Bevor sich eine Zelle teilt, müssen die DNA-Stränge im Zellkern kopiert, auf Fehler überprüft und dann zu sauberen fingerartigen Strukturen verpackt werden. Die Zellteilungsstadien umfassen einen komplizierten Prozess, der viele Veränderungen innerhalb der Zelle beinhaltet. Viele Proteine wickeln die DNA ab, um sie zu kopieren, was sie anfällig für Brüche macht. Bei der Zellteilung wird die DNA hin und her gezogen, was bei unsachgemäßer Verpackung zum Bruch führen kann.
Der Zellzyklus: Synthese- und Zellteilungsstadien
Zellteilung, oder Mitose, ist Teil der Zellzyklus. Die Zelle hat eine Vorbereitungsphase, die als Interphase bezeichnet wird, und eine Teilungsphase, die als M-Phase bezeichnet wird. Die M-Phase wiederum besteht aus Mitose und Zytokinese, der Aufspaltung der Zelle auf Tochterzellen. Die vier klassischen Mitosephasen sind Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Zusammen führen diese zur Bildung identischer Tochterkerne.
Die Vorbereitungsphase, Interphase, hat drei kleinere Phasen, genannt
G1, S und G2. Das G1 (erste Lücke) Phase ist, wenn die Zelle wächst, indem sie mehr Protein produziert. Die S-Phase (Synthese) ist, wenn sie ihre DNA kopiert, sodass sie zwei Kopien jedes Strangs hat, die als. bezeichnet werden Chromosomen. G2 (zweite Lücke) Phase ist, wenn die Zelle eine Kopie ihrer Organellen erstellt und die DNA auf Fehler überprüft, bevor sie mit der Zellteilung beginnt.Wenn die DNA in der S-Phase kopiert wird, werden die resultierenden identischen Stränge als Schwesterchromatiden bezeichnet. Beim Menschen hat die Zelle nach dem Kopieren zwei vollständige Kopien aller 46 ihrer Chromosomen, jeweils 23 von der Mutter und vom Vater. Aber bei der Mitose assoziieren die ähnlich nummerierten Chromosomen von jedem Elternteil, die als homologe Chromosomen bezeichnet werden, nicht physisch.
DNA-Synthese
Zur Vorbereitung der Zellteilung erstellt die Zelle eine Replik ihrer gesamten DNA. Dies geschieht während der S- oder Synthesephase des Zellzyklus. Mitose ist die Teilung einer Zelle in zwei Zellen, die jeweils einen Kern und die gleiche Menge an DNA wie die ursprüngliche Zelle haben. Die DNA-Synthese ist ein komplizierter Prozess, der die DNA anfällig für Bruch macht, da die DNA ausgepackt und in ihre einfachste Form abgewickelt werden muss. Die S-Phase benötigt auch viele Energiemoleküle. Es ist eine so große Verpflichtung, dass die Zelle dafür eine eigene Phase reserviert.
DNA-Verpackung
Die DNA-Stränge im Zellkern müssen in kurze, dicke, fingerartige X-Formen verpackt werden. DNA existiert nicht für sich allein, sondern ist um Proteine und von Proteinen gewickelt, so dass sie eine Mischung aus DNA und Protein bildet, die Chromatin genannt wird. DNA ist wie ein langer Gartenschlauch, der gewunden und zu einem zylindrischen Stapel gezwirbelt werden kann, der als kondensiertes Chromosom bezeichnet wird.
Diese dichte Packung macht die DNA stärker und widerstandsfähiger gegen Bruch. Kondensierte Chromosomen haben starke Regionen, die Zentromere genannt werden, die wie Gürtel sind, die angezogen werden können, um Chromosomen von Ort zu Ort innerhalb einer Zelle zu bewegen.
Auf Pausen prüfen
Nachdem eine Kopie aller DNA-Stränge erstellt wurde, muss die Zelle die DNA auf Brüche überprüfen, bevor sie mit der Mitose beginnt. Dies geschieht während des G2 Phase des Zellzyklus. Die Zelle verfügt über Proteinmaschinen, die Brüche in der DNA erkennen können. Wenn irgendwelche Probleme gefunden werden, stoppen die DNA-Schadensreaktionsproteine die Zelle daran, sich im Prozess der Mitose fortzubewegen, bis die DNA fixiert ist. Um die Mitose zu starten, muss die Zelle die sogenannte G2-M Kontrollpunkt. Dies ist das letzte Mal, dass eine Zelle im G2 Phase kann für Reparaturen stehen bleiben, bevor die Mitose beginnt.