background image

background image

Cell Cycle

is the series of events that take place in a cell

leading to its division and duplication of its DNA

to produce two daughter cells

.

Transmission of genetic information from one cell

generation to the next requires genome replication

during the

S-phase

, and its segregation to the two

new daughter cells during mitosis or

M-phase

.


background image

The cell cycle has four distinct phases:

1- M

mitosis

,

2-

three interphase periods

termed:

• G

1

(the time gap between mitosis and DNA replication),

• S (the period of DNA synthesis),

• G

2

(the gap between DNA duplication and the next

mitosis).


background image

During the G

1

phase :

there is active synthesis of RNA

and proteins, including proteins that control the cell cycle,

and the cell volume, reduced to one-half by mitosis, grows

to its previous size.

• The S phase :

is characterized by the synthesis of DNA

and histones and by the beginning of centrosome

duplication.

• G

2

phase:

relatively short, proteins required for mitosis

accumulate..


background image

G1 : tRNA, mRNA, 

ribosomes, and 

enzymes are 

produced

S: DNA replication

G2: Proteins required 

for the spindles are 

synthesized

M: The nucleus is 

replicated


background image

• G0 phase

: cell cycle activities may be temporarily or

permanently

suspended

and the new cells begin to

specialize

and

differentiate

, some differentiated cells, such as those of the

liver,

renew cycling

under certain conditions; others, including

most muscle and nerve cells are

terminally differentiated

.


background image

In a normal cell cycle, S-phase is always followed by M-

phase and M-phase does not occur until S-phase is

complete.

➢ Between the S- and M-phases, there are two preparatory

gaps.

▪ G1 separates M from S, and

▪ G2 is between S and M ( new mitosis).

❖ When the cell undergoes differentiation, it exits from the

G1 phase of the cell cycle to enter into a

quiescent state

referred to as G0.


background image

Cell cycle checkpoints

• a series of control systems enabling

proliferation only in the presence of
stimulatory

signals

such

as

growth

factors.

• The timing and order of cell cycle events

are

monitored

during

cell

cycle

checkpoints


background image

1. G1/S boundary

, also knowing as

restriction

point

, As the cell progresses through G1,

depending on internal and external conditions,

it can either delay G1, enter a quiescent state

(G0), or cross the restriction point to enter S

phase.

The main checkpoints are: 


background image

2-

In S-phase

, also known as the

DNA

damage checkpoint

, ensures that the cell

underwent all of the necessary changes

during the S and G2 phases and is ready to

divide.


background image

3. G2/M-phases

: ensures that DNA replication is

complete

4. M-phase

: (

The

mitotic spindle checkpoint

),

Check that all the chromosomes should be

aligned at the mitotic plate and be under bipolar

tension.


background image

❖ The checkpoints also are activated by:

1.

DNA damage

2. Mis-aligned chromosomes at the mitotic spindle.

In this case, the growth arrest caused by checkpoints

allows the cell to

repair the damage

. After damage

repair, progression through the cell cycle resumes. If the

damage cannot be repaired, the cell is

eliminated

through apoptosis.


background image

Fig. 1  The cell cycle checkpoints 

DNA replication 


background image

Apoptosis

Programmed cell death serves as a major mechanism for the

precise regulation of cell numbers and as a defense

mechanism to remove unwanted and potentially dangerous

cells.

➢ the execution of the death program is often associated

with

characteristic

morphological

and

biochemical

changes, and this form of programmed cell death has

been termed

apoptosis

.


background image

❖ Apoptosis  is  an  important  means  of  eliminating  cells 

whose survival is blocked by 

lack of nutrients

damage caused by free radicals or radiation

action of tumor  suppressor proteins

❖ In  all  examples  studied  apoptosis  occurs  very  rapidly,  in 

less  time  than  required  for  mitosis,  and  the  affected  cells 

are removed without a trace. 


background image

❑ Loss 

of 

mitochondrial 

function: 

Mirochondrial

membrane integrity is not maintained, causing the end of 

normal  activity  and  release  of  cytochrome  c  into  the 

cytoplasm  where  it  activates  proteolytic  enzymes  called 

caspases  .

The  initial  caspases  activate  a  cascade  of  other 

caspases, resulting in protein degradation throughout the 

cell.

The main important features of apoptosis are summarized as:


background image

❑ Fragmentation of DNA

: Endonucleases are activated which

cleave DNA between nucleosomes into small fragments.(The

new ends produced in the fragmented DNA allow specific

histochemical

staining

of

apoptotic

cells

using

an

appropriate enzyme that adds labeled nucleotides at these

sites.)

❑ Shrinkage of nuclear and cell volumes

: Small dark-stained

(pyknotic) nuclei can sometimes be identified with the light

microscope


background image

❑ Cell membrane changes

: the cell undergoes dramatic

shape changes, such as "blebbing", as membrane

proteins and cytoskeleton are degraded. Phospholipids

normally found only in the inner layer move to the outer

layer, serving as signals to induce phagocytosis.

❑ Formation and phagocytic removal of these apoptotic

bodies

.


background image

The study of apoptosis under fluorescence microscopy is

classified into five different categories, which are;

• viable non-apoptotic (viable),

• viable apoptotic (early apoptotic),

• non-viable apoptotic (late apoptotic),

• necrotic and

• chromatin free (ghost) cells

as shown in (Fig. 1).


background image

Acridine orange  (AO) 

and 

propidium iodide  (PI) 

are 

nucleic  acid  specific  fluorochromes which  emit  green 

and  orange  fluorescences,  respectively,  when  they  are 

bound  to  DNA.  Only  AO  can  cross  the  plasma 

membrane  of  viable  and  early  apoptotic  cells.  Late 

apoptotic cells and necrotic cells will stain with both AO 

and PI.


background image

Figure 1 showed the fluorescence microscopy images of cells.

where V: viable cells; E: early apoptotic cells; L: late apoptotic

cells; AB: apoptotic bodies; D: dead cells





رفعت المحاضرة من قبل: علي الشبري
المشاهدات: لقد قام 5 أعضاء و 109 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل