Stanični Ciklus

Front 1

Nabrojite glavne stadije/faze staničnog ciklusa somatskih (tjelesnih) stanica.

Back 1

M faza-sastoji se od diobe jezgre (mitoza, razdvajanje replicirane DNA) i diobe citoplazme (citokineza), zauzima mali dio staničnog ciklusa, oko 5% vremena cijelog staničnog ciklusa. Interfaza–između dviju dioba; kromosomi dekondenzirani, raspoređeni po cijeloj jezgri; aktivno razdoblje stanične proliferacije (oko 95%) tijekom kojeg se odvijaju, strogo određenim slijedom, razrađene pripreme za staničnu diobu: stanica postupno i pravilno raste, udvostručuje se, DNA se replicira; podijeljena je na G1, S i G2 fazu.

Front 2

Podijelite interfazu staničnog ciklusa i opišite pojedine faze.

Back 2

G1faza-vrijeme između M faze i replikacije DNA (najduža, oko 11h); stanice su metabolički aktivne i kontinuirano rastu, ali ne repliciraju svoju DNA; stanica promatra svoju okolinu i svoju veličinu, kada je vrijeme isteklo odlučuje se za replikaciju DNA.

S faza-sinteza DNA (replikacija, udvostručenje DNA), zauzima manji dio interfaze(oko 8 sati).

G2 faza-nastavlja se stanični rast i sinteza proteina u pripremi za mitozu; pruža se dodatni sigurnosni prostor koji dozvoljava stanici da provjeri da li je replikacija DNA završena prije ulaska u mitozu(oko 4 h).

Front 3

Što je to G0 faza, za koje je tipove stanica karakteristična?

Back 3

Neke stanice, ako nisu prisutni faktori rasta,mogu zastati u svom prolasku kroz ciklus i ući u posebno mirujuće stanje, fazu mirovanja, lesto nazvanu G0 faza. U G0 fazi stanice ostaju danima, tjednima pa čak i godinama prije nego što nastave s proliferacijom. Metabolički su aktivne, ali ne proliferiraju sve dok ih na ponovnu proliferaciju ne pozovu odgovarajući izvanstanični signali. Ona je karakteristična za živčane stanice koje prestaju s diobom te za fibroblaste i jetrene stanice koje se dijele kada se za to ukaže potreba. Kožni fibroblasti ostaju u G0 dok ih izvanstanični signal ne potakne na diobu kako bi popravili štetu nastalu zbog ozlijede.

Front 4

Opišite stanični ciklus u ranim embrionalnim stanicama.

Back 4

U ranom embrionalnom staničnom ciklusu (nakon oplodnje) nema staničnog rasta, tako da je svaka stanica kćer upola manja od roditeljske stanice. Vrijeme ciklusa je izuzetno kratko. S i M faze se izmjenjuju, a G1i G2 izostaju. Npr, kod žabe: Oocita raste mjesecima bez diobe u jajniku žabe dok ne sazrije u jaje. Nakon oplodnje jaje se brzo dijeli (svakih 30 min.) formirajući za dan ili dva višestaničnog punoglavca. Stanice postaju svakom diobom progresivno manje, a embrio ostaje iste veličine. Rast počinje samo kada se punoglavac počinje hraniti.

Front 5

Tijekom koje faze staničnog ciklusa se replicira DNA?

Back 5

Tijekom interfaze tj. S faze interfaze.

Front 6

Nabrojite glavne kontrolne točke staničnog ciklusa.

Back 6

G1 kontrolna točka-restrikcijska točka, pri kraju G1 faze neposredno prije ulaska u S fazu; kontrolira ulazak u S fazu; stanica odlučuje da li će replicirati svoju DNA ili ne. U viših eukariota prolazak kontroliraju izvanstanični signali, faktori rasta, koji signaliziraju proliferaciju. Ako faktori rasta nisu prisutni, ciklus se zaustavlja i stanica ulazi u G0.

G2 kontrolna točka-na ulasku u mitozu; stanica odlučuje da li će i kada će započeti s mitozom; promatra da li je pravilno izvršena replikacija genoma prije mitoze; ne dopušta mitozu dok se genom potpuno i pravilno ne replicira. I kvasci i somatske stanice višestaničnih organizama imaju mehanizme odgode (zastoja) ulaska u mitozu, dok se DNA u potpunosti ne udvostruči i dok svako oštećenje nije popravljeno, stanica ne ulazi u mitozu. I u G1 i G2 kontrolnim točkama mogu se popraviti oštećenja DNA!

Metafazna kontrolna točka-stanice ne započinju s razdvajanjem kromosoma tijekom mitoze dok se svaki kromosom pravilno ne prihvati i poreda na diobenom vretenu.

Front 7

Zašto je sustav kontrole staničnog ciklusa potreban?

Back 7

Kontrolne točke reguliraju napredovanje kroz stanični ciklus u odnosu na veličinu stanice i izvanstanične signale, kao što su hranjive tvari i faktori rasta. U različitim fazama staničnog ciklusa događaji se moraju koordinirati jedan s drugim na način da se pojavljuju po točno određenom redu. Npr. vrlo je važno da stanica ne započne mitozu dok replikacija genoma ne bude dovršena. U suprotnom bi se dogodila dioba stanice pri čemu stanice kćeri nebi naslijedile kompletne kopije genetskog materijala. Kod većine stanica je koordinacija između različitih faza staničnog ciklusa ovisna o nizu kontrolnih točaka staničnog ciklusa koje ne dopuštaju ulazak u sljedeću fazu ciklusa ako nisu izvršene sve radnje iz prethodne faze. Neke kontrolne točke staničnog ciklusa osiguravaju replikaciju samo potpunih i neoštećenih kromosoma i njihovu predaju stanicama-kćerima. Te kontrolne točke otkrivaju nereplicirane ili oštećene DNA i koordiniraju daljnje napredovanje kroz stanični ciklus dovršenjem replikacije DNA ili njenim popravkom. Npr kontrolna točka u G2 fazi ne dopušta početak mitoze dok se ne obavi replikacija DNA. Ona otkriva nereplicirane dijelove DNA i signalizira mirovanje staničnog ciklusa. Na taj način sprječava početak M-faze dok se ne završi S-faza, pa stanice ostaju u G2 fazi tako dugo dok se genom potpuno ne replicira. Jedino tada stanica može započeti mitozu i potpuno replicirane kromosome predati stanicama kćerima. Osim toga, kontrolna točka G2 faze također otkriva oštećenja DNA molekule nastala zbog zračenja. Ako je otkriveno oštećenje DNA, zaustavlja se ciklus na kontrolnoj točki i popravlja nastalo oštećenje, kako se ono nebi prenijelo na stanice kćeri.

Front 8

Kako možemo podijeliti staničnu signalizaciju? Opišite ih.

Back 8

Možemo ju podijeliti na unutrašnju i izvanstaničnu. Napredovanje stanice kroz ciklus reguliraju izvanstanični signali kao i unutrašnji signali koji prate i koordiniraju proces. Kontrola staničnog ciklusa regulirana od stanice (unutrašnji signali):

veličina stanice-dioba se događa kada stanica postigne dvostruku masu od one na kraju mitoze; roditelj na neki način odmjeri vrijeme svoje diobe točno onda kada je njegova masa udvostručena.

replikacija DNA-stanica ulazi u mitozu tek kad su njeni kromosomi udvostručeni. Napredovanje kroz stanični ciklus kontroliraju i izvanstanični signali –fakori rasta (proliferacija životinjskih stanica), prisustvo hranjivih tvari (kvasci)

Front 9

Opišite građu MPF. Što je ciklin, a što ciklin ovisna protein kinaza? Kakav je njihov odnos?

Back 9

1988. godine James Maller izolirao je MPF iz jaja žabe. Molekularna karakterizacija pokazala je da se MPF, promovirajući faktor sazrijevanja (inducira sazrijevanje nezrele oocite u zrelo jaje), sastoji od dvije ključne podjedinice:

Ciklini- aktivirajući proteini, koji vežu Cdk molekule i kontroliraju njihovu sposobnost fosforilacije odgovarajućih ciljnih proteina. (regulatorne podjedinice)

Ciklin-ovisna protein kinaza-Cdk, pokreće procese i to svojom fosforilacijom/defosforilacijom na kritičnim mjestima treoninu i tirozin. Djeluje samo u kompleksu sa ciklinom. Veže se s inhibitorima Cdk. One kontroliraju stanični ciklus tj. prelaske u ciklusu.

Front 10

Zbog čega dolazi do opadanja aktivnosti MPF na kraju mitoze?

Back 10

Zbog razgradnje mitotičkih ciklina na granici metafaze-anafaze te tako omogućavaju izlazak stanice it mitoze.

Front 11

Kako MPF kontrolira stanični ciklus?

Back 11

Mitotički ciklini postepeno se akumuliraju tijekom G2 faze i vežu za Cdk formirajući kompleks poznat kao MPF. Koncentracija aktivnog MPF raste do kritične točke kada aktivni MPF otpušta sljedeće događaje koji uvode stanicu u mitozu. Aktivirani MPF svojom aktivnošću pokreće: nestabilnost mikrotubula te reorganizaciju mikrotubula u diobeno vreteno, fosforilacijom kondenzina pokreće kondenzaciju kromosoma, raspad jezgrine ovojnice ( fosforilacija jezgrine lamine (laminu A, B i C na serinu) što dovodi do njene depolimerizacije), fosforilaciju GM130 što dovodi do fragmentacije Golgijevog aparata i ER, fosforilaciju H1 histona. Kad se inaktivira omogućava stanici izlaz iz mitoze.

Front 12

Koja je uloga proteina p53 u staničnom ciklusu?

Back 12

U stanicama sisavaca protein p53 ima ključnu ulogu u zaustavljanju staničnog ciklusa u G1 kontrolnoj točki. Protein p53 je transkripcijski faktor i njegova povišena ekspresija dovodi do indukcije ciljnih gena koji zaustavljaju stanični ciklus. p53 je često mutiran u tumorima. Gubitak funkcije p53, kao posljedice ovih mutacija, sprječava zastoj u G1 fazi tako da se oštećena DNA replicira i predaje stanicama-kćerima bez prethodnog popravka. Protein p53: aktivira popravak DNA, zaustavlja stanični ciklus, aktivira apoptozu. Sadrži više od 18 mjesta za fosforilaciju.

Front 13

Što je apoptoza?

Back 13

Apoptoza je poseban oblik programirane stanične smrti nužan za razvoj organizma i održavanje stanične homeostaze, to je ravnoteža između gubitka i stvaranja stanica normalnog tkiva tijekom života (apoptoza je u ravnoteži s proliferacijom kako bi se održao konstantni broj stanica u tijelu). Apoptoza predstavlja obrambeni mehanizam kojim se oštećene i potencijalno opasne stanice uklanjaju. Primjeri: stanice zaražene s virusom (kako bi se spriječilo stvaranje novih virusnih čestica), stanice koje nose potencijalno štetne mutacije (oštećenja DNA). Apoptozu karakterizira kondenzacija kromatina, fragmentacija jezgre (kidanje između nukleosoma). Kromatin se kondenzira, jezgra se raspada u male komadiće u konačnici stanica se raspadne u komadiće okružene membranom –apoptotička tjelešca. Makrofazi prepoznaju takva tjelešca i fagocitiraju ih. Stanice koje umiru apoptozom učinkovito se uklanjaju iz tkiva.

Front 14

Opišite razlike između apoptoze i nekroze.

Back 14

Nekroza (slučajna smrt stanice, akutna) nastaje kao posljedica znatnijeg oštećenja stanice izazvanog različitim fizikalno-kemijskim agensima (hipoksija, ekstremne temperature, djelovanje komplementa, liza uzrokovana mikroorganizmima). Stanice najprije nateknu, potom liziraju/puknu, a istjecanjem staničnog sadržaja dolazi do nadraživanja okolnog tkiva -upala.

Front 15

Što je kontaktna inhibicija?

Back 15

To je pojava da se slobodne stanice, koje se u kulturi umnažaju i ameboidno gibaju po podlozi, pri dodiru s drugim stanicama prestaju gibati i mitotski dijeliti. To se svojstvo gubi u stanicama malignih tumora što je jedan od razloga njihova nekontrolirana rasta. Kako bi se stanice uopće dijelile potrebne su im minimalne količine faktora rasta, ako ih nema ne mogu se dijelit.

Front 16

Koja je razlika između stanica raka i normalnih stanica?

Back 16

Stanice raka, za razliku od normalnih stanica , redovito nastavljaju s rastom i nagomilavaju se jedna iznad druge nakon što su formirale konfluentni sloj (gubitak kontaktne inhibicije). Također trebaju manju količinu faktora rasta da bi preživjele i da bi se dijelile u kulturi. U nekim slučajevima one to mogu i zato što proizvode svoje vlastite faktore rasta. Zatim međustanične interakcije i interakcije između stanica i matriksa djeluju slabije nego u normalnim stanicama. Tumorske stanice, kao populacija, mogu beskonačno dugo nastaviti s diobom, dok ne ubiju domaćina, a samim time i sebe.

Front 17

Koje bi mogle biti posljedice ako bi stanica replicirala oštećenu DNA prije nego što je popravi?

Back 17

Može dovesti do nastanka štetnih mutacija - tumora.

Front 18

Na koji se način stanica „bori“ protiv replikacije oštećene DNA?

Back 18

Mehanizmom popravka DNA uz pomoć brojnih enzima koji sudjeluju u pronalaženju i popravku oštećenja, zaustavljanjem staničnog ciklusa u kontrolnim točkama te apoptozom.