M-faas: mis juhtub selles rakutsükli faasis?

Rakud on elu põhiüksused, olles kõige taandamatumad üksused, mis säilitavad elusolendite kõik põhiomadused, nagu metaboolne aktiivsus ja paljunemisvahendid. Nii nagu terved organismid arenevad läbi oma elutsükli versiooni - sünd, küpsemine, paljunemine, vananemine ja surm -, on üksikutel rakkudel oma elutsükkel, mida sobivalt nimetatakse rakutsükkel.

(Tuleb märkida, et mõned elusolendid koosnevad ainult ühest rakust, muutes "elutsükli" ja "rakutsükli" nende organismide jaoks täiesti kattuvateks väideteks.)

Rakud keerulistes organismides ei ela peaaegu nii kaua kui olendid, milles nad eksisteerivad. Rakkude elutsükkel on üldiselt paremini prognoositav ja kergem eraldada üsna erinevateks komponentideks kui mõõdukalt keerulise looma elukaar.

Nende etappide hulka kuuluvad: interfaas ja M faas, millest igaüks sisaldab mitmeid alajaamu. M-faas hõlmab mitoos, protsess, mille käigus rakud paljunevad mittesuguliselt, et luua uusi rakke.

Isegi kõige kohutavam aktiivne vulkaanid veeta puhkeseisundis palju rohkem aega, kui purskavad, kuid puhkeperioodidele ei pööra keegi erilist tähelepanu. Mõnes mõttes on rakud sellised: mitoos on ülekaalukalt rakutsükli kõige hõivatud ja dramaatilisem osa, kuid tegelikult veedab rakk suurema osa ajast

Vastloodud lahter siseneb esimesse vahe (G₁) faas, mille käigus kogu rakusisaldus (nt mitokondrid, endoplasmaatiline võrk, Golgi aparaadid ja muud organellid) välja arvatud kromosoomid on dubleeritud.

Järgnevas sünteesi (S) faas, kõik raku kromosoomid - inimestel on 46 - on dubleeritud (või paljundatud, kasutada biokeemia kõnepruuki).

Teises vahe (G₂) faas, rakk kontrollib ise kvaliteedikontrolli, skannides paljundatud sisu vigade osas ja tehes vajalikud parandused. Seejärel jätkub lahter M faas.

• Mõned rakud kudedes, kus proliferatsioon ja voolavus on madal, näiteks maks, veedavad märgistatud faasis pikka aega G₀, selle "off-ramp" tüüpilisest tsüklist, mis toimub kohe pärast mitoosi lõppu.

Interfaasi ajal kasvab rakk jagunemiseks vajalikuks suuruseks, tehes oma erinevatest elementidest koopiaid eri sammude kaupa. G lõpp₁ faasist annab valk signaali, tähistades seda, mida nimetatakse G-ks₁ kontrollpunkt.

Sarnane G₂ kontrollpunkt tähistab M-faasi algust. Puudub S₁ kontrollpunkt siiski. Mõnes rakus jookseb S-faas otse M-faasi.

Kui lahter ei kuluta aega oma töö kontrollimiseks programmeeritud G-s₂ faasis on otse M-faasile eelnev sündmus DNA replikatsioon (kromosoomide replikatsioon) S-faasis. Vastasel juhul on G₂ erineva pikkusega faas hõivab rakutsükli punkti vahetult enne mitoosi algust.

Mitoos on protsess, mis toimub aastal eukarüootsed rakud (nt taimerakud, imetajarakud ja teiste loomade rakud, protistid ja seened) ning selle tulemuseks on kaks tütarrakku ühest vanemrakust, kusjuures tütrerakud on vanema ja üksteisega geneetiliselt identsed.

Seega on see aseksuaalne, vastandades seda meioos, teatud tüüpi rakkude jagunemine, mis toimub sugunäärmete teatud rakkudes ja hõlmab žongleerimist ja geneetilise materjali segamist. Selle kolleeg prokarüootide maailmas on binaarne lõhustumise. Enamikus loomarakkudes võtab protsess aega umbes tund - väike osa tüüpilise raku elueast.

Sõna "mitoos" tähendab "niiti", kuna see kirjeldab jagunemiseks valmistuvate kromosoomide mikroskoopilist välimust, mis on seega kondenseerunud pikkadeks, sirgjooneliselt ilmuvateks struktuurideks. Isegi võimsa mikroskoobi all on interfaasilised kromosoomid, mis asuvad hajutatult tuum, on väga raske visualiseerida.

Tavaliselt arvatakse, et mitoos viitab vanaraku jagunemisele võrdseks pooleks. See pole nii, kuna mitoos viitab ainult tuumas toimuvatele kromosoomidega seotud sündmustele. Rakkude jagunemist tervikuna nimetatakse tsütokinees, samas kui tuumajaotust (sealhulgas tuumaümbrist) tuntakse kui karüokinees.

Klassikaliselt on need neli nimetatud mitoosi etapid sisaldavad nende esinemise järjekorras ennustama, metafaas, anafaas ja telofaas. Paljud allikad hõlmavad viienda etapi üksikasjalikku kirjeldust, prometafaas, mis on vaieldamatult erinev nii profaasist kui ka metafaasist.

Igal neist faasidest on oma keerulised imed, mida hakatakse varsti täpsustama. Kuid sageli on kasulik iga mitoosi faas vaimselt joondada lühikese sõnumiga selle kohta, mida see hõlmab. Näiteks:

• Ettepanek: Tekib kromosoomide kondenseerumine.
• Prometafaas: Spindlid kinnituvad.
• Metafaas: Kromosoomid joonduvad.
• Anafaas: Kromatiidid eralduvad.
• Telefaas: Membraanireformid.

Igatahes, kui üks sõber ütleb teile, et M-faasil on neli alamjaama ja keegi teine ​​väidab, et see on viis, siis kriitige see üles nende vanuse tõenäolistele erinevustele (ja seega ka siis, kui nad õppisid koolis M-faasist) ja arvestama mõlemaga eks.

Kondenseerunud kromosoomide ilmumine tähistab profaasi teket, umbes samamoodi tähistab vestlevate inimeste eraldiseisvate klastrite moodustamine sotsiaalse koosviibimise "ametlikku" algust.

Kui kromatiini kondenseerumine muudab geneetilise materjali täielikult moodustunud kromosoomideks, võib näha iga paljundatud kromosoomi õekromatiide tsentromeer nende vahel. Tsentromeer on koht, kus a kinetohoor moodustuvad lõpuks igal kromatiidil.

Ka sisse ennustama, kaks tsentrosoomid, mis dubleeriti interfaasides, hakkavad liikuma raku vastaskülgede või pooluste suunas. Seda tehes hakkavad nad kokku panema mitootiline spindel, mis koosneb spindli kiud tehtud mikrotuubulid mis ulatuvad raku poolustest keskme suunas ja kinnituvad kinetokooride külge (teiste struktuuride hulgas).

Nagu te tõenäoliselt ennustate, on spindli kiud orienteeritud üksteisega paralleelselt ja risti kromosoomide jagunemisjoonega.

Samuti laguneb paljudes kõrgemates eukarüootides selles faasis valgukinaasi ensüümide toimel tuumaümbris ja see ehitatakse telofaasis mitoosi lõpus nullist üles.

Kuid teistes organismides ei lahutata tuumaümbrist kunagi ametlikult. Selle asemel venitatakse see koos rakuga täielikult, kuna kromosoomid eralduvad, ja see on korraga korralikult jaotatud.

Kujutage ette, et seisate täiesti pimedas koridoris ja käperdate edasi valguslülitite panga poole, mille kohta teate, et seal on olemas, kuid mille täpset asendit ei osata aimata. Kuid soovite tõesti köögist juua vett, nii et olete püsiv.

See annab hinnangu spindli kiudude käitumisele, kui nende otsad "sirutuvad välja" ja kasvavad raku mõlemalt pooluselt kromosoomide suunas. "Lootes" ühenduda kinetokooridega, mis toimivad spindli kiudude ühenduslokusena, võib näha, et nad sondeerivad tsütoplasma, tõmmake tagasi ja proovige veel mõnda aega, kuni nad lõpuks oma eesmärke tabavad.

Varsti on raku mõlemal küljel olevad spindli kiud kinnitatud kromatiidi kinetokoorile igas paaris, mis juhtub lebama raku samal küljel. Sellel juhuslikkusel pole geneetilisi tagajärgi, sest igal kromatiidil on täpselt sama DNA kui õel.

Spindli kiud algatavad seejärel "köievedu", püüdes lõpuks oma jõupingutusi teatud viisil tasakaalustada mis jätab kromosoomide tsentromeerid ja seega ka kromosoomid ise lineaarsesse tüüpi joondamine.

Alguses metafaas, tuumaümbrise lagunemine jätkub lõpuni, välja arvatud muidugi rakkudes, mis oma tuumamembraane üldse ei kaota. Kuid metafaasi määrav etapp, mis on tavaliselt väga lühike, on see, et kromosoomid paiknevad piki tasapinda, mis toimib kromosoomide jagunemise liidesena.

Seda pisikest pinda nimetatakse metafaasiplaat, ja mõeldes sellele, et rakk on nagu väga pisike sfäär, on selle plaadi asukoht piki ekvaator lahtrist.

On võimalik, et mitmest spindli mikrotuubust kinnitatakse antud kinetokoorile samalt küljelt, kuid vähemalt üks kinetohoori mikrotuubul on kinnitatud iga poolus. Pärast seda, kui mikrotuubulid on oma tõukejõu mängus osalenud piisavalt kaua, et jõuda tasakaalustatud pingeseisundini, lakkavad kromosoomid liikumast ja metafaas on läbi.

Sel hetkel võivad spindli kiud peale kinetokooride kerida rakus veel kahes kohas. Need võivad olla polaarne mikrotuubulid (neid nimetatakse ka interpolaarne mikrotuubulid), mis ulatuvad reastatud kromosoomidest mööda ja üle ekvaatori peaaegu vastupidise mitootilise spindli alguseni; või astraalne mikrotuubulid, mis ulatuvad spindli poolusest rakumembraanini samal küljel.

Anafaas on M-faasi visuaalselt kõige silmatorkavam komponent, kuna sellega kaasneb kromosoomide kiire liikumine, kui paljunevad kromosoomid jagunevad. See saavutatakse õdekromatiididega igas dubleeritud, joondatud kromosoomikomplektis, mis tõmmatakse spindli kiudude abil raku vastandpooluste suunas.

Seda tehakse mikrotuubulite töö tõttu, kuid seda hõlbustab mikrotuubulite lagunemine cohesin valgud, mis seovad kinetokore kinetokoorikiududega. Anafaasis hakkab rakk venima umbes sfäärilisest kujust (või ringist, kui vaatate ristlõiget) umbes munakujuliseks (s.t ellipsiks).

Anafaasi võib vaadelda kui esiletõstvat anafaas A, kus kinetohoor-spindli kiud tõmbavad kromosoomid lahti, nagu kirjeldatud, ja anafaas B, kus astraalkiud tõmbavad pooluseid ekvaatorist veelgi kaugemale ja seega üksteisest kaugemale, tõmmates interpolaarsed kiud mööduvad samal küljel asuvatest kromosoomidest ja hõljuvad neid kergelt mööda sõitu suund.

Samuti a kontraktiilne rõngas moodustub anafaasis otse plasmamembraani all olevatest aktiinvalkudest; see ring osaleb tsütokineesi ajal "pigistamises", mille tulemuseks on kogu raku lõhustamine.

Selle M-faasi alguses on tütartuumade kujul olevad kromosoomid jõudnud raku vastassuundadesse. Mitootiline spindel on pärast töö lõpetamist lahti võetud; pilt, ütleme, mõned pisikesed ehitised, mis on ehitatud väikese hoone küljele, et võimaldada ehitust talade kaupa lahti võtta, ja saate idee.

See on tõesti M-faasi puhastusetapp, analoogselt romaani epiloogiga. "Süžee" lahenes anafaasi lõpus, kuna kromatiidid on jõudnud sinna, kuhu nad pidid liikuma, kuid enne, kui "tegelased" edasi saavad liikuda, on vaja mõningast majapidamist.

Sisse telofaas, tuumamembraan pannakse uuesti kokku ja kromosoomid kondenseeruvad. See pole täpselt nagu propaasi video käitamine tagurpidi, kuid see on lähedal. Sisse tsütokinees, jaguneb rakk kaheks identseks tütarrakuks, millest igaüks valmistub sisenema G1 faasi ja alustama oma rakutsüklit.