Φάση Μ: Τι συμβαίνει σε αυτήν τη φάση του κυτταρικού κύκλου;

Τα κύτταρα είναι οι θεμελιώδεις μονάδες της ζωής, που είναι οι πιο αμετάκλητες οντότητες που διατηρούν όλες τις βασικές ιδιότητες των ζωντανών πραγμάτων, όπως η μεταβολική δραστηριότητα και ένα μέσο αναπαραγωγής. Ακριβώς όπως ολόκληροι οργανισμοί εξελίσσονται μέσω της δικής τους εκδοχής ενός κύκλου ζωής - γέννηση, ωρίμανση, αναπαραγωγή, γήρανση και θάνατος - τα μεμονωμένα κύτταρα έχουν τον δικό τους κύκλο ζωής, που ονομάζεται κατάλληλα ως κυτταρικός κύκλος.

(Μερικά έμβια όντα, πρέπει να σημειωθεί, αποτελούνται μόνο από ένα μόνο κύτταρο, που κάνει τον «κύκλο ζωής» και τον «κύκλο των κυττάρων» εντελώς αλληλεπικαλυπτόμενες προτάσεις για αυτούς τους οργανισμούς.)

Τα κύτταρα σε πολύπλοκους οργανισμούς δεν ζουν σχεδόν όσο τα πλάσματα στα οποία υπάρχουν. Ο κύκλος ζωής των κυττάρων είναι γενικά πιο προβλέψιμος και ευκολότερος να διαχωριστεί σε αρκετά διακριτά συστατικά από το τόξο ζωής ενός μέτρια πολύπλοκου ζώου.

Αυτά τα στάδια περιλαμβάνουν ενδιάμεση φάση και το Μ φάση, καθένα από τα οποία περιλαμβάνει έναν αριθμό υποσταθμών. Η φάση Μ περιλαμβάνει

Ακόμη και το πιο τρομερό ενεργό ηφαίστεια ξοδεύετε πολύ περισσότερο χρόνο αδρανής από ό, τι εκρήγνυται, αλλά κανείς δεν δίνει μεγάλη προσοχή στις ήρεμες περιόδους. Κατά μία έννοια, τα κύτταρα είναι έτσι: η μίτωση είναι μακράν το πιο απασχολημένο και δραματικό μέρος του κυτταρικού κύκλου, αλλά το κύτταρο πραγματικά περνά τον περισσότερο χρόνο του σε ενδιάμεση φάση. Αυτή η φάση περιλαμβάνει σολ₁, μικρό και σολ₂ στάδια.

Ένα νέο κελί εισέρχεται στο πρώτο χάσμα (G₁) φάση, κατά την οποία όλο το περιεχόμενο των κυττάρων (π.χ. μιτοχόνδρια, ενδοπλασματικό δίκτυο, συσκευή Golgi και άλλα οργανίδια) εκτός από τα χρωμοσώματα αντιγράφονται.

Στη συνέχεια φάση σύνθεσης (S), όλα τα χρωμοσώματα του κυττάρου - στον άνθρωπο, υπάρχουν 46 - είναι διπλά (ή επαναλαμβάνεται, για να χρησιμοποιήσετε τη γλώσσα βιοχημείας).

Στο δεύτερο χάσμα (G₂) φάση, το κελί εκτελεί έναν έλεγχο ποιοτικού ελέγχου από μόνος του, σαρώνοντας τα αναπαραγόμενα περιεχόμενα για σφάλματα και κάνοντας τις απαραίτητες διορθώσεις. Στη συνέχεια, το κελί προχωρά στο Μ φάση.

• Ορισμένα κύτταρα σε ιστούς στους οποίους ο πολλαπλασιασμός και ο κύκλος εργασιών είναι χαμηλοί, όπως το συκώτι, περνούν μεγάλες χρονικές περιόδους σε μια φάση με την ένδειξη σολ₀, με αυτό το "off-ramp" από τον τυπικό κύκλο που συμβαίνει αμέσως μετά την ολοκλήρωση της μίτωσης.

Κατά τη διάρκεια της ενδιάμεσης φάσης, το κελί μεγαλώνει στο μέγεθος που χρειάζεται για να διαιρεθεί, κάνοντας αντίγραφα των διαφόρων στοιχείων του σε ξεχωριστά βήματα στην πορεία. Το τέλος του G₁ Η φάση σηματοδοτείται από μια πρωτεΐνη, σημειώνοντας αυτό που ονομάζεται G₁ σημείο ελέγχου.

Ένα παρόμοιο G₂ Το σημείο ελέγχου σηματοδοτεί την έναρξη της φάσης Μ. Δεν υπάρχει S₁ ωστόσο, σημείο ελέγχου. Σε ορισμένα κελιά η φάση S τρέχει κατευθείαν στη φάση Μ.

Όταν το κελί δεν ξοδεύει χρόνο ελέγχοντας τη δουλειά του σε ένα προγραμματισμένο G₂ φάση, το συμβάν που προηγείται της φάσης Μ είναι η αντιγραφή του DNA (η αντιγραφή των χρωμοσωμάτων) στη φάση S. Διαφορετικά, ένα G₂ Η φάση ποικίλου μήκους καταλαμβάνει το σημείο στον κυτταρικό κύκλο ακριβώς πριν αρχίσει η μίτωση.

Η μιτώση είναι μια διαδικασία που συμβαίνει στο ευκαρυωτικά κύτταρα (π.χ., φυτικά κύτταρα, κύτταρα θηλαστικών και εκείνα άλλων ζώων, προστατευτικά και μύκητες) και έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή δύο θυγατρικά κύτταρα από ένα γονικό κύτταρο, με τα θυγατρικά κύτταρα να είναι γενετικά ταυτόσημα με τον γονέα και το ένα με το άλλο.

Είναι λοιπόν ασεξουαλικό, σε αντίθεση με αυτό μύωση, ένας τύπος κυτταρικής διαίρεσης που λαμβάνει χώρα σε ορισμένα κύτταρα στις γονάδες και περιλαμβάνει ταχυδακτυλουργία και ανακατάταξη γενετικού υλικού. Το αντίστοιχο του στον κόσμο των προκαρυωτικών είναι δυαδική σχάση. Στα περισσότερα ζωικά κύτταρα, η διαδικασία διαρκεί περίπου μία ώρα - ένα μικρό κλάσμα της ζωής ενός τυπικού κυττάρου.

Η λέξη «μίτωση» σημαίνει «νήμα», καθώς αυτό περιγράφει τη μικροσκοπική εμφάνιση χρωμοσωμάτων που ετοιμάζονται να διαιρεθούν και που έχουν έτσι συμπυκνωθεί σε μεγάλες, γραμμικές εμφανίσεις δομών. Ακόμα και κάτω από ένα ισχυρό μικροσκόπιο, τα ενδιάμεσα χρωμοσώματα, τα οποία βρίσκονται διάχυτα στο πυρήνας, είναι πολύ δύσκολο να απεικονιστούν.

Πιστεύεται συνήθως ότι η μίτωση αναφέρεται στον διαχωρισμό σε ίσα μισά του γονικού κυττάρου. Αυτό δεν συμβαίνει, καθώς η μίτωση αναφέρεται μόνο σε συμβάντα εντός του πυρήνα που περιλαμβάνουν χρωμοσώματα. Η κυτταρική διαίρεση συνολικά ονομάζεται κυτοκίνηση, ενώ η πυρηνική διαίρεση (συμπεριλαμβανομένου του πυρηνικού φακέλου) είναι γνωστή ως καρυοκινησία.

Κλασικά, οι τέσσερις ονομάστηκαν στάδια μίτωσης περιλαμβάνουν, με τη σειρά που εμφανίζονται, προφητεία, μεταφάση, ανάφαση και τηλεφαση. Πολλές πηγές περιλαμβάνουν λεπτομερή περιγραφή μιας πέμπτης φάσης, προμετάφαση, είναι αναμφισβήτητα διαφορετικό τόσο από την προφάση όσο και από τη μεταφάση.

Κάθε μία από αυτές τις φάσεις έχει τα δικά της περίπλοκα θαύματα, τα οποία θα αναλυθούν σύντομα. Αλλά είναι συχνά χρήσιμο να ευθυγραμμίζεται διανοητικά κάθε φάση μίτωσης με μια σύντομη περιγραφή σχετικά με το τι περιλαμβάνει. Για παράδειγμα:

• Προφητεία: Πραγματοποιείται συμπύκνωση χρωμοσωμάτων.
• Prometaphase: Οι άξονες συνδέονται.
• Μεταφάση: Τα χρωμοσώματα ευθυγραμμίζονται.
• Ανάφαση: Τα χρωματοειδή διαχωρίζονται.
• Τηλοφάση: Μεταρρυθμίσεις μεμβρανών.

Τέλος πάντων, εάν ένας φίλος σας πει ότι η φάση Μ έχει τέσσερις υποσταθμούς και κάποιος άλλος ισχυρίζεται ότι είναι πέντε, σημειώστε αυτό στις πιθανές διαφορές στις ηλικίες τους (και έτσι όταν έμαθαν για τη φάση Μ στο σχολείο) και να εξετάσουν και τις δύο σωστά.

Η εμφάνιση συμπυκνωμένων χρωμοσωμάτων σηματοδοτεί την έναρξη της προφάσης, με τον ίδιο τρόπο ο σχηματισμός διακριτών ομάδων συνομιλημένων ανθρώπων σηματοδοτεί την «επίσημη» αρχή μιας κοινωνικής συγκέντρωσης.

Όταν η συμπύκνωση χρωματίνης μετατρέπει το γενετικό υλικό σε πλήρως σχηματισμένα χρωμοσώματα, τα αδερφή χρωματοειδή κάθε αντιγράφου χρωμοσώματος μπορούν να φανούν ενωμένα κεντρομερές μεταξυ τους. Το κεντρομερές είναι το σημείο όπου a kinetochore τελικά θα σχηματιστεί σε κάθε χρωματοειδές.

Επίσης στο προφητεία, τα δύο κεντροσώματα, που επαναλήφθηκαν σε μεσοδιάστημα, αρχίζουν να κινούνται προς αντίθετες πλευρές ή πόλους του κελιού. Με αυτόν τον τρόπο αρχίζουν να συγκεντρώνουν το μιτωτικός άξονας, που αποτελείται από ίνες ατράκτου φτιαγμένος από μικροσωληνίσκοι που εκτείνονται από τους πόλους του κελιού προς το κέντρο και συνδέονται με τις κινητοφόρες (μεταξύ άλλων δομών).

Όπως θα μπορούσατε να προβλέψετε, οι ίνες του άξονα είναι προσανατολισμένες παράλληλα μεταξύ τους και κάθετες προς την τελική γραμμή διαίρεσης χρωμοσωμάτων.

Επίσης, σε πολλά υψηλότερα ευκαρυωτικά, ο πυρηνικός φάκελος αποικοδομείται υπό τη δράση των ενζύμων πρωτεϊνικής κινάσης κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης και θα ξαναχτιστεί από το μηδέν στο τέλος της μίτωσης στην telophase.

Αλλά σε άλλους οργανισμούς, ο πυρηνικός φάκελος δεν αποσυναρμολογείται επίσημα. Αντ 'αυτού, απλώνεται μαζί με το κύτταρο στο σύνολό του καθώς τα χρωμοσώματα διαχωρίζονται και χωρίζονται τακτοποιημένα ταυτόχρονα.

Φανταστείτε τον εαυτό σας να στέκεται σε έναν εντελώς σκοτεινό διάδρομο, να κοιτάζει προς τα εμπρός προς μια τράπεζα φωτεινών διακοπτών που γνωρίζετε ότι είναι εκεί, αλλά δεν μπορείτε να εισέλθετε στην ακριβή θέση. Αλλά θέλετε πραγματικά ένα ποτό νερό από την κουζίνα, οπότε είστε επίμονοι.

Αυτό προσεγγίζει τη συμπεριφορά των ινών της ατράκτου καθώς τα άκρα τους «φτάνουν» και αναπτύσσονται προς τα χρωμοσώματα και από τους δύο πόλους του κυττάρου. «Ελπίζοντας» για να συνδεθείτε με τα κινοχώρα που χρησιμεύουν ως τόπος σύνδεσης των ινών του άξονα, μπορεί να φανεί ότι φαίνεται να διερευνούν το κυτόπλασμα, αποσύρουν και διερευνήσουν ακόμη περισσότερο μέχρι να επιτύχουν τελικά τους στόχους τους.

Πριν από πολύ καιρό, οι ίνες ατράκτου σε κάθε πλευρά του κελιού έχουν προσκολληθεί στην κινοτοχώρα του χρωματοειδούς σε κάθε ζεύγος που τυχαίνει να βρίσκεται στην ίδια πλευρά του κυττάρου. Δεν υπάρχουν γενετικές επιπτώσεις αυτής της τυχαιότητας επειδή κάθε χρωματοειδές έχει το ίδιο ακριβώς DNA με την αδερφή του.

Οι ίνες ατράκτου στη συνέχεια ξεκινούν μια "διελκυστίνδα" σε μια προσπάθεια να εξισορροπήσουν τελικά τις ασκήσεις τους με έναν τρόπο που αφήνει τα κεντρομερή των χρωμοσωμάτων, και ως εκ τούτου τα ίδια τα χρωμοσώματα, σε γραμμικό τύπο ευθυγραμμία.

Κατά την έναρξη της μεταφάση, η ανάλυση του πυρηνικού φακέλου προχωρά στην ολοκλήρωση, εκτός, φυσικά, σε κύτταρα που δεν χάνουν καθόλου τις πυρηνικές τους μεμβράνες. Αλλά το καθοριστικό βήμα της μεταφάσης, το οποίο είναι συνήθως πολύ σύντομο, είναι ότι τα χρωμοσώματα ευθυγραμμίζονται κατά μήκος του επιπέδου που θα χρησιμεύσει ως διεπαφή της διαίρεσης χρωμοσωμάτων.

Αυτή η μικροσκοπική επιφάνεια ονομάζεται πλάκα μεταφάσης, και, με την ιδέα ότι το κελί είναι σαν μια πολύ μικρή σφαίρα στο μυαλό, η θέση αυτής της πλάκας είναι κατά μήκος της ισημερινός του κελιού.

Είναι δυνατό για περισσότερους από έναν μικροσωληνίσκους ατράκτου να προσκολληθούν σε μια δεδομένη κινοχώρα από την ίδια πλευρά, αλλά τουλάχιστον συνδέεται ένας μικροσωληνίσκος kinetochore καθε Πόλος. Αφού οι μικροσωληνίσκοι ασχοληθούν με το παιχνίδι ώθησης και έλξης για αρκετό καιρό για να φτάσουν σε κατάσταση ισορροπημένης τάσης, τα χρωμοσώματα σταματούν να κινούνται και η μεταφάση τελειώνει.

Σε αυτό το σημείο, οι ίνες ατράκτου μπορούν να τυλιχτούν σε δύο άλλα μέρη στο κελί εκτός από τα κινοχώρα. Αυτά μπορεί να είναι πολικός μικροσωληνίσκοι (ονομάζονται επίσης διαπολικός μικροσωληνίσκοι), που εκτείνονται πέρα ​​από τα ευθυγραμμισμένα χρωμοσώματα και πέρα ​​από τον ισημερινό, σχεδόν στην αντίθετη μιτωτική ατράκτου. ή αστρικός μικροσωληνίσκοι, οι οποίοι φτάνουν από τον πόλο του άξονα στην κυτταρική μεμβράνη στην ίδια πλευρά.

Ανάφαση είναι το πιο οπτικά εντυπωσιακό συστατικό της φάσης Μ επειδή περιλαμβάνει ταχεία κίνηση χρωμοσωμάτων όταν τα αντιγραφόμενα χρωμοσώματα διαχωρίζονται. Αυτό επιτυγχάνεται με τα αδελφή χρωματοειδή σε κάθε διπλό, ευθυγραμμισμένο σετ χρωμοσώματος που τραβιέται προς αντίθετους πόλους του κυττάρου από τις ίνες του άξονα.

Αυτό γίνεται λόγω της άσκησης των μικροσωληνίσκων, αλλά διευκολύνεται από την ανάλυση του συνένωση πρωτεΐνες που συνδέουν την κινητική ουσία με τις ίνες της κινοτοχορής. Στην ανάφαση, το κελί αρχίζει να τεντώνεται από ένα περίπου σφαιρικό σχήμα (ή έναν κύκλο, εάν κοιτάζετε μια διατομή) σε ένα περίπου ωοειδές σχήμα (δηλαδή, μια έλλειψη).

Το Anaphase μπορεί να θεωρηθεί ως χαρακτηριστικό αναφάση Α, στις οποίες οι ίνες του άξονα της κινοτοχέρας τραβούν τα χρωμοσώματα όπως περιγράφεται, και αναφάση Β, στις οποίες οι αστρικές ίνες τραβούν τους πόλους ακόμη πιο μακριά από τον ισημερινό και έτσι μακρύτερα ο ένας από τον άλλο, σχεδιάζοντας το οι διαπολικές ίνες περνούν τα χρωμοσώματα από την ίδια πλευρά και τα καζεύουν ελαφρά κατά τη διάρκεια της διαδρομής στο ίδιο κατεύθυνση.

Επίσης, α δακτυλιοειδής δακτύλιος σχηματίζεται από πρωτεΐνες ακτίνης ακριβώς κάτω από τη μεμβράνη του πλάσματος σε αναφάση. αυτός ο δακτύλιος συμμετέχει στην «συμπίεση» κατά τη διάρκεια της κυτοκίνης που έχει ως αποτέλεσμα τη διάσπαση ολόκληρου του κυττάρου.

Στην αρχή αυτό το μέρος της φάσης Μ, τα χρωμοσώματα με τη μορφή θυγατρικών πυρήνων έχουν φθάσει στα αντίθετα άκρα του κυττάρου. Ο μιτωτικός άξονας, αφού ολοκλήρωσε το έργο του, αποσυναρμολογείται. εικόνα, ας πούμε, κάποια μικροσκοπικά ικριώματα χτισμένα κατά μήκος της πλευράς ενός μικροσκοπικού κτηρίου για να επιτρέπεται η αποσυναρμολόγηση της κατασκευής, η δέσμη με δοκό, και έχετε την ιδέα.

Αυτό είναι πραγματικά ένα βήμα εκκαθάρισης της φάσης Μ, ανάλογο με τον επίλογο ενός μυθιστορήματος. Η «πλοκή» επιλύθηκε στο τέλος της αναφάσης επειδή τα χρωματοειδή έχουν φτάσει στο σημείο που έπρεπε να ταξιδέψουν, αλλά προτού οι «χαρακτήρες» προχωρήσουν, απαιτείται κάποια καθαριότητα.

Σε τηλεφαση, η πυρηνική μεμβράνη επανασυναρμολογείται και τα χρωμοσώματα αποσυμπυκνώνονται. Αυτό δεν μοιάζει ακριβώς με την εκτέλεση του βίντεο της προφύλαξης αντίστροφα, αλλά είναι κοντά. Σε κυτοκίνηση, το κελί χωρίζεται σε δύο πανομοιότυπα θυγατρικά κύτταρα, καθένα από τα οποία προετοιμάζεται να εισέλθει στη φάση G1 και να ξεκινήσει έναν δικό του κύκλο κυττάρων.