Když se eukaryotické buňky dělí, procházejí složitým procesem se čtyřmi hlavními fázemi, včetně fáze G2. The buněčný cyklus zahrnuje kroky, jako je buněčný růst, replikace DNA a mitóza (kritické téma v buněčné biologii).
Protože eukaryotické buňky mají jádro, které také musí být duplikováno, je celkový proces komplikovanější než binární štěpení používané prokaryotickými buňkami, kterým chybí jádro.
The mitóza fáze je posledním krokem v dělení buněk. Výsledkem jsou dvě nové dceřiné buňky, každá s úplným doplňkem DNA, jádra a organel. Pokud se má buňka přestat dělit, opouští buněčný cyklus a vstupuje do fáze G0.
Pokud se buňka má znovu rozdělit, vstoupí do mezifáze mezi dvěma buněčnými děleními. Tři části mezifáze jsou: Fáze G1 (nebo mezera 1 fáze) následovaná S fáze (nebo fáze syntézy proteinů a DNA) a nakonec Fáze G2 (nebo fáze Gap 2) předcházející další fázi mitózy.
Kdy buňky vstupují do různých fází?
Buněčné dělení prostřednictvím mitózy je nepohlavní forma množení buněk, která se používá k produkci více stejného druhu buněk. Vyšší živočišné buňky používají mitózu k produkci nových buněk, včetně buněk, které se rychle opotřebovávají, jako jsou kožní buňky. Tento proces se také používá během růstu tkáně, například u mladých zvířat, nebo k opravě poškození.
V některých tkáních, jakmile má organismus požadovaný počet buněk konkrétního typu, nejsou potřeba žádné nové buňky a stávající buňky vstupují do fáze G0, kde se již nemnoží. To platí zejména pro vysoce diferencované buňky, jako jsou nervové buňky. Jakmile má mozek nebo mícha správný počet buněk, nervové buňky se nerozdělí, aby produkovaly více.
Pokud se buňka musí znovu rozdělit, vstupuje do následujících fází:
Kroky buněčného cyklu
1. The Fáze mezery G1
To je rozdíl mezi buněčným dělením a replikací DNA. The buňka se připravuje pro jeho další dělení v buněčném cyklu nebo opouští buněčný cyklus a vstupuje do G0.
2. The Fáze syntézy
Buňka je odhodlána zahájit další dělení buněk a vytváří kopie jeho DNA zatímco syntetizuje další proteiny potřebné pro dělení buněk.
3. Fáze G2 Gap
To je rozdíl mezi replikace DNA a mitóza. Buňka se reprodukuje organely a zajišťuje, aby všechno bylo připraven na rozdělení.
Vstup do fáze G2
Po růstu buněk během fáze G1 a replikaci DNA během fáze S je buňka připravena vstoupit do fáze G2. G2 se nazývá fáze mezery, protože nedochází k žádnému dalšímu pokroku specifickému pro dělení buněk. Místo toho existují vysoké úrovně přípravy a kontrola aby bylo zajištěno, že je vše na místě pro úspěšnou mitózu.
Před zahájením fáze G2 musí být každý chromozom buňky duplikován a musí být přítomny proteiny potřebné pro extra buněčné membrány a buněčné struktury.
Na začátku G2 byly organely jako mitochondrie a lysozomy začněte se množit. Tyto organely mají vlastní DNA a mohou se začít samostatně dělit, ale samotná buňka musí vytvářet další ribozomy, aby uspokojila potřeby potenciálních dvou dceřiných buněk.
Co se stane ve fázi G2?
Fáze G2 má dvě hlavní funkce.
Za prvé, buňka musí zkontrolujte, zda je vše připraveno pro mitózu a musí opravit případné nedostatky. Pokud buňka zjistí závažné problémy, které nelze okamžitě opravit, může přerušit buněčný cyklus a zastavit proces dělení. Fáze G2 je místo, kde se organismus ujistí, že žádné nové buňky nejsou poškozené.
Kontroly, které buňka provádí, zahrnují ověření, že DNA byla replikována správně a že je k dispozici dostatek materiálu pro dvě buňky. Vlákna DNA musí být úplná bez jakýchkoli zlomů a musí existovat správný počet dvojnásobných řetězců než původní buňka. Pokud buňka najde zlom, je to řetězec DNA opraveno.
Tyto dvě nové buňky musí být uzavřeny úplnými membránami a každá musí dostat dostatek buněčného materiálu, aby správně fungovala. Během fáze G2 se často syntetizuje extra protein a organely se množí, dokud není dostatek pro dvě buňky.
Jiné buněčné materiály jako např lipidy lze také vyrobit membránu. Se všemi těmito činnostmi buňka často podstatně roste během G2.
Fázový kontrolní bod G2 / M
Pokročilé organismy, jako jsou obratlovci, mají specializované a diferencované buňky, které koordinují svou aktivitu a spoléhají se na sebe navzájem v mnoha funkcích. Výsledkem je, že tyto organismy jsou velmi citlivé na rozpad buněk a vadné buňky.
Aby se zabránilo vytváření buněk, které nefungují správně, má mnoho zvířat kontrolní bod buněčného dělení až pozdě fáze G2. Buňka ověřila mnoho klíčových faktorů a výsledky jsou zkontrolovány na kontrolním stanovišti.
Pokud buňka našla nějaké problémy a dokázala je opravit, projde kontrolním bodem a bude povoleno pokračovat v dělení buněk. Pokud problémy přetrvávají, buňka se nerozdělí a pokusí se je vyřešit, než bude pokračovat v procesu dělení buněk.
Specifická hodnocení prováděné na kontrolním stanovišti zahrnují:
- Poškození DNA: Specifické proteiny se hromadí v místech rozbité DNA. Pokud jsou tyto proteiny přítomny, buňka se nerozdělí.
- replikace DNA: Buňka přerušuje proces dělení, pokud ne všechny řetězce DNA byly zcela duplikovány.
- Hodnocení stavu buněk: Buněčné proteiny, organely a další struktury musí být zavedeny v dostatečném množství.
- Stres buněk: Pokud je buňka ve stresu, růst buněk se zastaví. Například, UV světlo může stresovat buňky a vést k aktivaci kontrolního bodu fáze G2 / M a zastavení buněčného cyklu.
Opuštění fáze G2
Jakmile prošel kontrolní bod G2, buňka se může připravit na mitózu. První fází mitózy je profáza, během níž probíhá příprava na migraci chromozomů na opačné konce buňky. Když buňka opouští fázi G2, uvolňují se proteiny, které podporují funkce mitózy.
Buňka zahájí proces dělení.
Klíčové funkce prováděné jako buněčné listy G2 jsou iniciovány proteinovým komplexem nazývaným MPF nebo faktor podporující mitózu. Jakmile jsou spuštěny první funkce mitózy, MPF je neutralizován.
V tomto bodě se začala formovat vřetena pro mitózu a jaderná obálka se začala zhoršovat. Duplikovaná DNA je ve formě chromatina kondenzuje za vzniku nových chromozomů.
Zatímco fáze G2 je důležitým faktorem při kontrole buněčného růstu pro pokročilé organismy, není nezbytná pro dělení buněk. Některé primitivní eukaryotické buňky a některé rakovinné buňky mohou přejít přímo z fáze S replikace DNA do mitózy.
Absence fáze G2 vylučuje kontrolní bod, který lze použít k řízení růstu tkáně, a pomáhá rychlému šíření některých druhů rakoviny.
Normální buňky v tkáních pokročilých zvířat potřebují fázi G2 a její kontrolní bod, aby zajistily, že všechny buňky organismu a jeho tkání rostou koordinovaným způsobem. Když buňka opustí fázi G2 a úspěšně prošla odpovídajícím kontrolním bodem, a úspěšné dělení buněk se dvěma funkčními dceřinými buňkami je mnohem pravděpodobnější.