).

Mechanizmy kontroli wzrostu komórek

Komórki mogą rosnąć poprzez zwiększenie ogólnej szybkości biosyntezy komórkowej tak , że wytwarzanie biomolekuł przekracza ogólne tempo degradacji komórkowej biomolekuł przez proteasom , lizosomy lub autofagię .

Biosynteza z biocząsteczek jest inicjowane przez ekspresję genów kodujących RNA i / lub białka , w tym enzymy , że katalizują syntezę z lipidów i węglowodanów .

Poszczególne geny są generalnie wyrażane poprzez transkrypcję do informacyjnego RNA (mRNA) i translację do białek , a ekspresja każdego genu zachodzi na różnych poziomach w sposób specyficzny dla typu komórki (w odpowiedzi na sieci regulatorowe genów ).

Aby stymulować wzrost komórek, globalne tempo ekspresji genów można zwiększyć poprzez zwiększenie ogólnej szybkości transkrypcji przez polimerazę RNA II (w przypadku aktywnych genów) lub ogólnej szybkości translacji mRNA na białko poprzez zwiększenie obfitości rybosomów i tRNA , których biogeneza zależy od polimerazy RNA I i polimerazy RNA III . Myc czynnik transkrypcyjny jest przykładem białka regulatorowego, który może indukować ogólny aktywność polimerazy RNA , RNA polimerazy II i polimerazy RNA III prowadzić globalnego transkrypcji i tłumaczenia , a tym samym wzrost komórkowy.

Ponadto aktywność poszczególnych rybosomów można zwiększyć, aby zwiększyć globalną wydajność translacji mRNA poprzez regulację czynników inicjacji translacji, w tym kompleksu „czynnika inicjacji wydłużenia translacyjnego 4E” ( eIF4E ), który wiąże się i zamyka koniec 5 mRNA . Białko TOR , będące częścią kompleksu TORC1 , jest ważnym regulatorem poprzedzającym inicjację translacji oraz biogenezę rybosomów . TOR jest / treoniny seryną kinazy , które mogą bezpośrednio inaktywować fosforylują oraz ogólny inhibitor eIF4E nazwie białko 4E-wiązania (4E-BP) , w celu wspierania wydajność translacji. TOR również bezpośrednio fosforyluje i aktywuje rybosomalną białkową kinazę S6 ( S6K ), która promuje biogenezę rybosomów .

Aby zahamować wzrost komórek, globalne tempo ekspresji genów można zmniejszyć lub globalne tempo degradacji biomolekularnej można zwiększyć poprzez zwiększenie tempa autofagii . TOR normalnie bezpośrednio hamuje funkcję kinazy indukującej autofagię Atg1/ULK1 . Zatem zmniejszenie aktywności TOR zarówno zmniejsza globalną szybkość translacji, jak i zwiększa zakres autofagii w celu zmniejszenia wzrostu komórek.

Regulacja wzrostu komórek u zwierząt

Wiele cząsteczek sygnałowych kontrolujących wzrost komórek nazywa się czynnikami wzrostu , z których wiele indukuje transdukcję sygnału za pośrednictwem szlaku PI3K/AKT/mTOR , który obejmuje kinazę lipidową PI3K poprzedzającą i kinazę białkową Akt serynowo/treoninową , która jest zdolna do aktywować inną kinazę białkową TOR , która promuje translację i hamuje autofagię w celu napędzania wzrostu komórek.

Dostępność składników odżywczych wpływa na wytwarzanie czynników wzrostu z rodziny Insuliny / IGF-1 , które krążą jako hormony u zwierząt, aby aktywować szlak PI3K/AKT/mTOR w komórkach, aby promować aktywność TOR , tak aby zwierzęta dobrze odżywione rosły szybko i kiedy nie są w stanie otrzymać wystarczającej ilości składników odżywczych, zmniejszą tempo ich wzrostu.

Ponadto dostępność aminokwasów dla poszczególnych komórek również bezpośrednio promuje aktywność TOR , chociaż ten sposób regulacji jest ważniejszy w organizmach jednokomórkowych niż w organizmach wielokomórkowych , takich jak zwierzęta, które zawsze utrzymują obfitość aminokwasów w krążeniu.

Jedna z kontrowersyjnych teorii sugeruje, że wiele różnych komórek ssaków przechodzi zależne od wielkości przemiany podczas cyklu komórkowego. Te przejścia są kontrolowane przez kinazę zależną od cyklin Cdk1. Chociaż białka kontrolujące Cdk1 są dobrze poznane, ich związek z mechanizmami monitorującymi wielkość komórek pozostaje nieuchwytny.

Postulowany model kontroli wielkości ssaków umieszcza masę jako siłę napędową cyklu komórkowego. Komórka nie jest w stanie urosnąć do nienormalnie dużego rozmiaru, ponieważ przy pewnym rozmiarze komórki lub masie komórkowej rozpoczyna się faza S. Faza S rozpoczyna sekwencję zdarzeń prowadzących do mitozy i cytokinezy. Komórka nie jest w stanie stać się zbyt mała, ponieważ późniejsze zdarzenia cyklu komórkowego, takie jak S, G2 i M, są opóźnione, aż masa wzrośnie wystarczająco, aby rozpocząć fazę S.

Populacje komórek

Populacje komórek przechodzą przez szczególny rodzaj wzrostu wykładniczego zwanego podwajaniem lub proliferacją komórek . Dlatego każda generacja komórek powinna być dwukrotnie liczniejsza niż poprzednia. Jednak liczba pokoleń daje tylko maksymalną liczbę, ponieważ nie wszystkie komórki przeżywają w każdym pokoleniu. Komórki mogą się rozmnażać na etapie mitozy, gdzie podwajają się i dzielą na dwie genetycznie równe komórki.

Rozmiar komórki

Rozmiar komórek jest bardzo zmienny wśród organizmów, a niektóre glony, takie jak Caulerpa taxifolia, są pojedynczą komórką o długości kilku metrów. Komórki roślinne są znacznie większe niż komórki zwierzęce, a protisty, takie jak pantofelek, mogą mieć długość 330 μm, podczas gdy typowa komórka ludzka może mieć 10 μm. To, w jaki sposób te komórki „decydują”, jak duże powinny być przed podziałem, jest kwestią otwartą. Wiadomo, że częściowo odpowiedzialne są za to gradienty chemiczne i przypuszcza się, że w grę wchodzi wykrywanie naprężeń mechanicznych przez struktury cytoszkieletu . Praca nad tym tematem na ogół wymaga organizmu, którego cykl komórkowy jest dobrze scharakteryzowany.

Regulacja wielkości komórek drożdży

Zależność między wielkością komórki a podziałem komórkowym była intensywnie badana na drożdżach . W przypadku niektórych komórek istnieje mechanizm, dzięki któremu podział komórki nie jest inicjowany, dopóki komórka nie osiągnie określonego rozmiaru. Jeśli zaopatrzenie w składniki odżywcze jest ograniczone (po czasie t = 2 na wykresie poniżej), a tempo wzrostu wielkości komórek jest spowolnione, wydłuża się okres między podziałami komórek. Wyizolowano mutanty wielkości komórek drożdży, które rozpoczynają podział komórek przed osiągnięciem normalnych/regularnych rozmiarów ( małe mutanty).

Rysunek 1: Cykl komórkowy i wzrost

Białko Wee1 jest kinazą tyrozynową, która normalnie fosforyluje białko regulujące cykl komórkowy Cdc2 (homolog CDK1 u ludzi), kinazę zależną od cyklin, na reszcie tyrozynowej. Cdc2 napędza wejście w mitozę poprzez fosforylację szerokiej gamy celów. Ta kowalencyjna modyfikacja struktury molekularnej Cdc2 hamuje aktywność enzymatyczną Cdc2 i zapobiega podziałowi komórek. Wee1 działa tak, aby Cdc2 było nieaktywne podczas wczesnego G2, kiedy komórki są nadal małe. Gdy komórki osiągną wystarczający rozmiar podczas G2, fosfataza Cdc25 usuwa hamującą fosforylację, a tym samym aktywuje Cdc2, aby umożliwić wejście mitotyczne. Równowaga aktywności Wee1 i Cdc25 ze zmianami wielkości komórek jest koordynowana przez system kontroli wejścia mitotycznego. Wykazano w mutantach Wee1, komórkach o osłabionej aktywności Wee1, że Cdc2 staje się aktywny, gdy komórka jest mniejsza. Tak więc mitoza występuje, zanim drożdże osiągną normalny rozmiar. Sugeruje to, że podział komórek może być częściowo regulowany przez rozcieńczenie białka Wee1 w komórkach w miarę ich wzrostu.

Łączenie Cdr2 z Wee1

Kinaza białkowa Cdr2 (która ujemnie reguluje Wee1) i kinaza pokrewna Cdr2 Cdr1 (która bezpośrednio fosforyluje i hamuje Wee1 in vitro ) są zlokalizowane w paśmie węzłów korowych w środku komórek międzyfazowych. Po wejściu w mitozę czynniki cytokinezy, takie jak miozyna II, są rekrutowane do podobnych węzłów; węzły te ostatecznie kondensują się, tworząc pierścień cytokinetyczny . Stwierdzono, że wcześniej niescharakteryzowane białko, Blt1 , kolokalizuje się z Cdr2 w przyśrodkowych węzłach międzyfazowych. Komórki z nokautem Blt1 miały zwiększoną długość w momencie podziału, co jest zgodne z opóźnieniem wejścia mitotycznego. To odkrycie łączy fizyczną lokalizację, pasmo węzłów korowych, z czynnikami, które, jak wykazano, bezpośrednio regulują wejście mitotyczne, a mianowicie Cdr1, Cdr2 i Blt1.

Dalsze eksperymenty z białkami znakowanymi GFP i białkami zmutowanymi wskazują, że przyśrodkowe węzły korowe są tworzone przez uporządkowane, zależne od Cdr2 złożenie wielu oddziałujących białek podczas interfazy. Cdr2 znajduje się na szczycie tej hierarchii i działa przed Cdr1 i Blt1. Mitozę sprzyja negatywna regulacja Wee1 przez Cdr2. Wykazano również, że Cdr2 rekrutuje Wee1 do przyśrodkowego węzła korowego. Mechanizm tej rekrutacji nie został jeszcze odkryty. Mutant kinazy Cdr2, który jest zdolny do prawidłowej lokalizacji pomimo utraty funkcji fosforylacji, zakłóca rekrutację Wee1 do kory przyśrodkowej i opóźnia wejście w mitozę. W ten sposób Wee1 lokalizuje się ze swoją siecią hamującą, co pokazuje, że mitoza jest kontrolowana przez zależną od Cdr2 negatywną regulację Wee1 w przyśrodkowych węzłach korowych.

Czynniki polaryzacji komórek

Czynniki polarności komórek umieszczone na końcówkach komórek dostarczają wskazówek przestrzennych, aby ograniczyć dystrybucję Cdr2 do środka komórki. W rozszczepionych drożdżach Schizosaccharomyces pombe ( S. Pombe ) komórki dzielą się w określonej, powtarzalnej wielkości podczas mitozy ze względu na regulowaną aktywność Cdk1. Kinaza białkowa polarności komórki Pom1 , członek rodziny kinaz regulowanych przez fosforylację tyrozyny (DYRK) o podwójnej specyficzności, lokalizuje się na końcach komórek. W komórkach z nokautem Pom1, Cdr2 nie był już ograniczony do środka komórki, ale był widoczny rozproszony przez połowę komórki. Z tych danych wynika, że ​​Pom1 dostarcza sygnały hamujące, które ograniczają Cdr2 do środka komórki. Wykazano ponadto, że sygnały zależne od Pom1 prowadzą do fosforylacji Cdr2. Wykazano również, że komórki z nokautem Pom1 dzielą się w mniejszym rozmiarze niż komórki typu dzikiego, co wskazuje na przedwczesne wejście w mitozę.

Pom1 tworzy gradienty biegunowe, które osiągają szczyt na końcach komórki, co wskazuje na bezpośredni związek między czynnikami kontrolującymi rozmiar a określoną fizyczną lokalizacją w komórce. Wraz ze wzrostem rozmiaru komórki rośnie gradient w Pom1. Gdy komórki są małe, Pom1 rozprzestrzenia się dyfuzyjnie w całym ciele komórki. Gdy komórka zwiększa swój rozmiar, stężenie Pom1 spada w środku i zostaje skoncentrowane na końcach komórki. Małe komórki we wczesnym stadium G2, które zawierają wystarczające poziomy Pom1 w całej komórce, mają nieaktywny Cdr2 i nie mogą przejść do mitozy. Dopiero gdy komórki dojrzeją do późnego G2, kiedy Pom1 jest ograniczone do końców komórki, Cdr2 w przyśrodkowych węzłach korowych jest aktywowany i może rozpocząć hamowanie Wee1. To odkrycie pokazuje, jak wielkość komórki odgrywa bezpośrednią rolę w regulacji początku mitozy. W tym modelu Pom1 działa jako ogniwo molekularne między wzrostem komórki a wejściem mitotycznym przez szlak Cdr2-Cdr1-Wee1-Cdk1. Gradient biegunowy Pom1 z powodzeniem przekazuje informacje o rozmiarze i geometrii komórki do systemu regulacyjnego Cdk1. Dzięki temu gradientowi komórka zapewnia, że ​​osiągnęła określoną, wystarczającą wielkość, aby wejść w mitozę.

Inne systemy eksperymentalne do badania regulacji wielkości komórek

Jednym z powszechnych sposobów wytwarzania bardzo dużych komórek jest fuzja komórek w celu wytworzenia syncytiów . Na przykład bardzo długie (kilka cali) komórki mięśni szkieletowych powstają w wyniku fuzji tysięcy miocytów . Badania genetyczne muszki owocowej Drosophila ujawniły kilka genów, które są niezbędne do tworzenia wielojądrowych komórek mięśniowych poprzez fuzję mioblastów . Niektóre z kluczowych białek są ważne dla adhezji komórek między miocytami, a niektóre biorą udział w zależnej od adhezji transdukcji sygnału między komórkami , co pozwala na kaskadę zdarzeń fuzji komórek.

Zwiększenie wielkości komórek roślinnych komplikuje fakt, że prawie wszystkie komórki roślinne znajdują się wewnątrz litej ściany komórkowej . Pod wpływem pewnych hormonów roślinnych ściana komórkowa może ulec przebudowie, co pozwala na zwiększenie wielkości komórek, które są ważne dla wzrostu niektórych tkanek roślinnych.

Większość organizmów jednokomórkowych jest mikroskopijnych rozmiarów, ale istnieje kilka gigantycznych bakterii i pierwotniaków, które są widoczne gołym okiem. (Patrz tabela rozmiarów komórek — Gęste populacje gigantycznej bakterii siarkowej w osadach szelfu Namibii — Duże protisty z rodzaju Chaos , blisko spokrewnione z rodzajem Ameba ).

W bakteriach E. coli w kształcie pałeczki , Caulobacter crescentus i B. subtilis wielkość komórek jest kontrolowana przez proste mechanizmy, w których podział komórek następuje po dodaniu stałej objętości od poprzedniego podziału. Zawsze rosnąc o tę samą ilość, komórki urodzone mniejsze lub większe niż przeciętnie naturalnie zbiegają się do średniej wielkości odpowiadającej ilości dodanej w każdym pokoleniu.

Podział komórek

Rozmnażanie komórek jest bezpłciowe . W przypadku większości składników komórki wzrost jest stałym, ciągłym procesem, przerywanym tylko na krótko w fazie M, kiedy jądro, a następnie komórka dzielą się na dwie części.

Proces podziału komórki, zwany cyklem komórkowym , składa się z czterech głównych części, zwanych fazami. Część pierwsza, zwana G 1 faza jest oznaczony przez syntezę różnych enzymów , które są wymagane dla replikacji DNA. Druga część cyklu komórkowego to faza S , w której replikacja DNA wytwarza dwa identyczne zestawy chromosomów . Trzecia część to faza G 2, w której zachodzi znacząca synteza białek , polegająca głównie na wytwarzaniu mikrotubul potrzebnych w procesie podziału, zwanym mitozą . Czwarta faza, faza M , składa się z podziału jądrowego ( kariokineza ) i cytoplazmatycznego ( cytokineza ), któremu towarzyszy tworzenie nowej błony komórkowej . Jest to fizyczny podział komórek „matki” i „córki”. Fazę M zostanie podzielone na kilka odrębnych etapach, kolejno zwanych profazie , prometafazy , metafazy , anafazie i telofazy prowadzącej do cytokinezy.

Podział komórek jest bardziej złożony u eukariontów niż u innych organizmów. Komórki prokariotyczne , takie jak komórki bakteryjne , rozmnażają się przez rozszczepienie binarne , proces obejmujący replikację DNA, segregację chromosomów i cytokinezę. Podział komórek eukariotycznych obejmuje mitozę lub bardziej złożony proces zwany mejozą . Mitoza i mejoza są czasami nazywane dwoma procesami „podziału jądrowego ”. Rozszczepienie binarne jest podobne do rozmnażania komórek eukariotycznych, które obejmuje mitozę. Obie prowadzą do wytworzenia dwóch komórek potomnych z taką samą liczbą chromosomów jak komórka rodzicielska. Mejoza służy do specjalnego procesu reprodukcji komórek organizmów diploidalnych . Wytwarza cztery specjalne komórki potomne ( gamety ), które mają połowę normalnej ilości DNA komórkowego. Gameta męska i żeńska mogą następnie połączyć się, tworząc zygotę , komórkę, która ponownie ma normalną liczbę chromosomów.

Pozostała część tego artykułu jest porównaniem głównych cech trzech typów reprodukcji komórek, które obejmują rozszczepienie binarne, mitozę lub mejozę. Poniższy diagram przedstawia podobieństwa i różnice tych trzech typów reprodukcji komórek.

Wzrost komórek

Porównanie trzech rodzajów podziału komórek

Zawartość DNA komórki jest powielana na początku procesu reprodukcji komórki. Przed replikacją DNA zawartość DNA w komórce można przedstawić jako ilość Z (komórka ma chromosomy Z). Po procesie replikacji DNA ilość DNA w komórce wynosi 2Z (mnożenie: 2 x Z = 2Z). Podczas rozszczepienia binarnego i mitozy zduplikowana zawartość DNA rozmnażającej się komórki rodzicielskiej jest rozdzielana na dwie równe połówki, które mają trafić do dwóch komórek potomnych. Ostatnią częścią procesu reprodukcji komórek jest podział komórki , podczas którego komórki potomne fizycznie oddzielają się od komórki rodzicielskiej. Podczas mejozy występują dwa etapy podziału komórek, które razem wytwarzają cztery komórki potomne.

Po zakończeniu rozszczepienia binarnego lub reprodukcji komórek obejmującej mitozę, każda komórka potomna ma taką samą ilość DNA ( Z ), jak komórka rodzicielska przed replikacją DNA. Te dwa typy reprodukcji komórek wytworzyły dwie komórki potomne, które mają taką samą liczbę chromosomów jak komórka rodzicielska. Chromosomy powielają się przed podziałem komórki podczas tworzenia nowych komórek skóry do reprodukcji. Po rozmnażaniu komórek mejotycznych cztery komórki potomne mają połowę liczby chromosomów, jaką pierwotnie miała komórka rodzicielska. Jest to haploidalna ilość DNA, często symbolizowana jako N . Mejoza jest wykorzystywana przez organizmy diploidalne do wytwarzania haploidalnych gamet. W organizmie diploidalnym, takim jak organizm ludzki, większość komórek ciała ma diploidalną ilość DNA, 2N . Używając tej notacji do liczenia chromosomów, mówimy, że ludzkie komórki somatyczne mają 46 chromosomów (2N = 46), podczas gdy ludzkie plemniki i komórki jajowe mają 23 chromosomy (N = 23). Ludzie mają 23 różne typy chromosomów, 22 autosomy i specjalną kategorię chromosomów płci . Istnieją dwa różne chromosomy płci, chromosom X i chromosom Y. Diploidalna komórka ludzka ma 23 chromosomy od ojca tej osoby i 23 od matki. Oznacza to, że twoje ciało ma dwie kopie ludzkiego chromosomu numer 2, po jednej od każdego z twoich rodziców.

Chromosomy

Natychmiast po replikacji DNA komórka ludzka będzie miała 46 „podwójnych chromosomów”. W każdym podwójnym chromosomie znajdują się dwie kopie cząsteczki DNA tego chromosomu. Podczas mitozy podwójne chromosomy są dzielone, tworząc 92 „pojedyncze chromosomy”, z których połowa trafia do każdej komórki potomnej. Podczas mejozy istnieją dwa etapy separacji chromosomów, które zapewniają, że każda z czterech komórek potomnych otrzyma jedną kopię każdego z 23 typów chromosomów.

Rozmnażanie płciowe

Chociaż rozmnażanie komórek wykorzystujące mitozę może rozmnażać komórki eukariotyczne, eukarionty zawracają sobie głowę bardziej skomplikowanym procesem mejozy, ponieważ rozmnażanie płciowe, takie jak mejoza, zapewnia selektywną przewagę . Zauważ, że kiedy zaczyna się mejoza, dwie kopie siostrzanych chromatyd numer 2 sąsiadują ze sobą. W tym czasie mogą wystąpić zdarzenia rekombinacji genetycznej . Informacje z DNA chromosomu 2 uzyskanego od jednego rodzica (czerwony) zostaną przeniesione do cząsteczki DNA chromosomu 2 otrzymanego od drugiego rodzica (kolor zielony). Zauważ, że w mitozie dwie kopie chromosomu numer 2 nie oddziałują ze sobą. Rekombinacja informacji genetycznej pomiędzy homologicznymi chromosomami podczas mejozy jest procesem naprawy uszkodzeń DNA . Proces ten może również wytworzyć nowe kombinacje genów, z których niektóre mogą być korzystne adaptacyjnie i wpływać na przebieg ewolucji. Jednak w organizmach z więcej niż jednym zestawem chromosomów na głównym etapie cyklu życiowego płeć może również zapewniać przewagę, ponieważ w przypadku losowego kojarzenia wytwarza homozygoty i heterozygoty zgodnie ze stosunkiem Hardy'ego-Weinberga .

Zaburzenia

Na poziomie komórkowym może wystąpić szereg zaburzeń wzrostu, które w konsekwencji stanowią podstawę dalszego przebiegu raka , w którym grupa komórek wykazuje niekontrolowany wzrost i podział poza normalne granice, inwazję (wtargnięcie i zniszczenie sąsiednich tkanek), a czasami przerzuty (rozprzestrzeniają się do innych miejsc w ciele przez limfę lub krew). Kilka kluczowych determinant wzrostu komórek, takich jak ploidalność i regulacja metabolizmu komórkowego , jest często zaburzanych w nowotworach . Dlatego heterogeniczny wzrost komórek i pleomorfizm są jedną z najwcześniejszych oznak progresji raka . Pomimo częstości występowania pleomorfizmu w patologii człowieka, jego rola w progresji choroby jest niejasna. W tkankach nabłonkowych pleomorfizm wielkości komórek może wywoływać defekty upakowania i rozpraszać nieprawidłowe komórki. Jednak konsekwencje nietypowego wzrostu komórek w innych tkankach zwierzęcych są nieznane.

Metody pomiaru

Wzrost komórek można wykryć różnymi metodami. Wzrost wielkości komórek można zwizualizować pod mikroskopem , stosując odpowiednie barwniki. Ale wzrost liczby komórek jest zwykle bardziej znaczący. Można ją zmierzyć poprzez ręczne zliczanie komórek pod obserwacją mikroskopową, stosując metodę wykluczania barwnika (tj. błękit trypanu ) w celu zliczenia tylko żywych komórek. Mniej wybredne, skalowalne metody obejmują wykorzystanie cytometrów , natomiast cytometria przepływowa pozwala na łączenie liczby komórek („zdarzeń”) z innymi specyficznymi parametrami: sondy fluorescencyjne do błon, cytoplazmy lub jądra pozwalają na rozróżnienie martwych/żywych komórek, typów komórek, różnicowanie komórek, ekspresja biomarkera, takiego jak Ki67 .

Oprócz rosnącej liczby komórek można ocenić wzrost aktywności metabolicznej , czyli miarą CFDA i kalceina- AM (fluorymetrycznie) nie tylko funkcjonalności błony (retencja barwnika), ale także funkcjonalności enzymów cytoplazmatycznych (esteraz). . Do próby MTT (kolorymetrycznie) i resazuryny Test (fluorymetrycznego) dawki mitochondrialnego potencjału redoks.

Wszystkie te testy mogą być dobrze skorelowane lub nie, w zależności od warunków wzrostu komórek i pożądanych aspektów (aktywność, proliferacja). Zadanie jest jeszcze bardziej skomplikowane w przypadku populacji różnych komórek, a ponadto przy łączeniu zakłóceń wzrostu komórek lub toksyczności .

Zobacz też

Bibliografia

Książki

  • Morgan, David O. (2007). Cykl komórkowy: zasady kontroli . Londyn: Sunderland, Mass. ISBN 978-0-9539181-2-6.

Zewnętrzne linki