Какие бывают кпп: Какие бывают коробка переключения передач

какие типы бывают, плюсы и минусы

Один из важнейших узлов вашего автомобиля – коробка переключения передач, которая является центральным элементом трансмиссии в машине. Сегодня производители предлагают много вариантов КПП, и в обозначениях уже можно запутаться. В одном случае нам предлагают стандартную механику, в другом – автоматические версии с различными умными названиями. Сегодня на нашем сайте мы постараемся разобраться, как устроен каждый тип коробок среди всех используемых на современных автомобилях. Нужно отметить, что понимание устройства КПП может значительно повлияет на выбор автомобиля в салоне, а также поможет отсечь неудачные варианты со вторичного рынка. Поэтому разбираться в технике стоит, иначе перекупщик или менеджер салона легко продаст вам не самый удачный вариант и создаст для вас проблемы в будущем.

Обратить внимание стоит на производителя КПП. Далеко не все концерны самостоятельно производят детали трансмиссии, многие компании просто используют готовые узлы. Наиболее известные и уважаемые разработчики в этой сфере – корпорации Aisin, ZF, Jatco. Эти компании не выпускают автомобили в сборе, они заняты разработкой и производством именно коробок. Это позволяет им достигать гораздо более высокой надежности, а также оптимизировать цену конструкции. Только самые крупные концерны разрабатывают собственные коробки, да и то не всегда. Нужно заметить, что фирменные коробки, скажем Volkswagen или Ford далеко не всегда лучше, чем те самые Aisin. Нужно узнать больше о конструкциях и типах КПП, чтобы понять, почему возникают трудности.

Содержание

• Как работает коробка передач?
• Какие типы коробок существуют, и как они работают
  • Механическая трансмиссия
  • Классический автомат – гидротрансформатор
  • Роботизированная коробка
  • Вариатор

• Подводим итоги

Как работает коробка передач? Основные задачи узла

Главная работа КПП в автомобиле – это передача и трансформация крутящего момента двигателя в комфортном режиме для ускорения, замедления или поддержания постоянной скорости движения машины. Выполняется работа зачастую с помощью целого ряда шестерен, но есть и другие механизмы. К двигателю такой узел подключается посредством сцепления. Этот узел позволяет мягко подключать КПП и передавать крутящий момент постепенно, благодаря чему не так быстро изнашиваются шестерни.

Классический принцип работы этого узла следующий:

• при выжатом сцеплении шестерни в КПП не смыкаются, поэтому на колеса не передается крутящий момент от двигателя;
• отпущенное сцепление смыкает коробку и мотор, происходит передача момента, на нейтральной передаче этот момент не передается на колеса;
• количество рабочих шестерен в механизме обозначает количество передач, обычно при указании количества ступеней не учитывают заднюю скорость;
• главная пара – это вал и шестерня, которые инициируют вращение нужных шестеренок из выбранного диапазона;
• выбор происходит механически с помощью рычага переключения передач или автоматически с помощью различных технологий;
• чем больше крутящего момента нейтрализует коробка, тем медленнее будут вращаться колеса;
• на последней передаче происходит максимальная передача оборотов, но момент и мощность меняются не так быстро.

Конструкция достаточно простая, практически все классические коробки устроены именно по этому принципу. Но современные технологии не стоят на месте, производители разработали десятки типов КПП, у каждого крупного бренда теперь есть свой вид трансмиссии, который даже получает отдельные названия. Развитие этой сферы связано именно с автоматическими типами трансмиссий, так как механика доживает свои последние годы в гражданском использовании. Разработки ведутся для того, чтобы сократить расход топлива, предоставить водителю максимальный комфорт и доработать существующие технологии с точки зрения надежности.

Какие типы коробок сегодня существуют, и как они работают?

Сложно сосчитать количество разновидностей КПП, если учитывать все модификации каждого бренда. Но по своей сути все они относятся к четырем основным категориям. Это механические, автоматические (гидротрансформаторы), роботизированные КПП и вариаторы. Четыре группы предлагают кардинально разный подход к переключению передач. Каждый тип коробки имеет свои плюсы и минусы, которые нужно учитывать при выборе вида трансмиссии.

Пусть вас не путают различные модные названия вроде DSG, PowerShift, EasyTronic и прочие красивые обозначения. Все они скрывают за собой стандартные вариаторы или роботы, доработанные определенным концерном под собственные двигатели. Этот факт уже облегчает нам задачу рассмотрения разных типов КПП и понимания всех особенностей работы деталей трансмиссии в целом. Давайте поочередно рассмотрим каждый тип агрегата.

Механическая трансмиссия – как она работает?

Механика – самый древний вид КПП, именно он является основой для всех последующих вариантов трансмиссий. Когда изобретатели автомобиля поняли, что прямой привод мотора к колесам не создает нужной гибкости управления, был придуман узел, который позволял увереннее стартовать и далее набирать скорость, используя разные передачи. Со временем узел обрастал дополнениями и сформировался в таком виде, в котором мы его сегодня знаем.

Нужно учитывать такие особенности технологии:

• сопряжение КПП с двигателем производится посредством сцепления, которое одновременно является самым нагруженным узлом в связке;
• переключения производятся вручную с помощью специального механизма, подключенного к рычагу в салоне, существует стандартная схема переключений;
• крутящий момент передается на колеса с помощью конструкции полуосей через два вида шарнирных механизмов, если речь идет о переднем приводе;
• для заднего привода применяется более сложная конструкция с карданном и передачей крутящего момента по специальному валу;
• механизм надежный, практически лишен недостатков, для обслуживания достаточно менять масло 1 раз в 60-90 тысяч км пробега.

Производители все чаще изготавливают необслуживаемые коробки. Но даже в них следует периодически менять масло, чтобы продлить срок жизни КПП. Капитальный ремонт такого узла продлевает жизнь практически на еще один полноценный ресурс. Основные поломки связаны с выходом из строя сцепления, а также с поломкой механизма переключения передач. Эти детали сравнительно легко меняются. У качественных механических трансмиссий есть определенный жизненный срок каждого узла, и он всегда соответствует действительности.

Классический автомат – гидротрансформатор

Первые типы автоматов появились достаточно давно, еще в середине прошлого века. Они были выполнены на основе гидротрансформатора. Это устройство, которое по нагрузке понимает, когда нужно переключить передачу. Определенная нагрузка создает давление масла в каналах гидроблока, что заставляет коробку переключать передачи. Вся работа выполняется жидкостью, поэтому износ механизма переключения минимальный. Именно поэтому гидротрансформаторы остаются самыми выносливыми типами автоматических трансмиссий.

Важные особенности устройства:

• гидроблок является наиболее ценным и дорогостоящим узлом, его выход из строя обычно говорит о необходимости очень дорогостоящего ремонта;
• качество масла в системе такого автомата является наиболее важным параметром службы устройства, плохое обслуживание быстро убьет автомат;
• такие КПП довольно плохо справляются с экономией топлива, прирост расхода в сравнении с механикой на таком же двигателе равен примерно 15% и более;
• также динамика двигателя страдает, автоматы не могут слишком быстро реагировать и адаптироваться под поведение водителя, в этом их очень большой минус;
• зато такие узлы очень надежные, некоторые автоматы без ремонта проезжают до 300 000 км, что не всегда доступно даже механическим коробкам передач.

Консервативные автолюбители всегда выберут именно АКПП с гидротрансформатором, если речь идет о выборе между разными типами автоматов. Дело в надежности, но сегодня нужно учитывать еще и экономию топлива. Так что молодое поколение отказывается от АКПП традиционного типа, учитывая и высокую цену таких технологий. Впрочем, в длительной перспективе именно такие коробки оказываются наиболее качественными, удобными в использовании и надежными.

Роботизированная коробка – что это за агрегат?

Такой узел стал комбинацией автомата и механики. Производители сравнительно недавно предложили первых роботов – активно технология используется около 20 лет, внедряется в массовые автомобили не более 15 лет. В основе лежит механическая трансмиссия, но переключением передач занимается специальный робот, отсюда и название типа КПП. У каждого производителя есть свои особенности исполнения и настройки этого роботизированного узла, это привело к десяткам разных названий типа DSG, EasyTronic, PowerShift, EDC, MultiMode, DuraShift и прочих обозначений.

Важные особенности такого узла:

• экономия топлива налицо, так как устройство получило все преимущества механической коробки передач под идеальным управлением робота;
• переключения ощутимы, есть определенные пинки, этого не удалось избежать даже самым передовым концернам с огромными инвестициями;
• динамика сохраняется, а роботизированный узел может даже подстраиваться под манеру езды владельца машины, это вызывает ряд споров, но в целом работает;
• главная проблема роботов – сцепление, особенно в тех моделях, где производитель использовал сухой тип сцепления с явными недостатками;
• такой узел стоит гораздо дешевле традиционного автомата, он легче других типов автоматических КПП, поэтому получил огромную популярность во всем мире;
• ремонт достаточно дорогой, а средний цикл службы составляет 150 000 км до капитального восстановления.

Роботизированные коробки нуждаются в довольно качественном сервисе, а также в спокойной и аккуратной поездке. Они не любят постоянной смены манеры вождения, могут показывать неисправности при резком переходе с трассового режима в городской цикл. Но все недостатки снимает радость от расхода. Роботы могут обеспечить расход даже меньше, чем на механической коробке передач, так как производитель настраивает роботизированный узел именно для экономии топлива. Впрочем, вы можете перепрошить систему и получить отличную динамику, если это необходимо.

Вариаторы – на что обратить внимание?

Среди японских производителей культовым типом автоматических КПП стали вариаторы CVT. Это бесступенчатая система переключения передач, которая основана на сопротивлении вращения при передаче крутящего момента. Грубо говоря, внутри устройства расположено два конуса, по которым перемещается основной ремень механизма. Чем дальше ремень перемещается, тем больше оборотов двигателя передается на колеса. Конструкция сравнительно простая, но автоматика делает ее довольно сложной в ремонте.

Стоит помнить о таких особенностях вариаторов:

• в эксплуатации такие виды коробок передач очень удобны, они демонстрируют плавный разгон без подергиваний, так как передач нет;
• расход чуть выше, чем в механике, так как двигатель при разгоне всегда работает на повышенных оборотах, но на длинных прямых вариатор обходит механику в расходе;
• ремонт практически невозможен, а износ может наступить в промежутке от 150 000 км до 200 000 км пробега, дольше этот механизм чаще всего не служит;
• такие технологии дешевле, чем традиционные АКПП с гидротрансформатором, поэтому многие концерны выбирают именно такой вариант;
• программные ошибки станут настоящей проблемой, для любого ремонта нужно загонять машину на официальный или специализированный сервис.

Низкая практичность вариаторов и их малый жизненный цикл стали причиной того, что в России покупатели стараются обходить данные узлы стороной. Проблема связана с тем, что ремонтировать эти узлы в гаражных условиях нельзя, а платить за ремонт у официалов хочет далеко не каждый покупатель машины. Вариатор нуждается в определенном привыкании. Если у вас машина с таким типов КПП, следует прочитать инструкцию. В ней указаны требования к прогреву коробки перед поездкой, а также есть запрет на длительное движение с одной скоростью, нужно постоянно менять скоростной режим.

Предлагаем посмотреть видео о вариаторах:

Подводим итоги

Обратите внимание на тип трансмиссии в автомобиле, который вы хотите купить. Обязательно почитайте отзывы других владельцев. Очень часто внешне перспективная коробка оказывается ненадежной и служит плохо. Хорошим примером будет робот 7-DSG от корпорации Volkswagen. Это коробка с сухим сцеплением, которая в первом своем поколении получила целый ряд проблем. Владельцы машин 2010-2012 годов выпуска с такими КПП не успевают отдохнуть от одного ремонта, как надвигается другой. Со временем корпорация исправила большую часть неполадок, но в целом этот робот так и остался одним из самых неудачных в линейке концерна.

С другой стороны, в списке роботизированных коробок есть и множество удачных вариантов, которые не уступают в сроке службы своим конкурентам от других разработчиков. Поэтому важно знать, какой именно автомобиль вы покупаете, какие именно рабочие элементы могут выйти из строя в данном узле. Это важно понимать, иначе не избежать трудностей. При покупке оцените, насколько конкретный тип КПП подходит под ваш стиль поездки. Это также важно учитывать, чтобы получить удовольствие от эксплуатации машины.

Виды КПП автомобилей: кому подходят разные трансмиссии

Еще до приобретения автомобиля перед владельцем обязательно встанет вопрос, какому виду трансмиссии отдать предпочтение. Единого мнения по поводу какая коробка передач лучше – нет. Сделать правильный выбор, поможет знание, какие типы коробок существуют, их преимущества и недостатки, особенности эксплуатации, возможные поломки и другие нюансы.

Воспользуйтесь помощником для выбора КПП

Виды автомобильных коробок передач

1.Механическая трансмиссия (МКПП). Предназначение – служит для ступенчатого изменения крутящего момента и передачи его от двигателя к ведущим колесам автомобиля. Классификация МКПП по количеству ступеней:

• Четырехступенчатые.
• Пятиступенчатые коробки (получили широкое применение на автомобилях отечественного производства).
• 6-ти ступенчатые.
• 8-ми ступенчатые.

Устройство и принцип работы: при переключении рычага 2 в одно из требуемых по условиям движения положений, ведущая шестерня (на схеме красного цвета) на первичном валу 1 от двигателя, входит в зацепление с другой шестеренкой (на схеме голубого цвета), закрепленной на промежуточном или ведомом валу 6. Для выравнивания скоростей вращения валов и предохранения зубьев шестерен от поломки в момент зацепления, предусмотрен специальный механизм переключения передач 3 и муфты синхронизаторов. Промежуточный вал через шестерню (на схеме зеленого цвета) передает крутящий момент к ведущим колесам с помощью вала 4. При нейтральном положении рычага 2, первичный вал 1 от двигателя и вал к ведущим колесам 4 разъединены и передачи крутящего момента не происходит. Принцип включения задней передачи тот же, только в этом случае ведомый вал с шестерней вращается в обратном направлении.

Чтобы узнать, что такое климат-контроль в автомобиле, пройдите по этой ссылке.

Также у нас вы найдете информацию о допустимом износе шин.

2.Коробка – робот.

Это механическая коробка передач, в которой работой сцепления и переключением передач управляет электронный блок с датчиками. Этот блок включает или выключает сцепление и соответствующие передачи с помощью исполнительных органов, выполненных в виде сервомеханизмов или гидроцилиндров с электромагнитными клапанами.

Водитель не работает сцеплением и не переключает передачи, так как эти функции за него исполняет электроника, но во время городских поездок, в пробках, при движении на крутых подъемах, ему потребуется переключиться на ручное управление.

3.Автоматическая коробка передач (АКПП).

Рабочей средой, с помощью которой крутящий момент передается от двигателя к ведущим колесам через планетарные механизмы, является масло. Управление коробкой осуществляется посредством золотников, распределяющих и направляющих потоки масла под давлением. Смотрите, как работает АКПП (видео):

4.Вариатор.Автоматические коробки передач часто называют секвентальными, поскольку переключение передач у них происходит последовательно. Вариатор – это АКПП, у которой изменение передаточного числа и передача крутящего момента на колеса, происходит плавно, бесступенчато, то есть без фиксации первой, второй и последующих передач.

Виды автомобильных вариаторов.

• Клиноременные.

В упрощенном виде такой вариатор представляет собой два шкива переменного диаметра в виде двух конусов, соединенных между собой стальной лентой сложного сечения. При разгоне или торможении машины, лента перемещается по конусу, передаточное число при этом плавно увеличивается или уменьшается, а ведущие колеса автомобиля, соответственно, вращаются быстрее или медленнее.

• Тороидальные.

Такой вариатор выполняет свою функцию постоянно меняющейся трансмиссии, с помощью дисков и роликов. Ведущий диск соединен с валом двигателя, а ведомый – с карданным валом. Ролики, расположенные между дисками, передают мощность от одного диска другому.

• Гидростатические.

Коленчатый вал двигателя приводит в действие насос, который гонит масло под давлением к другому насосу, соединенному с ведомым диском вариатора и передает вращение карданному валу. Насосы имеют изменяющийся объем, что позволяет изменять передаточное число и скорость вращения ведомого диска и автомобиля в целом.

Достоинства и недостатки различных видов трансмиссий

1.Механические коробки передач. К плюсам МКПП относится:

• Автомобили с механикой дешевле, чем такие же укомплектованные автоматической трансмиссией.
• Ремонт и техническое обслуживание дешевле, чем у остальных видов трансмиссий.
• Возможность полноценного контроля над автомобилем при разгоне, обгонах и других маневрах за счет полного использования мощности двигателя.
• Экономия топлива.

2.Роботизированная коробка передач: плюсы и минусы. Достоинства:

• Надежность конструкции.
• Экономия топлива до 30%.
• Ресурс коробки больше на 40%, если сравнивать с механикой.
• Наличие возможности ручного управления коробкой.

Недостатки:

• Несовершенство электронной программы коробки приводит к ухудшению динамических свойств машины, «задумчивости» (до 2 секунд) при переключении передач. Все это усложняет возможность водителя адаптировать автомобиль под свой индивидуальный стиль вождения.
• Повышенный износ сцепления в случае несвоевременного перехода на ручное управление. На крутых подъемах коробка перегревается, если не переключиться вовремя на ручной режим.
• Рывки при автоматическом переключении передач при полностью утопленной в пол педали акселератора.

3. Плюсы и минусы автоматической коробки передач. Положительные стороны от установки на автомобиле АКПП:

• Удобство и комфорт. Отсутствие сцепления и возможность держать руль двумя руками, не отвлекаясь на манипуляции с переключением передач, повышает безопасность и работоспособность – водитель меньше устает. На гололеде машина не теряет управляемость, так как двигатель, не имеющий сцепления, не глохнет.
• Переход по ступеням при разгоне и торможении короче по времени, чем у МКПП и происходит без потери мощности.
• Поскольку выбор передачи происходит автоматически, то риск перегрузить двигатель исключается.

Недостатки автоматической трансмиссии:

• Увеличенный расход топлива.
• Дорогостоящее обслуживание и ремонт.
• Невозможно оказать помощь другим водителям в буксировке, как и буксировать автомобиль с АКПП. В случае поломки машины нужна помощь только эвакуатора.
• Если разрядился аккумулятор, то авто с автоматической трансмиссией не завести с толкача.

4.Вариатор: плюсы и минусы. «Плюсы» вариатора:

• Бесконечное количество передач вариатора обеспечивают максимально комфортный режим работы двигателя, продлевая его моторесурс и долговечность.
• Экономия топлива.

[stextbox id=»info»]Во время плавного разгона, когда скорость автомобиля растет, а тахометр показывает неизменное число оборотов (5-6 тысяч) экономится топливо. Это обусловлено конструктивными особенностями вариатора.[/stextbox]

К недостаткам вариатора можно отнести:

• Дорогостоящий ремонт и обслуживание.

Замена ремня и специальной трансмиссионной жидкости (7 литров вместо 3 – 4 литров стандартного масла для обычной АКПП) обходится недешево.

[stextbox id=»alert»]Вариаторы пока устанавливаются в основном на компактных маломощных и средних автомобилях. Бывают и исключения – так на тяжелом внедорожнике Nissan MuranoV6 (234 л.с.) установлен вариатор X-Tronic.[/stextbox]

Особенности эксплуатации различных типов трансмиссий

1. В зимнее время до начала движения масло в автоматической трансмиссии желательно прогреть. Для этого удерживайте автомобиль тормозом и переключите последовательно несколько раз все режимы на селекторе.
2. Чтобы избежать перегрева АКПП избегайте перевозки тяжелых прицепов и грузов. Буксировка на расстояние более 50 км может вызвать перегрев и поломку коробки. Рекомендованная буксировочная скорость не более 40 км/час.
3. Причиной пробуксовки гидротрансформатора может быть недостаток масла в коробке. При избыточном количестве масла оно может вспениться, что приведет к поломке АКПП.
4. При прохождении поворотов и в момент обгона, необходимо помнить, что коробка с вариатором реагирует на увеличение числа оборотов с опозданием. Нажать на педаль акселератора надо чуть ранее, до начала совершения маневра.
5. Буксировка автомобиля с вариатором осуществляется либо путем частичной погрузки при вывешенных ведущих колесах, либо с помощью эвакуатора.
6. В пробках, нежелательно переводить селектор в положение «Нейтрал». Такой прием увеличивает износ трущихся деталей и сокращает ресурс вариатора. Для роботизированной коробки, наоборот, требуется перевести ее в нейтральное положение, поскольку в положении «D» включено сцепление. При этом изнашивается корзина, выжимной подшипник и ведомый диск.

Итог

Любой тип трансмиссии имеет достоинства и недостатки, но все КПП требуют ухода и соблюдения правил эксплуатации. Если регулярно проверять уровень масла и менять его в сроки, рекомендованные заводом изготовителем, не допуская перегрева и перегрузок, то КПП прослужит долго и без проблем.

контрольно-пропускных пунктов на трезвость | Безопасность автомобилей

• ИСТОРИЯ
• ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
• Эффективность
• Недавние исследования по эффективности
• Измерение эффективности
• Стоимость
• Время для реализации
• другие проблемы
• Таблица B. 3 — Законы о состоянии сообщества Совета Декабрь 2011 г.

Контрольно-пропускной пункт — это заранее определенное место, где

сотрудники правоохранительных органов останавливают транспортные средства в заранее определенном месте, чтобы проверить, нет ли у водителя опьянения. Они либо останавливают каждое транспортное средство, либо останавливают транспортные средства с некоторым регулярным интервалом, например каждое третье или десятое транспортное средство. Целью контрольно-пропускных пунктов является сдерживание вождения в нетрезвом виде за счет увеличения предполагаемого риска ареста. Для этого контрольно-пропускные пункты должны быть хорошо видны, широко освещаться и проводиться регулярно. Фелл, Лейси и Воас (2004) представляют обзор операций контрольно-пропускных пунктов, их использования, эффективности и проблем. (Исследовательский центр безопасности дорожного движения UNC, 2011 г., стр. 1–18)

История

Контрольно-пропускные пункты были впервые введены в Скандинавии в 1930-х годах (Elder, Shults, et al. , 2002) и стали обычным явлением в Соединенных Штатах в начале 1980-х годов (Hedlund and McCartt, 2002). В 1990 году Верховный суд США вынес решение в пользу конституционности пунктов проверки трезвости; тем не менее, дебаты по поводу контрольно-пропускных пунктов продолжаются, и некоторые суды отдельных штатов признали их незаконными за нарушение конституций штатов (IIHS, 2012).

Используйте

Пункты проверки на трезвость разрешены в 38 штатах и ​​округе Колумбия (NHTSA, [2008g] [см. Таблицу B.3]), но лишь немногие штаты проводят их часто. По данным GHSA ([2014b]), только 13 штатов еженедельно проводят контрольно-пропускные пункты. Основными причинами того, что контрольно-пропускные пункты не используются чаще, являются нехватка сотрудников правоохранительных органов и отсутствие финансирования ([Fell, Ferguson, et al., 2003]). (Исследовательский центр безопасности дорожного движения UNC, 2011 г., стр. 1–18)

Эффективность

Систематический обзор 11 высококачественных исследований, проведенный CDC, показал, что контрольно-пропускные пункты снижают количество аварий со смертельным исходом, травмами и повреждением имущества, связанных с алкоголем, примерно на 20 % ([Elder, Shults, et al. , 2002]). Аналогичным образом, метаанализ показал, что контрольно-пропускные пункты сокращают количество аварий, связанных с алкоголем, на 17 %, а все аварии — на 10–15 % ([Erke, Goldenbeld, and Vaa, 2009).]). В последние годы NHTSA поддержало ряд усилий по сокращению вождения в состоянии алкогольного опьянения с помощью контрольно-пропускных пунктов. Оценка недавних общегосударственных кампаний в Коннектикуте и Западной Вирджинии с участием контрольно-пропускных пунктов и широкомасштабных платных СМИ выявила снижение количества смертельных случаев, связанных с алкоголем, после программы, а также меньшее количество водителей с положительным уровнем алкоголя в крови при придорожных опросах ([Zwicker, Chaudhary, Maloney, et al. , 2007]; [Zwicker, Chaudhary, Solomon, et al., 2007]). Кроме того, исследование демонстрационных программ в 7 штатах показало снижение смертности, связанной с алкоголем, на 11 – 20 % в штатах, в которых использовались многочисленные контрольно-пропускные пункты или другие хорошо заметные операции по обеспечению соблюдения правил вождения в нетрезвом виде, а также активное освещение правоприменительных мероприятий, включая платную рекламу ([ Fell, Langston, et al. , 2008]). Государства с более низким уровнем правоприменения и публичности не продемонстрировали снижения смертности по сравнению с соседними государствами. См. также инициативу NHTSA по стратегической оценке штатов (NHTSA, [2007]; Syner et al., 2008), программу Checkpoint Strikeforce ([Lacey, Kelley-Baker, et al., 2008]) и национальную праздничную кампанию в честь Дня труда: Вождение в нетрезвом виде. Превышен лимит. Под арестом ([Соломон, Хедлунд и др., 2008]). (Исследовательский центр безопасности дорожного движения UNC, 2011 г., стр. 1–18)

Недавнее исследование эффективности

Нанн и Ньюби, 2011 г., изучили эффективность 22 контрольно-пропускных пунктов на трезвость, введенных в течение одного года в девяти контрольно-пропускных пунктах в Индианаполисе, штат Индиана, с использованием различных методологий (до/после, разница в различиях и прерванные временные ряды). Показатели ухудшения состояния (столкновения с инвалидными водителями на 100 столкновений) незначительно снизились за пределами центра города и значительно увеличились в центре города. Контрольно-пропускные пункты также привели к незначительному значительному сокращению количества аварий, связанных с алкоголем, по сравнению с аналогичными контрольными пунктами, причем различия более выражены в центре города. Наконец, анализ временных рядов показал, что количество нарушенных столкновений в периоды после контрольной точки составляло приблизительно 19.процентов меньше, чем в предпроходные периоды.

Измерение эффективности

Поскольку контрольно-пропускные пункты предназначены для предотвращения вождения в нетрезвом виде, подходящей мерой будет количество задержанных водителей в нетрезвом виде, но это не так просто определить. Вместо этого органы дорожного движения отслеживают изменения в авариях, травмах и смертельных случаях, связанных с алкоголем. Показатели также могут включать количество остановок и количество арестов за вождение в нетрезвом виде на контрольно-пропускном пункте или осведомленность или восприятие контрольно-пропускных пунктов, полученные в ходе опросов.

Затраты

Основные расходы связаны с затратами времени правоохранительных органов и на рекламу. Типичный контрольно-пропускной пункт требует от каждого задействованного сотрудника правоохранительных органов несколько часов. Расходы правоохранительных органов можно сократить, если на контрольно-пропускных пунктах будет работать от 3 до 5 сотрудников, возможно, дополненных добровольцами, вместо 10–12 или более сотрудников, используемых в некоторых юрисдикциях (NHTSA, 2002; NHTSA, [2006a]; [Stuster and Blowers, 1995]. ]). Правоохранительные органы в двух сельских округах Западной Вирджинии смогли поддерживать годовую программу еженедельных контрольно-пропускных пунктов с небольшим персоналом. Доля ночных водителей с уровнем алкоголя в крови 0,05 и выше в этих округах была на 70 % ниже по сравнению с водителями в округах сравнения, в которых не было дополнительных контрольно-пропускных пунктов ([Lacey, Ferguson, et al., 2006]). У НАБДД есть руководство, которое может помочь правоохранительным органам в планировании, эксплуатации и оценке малоштатных пунктов проверки трезвости (НАБДД, [2006a]). (Центр исследований безопасности дорожного движения UNC, 2011 г., стр. 1-18–1-19.)

«Реклама на контрольно-пропускном пункте может быть дорогостоящей, если используются платные СМИ, хотя реклама может также включать платные СМИ» (например, бесплатное освещение кампании в новостях) (UNC Highway Safety Research Center, 2011, p. 1-19).

Время внедрения

«Контрольно-пропускные пункты могут быть внедрены очень быстро, если сотрудники обучены выявлению пьяных водителей, SFST [стандартизированному полевому тесту на трезвость] и рабочим процедурам на контрольно-пропускных пунктах. Информацию о внедрении см. в NHTSA, 2002 г.» (Исследовательский центр безопасности дорожного движения UNC, 2011 г., стр. 1–19).).

Прочие вопросы

Законность

Контрольно-пропускные пункты в настоящее время разрешены в 38 штатах и ​​округе Колумбия (NHTSA, [2008g]). Контрольно-пропускные пункты разрешены Конституцией Соединенных Штатов, но суды некоторых штатов постановили, что контрольно-пропускные пункты нарушают конституцию их штата. Законодательные собрания некоторых штатов не санкционировали контрольно-пропускные пункты. Штаты, где контрольно-пропускные пункты не разрешены, могут использовать патрулирование с насыщением (см. [«Патрули с насыщением», далее]). (Центр исследований безопасности дорожного движения UNC, 2011 г., стр. 1–19.)

Видимость

Согласно NHTSA, контрольно-пропускные пункты

должны быть хорошо видны и широко освещаться, чтобы быть эффективными [(NHTSA, 2011b)]. Планы коммуникации и правоприменения должны быть согласованы. Сообщения должны четко и недвусмысленно поддерживать правоприменение. Платные СМИ могут быть необходимы для дополнения новостей и других заработанных СМИ, особенно в продолжающейся программе контрольных точек ([Гудвин, Фосс и др., 2005], Стратегия B1). (Центр исследований безопасности дорожного движения UNC, 2011 г., стр. 1–19.)

Аресты

Основной целью контрольно-пропускных пунктов является предотвращение вождения в нетрезвом виде, а не увеличение арестов. Полиция обычно арестовывает водителей с ограниченными возможностями, обнаруженных на контрольно-пропускных пунктах, и сообщает об этих арестах, но аресты на контрольно-пропускных пунктах не должны использоваться в качестве меры эффективности контрольно-пропускных пунктов. Число водителей, прошедших проверку на контрольно-пропускных пунктах, было бы более подходящей мерой.

Другие правонарушения

Контрольно-пропускные пункты также могут использоваться для проверки наличия действительных водительских прав, использования ремней безопасности, непогашенных ордеров, угнанных транспортных средств и других нарушений правил дорожного движения и уголовных преступлений.

Объединение контрольно-пропускных пунктов с другими видами деятельности

Чтобы повысить наглядность своих правоохранительных операций, в некоторых юрисдикциях контрольно-пропускные пункты сочетаются с другими видами деятельности, такими как патрулирование с насыщением. Например, некоторые правоохранительные органы проводят и контрольно-пропускные пункты, и патрулирование с насыщением в одни и те же выходные. Другие чередуют контрольно-пропускные пункты и интенсивное патрулирование в разные выходные в рамках более масштабных мер по борьбе с вождением в нетрезвом виде.

Таблица Б.3. Государственные законы о пунктах контроля трезвости, по состоянию на декабрь 2011 г.

.

Государственный	Контрольно-пропускные пункты проведены	Частота	Законность
Ал.	Да	В течение года	Подтверждено Конституцией США
Аляска	№	Не применимо	Нет государственной власти
Аризона	Да	Не реже одного раза в месяц	Подтверждено Конституцией США
Ковчег	Да	Еженедельно	Подтверждено Конституцией штата и США
Калифорния	Да	2500+ ежегодно	Подтверждено Конституцией штата и США
Цвет	Да	Один или два раза в месяц	Подтверждено Конституцией штата и США
Соединение	Да	Не применимо	Подтвержден конституцией штата
DC	Да	Ежемесячно с января по июнь; еженедельно с июля по декабрь	Подтвержден законом штата и Конституцией США
Дел.	Да	Один или два раза в месяц	Подтверждено Конституцией США
Цвет	Да	От 15 до 20 в месяц	Подтверждено Конституцией США
Га.	Да	Еженедельно	Подтверждено Конституцией штата и США
Гавайи	Да	Еженедельно	Разрешено законом
Айдахо	№	Не применимо	Незаконно в соответствии с законодательством штата
ил.	Да	Несколько сотен в год	Подтверждено Конституцией США
инд.	Да	Не применимо	Подтвержден конституцией штата
Айова	№	Не применимо	Не разрешено; закон, разрешающий контроль на блокпостах, не разрешает контрольно-пропускные пункты
Кан.	Да	Один или два раза в месяц	Подтвержден законом штата и Конституцией США
Кыргызский	Да	Еженедельно	Подтверждено Конституцией США
Ла.	Да	Не применимо	Подтвержден конституцией штата
Мэн	Да	Не применимо	Подтверждено Конституцией США
мкр.	Да	Еженедельно	Подтверждено Конституцией штата и США
Масс.	Да	круглый год	Подтверждено Конституцией штата и США
Мичиган	№	Не применимо	Незаконно согласно конституции штата
Мин.	№	Не применимо	Незаконно согласно конституции штата
Мисс.	Да	Еженедельно	Подтверждено Конституцией США
Пн.	Да	Один или два раза в месяц	Подтверждено Конституцией штата и США
Монт.	№	Не применимо	Закон разрешает только выборочные проверки безопасности
Необ.	Да	от 6 до 10 в месяц	Подтвержден законом штата
Нев.	Да	Один или два раза в месяц	Разрешено законом
NH	Да	Еженедельно, если позволяет погода	Уполномочено законом (должно быть утверждено в судебном порядке)
Нью-Джерси	Да	Один или два раза в месяц	Подтверждено Конституцией штата и США
Н. М.	Да	Не применимо	Поддерживается в соответствии с конституциями штата и США (правоохранительные органы должны следовать руководящим принципам)
Нью-Йорк	Да	Еженедельно	Подтверждено Конституцией США
НЗ	Да	Еженедельно	Разрешено законом
Н.Д.	Да	Не применимо	Подтверждено Конституцией штата и США
Огайо	Да	круглый год	Подтверждено Конституцией штата и США
Оклахома	Да	Один или два раза в месяц	Подтверждено Конституцией штата и США
Руд.	№	Не применимо	Незаконно согласно конституции штата
Па.	Да	Несколько сотен в год	Подтверждено Конституцией штата и США
Р.И.	№	Не применимо	Незаконно согласно конституции штата
ЮК	Да	Не применимо	Нет государственной власти
С.Д.	Да	Еженедельно	Подтверждено Конституцией штата и США
Теннеси	Да	Один или два раза в месяц	Подтверждено Конституцией штата и США
Техас	№	Не применимо	Незаконно в соответствии с толкованием Конституции США в Техасе
Юта	Да	Примерно раз в два месяца	Разрешено законом
Вт.	Да	Еженедельно	Подтверждено Конституцией штата и США
Va.	Да	Еженедельно	Подтверждено Конституцией штата и США
Мойка	№	Не применимо	Незаконно согласно конституции штата
В. В.	Да	Еженедельно	Подтверждено Конституцией штата и США
Висконсин	№	Не применимо	Запрещено законом
Вайо	№	Не применимо	Запрещено толкованием закона о блокпостах

ИСТОЧНИК: GHSA, 2014b.

контрольных точек клеточного цикла | Биология для специальностей I

Определите и объясните важные контрольные точки, через которые проходит клетка в течение клеточного цикла

Как мы только что узнали, клеточный цикл — довольно сложный процесс. Чтобы убедиться, что все идет правильно, в цикле есть контрольные точки. Давайте узнаем об этом и о том, как они помогают контролировать клеточный цикл.

Цели обучения

• Определение важных контрольных точек в делении клеток
• Объясните, как ошибки в клеточном делении связаны с раком

Продолжительность клеточного цикла сильно варьирует даже в клетках одного организма. У людей частота обновления клеток колеблется от нескольких часов в раннем эмбриональном развитии до в среднем от двух до пяти дней для эпителиальных клеток и до всей жизни человека, проведенной в G9.0625 0 специализированными клетками, такими как нейроны коры или клетки сердечной мышцы. Также различается время, которое клетка проводит в каждой фазе клеточного цикла. При выращивании быстроделящихся клеток млекопитающих в культуре (вне организма при оптимальных условиях выращивания) продолжительность цикла составляет около 24 часов. В быстро делящихся клетках человека с 24-часовым клеточным циклом фаза G ₁ длится приблизительно девять часов, фаза S длится 10 часов, фаза G ₂ длится около четырех с половиной часов, а фаза M длится примерно полтора часа. У ранних эмбрионов плодовых мушек клеточный цикл завершается примерно за восемь минут. Время событий в клеточном цикле контролируется механизмами, которые являются как внутренними, так и внешними по отношению к клетке.

Регулирование клеточного цикла внешними событиями

Как инициация, так и ингибирование клеточного деления запускаются внешними по отношению к клетке событиями, когда она собирается начать процесс репликации. Событие может быть таким простым, как гибель соседней клетки, или столь масштабным, как высвобождение гормонов, стимулирующих рост, таких как гормон роста человека (HGH). Недостаток гормона роста может подавлять деление клеток, что приводит к карликовости, тогда как избыток гормона роста может привести к гигантизму. Скученность клеток также может препятствовать делению клеток. Другим фактором, который может инициировать клеточное деление, является размер клетки; по мере роста клетки она становится неэффективной из-за уменьшающегося отношения поверхности к объему. Решение этой проблемы — разделить.

Каким бы ни был источник сообщения, ячейка получает сигнал, и ряд событий внутри ячейки позволяет ему перейти в интерфазу. Двигаясь вперед от этой точки инициации, каждый параметр, требуемый на каждой фазе клеточного цикла, должен быть соблюден, иначе цикл не может развиваться.

Регулирование на внутренних контрольно-пропускных пунктах

Очень важно, чтобы полученные дочерние клетки были точными копиями родительской клетки. Ошибки в удвоении или распределении хромосом приводят к мутациям, которые могут передаваться каждой новой клетке, полученной из аномальной клетки. Чтобы предотвратить дальнейшее деление скомпрометированной клетки, существуют механизмы внутреннего контроля, которые действуют на трех основных контрольных точках клеточного цикла. Контрольная точка — это одна из нескольких точек эукариотического клеточного цикла, в которой продвижение клетки к следующей стадии цикла может быть остановлено до тех пор, пока условия не станут благоприятными. Эти контрольные точки происходят ближе к концу G ₁ , при переходе G ₂ /M и во время метафазы (рис. 1).

Рисунок 1. Клеточный цикл контролируется в трех контрольных точках. Целостность ДНК оценивается на контрольно-пропускном пункте G ₁ . Правильная дупликация хромосом оценивается в контрольной точке G ₂ . Прикрепление каждой кинетохоры к волокну веретена оценивают в контрольной точке М.

Контрольная точка G

₁

Контрольная точка G ₁ определяет, все ли условия благоприятны для продолжения деления клеток. G 9Контрольная точка 0625 1 , также называемая точкой рестрикции (у дрожжей), представляет собой точку, в которой клетка необратимо вступает в процесс клеточного деления. Внешние воздействия, такие как факторы роста, играют большую роль в переносе клетки через контрольную точку G ₁ . В дополнение к адекватным запасам и размеру клеток, на контрольной точке G ₁ проводится проверка на наличие повреждений геномной ДНК. Ячейка, которая не соответствует всем требованиям, не будет допущена к этапу S. Клетка может остановить цикл и попытаться исправить проблемное состояние или перейти в G9.0625 0 и ждите дальнейших сигналов, когда условия улучшатся.

Контрольная точка G

₂

Контрольная точка G ₂ блокирует вступление в митотическую фазу, если не выполняются определенные условия. Как и в контрольной точке G ₁ , оценивают размер клеток и запасы белка. Однако наиболее важная роль контрольной точки G ₂ заключается в обеспечении того, чтобы все хромосомы были реплицированы и реплицированная ДНК не была повреждена. Если механизмы контрольных точек обнаруживают проблемы с ДНК, клеточный цикл останавливается, и клетка пытается либо завершить репликацию ДНК, либо восстановить поврежденную ДНК.

Контрольная точка M

Контрольная точка M возникает в конце метафазной стадии кариокинеза. Контрольная точка М также известна как контрольная точка веретена, потому что она определяет, правильно ли все сестринские хроматиды прикреплены к микротрубочкам веретена. Поскольку разделение сестринских хроматид во время анафазы является необратимым этапом, цикл не будет продолжаться до тех пор, пока кинетохоры каждой пары сестринских хроматид не будут прочно прикреплены по крайней мере к двум нитям веретена, отходящим от противоположных полюсов клетки.

Посмотрите, что происходит на контрольных точках G ₁ , G ₂ и M, загрузив эту анимацию клеточного цикла.

Молекулы-регуляторы клеточного цикла

Помимо внутренне контролируемых контрольных точек, существуют две группы внутриклеточных молекул, регулирующих клеточный цикл. Эти регуляторные молекулы либо способствуют переходу клетки к следующей фазе (позитивная регуляция), либо останавливают цикл (негативная регуляция). Молекулы-регуляторы могут действовать индивидуально или влиять на активность или продукцию других регуляторных белков. Следовательно, выход из строя одного регулятора может почти не влиять на клеточный цикл, особенно если одно и то же событие контролируется более чем одним механизмом. И наоборот, эффект недостаточного или нефункционирующего регулятора может быть широким и, возможно, фатальным для клетки, если затрагиваются несколько процессов.

Положительная регуляция клеточного цикла

Две группы белков, называемых циклинами и циклин-зависимыми киназами (Cdks), отвечают за продвижение клетки через различные контрольные точки. Уровни четырех циклиновых белков колеблются на протяжении клеточного цикла по предсказуемой схеме (рис. 2). Повышение концентрации белков циклинов вызывается как внешними, так и внутренними сигналами. После перехода клетки на следующую стадию клеточного цикла происходит деградация циклинов, которые были активны на предыдущей стадии.

Рисунок 2. Концентрации белков циклинов изменяются на протяжении клеточного цикла. Существует прямая корреляция между накоплением циклина и тремя основными контрольными точками клеточного цикла. Также обратите внимание на резкое снижение уровня циклина после каждой контрольной точки (переход между фазами клеточного цикла), поскольку циклин расщепляется цитоплазматическими ферментами. (кредит: модификация работы «WikiMiMa»/Wikimedia Commons)

Циклины регулируют клеточный цикл только тогда, когда они тесно связаны с Cdks. Чтобы быть полностью активным, комплекс Cdk/циклин также должен быть фосфорилирован в определенных местах. Как и все киназы, Cdks представляют собой ферменты (киназы), которые фосфорилируют другие белки. Фосфорилирование активирует белок, изменяя его форму. Белки, фосфорилированные Cdks, участвуют в переходе клетки к следующей фазе (рис. 3). Уровни белков Cdk относительно стабильны на протяжении клеточного цикла; однако концентрации циклина колеблются и определяют, когда образуются комплексы Cdk/циклин. Различные циклины и Cdks связываются в определенных точках клеточного цикла и, таким образом, регулируют различные контрольные точки.

Рисунок 3. Циклинзависимые киназы (Cdks) — это протеинкиназы, которые при полной активации могут фосфорилировать и, таким образом, активировать другие белки, которые продвигают клеточный цикл после контрольной точки. Чтобы полностью активироваться, Cdk должен связываться с белком циклином, а затем фосфорилироваться другой киназой.

Поскольку циклические колебания уровней циклина основаны на времени клеточного цикла, а не на конкретных событиях, регуляция клеточного цикла обычно происходит либо только молекулами Cdk, либо комплексами Cdk/циклин. Без определенной концентрации полностью активированных комплексов циклин/Cdk клеточный цикл не может проходить через контрольные точки.

Хотя циклины являются основными регуляторными молекулами, которые определяют поступательный импульс клеточного цикла, существует несколько других механизмов, которые точно настраивают ход цикла с негативными, а не позитивными эффектами. Эти механизмы по существу блокируют развитие клеточного цикла до тех пор, пока проблемные состояния не будут устранены. Молекулы, препятствующие полной активации Cdk, называются ингибиторами Cdk. Многие из этих молекул-ингибиторов прямо или косвенно контролируют конкретное событие клеточного цикла. Блокировка, помещенная на Cdks молекулами ингибитора, не будет удалена до тех пор, пока не завершится конкретное событие, которое отслеживает ингибитор.

Негативная регуляция клеточного цикла

Вторая группа молекул, регулирующих клеточный цикл, представляет собой негативные регуляторы. Отрицательные регуляторы останавливают клеточный цикл. Помните, что при позитивной регуляции активные молекулы вызывают прогресс цикла.

Наиболее изученными негативными регуляторными молекулами являются белок ретинобластомы (Rb), p53 и p21. Белки ретинобластомы представляют собой группу белков-супрессоров опухолей, распространенных во многих клетках. Обозначения 53 и 21 относятся к функциональной молекулярной массе белков (p) в килодальтонах. Многое из того, что известно о регуляции клеточного цикла, получено из исследований, проведенных с клетками, утратившими регулирующий контроль. Было обнаружено, что все три из этих регуляторных белков повреждены или нефункциональны в клетках, которые начали бесконтрольно реплицироваться (стали раковыми). В каждом случае основной причиной неконтролируемого прохождения клеточного цикла была дефектная копия регуляторного белка.

Rb, p53 и p21 действуют преимущественно на КПП G ₁ . p53 является многофункциональным белком, который оказывает большое влияние на готовность клетки к делению, потому что он действует, когда в клетках есть поврежденная ДНК, которые проходят подготовительные процессы во время G ₁ . Если обнаруживается поврежденная ДНК, p53 останавливает клеточный цикл и привлекает ферменты для восстановления ДНК. Если ДНК не может быть восстановлена, p53 может вызвать апоптоз или самоубийство клеток, чтобы предотвратить дублирование поврежденных хромосом. По мере повышения уровня p53 запускается производство p21. p21 обеспечивает остановку цикла, продиктованного p53, путем связывания и ингибирования активности комплексов Cdk/циклин. По мере того, как клетка подвергается большему стрессу, накапливаются более высокие уровни p53 и p21, что снижает вероятность того, что клетка перейдет в S-фазу.

Rb оказывает регулирующее влияние на другие белки-положительные регуляторы. Главным образом, Rb контролирует размер клеток. В активном дефосфорилированном состоянии Rb связывается с белками, называемыми факторами транскрипции, чаще всего с E2F (рис. 4). Факторы транскрипции «включают» определенные гены, позволяя производить белки, кодируемые этим геном. Когда Rb связывается с E2F, блокируется продукция белков, необходимых для перехода G ₁ /S. По мере увеличения размера клетки Rb медленно фосфорилируется, пока не станет инактивированным. Rb высвобождает E2F, который теперь может включать ген, производящий переходный белок, и этот конкретный блок снимается. Чтобы ячейка прошла каждую из контрольных точек, все положительные регуляторы должны быть «включены», а все отрицательные регуляторы должны быть «выключены».

Практический вопрос

Рисунок 4. Rb останавливает клеточный цикл и освобождает его от удержания в ответ на рост клеток.

Rb и другие белки, негативно регулирующие клеточный цикл, иногда называют супрессорами опухолей. Как вы думаете, почему для этих белков подходит название «опухолесупрессор»?

Показать ответ

Рак и клеточный цикл

Рак включает множество различных заболеваний, вызываемых общим механизмом: неконтролируемым ростом клеток. Несмотря на избыточность и перекрывающиеся уровни контроля клеточного цикла, ошибки случаются. Одним из критических процессов, отслеживаемых механизмом наблюдения за контрольными точками клеточного цикла, является правильная репликация ДНК во время S-фазы. Даже когда все элементы управления клеточным циклом полностью функциональны, небольшой процент ошибок репликации (мутаций) будет передан дочерним клеткам. Если изменения в последовательности нуклеотидов ДНК происходят в кодирующей части гена и не исправляются, возникает мутация гена. Все виды рака начинаются, когда генная мутация приводит к дефектному белку, который играет ключевую роль в репродукции клеток. Изменения в клетке, возникающие в результате деформированного белка, могут быть незначительными: возможно, небольшая задержка в связывании Cdk с циклином или с белком Rb, который отсоединяется от своей ДНК-мишени, оставаясь при этом фосфорилированным. Однако даже незначительные ошибки могут способствовать более легкому совершению последующих ошибок. Снова и снова небольшие неисправленные ошибки передаются от родительской клетки к дочерним клеткам и усиливаются по мере того, как каждое поколение производит больше нефункциональных белков из неисправленных повреждений ДНК. В конце концов, скорость клеточного цикла увеличивается по мере снижения эффективности механизмов контроля и восстановления. Неконтролируемый рост мутировавших клеток опережает рост нормальных клеток в этой области, и опухоль (~ oma ).

Протоонкогены

Гены, кодирующие регуляторы положительного клеточного цикла, называются протоонкогенами . Протоонкогены — это нормальные гены, которые при определенных мутациях становятся онкогенами , генами, вызывающими превращение клетки в раковую. Рассмотрим, что может произойти с клеточным циклом в клетке с недавно приобретенным онкогеном. В большинстве случаев изменение последовательности ДНК приводит к менее функциональному (или нефункциональному) белку. Результат вреден для клетки и, вероятно, помешает клетке завершить клеточный цикл; однако организму не наносится вред, потому что мутация не будет перенесена. Если клетка не может воспроизводиться, мутация не распространяется и ущерб минимален. Однако иногда мутация гена вызывает изменение, которое увеличивает активность положительного регулятора. Например, мутация, которая позволяет активировать Cdk без взаимодействия с циклином, может подтолкнуть клеточный цикл к контрольной точке до того, как будут выполнены все необходимые условия. Если полученные дочерние клетки будут слишком повреждены, чтобы подвергаться дальнейшим клеточным делениям, мутация не будет распространяться, и организму не будет нанесено никакого вреда. Однако, если атипичные дочерние клетки способны подвергаться дальнейшим клеточным делениям, последующие поколения клеток, вероятно, будут накапливать еще больше мутаций, некоторые, возможно, в дополнительных генах, регулирующих клеточный цикл.

Ген Cdk в приведенном выше примере является лишь одним из многих генов, которые считаются протоонкогенами. В дополнение к белкам, регулирующим клеточный цикл, любой белок, влияющий на цикл, может быть изменен таким образом, чтобы перекрыть контрольные точки клеточного цикла. Онкоген — это любой ген, изменение которого приводит к увеличению скорости прогрессирования клеточного цикла.

Гены-супрессоры опухолей

Как и протоонкогены, многие белки, регулирующие негативный клеточный цикл, были обнаружены в клетках, ставших раковыми. Гены-супрессоры опухолей представляют собой сегменты ДНК, которые кодируют негативные регуляторные белки, тип регуляторов, которые при активации могут предотвратить неконтролируемое деление клетки. Коллективная функция наиболее изученных белков генов-супрессоров опухолей, Rb, p53 и p21, состоит в том, чтобы блокировать развитие клеточного цикла до завершения определенных событий. Клетка, несущая мутированную форму негативного регулятора, может быть не в состоянии остановить клеточный цикл, если возникнет проблема. Подавители опухолей подобны тормозам в автомобиле: неисправность тормозов может привести к автокатастрофе.

Мутированные гены p53 были идентифицированы более чем в половине всех опухолевых клеток человека. Это открытие неудивительно в свете многочисленных ролей, которые белок р53 играет в контрольной точке G ₁ . Клетка с неисправным р53 может не обнаружить ошибки, присутствующие в геномной ДНК (рис. 5). Даже если частично функциональный p53 действительно идентифицирует мутации, он больше не может сигнализировать о необходимых ферментах репарации ДНК. В любом случае поврежденная ДНК останется неисправленной. В этот момент функциональный р53 сочтет клетку нежизнеспособной и вызовет запрограммированную гибель клетки (апоптоз). Однако поврежденная версия p53, обнаруженная в раковых клетках, не может запускать апоптоз.

Рисунок 5. Роль нормального p53 заключается в мониторинге ДНК и снабжении кислородом (гипоксия – это состояние пониженного снабжения кислородом). При обнаружении повреждения p53 запускает механизмы восстановления. Если восстановление не удается, р53 сигнализирует об апоптозе. Клетка с аномальным белком p53 не может восстанавливать поврежденную ДНК и, следовательно, не может сигнализировать об апоптозе. Клетки с аномальным p53 могут стать раковыми. (кредит: модификация работы Thierry Soussi)

Потеря функции p53 имеет и другие последствия для клеточного цикла. Мутированный p53 может потерять способность запускать продукцию p21. Без адекватных уровней p21 не существует эффективного блока активации Cdk. По сути, без полностью функционального p53 G 9Контрольная точка 0625 1 серьезно повреждена, и ячейка переходит прямо из G ₁ в S независимо от внутренних и внешних условий. По завершении этого укороченного клеточного цикла образуются две дочерние клетки, унаследовавшие мутировавший ген p53. Учитывая неоптимальные условия, в которых воспроизводилась родительская клетка, вполне вероятно, что дочерние клетки приобретут другие мутации в дополнение к неисправному гену-супрессору опухоли. Такие клетки, как эти дочерние клетки, быстро накапливают как онкогены, так и нефункциональные гены-супрессоры опухолей. Опять же, результатом является рост опухоли.

В этом видео рассказывается о том, что рак является побочным продуктом нарушенной репликации ДНК:

Вкратце: Контрольные точки клеточного цикла

Каждый этап клеточного цикла контролируется внутренним контролем, называемым контрольными точками. В клеточном цикле есть три основных контрольных точки: одна в конце G ₁ , вторая в переходе G ₂ /M и третья во время метафазы. Положительные регуляторные молекулы позволяют клеточному циклу перейти на следующую стадию. Молекулы отрицательного регулятора контролируют клеточное состояние и могут останавливать цикл до тех пор, пока не будут выполнены определенные требования.

Рак является результатом бесконтрольного деления клеток, вызванного нарушением механизмов, регулирующих клеточный цикл. Потеря контроля начинается с изменения последовательности ДНК гена, кодирующего одну из регуляторных молекул.