Τι πρέπει να συμβεί στους κλώνους του DNA στον πυρήνα πριν το κύτταρο μπορεί να διαιρεθεί;

Πριν διαχωριστεί ένα κελί, οι κλώνοι του DNA στον πυρήνα πρέπει να αντιγραφούν, να ελεγχθούν για σφάλματα και, στη συνέχεια, να συσκευαστούν σε τακτοποιημένες δομές τύπου δακτύλου. Τα στάδια διαίρεσης κυττάρων περιλαμβάνουν μια περίπλοκη διαδικασία που περιλαμβάνει πολλές αλλαγές μέσα στο κελί. Πολλές πρωτεΐνες χαλαρώνουν το DNA για να το αντιγράψουν, γεγονός που το καθιστά ευάλωτο σε θραύση. Κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης, το DNA τραβιέται από και πίσω, το οποίο μπορεί να το προκαλέσει να σπάσει εάν δεν συσκευαστεί προσεκτικά.

Κυτταρική διαίρεση, ή μίτωση, είναι μέρος του κυτταρικός κύκλος. Το κύτταρο έχει μια φάση προετοιμασίας που ονομάζεται ενδιάμεση φάση και μια φάση διαίρεσης που ονομάζεται φάση Μ. Η φάση Μ με τη σειρά της αποτελείται από μίτωση και κυτοκίνηση, τη διάσπαση του κυττάρου σε θυγατρικά κύτταρα. Οι τέσσερις κλασικές φάσεις μίτωσης είναι προφάση, μετάφαση, αναφάση και τηλεφαση. Μαζί, αυτά έχουν ως αποτέλεσμα το σχηματισμό πανομοιότυπων θυγατρικών πυρήνων.

Η φάση προετοιμασίας, η ενδιάμεση φάση, έχει τρεις μικρότερες φάσεις μέσα της, που ονομάζεται σολ₁, S και σολ₂. Το G₁ (πρώτο κενό) η φάση είναι όταν το κύτταρο μεγαλώνει παράγοντας περισσότερη πρωτεΐνη. Η φάση S (σύνθεση) είναι όταν αντιγράφει το DNA του έτσι ώστε να έχει δύο αντίγραφα κάθε κλώνου, τα οποία ονομάζονται χρωμοσώματα. σολ₂ (δεύτερο κενό) η φάση είναι όταν το κύτταρο δημιουργεί ένα αντίγραφο των οργανιδίων του και ελέγχει το DNA για σφάλματα πριν ξεκινήσει η διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης.

Όταν το DNA αντιγράφεται στη φάση S, οι προκύπτοντες ίδιοι κλώνοι καλούνται αδελφές χρωματοειδή. Στους ανθρώπους, αφού ολοκληρωθεί η αντιγραφή, το κελί έχει δύο πλήρη αντίγραφα και των 46 χρωμοσωμάτων του, 23 το καθένα από τη μητέρα και τον πατέρα. Όμως, στη μίτωση, τα παρόμοια αριθμημένα χρωμοσώματα από κάθε γονέα, που ονομάζονται ομόλογα χρωμοσώματα, δεν συσχετίζονται φυσικά.

Κατά την προετοιμασία για την κυτταρική διαίρεση, το κύτταρο δημιουργεί ένα αντίγραφο ολόκληρου του DNA του. Αυτό συμβαίνει κατά τη διάρκεια της φάσης S ή σύνθεσης του κυτταρικού κύκλου. Η μίωση είναι η διαίρεση ενός κυττάρου σε δύο κύτταρα που το καθένα έχει έναν πυρήνα και την ίδια ποσότητα DNA με το αρχικό κύτταρο. Η σύνθεση DNA είναι μια περίπλοκη διαδικασία που καθιστά το DNA ευάλωτο στο σπάσιμο, καθώς το DNA πρέπει να αποσυσκευαστεί και να ξετυλιχτεί στην απλούστερη μορφή του. Η φάση S απαιτεί επίσης πολλά μόρια ενέργειας. Είναι μια τόσο μεγάλη δέσμευση που το κελί διατηρεί μια ξεχωριστή φάση για αυτό.

Οι κλώνοι του DNA μέσα στον πυρήνα ενός κυττάρου πρέπει να συσκευάζονται σε μικρά, παχιά, δακτυλικά σχήματα. Το DNA δεν υπάρχει από μόνο του, αλλά μάλλον τυλίγεται γύρω από πρωτεΐνες και από πρωτεΐνες έτσι ώστε να σχηματίζει ένα μείγμα DNA και πρωτεΐνης που ονομάζεται χρωματίνη. Το DNA είναι σαν έναν μακρύ σωλήνα κήπου που μπορεί να τυλιχτεί και να στριφογυριστεί σε μια κυλινδρική στοίβα, που ονομάζεται συμπυκνωμένο χρωμόσωμα.

Αυτή η σφιχτή συσκευασία καθιστά το DNA ισχυρότερο και πιο ανθεκτικό στο σπάσιμο. Τα συμπυκνωμένα χρωμοσώματα έχουν ισχυρές περιοχές που ονομάζονται κεντρομερή, που είναι σαν ιμάντες που μπορούν να τραβηχτούν για να μετακινήσουν τα χρωμοσώματα από τόπο σε μέρος μέσα σε ένα κελί.

Αφού δημιουργήσει ένα αντίγραφο όλων των κλώνων του DNA, το κελί πρέπει να ελέγξει το DNA για τυχόν διαλείμματα πριν ξεκινήσει η μίτωση. Αυτό συμβαίνει κατά τη διάρκεια του G₂ φάση του κυτταρικού κύκλου. Το κύτταρο διαθέτει μηχανές πρωτεΐνης που μπορούν να ανιχνεύσουν θραύσεις στο DNA. Εάν εντοπιστούν προβλήματα, οι πρωτεΐνες απόκρισης της βλάβης του DNA εμποδίζουν το κύτταρο να κινηθεί προς τα εμπρός στη διαδικασία μίτωσης έως ότου σταθεροποιηθεί το DNA. Για να ξεκινήσει η μίτωση, το κύτταρο πρέπει να περάσει αυτό που ονομάζεται σολ₂-Μ σημείο ελέγχου. Αυτή είναι η τελευταία φορά που ένα κελί στο G₂ Η φάση μπορεί να σταματήσει για επισκευές πριν από την έναρξη της μίτωσης.