G2-fase: Hvad sker der i denne underfase af cellecyklussen?

Når eukaryote celler deler sig, gennemgår de en kompleks proces med fire hovedfaser, herunder en G2-fase. Det cellecyklus inkluderer trin såsom cellevækst, DNA-replikation og mitose (et kritisk emne inden for cellebiologi).

Fordi eukaryote celler har en kerne, der også skal duplikeres, er den samlede proces mere kompliceret end den binære fission, der anvendes af prokaryote celler, som mangler en kerne.

Det mitose fase er det sidste trin i celledeling. Det resulterer i to nye datterceller, hver med et komplet komplement af DNA, en kerne og organeller. Hvis cellen skal stoppe med at dele sig, forlader den cellecyklussen og går ind i G0-fasen.

Hvis cellen skal opdeles igen, kommer den ind i mellemfase mellem to celledelinger. De tre dele af mellemfasen er G1-fase (eller Gap 1-fase) efterfulgt af S-fase (eller protein og DNA syntese fase) og endelig G2-fase (eller Gap 2-fase) forud for den næste mitosefase.

Celledeling gennem mitose er en aseksuel form for cellemultiplikation, der bruges til at producere mere af den samme slags celle. Højere dyreceller bruger mitose til at producere nye celler inkluderer celler, der slides hurtigt, såsom hudceller. Processen bruges også under vævsvækst som hos unge dyr eller til at reparere skader.

I nogle væv er der ikke behov for nye celler, når en organisme har det krævede antal celler af en bestemt type, og de eksisterende celler kommer ind i G0-fasen, hvor de ikke længere formere sig. Dette gælder især for stærkt differentierede celler såsom nerveceller. Når hjernen eller rygmarven har det rigtige antal celler, deler nervecellerne sig ikke for at producere mere.

Hvis cellen skal opdele igen, går den ind i følgende faser:

1. Det G1 Gap-fase

Dette er kløften mellem celledeling og DNA-replikation. Det cellen bliver klar til sin næste opdeling i cellecyklussen, eller den forlader cellecyklussen og går ind i G0.

2. Det S Syntese fase

Cellen er forpligtet til at starte den næste celledeling og fremstiller kopier af dets DNA under syntetisering af yderligere proteiner, der kræves til celledeling.

3. G2 Gap-fasen

Dette er kløften mellem DNA-replikation og mitose. Cellen reproducerer dens organeller og sørger for, at alt er klar til split.

Efter cellevækst under G1-fasen og DNA-replikation under S-fasen er cellen klar til at gå ind i G2-fasen. G2 kaldes en gap-fase, fordi der ikke sker nogen yderligere celledeling-specifik fremgang. I stedet er der høje niveauer af forberedelse og kontrol for at sikre, at alt er på plads til en vellykket mitose.

Inden G2-fasen kan starte, skal hvert kromosom i cellen være duplikeret, og de proteiner, der kræves til de ekstra cellemembraner og cellestrukturer, skal være til stede.

I begyndelsen af ​​G2 organellerne såsom mitokondrier og lysosomer begynde at multiplicere. Disse organeller har deres eget DNA og kan begynde at dele sig uafhængigt, men selve cellen skal skabe ekstra ribosomer for at tilfredsstille behovene hos de potentielle to datterceller.

G2-fasen har to hovedfunktioner.

Først skal cellen Kontroller, at alt er klar for mitose, og det skal det rette eventuelle mangler. Hvis cellen registrerer store problemer, der ikke kan løses med det samme, kan det afbryde cellecyklussen og stoppe delingsprocessen. G2-fasen er, hvor organismen sørger for, at eventuelle nye celler ikke er defekte.

Kontroller, som cellen foretager, inkluderer kontrol af, at DNA'et er replikeret korrekt, og at der er nok materiale til stede for to celler. DNA-strengene skal være komplette uden pauser, og der skal være det korrekte antal på to gange strengene i den oprindelige celle. Hvis cellen finder et brud, er DNA-strengen repareret.

De to nye celler skal omsluttes af komplette membraner, og de skal hver modtage nok cellemateriale til at fungere korrekt. Under G2-fasen syntetiseres ofte ekstra protein, og organellerne formere sig, indtil der er nok til to celler.

Andre cellematerialer såsom lipider for membranen kan også produceres. Med al denne aktivitet, cellen ofte vokser betydeligt under G2.

Avancerede organismer som hvirveldyr har specialiserede og differentierede celler, der koordinerer deres aktivitet og stoler på hinanden for mange funktioner. Som et resultat er disse organismer meget følsomme over for celledeling og defekte celler.

For at undgå at skabe celler, der ikke fungerer ordentligt, har mange dyr et celledelingskontrolpunkt sent på tiden G2-fasen. Cellen har verificeret en række nøglefaktorer, og resultaterne gennemgås ved kontrolpunktet.

Hvis cellen fandt nogle problemer og var i stand til at løse dem, vil den passere kontrolpunktet, og celledeling får lov til at fortsætte. Hvis der fortsætter problemer, deler cellen sig ikke og prøver at løse problemerne, inden celledelingsprocessen fortsættes.

Specifikke vurderinger udført ved kontrolpunktet inkluderer:

• DNA-beskadigelse: Specifikke proteiner akkumuleres på steder med brudt DNA. Hvis disse proteiner er til stede, vil cellen ikke dele sig.
• DNA-replikation: Cellen afbryder delingsprocessen, hvis ikke alle DNA-tråde er blevet fuldstændigt duplikeret.
• Vurdering af celletilstand: Celleproteiner, organeller og andre strukturer skal være på plads i tilstrækkelige mængder.
• Cellestress: Hvis cellen er under stress, stopper cellevæksten. For eksempel, UV-lys kan stresse celler og resultere i en G2 / M-fase kontrolpunktaktivering, der stopper cellecyklussen.

Når G2-kontrolpunktet er bestået, kan cellen forberede sig på mitose. Den første fase af mitose er profasen, hvor præparaterne til migration af kromosomer til modsatte ender af cellen finder sted. Når cellen forlader G2-fasen, frigives proteiner, der fremmer mitosefunktionerne.

Cellen starter delingsprocessen.

Nøglefunktioner udført, når cellen forlader G2, initieres af et proteinkompleks kaldet MPF eller mitosefremmende faktor. Når de første mitosefunktioner er i gang, neutraliseres MPF.

På dette tidspunkt er spindlerne til mitose begyndt at dannes, og den nukleare hylster er begyndt at nedbrydes. Det duplikerede DNA er i form af kromatin, og det kondenserer til dannelse af de nye kromosomer.

Mens G2-fasen er en vigtig faktor i cellevækstkontrol for avancerede organismer, er den ikke afgørende for celledeling. Nogle primitive eukaryote celler og nogle kræftceller kan gå direkte fra S-fasen af ​​DNA-replikation til mitose.

Fraværet af G2-fasen eliminerer et kontrolpunkt, der kan bruges til at kontrollere vævsvækst og hjælper nogle kræftformer med at sprede sig hurtigt.

Normale celler i væv fra avancerede dyr har brug for G2-fasen og dens kontrolpunkt for at sikre, at alle celler i organismen og dens væv vokser på en koordineret måde. Når en celle forlader G2-fasen og med succes har bestået det tilsvarende kontrolpunkt, a vellykket celledeling med to funktionelle datterceller bliver meget mere sandsynligt.