3 stadier af mellemfase

Forskere observerede først processen med celledeling i slutningen af ​​1800'erne. Det konsekvente mikroskopiske bevis for, at celler bruger energi og materiale til at kopiere og opdele sig, afviste den udbredte teori om, at nye celler opstod fra spontan generation. Forskere begyndte at forstå fænomenet med cellecyklus; dette er den proces, hvormed celler "fødes" gennem celledeling og derefter lever deres liv og gennemfører deres daglige celleaktiviteter, indtil det er tid til selv at gennemgå celledeling.

Der er masser af grunde til, at en celle muligvis ikke gennemgår en division. Nogle celler i menneskekroppen gør det simpelthen ikke; for eksempel holder de fleste nerveceller til sidst op med at gennemgå celledeling, hvorfor en person, der udholder nerveskader, kan lide permanente motoriske eller sensoriske underskud.

Typisk dog cellecyklus er en proces, der består af to faser: mellemfase og mitose. Mitose er den del af cellecyklussen, der involverer celledeling, men den gennemsnitlige celle bruger 90 procent af sit liv i mellemfase, hvilket simpelthen betyder, at cellen lever og vokser og ikke deler sig. Der er tre underfaser inden for mellemfasen. Disse er

TL; DR (for lang; Har ikke læst)

De tre faser af mellemfasen er G₁, som står for Gap fase 1; S-fase, som står for syntese-fase; og G₂, som står for Gap fase 2. Interfase er den første af to faser af den eukaryote cellecyklus. Den anden fase er mitose eller M-fase, som er når celledeling opstår. Nogle gange forlader celler ikke G₁ fordi de ikke er den type celler, der deler sig, eller fordi de dør. I disse tilfælde er de i et stadium kaldet G₀, som ikke betragtes som en del af cellecyklussen.

Encellede organismer såsom bakterier kaldes prokaryoter, og når de deltager i celledeling, er deres formål at reproducere aseksuelt; de skaber afkom. Prokaryotisk celledeling kaldes binær fission i stedet for mitose. Prokaryoter har typisk kun et kromosom, der ikke engang er indeholdt i en nuklear membran, og de mangler de organeller, som andre slags celler har. Under binær fission laver en prokaryot celle en kopi af dens kromosom og vedhæfter derefter hver søsterkopi af kromosomet til en modsat side af dets cellemembran. Derefter begynder det at danne en kløft i sin membran, der klemmer indad i en proces kaldet invagination, indtil den adskilles i to identiske, separate celler. Cellerne, der er en del af den mitotiske cellecyklus, er de eukaryote celler. De er ikke individuelle levende organismer, men celler, der findes som samarbejdende enheder af større organismer. Cellerne i dine øjne eller dine knogler eller cellerne i din kats tunge eller i græsstråene på din frontplæne er alle eukaryote celler. De indeholder meget mere genetisk materiale end en prokaryot, så processen med celledeling er også meget mere kompleks.

Cellecyklussen fik sit navn, fordi celler konstant deler sig og begynder livet på ny. Når en celle deler sig, er det slutningen af ​​mitosefasen, og den begynder straks mellemfasen igen. Selvfølgelig sker cellecyklus i praksis flydende, men forskere har afgrænsede faser og underfaser inden for processen for bedre at forstå livets mikroskopiske byggesten. Den nyopdelte celle, som nu er en af ​​to celler, der tidligere var en enkelt celle, er i G₁ underfase af mellemfase. G₁ er en forkortelse for "Gap" -fasen; der vil være en anden mærket G₂. Du kan også se disse skrevet som G1 og G2. Da forskere opdagede det travle, grundlæggende cellulære arbejde med mitose under mikroskopet, gjorde de det fortolket den relativt mindre dramatiske mellemfase som en hvilende eller pausefase mellem celle divisioner.

De kaldte G₁ scenen med ordet "hul" ved hjælp af denne fortolkning, men i den forstand er det en misvisende betegnelse. I virkeligheden, G₁ er mere et stadie af vækst end et hvileperiode. I løbet af denne fase gør cellen alle de ting, der er normale for dens celletype. Hvis det er en hvid blodlegeme, udfører den defensive handlinger for immunsystemet. Hvis det er en bladcelle i en plante, udfører den fotosyntese og gasudveksling. Cellen vokser sandsynligvis. Nogle celler vokser langsomt under G₁ mens andre vokser meget hurtigt. Cellen syntetiserer molekyler, såsom ribonukleinsyre (RNA) og forskellige proteiner. På et bestemt tidspunkt sent i G₁ fase, skal cellen "beslutte", om den skal gå videre til den næste fase af mellemfasen.

Et molekyle kaldet cyclinafhængig kinase (CDK) regulerer cellecyklussen. Denne regulering er nødvendig for at forhindre et tab af kontrol med cellevækst. Ude af kontrol celledeling hos dyr er en anden måde at beskrive en ondartet tumor eller kræft på. CDK giver signaler ved kontrolpunkter under bestemte punkter i cellecyklussen, hvor cellen kan fortsætte eller pause. Visse miljøfaktorer bidrager til, om CDK leverer disse signaler. Disse inkluderer tilgængeligheden af ​​næringsstoffer og vækstfaktorer og celledensiteten i det omgivende væv. Celledensitet er en særlig vigtig metode til selvregulering, der anvendes af celler for at opretholde sunde vævsvæksthastigheder. CDK regulerer cellecyklussen i de tre faser af interfase såvel som under mitose (som også kaldes M-fase).

Hvis en celle når et regulatorisk kontrolpunkt og ikke modtager et signal om at fortsætte fremad med cellecyklussen (for eksempel hvis den er i slutningen af ​​G₁ i mellemfase og venter på at komme ind i S-fase i mellemfase), er der to mulige ting, som cellen kunne gøre. Den ene er, at den kan stoppe, mens problemet er løst. Hvis f.eks. En eller anden nødvendig komponent er beskadiget eller mangler, kan der foretages reparationer eller tilskud, og derefter kan den nærme sig kontrolpunktet igen. Den anden mulighed for cellen er at gå ind i en anden fase kaldet G₀, som er uden for cellecyklussen. Denne betegnelse er for celler, der vil fortsætte med at fungere som de skal, men ikke vil gå videre til S-fase eller mitose, og som sådan ikke vil engagere sig i celledeling. De fleste voksne humane nerveceller anses for at være i G₀ fase, da de typisk ikke fortsætter til S-fase eller mitose. Celler i G₀ fase betragtes som hvilende, hvilket betyder at de er i en ikke-delende tilstand eller senescent, hvilket betyder at de er ved at dø.

Under G₁ i interfasen er der to regulatoriske kontrolpunkter, som cellen skal passere, inden den fortsætter. Man vurderer, om cellens DNA er beskadiget, og hvis det er tilfældet, skal DNA'et repareres, inden det kan fortsætte. Selv når cellen ellers er klar til at fortsætte til S-fasen i interfasen, er der et andet kontrolpunkt at lave sørg for, at miljøforhold - hvilket betyder miljøtilstanden, der straks omgiver cellen - er gunstig. Disse betingelser inkluderer celledensiteten af ​​det omgivende væv. Når cellen har de nødvendige betingelser for at gå videre fra G₁ til S-fase binder et cyclinprotein til CDK og udsætter den aktive del af molekylet, som signalerer til cellen, at det er tid til at begynde S-fasen. Hvis cellen ikke opfylder betingelserne for at flytte fra G₁ til S-fase vil cyklinen ikke aktivere CDK, hvilket forhindrer progressionen. I nogle tilfælde, såsom beskadiget DNA, binder CDK-inhibitorproteiner til CDK-cyclinmolekyler for at forhindre progression, indtil problemet er afhjulpet.

Når cellen kommer ind S-fase, skal den fortsætte hele vejen igennem til slutningen af ​​cellecyklussen uden at vende tilbage eller trække sig tilbage til G₀. Der er flere kontrolpunkter i hele processen for at sikre, at trinnene udføres korrekt, før cellen går videre til næste fase af cellecyklussen. “S” i S-fase står for syntese, fordi cellen syntetiserer eller skaber en helt ny kopi af dens af DNA. I humane celler betyder det, at cellen danner et helt nyt sæt på 46 kromosomer i S-fasen. Dette trin reguleres omhyggeligt for at forhindre fejl i at gå videre til næste trin; disse fejl er mutationer. Mutationer sker ofte nok, men cellecyklusbestemmelser forhindrer langt flere af dem i at ske. Under DNA-replikation bliver hvert kromosom ekstremt viklet rundt om proteiner, der kaldes histoner, hvilket reducerer deres længde fra 2 nanometer til 5 mikron. De to nye duplikerede søsterkromosomer kaldes kromatider. Histonerne binder de to matchende kromatider tæt sammen halvvejs ned i deres længder. Det punkt, hvor de er forbundet, kaldes centromeren. (Se Ressourcer for en visuel gengivelse af dette.)

For at tilføje til de komplicerede bevægelser, der sker under DNA-replikation, er mange eukaryote celler diploide, hvilket betyder, at deres kromosomer normalt er arrangeret parvis. De fleste humane celler er diploide, med undtagelse af reproduktive celler; disse inkluderer oocytter (æg) og spermatocytter (sæd), som er haploide og har 23 kromosomer. Humane somatiske celler, som alle er de andre celler i kroppen, har 46 kromosomer, arrangeret i 23 par. De parrede kromosomer kaldes et homologt par. Under S-fase af interfase, når hvert enkelt kromosom fra et originalt homologt par replikeres, resulterende to søsterkromatider fra hvert originale kromosom er sammenføjet og danner en figur, der ligner to X'er limet sammen. Under mitose splittes kernen i to nye kerner, der trækker en af ​​hvert kromatid fra hvert homologe par væk fra sin søster.

Hvis cellen passerer S-fasekontrolpunkterne, som især er opmærksomme på at sikre, at DNA'et ikke blev beskadiget, at det replikeres korrekt, og at den kun replikeres en gang, så tillader regulatoriske faktorer, at cellen fortsætter til næste trin i mellemfase. Dette er G₂, som står for Gap fase 2, ligesom G₁. Det er også en misvisende betegnelse, da cellen ikke venter, men har meget travlt i løbet af dette trin. Cellen fortsætter med at udføre sit normale arbejde. Husk disse eksempler fra G₁ af en bladcelle, der udfører fotosyntese eller en hvid blodlegeme, der beskytter kroppen mod patogener. Det forbereder sig også på at forlade mellemfase og gå ind i mitose (M-fase), som er det andet og sidste trin i cellecyklussen, inden det deler sig og begynder forfra.

Et andet kontrolpunkt under G₂ sikrer, at DNA'et blev replikeret korrekt, og CDK tillader det kun at bevæge sig fremad, hvis det passerer mønster. Under G₂replikerer cellen centromeren, der binder kromatiderne og danner noget, der kaldes en mikrotubuli. Dette bliver en del af spindlen, som er et netværk af fibre, der fører søsterkromatiderne væk fra hinanden og til deres rette steder i de nyopdelte kerner. I løbet af denne fase deles også mitokondrier og kloroplaster, når de er til stede i cellen. Når cellen har overgået sine kontrolpunkter, er den klar til mitose og har afsluttet de tre faser af interfasen. Under mitose vil kernen opdele sig i to kerner og næsten samtidig en proces kaldet cytokinese vil opdele cytoplasmaet, hvilket betyder resten af ​​cellen, i to celler. Ved afslutningen af ​​disse processer vil der være to nye celler, klar til at begynde G₁ fase af mellemfasen igen.