المرحلة G1 (دورة الخلية): الوصف والأهمية - مادة الاحياء - 2026

تعد المرحلة G1 إحدى المراحل التي يتم فيها تقسيم واجهة دورة حياة الخلية. يشير العديد من المؤلفين إلى هذا على أنه "مرحلة النمو" ، حيث يحدث خلالها أكبر نمو للخلية.

لذلك ، خلال المرحلة G1 ، تحدث تغيرات استقلابية مختلفة داخل الخلايا تحضر الخلية للانقسام. في نقطة معينة في هذه المرحلة ، والمعروفة في بعض النصوص باسم "نقطة التقييد" ، تنخرط الخلية في الانقسام وتستمر إلى المرحلة S من التركيب.

مراحل دورة الخلية (المصدر: Richard Wheeler (Zephyris). الملصقات الإسبانية بواسطة Alejandro Porto. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) عبر Wikimedia Commons)

دورة الخلية

تتكون دورة الخلية من التسلسل المنظم للأحداث التي تحدث في الخلية استعدادًا لانقسامها. يتم تعريفه بشكل عام على أنه عملية مقسمة إلى 4 مراحل يتم من خلالها الخلايا:

- زيادة الحجم (المرحلة G1)

- نسخ الحمض النووي الخاص بهم وتوليف الجزيئات المهمة الأخرى (مرحلة التوليف أو المرحلة S)

- التحضير للتقسيم (المرحلة G2) و

- قسمة (M المرحلة أو الانقسام)

وفقًا لما سبق ، يمكن تقسيم دورة الخلية إلى "لحظتين" عظيمتين: الواجهة والانقسام. تتكون الواجهة من مراحل G1 و S و G2 ، والتي تشمل جميع العمليات بين الانقسام الانقسامي وآخر ، ولهذا يُقال إن الخلية تقضي معظم حياتها في الواجهة.

اللائحة

وفقًا للرسائل "التحفيزية" أو "المثبطة" التي تتلقاها الخلية أثناء الواجهة ، يمكنها "تحديد" ما إذا كانت ستدخل دورة الخلية وتقسيمها أم لا.

تحمل هذه "الرسائل" بعض البروتينات المتخصصة ، بما في ذلك عوامل النمو ، ومستقبلات عوامل النمو هذه ، ومحولات الإشارة ، والبروتينات التنظيمية النووية.

بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي الخلايا أيضًا على نقاط فحص أو نقاط تقييد في المراحل المختلفة ، مما يسمح لها بالتأكد من تقدم دورة الخلية بشكل صحيح.

تنقسم العديد من الخلايا "غير الإنجابية" باستمرار ، ولهذا يقال إنها دائمًا في دورة خلية نشطة.

تدخل الخلايا التي لا تنقسم أو الخلايا الهادئة من طور G1 إلى مرحلة تسمى G0 ، والتي يمكن خلالها أن تظل قابلة للحياة لعدة أشهر وحتى سنوات (العديد من خلايا جسم الإنسان في هذه المرحلة).

لا يمكن للخلايا المتمايزة نهائيًا مغادرة مرحلة G0 والدخول في دورة الخلية ، كما هو الحال مع بعض الخلايا العصبية ، على سبيل المثال.

وصف المرحلة G1

كما ذكرنا ، يمكن اعتبار المرحلة G1 من دورة الخلية مرحلة نمو ، لأنه بعد انقسام الخلية ، تدخل الخلايا التابعة لها هذه المرحلة وتبدأ في تصنيع الإنزيمات والعناصر الغذائية اللازمة للتكرار اللاحق للحمض النووي و الانقسام الخلوي.

خلال هذه المرحلة ، يتم أيضًا إنتاج كمية كبيرة من البروتينات والحمض النووي الريبي المرسال ، وتكون مدتها متغيرة للغاية ، اعتمادًا بشكل عام على كمية العناصر الغذائية المتاحة للخلية.

مراحل فرعية من G1

يمكن وصف المرحلة G1 بأنها تتكون من أربع "مراحل فرعية": المنافسة (g1a) ، الدخول أو الدخول (g1b) ، التقدم (g1c) والتجميع (g1d).

تشير المنافسة إلى العملية التي من خلالها تمتص الخلية التي تدخل G1 العناصر الغذائية والعناصر خارج الخلية من خلال غشاء البلازما. الدخول أو الدخول يتكون من دخول هذه "المواد" التي تساهم في نمو الخلية.

يحدث هذا النمو خلال المرحلة الفرعية من التقدم ، والتي تنتهي عندما تتجمع هذه المواد لتشكيل هياكل خلوية أخرى وإكمال تقدم الخلية في المرحلة G1 ونحو نقطة التفتيش.

نقاط التحكم أو "التقييد"

جميع الخلايا لديها منظمات تسمح لها بمراقبة نموها. في نهاية المرحلة G1 ، توجد نقطة تفتيش تضمن أن تخليق البروتين قد حدث بشكل صحيح وأن كل الحمض النووي الخلوي "سليم" و "جاهز" للمراحل اللاحقة.

"الضمانات" المتخصصة الموجودة في نقطة التفتيش هذه هي البروتينات المعروفة باسم الكينازات المعتمدة على السيكلين أو CDK ، من كينازات Cyclin-Dependent Kinases ، وهي بروتينات تشارك أيضًا في بداية انقسام الحمض النووي خلال المرحلة S.

الكينازات المعتمدة على السيكلين هي كينازات بروتينية تتميز بالحاجة إلى وحدة فرعية منفصلة (سيكلين) توفر المجالات الأساسية لنشاط الإنزيم.

نقاط تفتيش دورة الخلية (المصدر: WassermanLab / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) ، عبر ويكيميديا ​​كومنز وتعديله بواسطة راكيل بارادا)

هم مسؤولون عن إضافة مجموعات الفوسفات في بقايا السيرين وثريونين الموجودة في مجالات محددة من البروتينات المستهدفة ، مما يؤدي إلى تغيير نشاطهم.

لديهم وظائف مهمة للغاية في كل من التحكم في انقسام الخلايا وفي تعديل نسخ الجينات استجابة لإشارات مختلفة خارج الخلايا وداخلها. بفضل هذه البروتينات ، ليس فقط طور G1 ، ولكن أيضًا طور S و G2 يعملان كـ "ساعة" من دورة الخلية.

نقطة تفتيش G1 / S

تعتبر نقطة التفتيش في المرحلة G1 واحدة من أهم نقاط التفتيش وهي حيث "تقرر" الخلية ما إذا كانت قد نمت بدرجة كافية وما إذا كانت الظروف الغذائية المحيطة بها وداخلها كافية لبدء عملية النسخ الجيني.

إن كينازات البروتين المعتمدة على السيكلين من الفصيلة الفرعية 2 (Cdk2) ، والتي تعتمد على cyclin E ، تشارك في هذه المرحلة الانتقالية.

بمجرد أن "تتجاوز" الخلية نقطة التفتيش هذه وتدخل المرحلة التالية ، يتم "إيقاف" نشاط Cdk1 مرة أخرى عن طريق تدمير جزء cyclin الخاص بها ، وهذا هو السبب في أنه تم إثبات أن هذه البروتينات غير نشطة حتى أن هناك الأعاصير المتاحة في العصارة الخلوية.

أهمية

إن المرحلة G1 ليست ضرورية فقط لنمو الخلايا ولإعداد الهياكل الخلوية للتقسيم ، ولكن نقطة التحكم فيها مهمة من وجهة نظر تنظيم تكاثر الخلايا.

يعد "تحرير" التحكم في الانتشار أحد المحركات الرئيسية لتطور الورم في أنواع مختلفة من الأنسجة ، حيث يتم "تجاوز" العديد من نقاط التفتيش في دورة الخلية أثناء تكون الأورام.

المراجع

1. كاسم ، ML (محرر). (2016). دراسات الحالة في بيولوجيا الخلية. الصحافة الأكاديمية.
2. Encyclopaedia Britannica Inc. (2019). موسوعة بريتانيكا. تم الاسترجاع في 5 أبريل 2020 من www.britannica.com/science/cell-cycle
3. Harrison ، MK ، Adon ، AM & Saavedra ، HI تنظم Cdks المرحلة G1 دورة الجسيم المركزي وتتوسط تضخيم الجين المعتمد على الجينات. خلية Div 6 ، 2 (2011).
4. لي ، واي ، بارباش ، أو. ، وديهل ، جا (2015). تنظيم دورة الخلية. في الأساس الجزيئي للسرطان (ص.165-178). مستودع المحتوى فقط!
5. لوديش ، هـ. ، بيرك ، أ. ، كايزر ، كاليفورنيا ، كريجر ، إم ، سكوت ، إم بي ، بريتشر ، أ. ،… وماتسودايرا ، ب. (2008). بيولوجيا الخلية الجزيئية. ماكميلان.
6. مالواليس ، م. (2014). كينازات تعتمد على السيكلين. بيولوجيا الجينوم، 15 (6) ، 122.
7. مكدانيل ، جون. (2020 ، 6 أبريل). المرحلة G1: ماذا يحدث خلال هذه المرحلة من دورة الخلية؟. sciencing.com. تم الاسترجاع من
8. تاناسي ، سي ، أوغريزينو ، آي ، وباديو ، سي (2011). علم الأمراض الجزيئي لأورام الغدة النخامية. إلسفير.