Vous êtes-vous déjà demandé comment votre corps grandit ou comment il guérit une blessure? La réponse courte est la division cellulaire.
Il n'est probablement pas surprenant que ce processus vital de biologie cellulaire soit hautement régulé - et comprend donc de nombreuses étapes. L'une de ces étapes importantes est la phase S du cycle cellulaire.
Qu'est-ce que le cycle cellulaire?
le cycle cellulaire – parfois appelé cycle de division cellulaire – comprend les étapes a cellule eukaryotique doit se terminer pour se diviser et produire de nouvelles cellules. Lorsqu'une cellule se divise, les scientifiques appellent la cellule d'origine la une cellule parentale et les cellules produites par la scission du Cellules filles.
Mitose et interphase sont les deux éléments de base qui composent le cycle cellulaire. Mitose (parfois appelée phase M) est la partie du cycle où la division cellulaire réelle se produit. Interphase est le temps entre les divisions lorsque la cellule fait le travail pour se préparer à se diviser, comme la croissance et la réplication de son ADN.
Le temps qu'il faut pour terminer le cycle cellulaire dépend du type de cellule et des conditions. Par exemple, la plupart des cellules humaines nécessitent 24 heures complètes pour se diviser, mais certaines cellules ont un cycle rapide et se divisent beaucoup plus rapidement.
Les scientifiques qui cultivent les cellules qui tapissent les intestins en laboratoire voient parfois ces cellules terminer le cycle cellulaire toutes les neuf à dix heures !
Regard sur l'interphase
La partie interphase du cycle cellulaire est beaucoup plus longue que la partie mitose. Cela est logique car une nouvelle cellule doit absorber les nutriments dont elle a besoin pour se développer et répliquer son ADN et d'autres machines cellulaires vitales avant de pouvoir devenir une cellule mère et se diviser par mitose.
La partie interphase du cycle cellulaire comprend des sous-phases appelées Écart 1 (Phase G1), La synthèse (phase S) et Écart 2 (Phase G2).
Le cycle cellulaire est un cercle, mais certaines cellules sortent temporairement ou définitivement du cycle cellulaire via le Écart 0 (G0) phase. Pendant cette sous-phase, la cellule dépense son énergie pour effectuer toutes les tâches que ce type de cellule effectue normalement, plutôt que de se diviser ou de se préparer à se diviser.
Au cours des sous-phases G1 et G2, la cellule grossit, réplique ses organites et se prépare à se diviser en cellules filles. phase S est le synthèse d'ADN phase. Au cours de cette partie du cycle cellulaire, la cellule réplique tout son complément d'ADN.
Il forme également le centrosome, qui est le centre d'organisation des microtubules qui aidera éventuellement la cellule à séparer l'ADN qui sera divisé entre les cellules filles.
Entrer dans la phase S
La phase S est importante à cause de ce qui se passe pendant cette partie du cycle cellulaire et aussi à cause de ce qu'elle représente.
L'entrée dans la phase S (en passant par la transition G1/S) est un point de contrôle majeur dans le cycle cellulaire, parfois appelé le point de restriction. Vous pouvez le considérer comme le point de non-retour pour la cellule puisque c'est la dernière occasion pour la cellule de s'arrêter proliferation cellulaire, ou la croissance cellulaire par division cellulaire. Une fois que la cellule entre en phase S, elle est destinée à terminer la division cellulaire, quoi qu'il arrive.
La phase S étant le point de contrôle principal, la cellule doit réguler étroitement cette partie du cycle cellulaire à l'aide de gènes et de produits géniques, tels que des protéines.
Pour ce faire, la cellule s'appuie sur le maintien d'un équilibre entre gènes pro-prolifératifs, qui incitent la cellule à se diviser, et gènes suppresseurs de tumeurs, qui agissent pour arrêter la prolifération cellulaire. Certaines protéines suppresseurs de tumeurs importantes (codées par des gènes suppresseurs de tumeurs) comprennent p53, p21, Chk1/2 et pRb.
Phase S et origines de la réplication
Le travail majeur de la phase S du cycle cellulaire est de reproduire l'ensemble complément d'ADN. Pour ce faire, la cellule active des complexes de pré-réplication pour fabriquer origines de réplication. Ce sont simplement des zones de l'ADN où commencera la réplication.
Alors qu'un organisme simple comme un protiste unicellulaire peut n'avoir qu'une seule origine de réplication, les organismes plus complexes en ont beaucoup plus. Par exemple, un organisme de levure peut avoir jusqu'à 400 origines de réplication alors qu'une cellule humaine peut avoir 60 000 origines de réplication.
Les cellules humaines ont besoin de ce grand nombre d'origines de réplication parce que l'ADN humain est si long. Les scientifiques savent que le Réplication de l'ADN Les machines ne peuvent copier qu'environ 20 à 100 bases par seconde, ce qui signifie qu'un seul chromosome nécessiterait environ 2 000 heures pour se répliquer en utilisant une seule origine de réplication.
Grâce à la mise à niveau vers 60 000 origines de réplication, les cellules humaines peuvent à la place terminer la phase S en environ huit heures.
Synthèse de l'ADN pendant la phase S
Aux sites d'origine de réplication, la réplication de l'ADN repose sur une enzyme appelée hélicase. Cette enzyme déroule l'hélice d'ADN double brin, un peu comme si on décompressait une fermeture éclair. Une fois déroulé, chacun des deux brins deviendra une matrice pour synthétiser de nouveaux brins destinés aux cellules filles.
La construction réelle des nouveaux brins d'ADN copiés nécessite une autre enzyme, ADN polymérase. Les bases (ou nucléotides) qui composent le brin d'ADN doit suivre le règle d'appariement des bases complémentaires. Cela les oblige à toujours se lier d'une manière spécifique: l'adénine avec la thymine, et la cytosine avec la guanine. En utilisant ce modèle, l'enzyme construit un nouveau brin qui s'apparie parfaitement avec le modèle.
Tout comme l'hélice d'ADN d'origine, l'ADN nouvellement synthétisé est très long et nécessite un emballage soigné pour s'intégrer dans le noyau. Pour ce faire, la cellule produit des protéines appelées histones. Ces histones agissent comme des bobines autour desquelles l'ADN s'enroule, tout comme un fil sur un fuseau. Ensemble, l'ADN et les histones forment des complexes appelés nucléosomes.
Relecture de l'ADN pendant la phase S
Bien sûr, il est essentiel que l'ADN nouvellement synthétisé corresponde parfaitement au modèle, produisant une hélice d'ADN double brin identique à l'original. Tout comme vous le faites probablement lorsque vous rédigez un essai ou résolvez des problèmes de mathématiques, la cellule doit vérifier son travail pour éviter les erreurs.
Ceci est important car l'ADN finira par coder pour des protéines et d'autres biomolécules. Même un seul nucléotide supprimé ou modifié peut faire la différence entre un produit de gène et un qui ne fonctionne pas. Ces dommages à l'ADN sont l'une des causes de nombreuses maladies humaines.
Il existe trois points de contrôle principaux pour la relecture de l'ADN nouvellement répliqué. Le premier est le point de contrôle de réplication au niveau de la réplication fourchettes. Ces fourches sont simplement les endroits où l'ADN se décompresse et l'ADN polymérase construit les nouveaux brins.
Tout en ajoutant de nouvelles bases, l'enzyme vérifie également son travail au fur et à mesure qu'elle descend le brin. le site actif de l'exonucléase sur l'enzyme peut supprimer tous les nucléotides ajoutés au brin par erreur, évitant ainsi les erreurs en temps réel lors de la synthèse de l'ADN.
Les autres points de contrôle – appelés les Point de contrôle SM et le point de contrôle de la phase intra-S – permettre à la cellule d'examiner l'ADN nouvellement synthétisé à la recherche d'erreurs survenues pendant la réplication de l'ADN. Si des erreurs sont trouvées, le cycle cellulaire s'arrêtera pendant que kinase les enzymes se mobilisent sur le site pour réparer les erreurs.
Relecture Failsafe
Les points de contrôle du cycle cellulaire sont cruciaux pour produire des cellules saines et fonctionnelles. Des erreurs ou des dommages non corrigés peuvent provoquer des maladies humaines, y compris le cancer. Si les erreurs ou les dommages sont graves ou irréparables, la cellule peut subir apoptose, ou mort cellulaire programmée. Cela tue essentiellement la cellule avant qu'elle ne puisse causer de graves problèmes dans votre corps.