1
T
T
Ć
ELIJSKI CIKLUS
T
T
Ć
elijski ciklus
“Omnis cellula a cellula” napisao je Rudolf Virchow 1858. godine (veliki
citolog, histolog i histopatolog), ozna
č
ivši da nova
ć
elija ne može nastati ako
predhodna ne postoji. Zaista, nove
ć
elije nastaju od
ć
elija deobama postoje
ć
ih-
“majka”
ć
elija daje “
ć
erke”, “
ć
erke” “unuke” itd., nastavljaju
ć
i ciklus života. Zbog
zna
č
aja deobe za opstanak živog sveta, život jedne
ć
elije posmatra se od deobe
(kojom nastaje)- do deobe (kojom daje
ć
erke
ć
elije) i ozna
č
ava vreme izme
đ
u njih
kao interfazu.
Ć
elijski ciklus predstavlja se kao krug, zbir deobe i interfaze. Kako
je svrha deobe i pravilna podela naslednog materijala, u interfazi centralno mesto
pripada periodu sinteze DNK- S-faza; pre i posle nje su dva “prekida” G
1
i G
2
faze
(Gap-prekid). Trajanje pojedinih faza zavisi od tipa posmatrane
ć
elije, odnosno
tipa
ć
elijskog ciklusa.
Prokariotske
ć
elije imaju
ć
elijski ciklus bez G
2
faze, jer ulaze u deobu
odmah po sintezi DNK.
Ć
elije embriona, dok ne dostignu odre
đ
eni broj
ć
elija,
uopšte nemaju G-faze, samo deobu i S-fazu.
U više
ć
elijskim adultnim organizmima eukariota “školski”
ć
elijski ciklus iz
sve
č
etiri faze ima jedna malobrojna grupa
ć
elija (CIKLIRAJU
Ć
E
Ć
ELIJE: stem
ć
elije i
ć
elije koje su u deobi). One prolaze sve
č
etiri faze ciklusa i deobom daju
dve
ć
erke
ć
elije od kojih
ć
e jedna zadržati ciklus života identi
č
an maj
č
inom (osta
ć
e
stem
ć
elija), a druga
ć
e u
ć
i u diferencijaciju i nepovratnu G
0
fazu. Trajanje mitoze
u odnosu na interfazu je uglavnom veoma kratko. Kada se izu
č
ava
ć
elijski ciklus u
kulturi
ć
elija od 24 h- ciklusa, 23 h pripada interfazi, a 1h mitozi.
Sudbina ve
ć
ine
ć
elija više
ć
elijskih adultnih organizama (gotovo 90%) je
upravo sudbina “druge
ć
elije”. Naime,
ć
elije tkiva i organa nastaju deobom
“majke”
ć
elije, ulaze u G
0
-fazu interfaze, u njoj žive svoj “
ć
elijski život” i
završavaju ga smr
ć
u. To je velika grupa
ć
elija (DIFERENCIRANE,
INTERFAZNE
Ć
ELIJE) koje se nikada ne dele i kod kojih je
ć
elijski život ravna
linija a ne krug, ciklus.
2
U okviru nje postoji izuzetak - hepatociti su primer
ć
elija koje prolaze
diferencijaciju, izlaze iz
ć
elijskog ciklusa, ali zadržavaju sposobnost povratka. One
poseduju sposobnost dediferencijacije i ulaska u S-fazu, a time i ulaska u deobu.
Tako
đ
e, interesantno je da neke
ć
elije pre nego u
đ
u u funkcionu
diferencijaciju (plazmocit) ili
č
ak mejoti
č
ku deobu (spermatogonije) moraju pro
ć
i
ta
č
no odre
đ
eni broj mitoti
č
kih deoba.
Kontrola progresije kroz
ć
elijski ciklus
S obzirom na razli
č
itost
ć
elijskih ciklusa i to kako tipova, tako i
broja/dužine trajanja pojedinih faza (enterocit 24 h, neuron 70 godina) mehanizmi
njihove kontrole su od vitalnog zna
č
aja za
ć
eliju. Regulacija
ć
elijskog ciklusa je, sa
jedne strane, veoma složena, jer
ć
elija neprestano odmerava i o
č
itava mitogene i
mitostatske signale iz svoje unutrašnjosti i spoljašnjosti, a sa druge strane, poseduje
veoma jednostavan mehanizam regulacije. To se najbolje vidi na primeru
cikliraju
ć
ih
ć
elija: postoje kontrolne ta
č
ke unutar samog
ć
elijskog ciklusa.
Kontrolne ta
č
ke
ć
elijskog ciklusa
Progresija kroz faze kontroliše se unutar interfaze i mitoze. Kako je nakon
mitoze
ć
elija automatski ušla u G
1
fazu, prvu odluku koju
ć
elija mora da donese
jeste da li je sredina povoljna za ulazak u replikaciju DNK (
G
1
kontrolna ta
č
ka
).
Ako u
đ
e u S fazu,
ć
elija
ć
e ponovo po automatizmu da nastavi sa G
2
fazom jer je
ona pripremna za mitozu. U njoj se sintetšu proteini mitoti
č
kog aparata ali i
“duplikacija” organela koje
ć
e biti raspodeljene
ć
erkama
ć
elijama.
Tada
ć
elija mora da donese drugu odluku: da li da u
đ
e u mitozu (
G
2
kontrolna ta
č
ka
)? Jedan od najvažnijih kriterijuma za ulazak u mitozu jeste da je
genom pravilno repliciran.
Ć
elija zapo
č
inje mitozu, odigrava profazu i metafazu i
tu postoji tre
ć
a kontolna ta
č
ka za odluku završi mitozu i iza
đ
i iz deobe ili ne idi u
deobu i vrati se u interfazu (
metafazna kontrolna ta
č
ka
). U prvom slu
č
aju
ć
elija
ć
e se uobi
č
ajeno podeliti na dve
ć
erke
ć
elije, a u drugom
ć
e postati poliploidna.
ć
elija “proverava” da li su svi hromozomi prika
č
eni za deobno vreteno i tek kada
utvrdi da jesu otpo
č
inje anafaza i razdvajanje sestri hromatida.
4
Degradacija ciklina je u proteazomima, nakon ubikvitinacije. Degradaciju
G
1
/S i M ciklina specifi
č
no pokre
ć
u dva kompleksa: SCF (kompleks promocije S
faze) i APC (kompleks promocije anafaze).
5
NASTANAK
Ć
ELIJA -
Ć
ELIJSKE DEOBE
MITOTI
Č
KE DEOBE
“Školska” slika mitoze i današnja saznanja o mitoti
č
kim deobama
ć
elija
Naj
č
eš
ć
a, “školska” slika deobe
ć
elije je mitoza- deoba eukariotskih
ć
elija kada
se jasno uo
č
avaju 4 faze (pro-, meta-, ana- i telofaza), dolazi do vizuelnog
iz
č
ezavanja nukleusnog ovoja, pojave hromozoma u citoplazmi i njihove
ravnomerne podele na dve “
ć
erke”
ć
elije koje su identi
č
ne “majci”
ć
eliji. Današnja
saznanja o na
č
inima deobe
ć
elije ne samo da prevazilaze ovakvu sliku ve
ć
je,
možemo slobodno re
ć
i, opovrgavaju. To su:
1)
prokariotska
ć
elija “koristi” sredstva mitoze u citološkom smislu
(segregacija repliciranih bakterijskih hromozoma ukotvljavanjem u
membranu, FtsZ proteini formiraju prsten koji vrši citokinezu, sinteza
komponenti
ć
elijskog zida da bi se formirala “pregrada”), pa se može
smatrati evolutivnom prete
č
om mitoti
č
ke deobe eukariota;
2)
postojanje razli
č
itih,
č
ak opozitnih strategija mitoti
č
kih deoba
(prisustvo nukleusnog ovoja ili njegova vezikulacija;
3)
prisustvo centrozoma, adhezivnih plo
č
a ili granulacija, citokineza
kontraktilnim prstenom ili formiranjem fragmoplasta;
4)
mogu
ć
nost razmene geneti
č
kog materijala (crossing over) i tokom
mitoze (hromozomske izmene sestri-hromatida);
5)
“
ć
erke”
ć
elije koje nastaju mitozom nisu identi
č
ne;
6)
neki tipovi
ć
elija prolaze odre
đ
ene faze mitoze, ali nikada ne završavaju
deobu citokinezom, što rezultira uve
ć
avanjem genoma (endomitoza) i
mnoga druga koja tokom sadašnjeg studiranja ne
ć
e biti razmatrana.
Da li, onda, postoji ikakva zajedni
č
ka osobina svih tih razli
č
itih mitoza?
Naravno da postoji - pravilna segregacija genoma u svrhu umnožavanja
ć
elija,
7
3)
Kvasci i diatomeje razvili su interesantan intranukleusni mitoti
č
ki
aparat, polarno telo deobnog vretena vezano za unutrašnjost nukleusnog
ovoja organizuje me
đ
upolarne i kinetohorne mikrotubule,
4)
Ć
elije životinja i biljaka dele se tipom otvorene ortomitoze što zna
č
i da
se tokom mitoze vizuelno gubi nukleusni ovoj i segregacija hromozoma
deobnim vretenom se obavlja u citoplazmi.
Mitoze eukariotskih
ć
elija mogu se klasifikovati i na deobe bez formiranog
mitoti
č
kog aparata- pleuromitoza i deobe sa formiranim mitoti
č
kim aparatom-
ortomitoza.
Citološki, mitoza se studira naj
č
eš
ć
e na
ć
elijama u kulturi ili embrionima.
Metodima rutinske svetlosne mikroskopije posmatraju se promene nukleusa i
citoplazme, fluorescencijom replikacija DNK kao i sve komponente koje se imuno
mogu obeležiti (aktin, tubulin, kohezin, titin, ciklin…), transmisionom
elektronskom mikroskopijom prate se organele kao i kario- i citokineti
č
ke
komponente. Skening elektronska mikroskopija pruža uvid u trodimenzionalnost
dele
ć
e
ć
elije pa se koristi za pra
ć
enje promena oblika
ć
elije i citokineze.
DEOBA
Ć
ELIJA ŽIVOTINJA
Ć
elije životinja dele se otvorenom ortomitozom. Mitoti
č
ku deobu
ć
elija
životinja prvi je opisao Walther Flemming 1882, istovremeno kada i Eduard
Strasburger kod
ć
elija biljaka.
Deoba se ozna
č
ava kao M po fazi
ć
elijskog ciklusa i sastoji se iz dva
sukcesivna procesa:
KARIOKINEZE
, deobe hromozoma i
CITOKINEZE
, deobe
citoplazme.
KARIOKINEZA
se prema citološkim promenama
ć
elije deli na pet faza:
profaza
,
prometafaza
,
metafaza
,
anafaza
i
telofaza
. Citološka dešavanja tokom
ovih faza mogu se opisati ovako:
