М фаза: Какво се случва в тази фаза на клетъчния цикъл?

Клетките са основните единици на живота, като най-невъзстановими същества, които запазват всички основни свойства на живите същества, като метаболитна активност и средство за възпроизвеждане. Точно както цели организми напредват през своя собствена версия на жизнен цикъл - раждане, съзряване, размножаване, стареене и смърт - отделните клетки имат собствен жизнен цикъл, подходящо наречен клетъчен цикъл.

(Трябва да се отбележи, че някои живи същества се състоят само от една клетка, което прави "жизнен цикъл" и "клетъчен цикъл" напълно припокриващи се предложения за тези организми.)

Клетките в сложни организми не живеят почти толкова дълго, колкото съществата, в които съществуват. Клетъчният жизнен цикъл обикновено е по-предсказуем и по-лесен за разделяне на доста различни компоненти, отколкото жизнената дъга на умерено сложно животно.

Тези етапи включват междуфазна и М фаза, всеки от които включва редица подетапи. М фазата обхваща митоза, процесът, при който клетките се размножават безполово, за да създадат нови клетки.

Дори и най-страховитият активен вулкани прекарват много повече време в латентност, отколкото изригват, но никой не обръща особено внимание на периодите на покой. В известен смисъл клетките са такива: митозата е най-натоварената и драматична част от клетъчния цикъл, но всъщност клетката прекарва по-голямата част от времето си в междуфазна. Самата тази фаза включва G₁, С и G₂ етапи.

Новосъздадена клетка влиза в първата празнина (G₁) фаза, по време на което цялото клетъчно съдържание (напр. митохондрии, ендоплазмен ретикулум, апарат на Голджи и други органели) с изключение на хромозомите се дублират.

В следващите фаза на синтез (S), всички хромозоми на клетката - при хората има 46 - се дублират (или репликиран, да използвам биохимичен език).

Във втория празнина (G₂) фаза, клетката извършва проверка за контрол на качеството върху себе си, сканирайки репликираното съдържание за грешки и извършвайки необходимите корекции. След това клетката преминава към М фаза.

• Някои клетки в тъканите, в които пролиферацията и оборотът са ниски, като черния дроб, прекарват дълги периоди от време във фаза, обозначена G₀, с този "изключване" от типичния цикъл, настъпващ веднага след приключване на митозата.

По време на междуфазната клетка нараства до размера, от който се нуждае, за да се раздели, като прави копия на различните си елементи в отделни стъпки по пътя. Краят на G₁ фаза се сигнализира от протеин, маркирайки това, което се нарича G₁ контролно-пропускателен пункт.

Подобен G₂ контролната точка маркира началото на фазата М. Няма S₁ контролно-пропускателен пункт, обаче. В някои клетки S фазата преминава точно в М фазата.

Когато клетката не прекарва време в проверка на работата си в програмиран G₂ фаза, събитието, непосредствено предшестващо М фазата, е репликацията на ДНК (репликацията на хромозоми) в S фазата. В противен случай G₂ фаза с различна дължина заема точката в клетъчния цикъл точно преди да започне митозата.

Митозата е процес, който протича в еукариотни клетки (напр. растителни клетки, клетки от бозайници и тези на други животни, протести и гъби) и води до производството на две дъщерни клетки от една родителска клетка, като дъщерните клетки са генетично идентични на родителската и помежду си.

По този начин е безполов, за разлика от него мейоза, тип клетъчно делене, което се извършва в определени клетки в половите жлези и включва жонглиране и разбъркване на генетичен материал. Неговият аналог в света на прокариотите е бинарно делене. В повечето животински клетки процесът отнема около час - малка част от живота на типична клетка.

Думата "митоза" означава "нишка", тъй като това описва микроскопичния външен вид на хромозомите, които се подготвят да се разделят и които по този начин са кондензирани в дълги, линейно появяващи се структури. Дори и под мощен микроскоп, междуфазни хромозоми, които дифузно лежат в ядро, са много трудни за визуализиране.

Обикновено се смята, че митозата се отнася до разделянето на равни половини на родителската клетка. Това не е така, тъй като митозата се отнася само до събития в ядрото, включващи хромозоми. Клетъчното делене като цяло се нарича цитокинеза, докато ядреното разделение (включително ядрената обвивка) е известно като кариокинеза.

Класически четиримата посочени етапи на митоза включват, в реда, в който се появяват, профаза, метафаза, анафаза и телофаза. Много източници включват подробно описание на пета фаза, прометафаза, което може да се различава както от профаза, така и от метафаза.

Всяка от тези фази има свои собствени сложни чудеса, които скоро ще бъдат подробно описани. Но често е полезно психически да се приведе в съответствие всяка фаза на митоза с кратко разяснение за това какво включва. Например:

• Профаза: Появява се хромозомна кондензация.
• Прометафаза: Прикрепете вретената.
• Метафаза: Хромозомите се подравняват.
• Анафаза: Хроматидите се отделят.
• Телофаза: Мембранни реформи.

Както и да е, ако един приятел ви каже, че фазата М има четири подетапа и някой друг твърди, че е пет, напишете това до вероятни разлики във възрастта им (и по този начин, когато са научили за фазата М в училище) и вземете предвид и двамата нали.

Появата на кондензирани хромозоми бележи началото на профазата, по почти същия начин, по който формирането на отделни групи от разговарящи хора бележи "официалното" начало на социално събиране.

Когато кондензацията на хроматин трансформира генетичния материал в напълно оформени хромозоми, могат да се видят сестрински хроматиди на всяка реплицирана хромозома, съединени в центромера между тях. Центромерата е мястото, където a кинетохора в крайна сметка ще се образува на всяка хроматида.

Също така в профаза, двете центрозоми, които бяха дублирани във фаза, започват да се движат към противоположните страни или полюсите на клетката. По този начин те започват да сглобяват митотично вретено, който се състои от влакна на вретеното направен от микротубули които се простират от полюсите на клетката към центъра и се прикрепват към кинетохорите (наред с други структури).

Както вероятно бихте предсказали, влакната на вретеното са ориентирани успоредно едно на друго и перпендикулярно на евентуалната линия на разделяне на хромозомите.

Също така, при много висши еукариоти, ядрената обвивка се разгражда под действието на ензимите на протеин киназа през тази фаза и ще бъде възстановена от нулата в края на митозата в телофазата.

Но при други организми ядрената обвивка никога не се разглобява официално. Вместо това той се разтяга заедно с клетката изцяло, тъй като хромозомите се разделят и се разделят добре наведнъж.

Представете си, че стоите в напълно тъмен коридор, опипвайки напред към банка от светлинни превключватели, за които знаете, че са там, но не можете да си представите точната позиция. Но вие наистина искате да пиете вода от кухнята, така че сте упорити.

Това се доближава до поведението на влакната на вретеното, когато краищата им „се протягат“ и растат към хромозоми от двата полюса на клетката. "Надявайки се" да се свържат с кинетохорите, които служат като локус на свързване на влакната на вретеното, те могат да бъдат видяни да изглеждат, че сондат цитоплазма, прибирайте се и изследвайте още малко, докато накрая ударят целите си.

Не след дълго влакната на вретената от всяка страна на клетката са се прикрепили към кинетохората на хроматидата във всяка двойка, която случайно лежи от същата страна на клетката. Няма генетични последици от тази случайност, тъй като всяка хроматида има точно същата ДНК като нейната сестра.

След това влакната на вретеното инициират „изтегляне на въже“ в опит в крайна сметка да балансират усилията си по начин което оставя центромерите на хромозомите, а оттам и самите хромозоми, в линеен тип подравняване.

В началото на метафаза, разграждането на ядрената обвивка продължава до завършване, освен, разбира се, в клетки, които изобщо не губят ядрените си мембрани. Но определящата стъпка на метафазата, която обикновено е много кратка, е, че хромозомите се подреждат по равнината, която ще служи като интерфейс на хромозомното делене.

Тази мъничка повърхност се нарича метафазна плоча, и, с идеята, че клетката е като много малка сфера, позицията на тази плоча е по протежение на екватор на клетката.

Възможно е повече от една вретена микротубула да се прикрепят към дадена кинетохора от същата страна, но поне една кинетохорна микротубула е прикрепена към всеки полюс. След като микротубулите се включат в играта си на тласкане и дръпване достатъчно дълго, за да стигнат до състояние на балансирано напрежение, хромозомите спират да се движат и метафазата свършва.

В този момент влакната на вретеното могат да се навият на две други места в клетката освен кинетохорите. Това може да са полярна микротубули (наричани още интерполярна микротубули), които се простират покрай подредените хромозоми и през екватора, почти до противоположния произход на митотичното вретено; или астрален микротубули, които достигат от полюса на вретеното до клетъчната мембрана от същата страна.

Анафаза е най-визуално поразителният компонент на М фаза, тъй като включва бързо движение на хромозомите, когато реплицираните хромозоми се разделят. Това се постига чрез сестринските хроматиди във всеки дублиран, подравнен хромозомен набор, който се изтегля към противоположните полюси на клетката от влакната на вретеното.

Това се прави благодарение на труда на микротубулите, но това се улеснява от разпадането на кохезин протеини, които свързват кинетохората с кинетохорните влакна. В анафаза клетката започва да се простира от приблизително сферична форма (или кръг, ако гледате напречно сечение) в грубо яйцевидна форма (т.е. елипса).

Anaphase може да се разглежда като гост анафаза А, при които влакната на вретеното на кинетохора издърпват хромозомите, както е описано, и анафаза В, при което астралните влакна издърпват полюсите още по-далеч от екватора и по този начин по-далеч един от друг, изчертавайки интерполярни влакна покрай хромозомите от една и съща страна и леко ги забавляват, за да се движат в същата посока.

Също така, a контрактилен пръстен образува се от актинови протеини точно под плазмената мембрана в анафаза; този пръстен участва в "изстискването" по време на цитокинезата, което води до разцепване на цялата клетка.

В началото на тази част от М фазата хромозомите под формата на дъщерни ядра са достигнали противоположните краища на клетката. Митотичното вретено, след като завърши работата си, се разглобява; да си представим, да речем, някакво малко скеле, построено отстрани на малка сграда, за да позволи разглобяването на конструкцията, греда по греда, и вие разбирате идеята.

Това наистина е стъпка за почистване на фаза М, аналогична на епилога на роман. „Сюжетът“ е разрешен в края на анафазата, защото хроматидите са стигнали до мястото, където е трябвало да пътуват, но преди „героите“ да продължат напред, е необходимо домакинство.

В телофаза, ядрената мембрана се сглобява отново и хромозомите се декондензират. Това не е точно като пускането на видеото на профаза в обратен ред, но е близо. В цитокинеза, клетката се разделя на две еднакви дъщерни клетки, всяка от които се подготвя да влезе в фаза G1 и да започне собствен клетъчен цикъл.