M-Phase: Was passiert in dieser Phase des Zellzyklus?

Zellen sind die grundlegenden Einheiten des Lebens, da sie die am wenigsten reduzierbaren Einheiten sind, die alle grundlegenden Eigenschaften von Lebewesen, wie Stoffwechselaktivität und Fortpflanzungsmittel, beibehalten. So wie ganze Organismen ihre eigene Version eines Lebenszyklus durchlaufen – Geburt, Reifung, Fortpflanzung, Alterung und Tod – haben einzelne Zellen einen eigenen Lebenszyklus, der passenderweise als. bezeichnet wird Zellzyklus.

(Man muss anmerken, dass einige Lebewesen nur aus einer einzigen Zelle bestehen, was "Lebenszyklus" und "Zellzyklus" für diese Organismen zu völlig überlappenden Aussagen macht.)

Zellen in komplexen Organismen leben nicht annähernd so lange wie die Lebewesen, in denen sie existieren. Der Zelllebenszyklus ist im Allgemeinen vorhersehbarer und leichter in ziemlich unterschiedliche Komponenten zu trennen als der Lebensbogen eines mäßig komplexen Tieres.

Diese Phasen umfassen Zwischenphase und der M-Phase, von denen jede eine Reihe von Unterstufen umfasst. Die M-Phase umfasst

Selbst die beeindruckendsten Aktiven Vulkane verbringen viel mehr Zeit in Ruhe als in Eruptionen, aber niemand schenkt den Ruhephasen viel Aufmerksamkeit. In gewisser Weise sind Zellen so: Die Mitose ist bei weitem der geschäftigste und dramatischste Teil des Zellzyklus, aber die Zelle verbringt tatsächlich die meiste Zeit in Zwischenphase. Diese Phase selbst beinhaltet G₁, S und G₂ Stufen.

Eine neu erstellte Zelle tritt in die erste ein Lücke (G₁) Phase, bei der alle Zellinhalte (z. B. Mitochondrien, endoplasmatisches Retikulum, Golgi-Apparat und andere) Organellen) außer den Chromosomen werden dupliziert.

In der Folge Synthese (S)-Phase, sind alle Chromosomen der Zelle – beim Menschen sind es 46 – dupliziert (oder repliziert, um den biochemischen Sprachgebrauch zu verwenden).

In dieser Sekunde Lücke (G₂) Phase, führt die Zelle selbst eine Qualitätskontrollprüfung durch, scannt den replizierten Inhalt auf Fehler und nimmt alle erforderlichen Korrekturen vor. Die Zelle geht dann zum M-Phase.

• Einige Zellen in Geweben, in denen die Proliferation und der Umsatz gering sind, wie z. B. die Leber, verbringen lange Zeiträume in einer Phase mit der Bezeichnung G₀, mit dieser "Ausfahrt" aus dem typischen Zyklus, die direkt nach Abschluss der Mitose auftritt.

Während der Interphase wächst die Zelle auf die Größe, die sie für die Teilung benötigt, und erstellt dabei in verschiedenen Schritten Kopien ihrer verschiedenen Elemente. Das Ende des G₁ Phase wird von einem Protein signalisiert, das ein sogenanntes G. markiert₁ Kontrollpunkt.

Ein ähnliches G₂ checkpoint markiert den Beginn der M-Phase. Es gibt kein S₁ Kontrollpunkt jedoch. In einigen Zellen geht die S-Phase direkt in die M-Phase über.

Wenn die Zelle keine Zeit damit verbringt, ihre Arbeit in einem programmierten G. zu überprüfen₂ Phase, das der M-Phase direkt vorausgehende Ereignis ist die DNA-Replikation (die Replikation der Chromosomen) in der S-Phase. Ansonsten ein G₂ Phase unterschiedlicher Länge nimmt den Punkt im Zellzyklus ein, kurz bevor die Mitose beginnt.

Mitose ist ein Prozess, der in eukaryotische Zellen (z. B. Pflanzenzellen, Säugerzellen und Zellen anderer Tiere, Protisten und Pilze) und führt zur Produktion von zwei Tochterzellen aus einer Elternzelle, wobei die Tochterzellen mit der Elternzelle und untereinander genetisch identisch sind.

Es ist somit asexuell, im Gegensatz zu Meiose, eine Art der Zellteilung, die in bestimmten Zellen in den Gonaden stattfindet und das Jonglieren und Mischen von genetischem Material beinhaltet. Sein Gegenstück in der Welt der Prokaryoten ist Zellteilung. In den meisten tierischen Zellen dauert der Prozess etwa eine Stunde – ein kleiner Bruchteil der Lebensdauer einer typischen Zelle.

Das Wort "Mitose" bedeutet "Faden", da es die mikroskopische Erscheinung von Chromosomen beschreibt, die sich auf die Teilung vorbereiten und sich so zu langen, linear erscheinenden Strukturen verdichtet haben. Selbst unter einem starken Mikroskop können Interphase-Chromosomen, die diffus in der Kern, sind sehr schwer zu visualisieren.

Es wird allgemein angenommen, dass sich Mitose auf die Aufspaltung in gleiche Hälften der Elternzelle bezieht. Dies ist nicht der Fall, da sich Mitose nur auf Ereignisse innerhalb des Zellkerns bezieht, an denen Chromosomen beteiligt sind. Die Zellteilung als Ganzes heißt Zytokinese, während die Kernteilung (einschließlich der Kernhülle) bekannt ist als Karyokinese.

Klassisch sind die vier genannten Stadien der Mitose enthalten, in der Reihenfolge ihres Auftretens, prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Viele Quellen enthalten eine detaillierte Beschreibung einer fünften Phase, Prometaphase, die sich wohl sowohl von der Prophase als auch von der Metaphase unterscheidet.

Jede dieser Phasen hat ihre eigenen komplizierten Wunder, die in Kürze beschrieben werden. Aber es ist oft hilfreich, jede Mitosephase gedanklich mit einem kurzen Klappentext darüber abzustimmen, worum es geht. Beispielsweise:

• Prophase: Es kommt zur Chromosomenkondensation.
• Prometaphase: Spindeln anhängen.
• Metaphase: Chromosomen richten sich aus.
• Anaphase: Chromatiden trennen sich.
• Telophase: Membranreform.

Wie auch immer, wenn Ihnen ein Freund sagt, dass die M-Phase vier Unterstufen hat und jemand anderes behauptet, dass es fünf sind, dann schreiben Sie das an auf wahrscheinliche Altersunterschiede (und damit, wann sie in der Schule von der M-Phase erfahren haben) und berücksichtigen Sie beide Recht.

Das Auftreten von kondensierten Chromosomen markiert den Beginn der Prophase, genauso wie die Bildung verschiedener Gruppen von plaudernden Menschen den "offiziellen" Beginn einer geselligen Zusammenkunft markiert.

Wenn die Chromatinkondensation das genetische Material in vollständig ausgebildete Chromosomen umwandelt, können die Schwesterchromatiden jedes replizierten Chromosoms an der Zentromer zwischen ihnen. Das Zentromer ist der Ort, an dem a Kinetochor wird sich schließlich auf jedem Chromatid bilden.

Auch in prophase, die Zwei Zentrosomen, die in der Interphase dupliziert wurden, beginnen sich zu gegenüberliegenden Seiten oder Polen der Zelle zu bewegen. Dabei beginnen sie mit dem Zusammenbau der mitotische Spindel, was aus... besteht Spindelfasern gemacht aus Mikrotubuli die sich von den Zellpolen zum Zentrum hin erstrecken und an den Kinetochoren (neben anderen Strukturen) anhaften.

Wie Sie wahrscheinlich vorhersagen würden, sind die Spindelfasern parallel zueinander und senkrecht zur späteren Chromosomenteilungslinie ausgerichtet.

Auch bei vielen höheren Eukaryoten wird die Kernhülle während dieser Phase unter der Wirkung von Proteinkinase-Enzymen abgebaut und am Ende der Mitose in der Telophase von Grund auf neu aufgebaut.

Bei anderen Organismen wird die Kernhülle jedoch nie formell zerlegt. Stattdessen wird es zusammen mit der Zelle vollständig ausgestreckt, wenn sich die Chromosomen trennen, und wird auf einmal ordentlich aufgeteilt.

Stellen Sie sich vor, Sie stehen in einem völlig dunklen Flur und tasten nach vorne zu einer Reihe von Lichtschaltern, von denen Sie wissen, dass sie da sind, aber deren genaue Position nicht erkennen können. Aber Sie wollen unbedingt einen Schluck Wasser aus der Küche, also sind Sie hartnäckig.

Dies nähert sich dem Verhalten der Spindelfasern, wenn ihre Enden "herausreichen" und von beiden Polen der Zelle zu Chromosomen wachsen. "In der Hoffnung", sich mit den Kinetochoren zu verbinden, die als Verbindungsort der Spindelfasern dienen, können sie gesehen werden, wie sie die Zytoplasma, zurückziehen und weiter sondieren, bis sie schließlich ihre Ziele treffen.

Schon nach kurzer Zeit haben sich Spindelfasern auf jeder Seite der Zelle an das Kinetochor auf dem Chromatid in jedem Paar, das zufällig auf derselben Seite der Zelle liegt, befestigt. Es gibt keine genetischen Implikationen dieser Zufälligkeit, da jedes Chromatid genau die gleiche DNA wie seine Schwester hat.

Die Spindelfasern leiten dann ein "Tauziehen" ein, um ihre Anstrengungen letztendlich in gewisser Weise auszugleichen das hinterlässt die Zentromere der Chromosomen und damit die Chromosomen selbst in einer linearen Form Ausrichtung.

Zu Beginn von Metaphase, schreitet der Zusammenbruch der Kernhülle vollständig voran, außer natürlich in Zellen, die ihre Kernmembranen überhaupt nicht verlieren. Der entscheidende Schritt der Metaphase, der normalerweise sehr kurz ist, besteht jedoch darin, dass sich die Chromosomen entlang der Ebene ausrichten, die als Schnittstelle der Chromosomenteilung dienen wird.

Diese winzige Oberfläche heißt Metaphaseplatte, und mit der Vorstellung, dass die Zelle wie eine sehr kleine Kugel ist, ist die Position dieser Platte entlang der Äquator der Zelle.

Es ist möglich, dass mehr als ein Spindelmikrotubulus von derselben Seite an ein bestimmtes Kinetochor ansetzt, aber mindestens ein Kinetochor-Mikrotubulus ist daran befestigt jeder Pole. Nachdem die Mikrotubuli lange genug mit ihrem Push-and-Pull-Spiel beschäftigt waren, um einen Zustand ausgeglichener Spannung zu erreichen, hören die Chromosomen auf, sich zu bewegen, und die Metaphase ist vorbei.

An diesem Punkt können sich Spindelfasern neben Kinetochoren an zwei anderen Stellen in der Zelle aufwickeln. Das können sein Polar- Mikrotubuli (auch genannt interpolar Mikrotubuli), die sich über die aufgereihten Chromosomen und über den Äquator hinaus erstrecken, fast bis zum gegenüberliegenden mitotischen Spindelursprung; oder astral Mikrotubuli, die auf derselben Seite vom Spindelpol bis zur Zellmembran reichen.

Anaphase ist die visuell auffälligste Komponente der M-Phase, da sie eine schnelle Chromosomenbewegung beinhaltet, wenn sich die replizierten Chromosomen aufspalten. Dies wird dadurch erreicht, dass die Schwesterchromatiden in jedem duplizierten, ausgerichteten Chromosomensatz durch die Spindelfasern zu entgegengesetzten Polen der Zelle gezogen werden.

Dies geschieht aufgrund der Arbeit der Mikrotubuli, wird jedoch durch den Zusammenbruch der Mikrotubuli erleichtert kohäsin Proteine, die das Kinetochor an die Kinetochor-Fasern binden. In der Anaphase beginnt sich die Zelle von einer ungefähr kugelförmigen Form (oder einem Kreis, wenn Sie einen Querschnitt betrachten) in eine ungefähr eiförmige Form (d. h. eine Ellipse) zu dehnen.

Anaphase kann als Feature angesehen werden Anaphase A, bei dem die Kinetochor-Spindelfasern die Chromosomen wie beschrieben auseinanderziehen, und Anaphase B, bei dem die Astralfasern die Pole noch weiter vom Äquator und damit weiter voneinander weg ziehen und die interpolare Fasern an den Chromosomen auf derselben Seite vorbei und schmeicheln sie leicht für die Fahrt in derselben Richtung.

Auch ein kontraktiler Ring bildet sich aus Aktinproteinen direkt unter der Plasmamembran in der Anaphase; dieser Ring beteiligt sich an der "Squeezing" während der Zytokinese, die zur Spaltung der ganzen Zelle führt.

Zu Beginn dieses Teils der M-Phase haben Chromosomen in Form von Tochterkernen gegenüberliegende Enden der Zelle erreicht. Die mitotische Spindel wird nach Beendigung ihrer Arbeit zerlegt; Stellen Sie sich zum Beispiel ein winziges Gerüst an der Seite eines winzigen Gebäudes vor, damit die Konstruktion Balken für Balken auseinandergenommen werden kann, und Sie haben die Idee.

Dies ist wirklich ein Aufräumschritt der M-Phase, analog zum Epilog eines Romans. Die "Verschwörung" wurde am Ende der Anaphase gelöst, weil die Chromatiden dort angekommen sind, wo sie hin sollten, aber bevor die "Charaktere" weiterziehen können, ist etwas Hausarbeit erforderlich.

Im Telophase, die Kernmembran wird wieder zusammengesetzt und die Chromosomen dekondensieren. Dies ist nicht genau so, als würde man das Video von Prophase rückwärts laufen lassen, aber es ist naheliegend. Im Zytokinesespaltet sich die Zelle in zwei identische Tochterzellen, die sich jeweils auf den Eintritt in die G1-Phase und einen eigenen Zellzyklus vorbereiten.