कोशिका चक्र: कोशिका जीवन चक्र की अवधि और नियंत्रण
सेल जीवन चक्र की अवधि और नियंत्रण के बारे में जानने के लिए इस लेख को पढ़ें!
सेल चक्र (हॉवर्ड और पेल, 1953) एक नवगठित सेल में होने वाले परिवर्तनों की एक श्रृंखला है जिसमें दो बेटी कोशिकाओं के निर्माण के लिए इसकी वृद्धि और विभाजन शामिल है।
इसमें दो अवस्थाएँ होती हैं, एक लंबी गैर-विभाजित करने वाली आई-फ़ेज या इंटरफ़ेज़ और एक छोटी-सी विभाजित करने वाली एम-फ़ेज़ या माइटोटिक चरण। इंटरफेज़ एक नए बने सेल और उसके नाभिक में होने वाले परिवर्तनों की एक श्रृंखला है, इससे पहले कि यह फिर से विभाजन में सक्षम हो जाए। इसलिए, इसे इंटर-माइटोसिस भी कहा जाता है। इंटरफेज़ को माइटोसिस के चरण के रूप में सूचीबद्ध नहीं किया जा सकता है।
यह कोशिका के विभाजन की तैयारी के संदर्भ में एक महत्वपूर्ण समय है क्योंकि इस चरण के दौरान माइटोटिक कोशिकाओं में गुणसूत्रों का दोहराव होता है और कोशिका का आकार दोगुना हो जाता है। इंटरफेज़ टेलोफ़ेज़ के अंत और अगले प्रोपेज़ की शुरुआत के बीच के समय पर कब्जा कर लेता है। इंटरफेज़ की अवधि जीव से जीव में भिन्न होती है और यह कुल पीढ़ी के समय का 75-90% होती है।
सेल चक्र की अवधि:
कोशिका चक्र को चार अवधियों में विभाजित किया गया है: जी 1, एस, जी 2 और माइटोसिस। सिंथेटिक गतिविधियों के आधार पर, इंटरफेज़ को तीन उप-चरणों में विभाजित किया जाता है; जीजे, एस और जी 2 (जी संश्लेषण के लिए विकास और एस के लिए खड़ा है)।
1. जी 1 चरण:
इंटरपेज़ का जी समय की लंबाई में भिन्न होता है, जो इंटरपेज़ समय के 25 से 50% तक होता है। जी 1 माइटोसिस के अंत और डीएनए संश्लेषण (एस-चरण) की शुरुआत के बीच का समय अंतराल है। यह सबसे अधिक परिवर्तनशील अवधि है; कोशिकाओं की शारीरिक स्थितियों के आधार पर, यह पिछले दिनों, महीनों या वर्षों तक हो सकता है। प्रोलिफायरिंग को रोकने वाली कोशिकाएं जी 1 के एक विशिष्ट बिंदु पर गिरफ्तार हो जाती हैं और जी 1 राज्य में सेल चक्र से वापस ले ली जाती हैं।
सेल प्रसार के नियमन में सबसे महत्वपूर्ण बिंदु जी के दौरान होता है, जब सेल एक नए डिवीजन चक्र से गुजरता है या जी 0 राज्य में प्रवेश करता है, तो इसका महत्वपूर्ण निर्णय लिया जाता है, लेकिन यह कैसे प्राप्त होता है, यह ज्ञात नहीं है। जी : उप-चरण एस चरण की तैयारी में कई गतिविधियों द्वारा चिह्नित है और इसमें डीएनए संश्लेषण के लिए आवश्यक सब्सट्रेट्स और एंजाइमों का संश्लेषण और संगठन शामिल है। इसलिए जी, आरएनए और प्रोटीन के संश्लेषण द्वारा चिह्नित है।
2. एस-चरण:
यह डीएनए संश्लेषण की अवधि है। क्रोमोसोम इसके लिए खोज करते हैं (हीर डीएनए अणु फ़ंक्शन टेम्पलेट के रूप में कार्य करते हैं और कार्बन प्रतियां बनाते हैं। डीएनए सामग्री दोगुनी हो जाती है और जीन का डुप्लिकेट सेट बनता है। डीएनए की प्रतिकृति के साथ, नए क्रोमैटिन फाइबर बनते हैं, जो हालांकि जोड़े में संलग्न रहते हैं।
क्रोमेटिन फाइबर के रूप में लम्बी क्रोमोसोम होते हैं, प्रत्येक गुणसूत्र में दो बहन क्रोमैटिड होते हैं जो सेंट्रोमीटर से जुड़े रहते हैं। एस चरण कोशिकाओं में ऐसे कारक होते हैं जो डीएनए संश्लेषण को प्रेरित करते हैं। हिस्टोन को एस-चरण के दौरान संश्लेषित किया जाता है, जिस अवधि के दौरान वे नए प्रतिकृति वाले डीएनए से जुड़े होते हैं।
उप-चरण में प्रजातियों की समान कोशिकाओं के बीच एक अपेक्षाकृत निरंतर अवधि होती है, जो इंटरफ़ेज़ समय के 35 से 40% तक होती है।
3. जी 2- चरण:
यह चरण डीएनए संश्लेषण और पूर्व माइटोसिस (एम) का अनुसरण करता है। यह अक्सर एक बढ़ी हुई परमाणु मात्रा और औसतन विशेषता होती है; जी 2 की अवधि माइटोसिस के समान है, 1-4 घंटे। अधिक महत्वपूर्ण रूप से, जी 2 वह समय होता है, जिसके दौरान कुछ चयापचय और संगठनात्मक घटनाएं जो माइटोसिस के लिए आवश्यक शर्तें हैं, होती हैं।
इस चरण के दौरान धुरी के तंतुओं के निर्माण के लिए आवश्यक प्रोटीन को संश्लेषित किया जाता है। शुरुआती जी 2 में, राइबोसोम संश्लेषित होते हैं और ये बाद के सेल चक्र के लिए आरक्षित होते हैं। मैसेंजर आरएनए (mRNA) भी G 2 में बना है।
डीएनए संश्लेषण (जी में) से पहले, प्रत्येक गुणसूत्र आमतौर पर एक एकल स्ट्रैंड के रूप में प्रकट होता है और इसलिए डीएनए मूल्य 2 सी होता है, लेकिन एस 2 के बाद, जी 2 में गुणसूत्र दो फंसे क्रोमैटिड के रूप में प्रकट होता है और डीएनए सामग्री का 4C मूल्य होता है।
एस-स्टेज के दौरान, डीएनए सामग्री का 4C मान होता है। जब माइटोसिस होता है, तो डीएनए मान 2C मूल्य पर बहाल होता है या यदि अर्धसूत्रीविभाजन होता है, तो प्रत्येक उत्पाद में 1C मूल्य का डीएनए निरंतर होगा। आरएनए का संश्लेषण डीएनए संश्लेषण के विपरीत, पूरे इंटरफेज़ में होता है, जो केवल एस-चरण के दौरान होता है। आरएनए का संश्लेषण एस-चरण और एम-चरण के दौरान, दो अवधि में उदास है।
सेल चक्र का नियंत्रण:
1. चेकपॉइंट्स और उनका विनियमन:
सेल डिवीजन चक्र की दीक्षा को बाह्य विकास कारकों की उपस्थिति की आवश्यकता होती है, या इसकी अनुपस्थिति में माइटोगेंस होते हैं, जो सेल जी 1 में सेल चक्र से हटते हैं और जी 0 आराम चरण में प्रवेश करते हैं। जी 1 में वह बिंदु जिस पर कोशिका के वातावरण के संबंध में जानकारी का आकलन किया जाता है, और कोशिका यह तय करती है कि दूसरे विभाजन चक्र में प्रवेश करना है या नहीं इसे प्रतिबंध बिंदु (या आर बिंदु) कहा जाता है। आर पॉइंट जी 0 में प्रवेश करने से पहले मिटोएन्स की कोशिकाओं को भूखा रखा जाता है और 10 कोशिका विभाजन से गुजरते हैं।
आर 0 से गुजरने के बाद माइटोगेंस से घिरे सेल जी 0 में प्रवेश करने से पहले सेल डिवीजन को पूरा करने के लिए सेल चक्र के माध्यम से जारी रहते हैं। अधिकांश सेल प्रकारों में, आर पॉइंट माइटोसिस के कुछ घंटों बाद होता है। कोशिका विभाजन चक्र से गुजरने वाली कोशिकाओं की प्रतिबद्धता को समझने में आर बिंदु का महत्वपूर्ण महत्व है। माइटोसिस और आर बिंदु के बीच जी में अंतराल वह अवधि है जिसमें सेल के भाग्य को निर्धारित करने के लिए कई संकेत संयोग करते हैं और बातचीत करते हैं।
कोशिका चक्र के वे भाग, जैसे R बिंदु, जहाँ प्रक्रिया को रोका जा सकता है, चौकियों के रूप में जाना जाता है। चेकपॉइंट गैप चरणों के दौरान काम करते हैं। ये सुनिश्चित करते हैं कि सेल डीएनए प्रतिकृति (जी बिंदु में आर बिंदु पर, चरण) के एक और दौर से गुजरने के लिए सक्षम है और डीएनए की प्रतिकृति सेल डिवीजन (जी 2 चरण चेकपॉइंट) से पहले सफलतापूर्वक पूरी हो गई है।
2. साइक्लिन और साइक्लिन-आश्रित कुनैन:
सेल चक्र प्रगति के नियंत्रण के लिए एक प्रमुख तंत्र प्रोटीन फॉस्फोराइलेशन के विनियमन द्वारा है। यह एक नियामक सबयूनिट और एक उत्प्रेरक सबयूनिट से बने विशिष्ट प्रोटीन केनेसेस द्वारा नियंत्रित किया जाता है। विनियामक सबयूनिट्स को साइक्लिन कहा जाता है और कैटेलिटिक सबयूनिट्स को साइक्लिन-डिपेंडेंट किनेस (सीडीकेआर) कहा जाता है।
CDK की कोई कैटेलिटिक गतिविधि नहीं है जब तक कि वे एक साइक्लिन से संबद्ध नहीं हैं और प्रत्येक एक से अधिक प्रकार के साइक्लिन के साथ जुड़ सकता है। CDK और एक विशिष्ट CDK- साइक्लिन कॉम्प्लेक्स में मौजूद साइक्लिन संयुक्त रूप से यह निर्धारित करते हैं कि प्रोटीन किनसेज़ द्वारा किस प्रोटीन को फॉस्फोराइलेट किया जाता है।
साइक्लिन-सीडीके कॉम्प्लेक्स के तीन अलग-अलग वर्ग हैं, जो सेल चक्र के जी 1, एस या एम चरणों के साथ जुड़े हुए हैं।
(i) जी 1 सीडीके कॉम्प्लेक्स प्रतिलेखन कारकों को सक्रिय करके एस चरण के लिए सेल तैयार करता है जो डीएनए संश्लेषण के लिए आवश्यक एंजाइमों की अभिव्यक्ति का कारण बनता है और एस चरण सीडीके परिसरों को एन्कोडिंग करता है।
(ii) एस चरण सीडीके कॉम्प्लेक्स संगठित डीएनए संश्लेषण की शुरुआत को उत्तेजित करता है। मशीनरी यह सुनिश्चित करती है कि प्रत्येक गुणसूत्र को केवल एक बार दोहराया जाता है।
(iii) माइटोटिक सीडीके कॉम्प्लेक्स गुणसूत्र संघनन को प्रेरित करता है और दो बेटी कोशिकाओं में गुणसूत्र पृथक्करण का आदेश देता है।
CDK परिसरों की गतिविधि को तीन तरीकों से नियंत्रित किया जाता है:
(i) CDK जटिल सबयूनिट्स के प्रतिलेखन के नियंत्रण से।
(ii) अवरोधकों द्वारा जो CDK परिसरों की गतिविधि को कम करते हैं। उदाहरण के लिए, मिटिक सीओके कॉम्प्लेक्स को एस और जी चरण में संश्लेषित किया जाता है, लेकिन डीएनए संश्लेषण पूरा होने तक उनकी गतिविधि को दबा दिया जाता है।
(iii) सेल चक्र में एक परिभाषित चरण में CDK परिसरों के प्रोटिओलिसिस का आयोजन करके जहां उन्हें अब आवश्यकता नहीं है।
3. E2F और आरबी द्वारा विनियमन:
जी और एस चरण के माध्यम से सेल चक्र की प्रगति जीन प्रतिलेखन के सक्रियण (और कुछ मामलों में निषेध) द्वारा विनियमित होती है, जबकि बाद के सेल चक्र चरणों के माध्यम से प्रगति मुख्य रूप से पोस्ट-ट्रांसक्रिप्शनल तंत्र द्वारा विनियमित होती है। कुंजी जी 1 आर बिंदु के माध्यम से पारित होना गंभीर रूप से प्रतिलेखन कारक, ई 2 एफ की सक्रियता पर निर्भर करता है।
E2F डीएनए प्रतिकृति और डीऑक्सीराइबो-न्यूक्लियोटाइड संश्लेषण के लिए आवश्यक जीन एन्कोडिंग प्रोटीनों के प्रतिलेखन और अभिव्यक्ति को उत्तेजित करता है और साथ ही बाद के सेल चक्र चरणों में आवश्यक चक्रवात और सीडीके के लिए। E2F की गतिविधि प्रोटीन आरबी (रेटिनोब्लास्टोमा ट्यूमर दमन प्रोटीन और संबंधित प्रोटीन) के बंधन से बाधित होती है।
जब आरबी हाइपोफॉस्फोरेटिलेटेड (अंडर-फॉस्फोराइलेटेड) होता है तो ई 2 एफ गतिविधि बाधित होती है। मध्य और देर से जी 1 चरण के दौरान साइक्लिन-सीडीके कॉम्प्लेक्स द्वारा आरबी के फॉस्फोरिलेशन को ई 2 एफ मुक्त करता है ताकि यह प्रतिलेखन को सक्रिय कर सके।
4. सेल चक्र सक्रियण और निषेध:
छोटे अवरोधक प्रोटीन, साइक्लिन- CDK परिसरों की गतिविधि के दमन द्वारा कोशिका चक्र की प्रगति में देरी कर सकते हैं। इन अवरोधकों के दो वर्ग हैं, CIP प्रोटीन और INK4 प्रोटीन।
