Όταν τα ευκαρυωτικά κύτταρα διαιρούνται, υφίστανται μια πολύπλοκη διαδικασία με τέσσερα κύρια στάδια, συμπεριλαμβανομένης μιας φάσης G2. ο κυτταρικός κύκλος περιλαμβάνει βήματα όπως η ανάπτυξη των κυττάρων, η αντιγραφή του DNA και η μίτωση (ένα κρίσιμο θέμα στη βιολογία των κυττάρων).
Επειδή ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν έναν πυρήνα που πρέπει επίσης να επαναληφθεί, η συνολική διαδικασία είναι πιο περίπλοκη από τη δυαδική σχάση που χρησιμοποιείται από προκαρυωτικά κύτταρα, τα οποία στερούνται πυρήνα.
ο μίτωσις η φάση είναι το τελικό βήμα στην κυτταρική διαίρεση. Καταλήγει σε δύο νέα θυγατρικά κύτταρα, το καθένα με ένα πλήρες συμπλήρωμα DNA, έναν πυρήνα και οργανίδια. Εάν το κελί σταματήσει να διαιρείται, βγαίνει από τον κύκλο κυττάρων και εισέρχεται στη φάση G0.
Εάν το κελί πρόκειται να διαιρεθεί ξανά, μπαίνει στο ενδιάμεση φάση μεταξύ δύο κυτταρικών διαιρέσεων. Τα τρία μέρη της ενδιάμεσης φάσης είναι το Φάση G1 (ή Gap 1 phase) ακολουθούμενο από το Φάση S (ή φάση σύνθεσης πρωτεϊνών και DNA) και τέλος το Φάση G2 (ή Gap 2 phase) πριν από την επόμενη φάση μίτωσης.
Πότε εισέρχονται τα κύτταρα στις διαφορετικές φάσεις;
Η κυτταρική διαίρεση μέσω μίτωσης είναι μια ασεξουαλική μορφή πολλαπλασιασμού κυττάρων που χρησιμοποιείται για την παραγωγή περισσότερων από το ίδιο είδος κυττάρου. Τα ανώτερα ζωικά κύτταρα χρησιμοποιούν μίτωση για την παραγωγή νέων κυττάρων, συμπεριλαμβανομένων των κυττάρων που φθείρονται γρήγορα όπως τα κύτταρα του δέρματος Η διαδικασία χρησιμοποιείται επίσης κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης ιστών, όπως σε νεαρά ζώα ή για την αποκατάσταση βλάβης.
Σε ορισμένους ιστούς, όταν ένας οργανισμός έχει τον απαιτούμενο αριθμό κυττάρων ενός συγκεκριμένου τύπου, δεν χρειάζονται νέα κύτταρα και τα υπάρχοντα κύτταρα εισέρχονται στη φάση G0 όπου δεν πολλαπλασιάζονται πλέον. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τα πολύ διαφοροποιημένα κύτταρα, όπως τα νευρικά κύτταρα. Μόλις ο εγκέφαλος ή ο νωτιαίος μυελός έχει τον σωστό αριθμό κυττάρων, τα νευρικά κύτταρα δεν χωρίζονται για να παράγουν περισσότερα.
Εάν το κελί πρέπει να διαχωριστεί ξανά, μπαίνει στις ακόλουθες φάσεις:
Τα βήματα του κυτταρικού κύκλου
1. ο Φάση κενών G1
Αυτό είναι το χάσμα μεταξύ κυτταρικής διαίρεσης και αντιγραφής DNA. ο το κελί ετοιμάζεται για την επόμενη διαίρεσή του στον κυτταρικό κύκλο ή βγαίνει από τον κυτταρικό κύκλο και εισέρχεται στο G0.
2. ο Φάση σύνθεσης S
Το κελί δεσμεύεται να ξεκινήσει την επόμενη διαίρεση κελιού και κάνει αντίγραφα του DNA του ενώ συνθέτει πρόσθετες πρωτεΐνες που απαιτούνται για την κυτταρική διαίρεση.
3. Η φάση G2 Gap
Αυτό είναι το χάσμα μεταξύ Αναπαραγωγή DNA και μίτωση. Το κελί αναπαράγει το οργανίδια και διασφαλίζει ότι όλα είναι έτοιμος για τη διάσπαση.
Είσοδος στη Φάση G2
Μετά την ανάπτυξη των κυττάρων κατά τη φάση G1 και την αντιγραφή του DNA κατά τη φάση S, το κύτταρο είναι έτοιμο να εισέλθει στη φάση G2. Το G2 ονομάζεται φάση διακένου επειδή δεν λαμβάνει χώρα περαιτέρω πρόοδος για συγκεκριμένη διαίρεση κυττάρων. Αντ 'αυτού, υπάρχουν υψηλά επίπεδα προετοιμασίας και έλεγχος για να βεβαιωθείτε ότι όλα είναι έτοιμα για μια επιτυχημένη μίτωση.
Πριν ξεκινήσει η φάση G2, κάθε χρωμόσωμα του κυττάρου πρέπει να έχει αναπαραχθεί και οι πρωτεΐνες που απαιτούνται για τις επιπλέον κυτταρικές μεμβράνες και κυτταρικές δομές πρέπει να υπάρχουν.
Στην αρχή του G2, τα οργανίδια όπως το μιτοχόνδρια και το λυσοσώματα αρχίστε να πολλαπλασιάζετε. Αυτά τα οργανίδια έχουν το δικό τους DNA και μπορούν να αρχίσουν να χωρίζονται ανεξάρτητα, αλλά το ίδιο το κύτταρο πρέπει να δημιουργήσει επιπλέον ριβοσώματα για να ικανοποιήσει τις ανάγκες των δυνητικών δύο θυγατρικών κυττάρων.
Τι συμβαίνει στη φάση G2;
Η φάση G2 έχει δύο κύριες λειτουργίες.
Πρώτον, το κελί πρέπει ελέγξτε ότι όλα είναι έτοιμα για μίτωση, και πρέπει διορθώστε τυχόν ελλείψεις. Εάν το κελί εντοπίσει σημαντικά προβλήματα που δεν μπορούν να διορθωθούν αμέσως, ενδέχεται να διακόψει τον κύκλο κυττάρων και να σταματήσει τη διαδικασία διαίρεσης. Η φάση G2 είναι όπου ο οργανισμός διασφαλίζει ότι τυχόν νέα κύτταρα δεν είναι ελαττωματικά.
Οι έλεγχοι που αναλαμβάνει το κελί περιλαμβάνουν την επαλήθευση ότι το DNA έχει αναπαραχθεί σωστά και ότι υπάρχει αρκετό υλικό για δύο κύτταρα. Οι κλώνοι του DNA πρέπει να είναι πλήρεις, χωρίς διαλείμματα, και πρέπει να υπάρχει ο σωστός αριθμός διπλάσιων των κλώνων του αρχικού κελιού. Εάν το κύτταρο βρει ένα σπάσιμο, ο κλώνος του DNA είναι επισκευάστηκε.
Τα δύο νέα κύτταρα πρέπει να περικλείονται από πλήρεις μεμβράνες και το καθένα πρέπει να λαμβάνει αρκετό κυτταρικό υλικό για να λειτουργεί σωστά. Κατά τη διάρκεια της φάσης G2, συχνά συντίθεται επιπλέον πρωτεΐνη και τα οργανίδια πολλαπλασιάζονται έως ότου υπάρχουν αρκετά για δύο κύτταρα.
Άλλα υλικά κυττάρων όπως λιπίδια για τη μεμβράνη μπορεί επίσης να παραχθεί. Με όλη αυτή τη δραστηριότητα, το κελί συχνά μεγαλώνει σημαντικά κατά τη διάρκεια του G2.
Το σημείο ελέγχου φάσης G2 / M
Οι προηγμένοι οργανισμοί όπως τα σπονδυλωτά έχουν εξειδικευμένα και διαφοροποιημένα κύτταρα που συντονίζουν τη δραστηριότητά τους και βασίζονται μεταξύ τους για πολλές λειτουργίες. Ως αποτέλεσμα, αυτοί οι οργανισμοί είναι πολύ ευαίσθητοι στη διάσπαση των κυττάρων και στα ελαττωματικά κύτταρα.
Για να αποφευχθεί η δημιουργία κυττάρων που δεν λειτουργούν σωστά, πολλά ζώα έχουν ένα σημείο ελέγχου διαίρεσης κυττάρων αργά τη φάση G2. Το κελί έχει επαληθεύσει πολλούς βασικούς παράγοντες και τα αποτελέσματα εξετάζονται στο σημείο ελέγχου.
Εάν το κελί βρήκε κάποια προβλήματα και μπόρεσε να τα διορθώσει, θα περάσει το σημείο ελέγχου και θα επιτραπεί η διαίρεση του κελιού. Εάν τα προβλήματα επιμένουν, το κελί δεν θα διαιρεθεί και θα προσπαθήσει να διορθώσει τα προβλήματα πριν συνεχίσει τη διαδικασία διαίρεσης κυττάρων.
Ειδικές εκτιμήσεις που πραγματοποιούνται στο σημείο ελέγχου περιλαμβάνουν:
- Βλάβη DNA: Συγκεκριμένες πρωτεΐνες συσσωρεύονται στις θέσεις του σπασμένου DNA. Εάν υπάρχουν αυτές οι πρωτεΐνες, το κύτταρο δεν θα διαιρεθεί.
- Αναπαραγωγή DNA: Το κελί διακόπτει τη διαδικασία διαίρεσης εάν δεν έχουν αναπαραχθεί πλήρως όλοι οι κλώνοι DNA.
- Αξιολόγηση της κατάστασης των κυττάρων: Οι κυτταρικές πρωτεΐνες, τα οργανίδια και άλλες δομές πρέπει να υπάρχουν σε επαρκείς ποσότητες.
- Κυτταρικό στρες: Εάν το κύτταρο είναι υπό πίεση, η ανάπτυξη των κυττάρων θα σταματήσει. Για παράδειγμα, Φως UV μπορεί να τονίσει τα κύτταρα και να οδηγήσει σε ενεργοποίηση του σημείου ελέγχου φάσης G2 / M, σταματώντας τον κύκλο του κυττάρου.
Φεύγοντας από τη Φάση G2
Μόλις περάσει το σημείο ελέγχου G2, το κύτταρο μπορεί να προετοιμαστεί για μίτωση. Το πρώτο στάδιο της μίτωσης είναι η προπάση, κατά την οποία πραγματοποιούνται οι προετοιμασίες για τη μετανάστευση των χρωμοσωμάτων στα αντίθετα άκρα του κυττάρου. Καθώς το κύτταρο φεύγει από τη φάση G2, απελευθερώνονται πρωτεΐνες που προάγουν τις λειτουργίες μίτωσης.
Το κελί ξεκινά τη διαδικασία διαίρεσης.
Οι βασικές λειτουργίες που εκτελούνται καθώς τα φύλλα των κυττάρων G2 ξεκινούν από ένα πρωτεϊνικό σύμπλεγμα που ονομάζεται MPF ή το παράγοντας που προάγει τη μίτωση. Μόλις ξεκινήσουν οι πρώτες λειτουργίες μίτωσης, ο MPF εξουδετερώνεται.
Σε αυτό το σημείο, οι άξονες για μίτωση έχουν αρχίσει να σχηματίζονται και ο πυρηνικός φάκελος έχει αρχίσει να υποβαθμίζεται. Το διπλό DNA έχει τη μορφή χρωματίνηκαι συμπυκνώνεται για να σχηματίσει τα νέα χρωμοσώματα.
Ενώ η φάση G2 είναι ένας σημαντικός παράγοντας στον έλεγχο της ανάπτυξης των κυττάρων για προχωρημένους οργανισμούς, δεν είναι απαραίτητο για την κυτταρική διαίρεση. Ορισμένα πρωτόγονα ευκαρυωτικά κύτταρα και ορισμένα καρκινικά κύτταρα μπορούν να πάνε κατευθείαν από τη φάση S της αντιγραφής του DNA στη μίτωση.
Η απουσία της φάσης G2 εξαλείφει ένα σημείο ελέγχου που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο της ανάπτυξης των ιστών και βοηθά ορισμένους καρκίνους να εξαπλωθούν γρήγορα.
Τα φυσιολογικά κύτταρα στους ιστούς των προχωρημένων ζώων χρειάζονται τη φάση G2 και το σημείο ελέγχου του για να διασφαλίσουν ότι όλα τα κύτταρα του οργανισμού και των ιστών του αναπτύσσονται με συντονισμένο τρόπο. Όταν ένα κελί φεύγει από τη φάση G2 και έχει περάσει επιτυχώς το αντίστοιχο σημείο ελέγχου, a επιτυχημένη κυτταρική διαίρεση με δύο λειτουργικά θυγατρικά κύτταρα γίνεται πολύ πιο πιθανό.
