एस चरण: सेल चक्र के इस उप-चरण के दौरान क्या होता है?

क्या आपने कभी सोचा है कि आपका शरीर कैसे बढ़ता है या किसी चोट को कैसे ठीक करता है? संक्षिप्त उत्तर है कोशिका विभाजन.

यह शायद कोई आश्चर्य की बात नहीं है कि यह महत्वपूर्ण कोशिका जीव विज्ञान प्रक्रिया अत्यधिक विनियमित है - और इसलिए इसमें कई चरण शामिल हैं। इन महत्वपूर्ण चरणों में से एक है एस चरण कोशिका चक्र का।

कोशिका चक्र - कभी-कभी कोशिका विभाजन चक्र कहा जाता है - इसमें चरण होते हैं a यूकेरियोटिक सेल नई कोशिकाओं को विभाजित करने और उत्पन्न करने के लिए पूरा करना होगा। जब कोई कोशिका विभाजित होती है, तो वैज्ञानिक मूल कोशिका को कहते हैं माता - पिता सेल और विभाजन द्वारा निर्मित कोशिकाएं अनुजात कोशिकाएं.

पिंजरे का बँटवारा तथा अंतरावस्था दो बुनियादी भाग हैं जो कोशिका चक्र बनाते हैं। पिंजरे का बँटवारा (कभी-कभी एम चरण कहा जाता है) चक्र का वह भाग होता है जहां वास्तविक कोशिका विभाजन होता है। अंतरावस्था विभाजनों के बीच का समय होता है जब कोशिका विभाजित होने के लिए तैयार होने का काम करती है, जैसे अपने डीएनए को बढ़ाना और उसकी प्रतिकृति बनाना।

कोशिका चक्र को पूरा करने में लगने वाला समय कोशिका के प्रकार और स्थितियों पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, अधिकांश मानव कोशिकाओं को विभाजित होने के लिए पूरे 24 घंटे की आवश्यकता होती है, लेकिन कुछ कोशिकाएं तेजी से साइकिल चलाती हैं और अधिक तेज़ी से विभाजित होती हैं।

प्रयोगशाला में आंतों को लाइन करने वाली कोशिकाओं को विकसित करने वाले वैज्ञानिक कभी-कभी उन कोशिकाओं को हर नौ से दस घंटे में कोशिका चक्र पूरा करते हुए देखते हैं!

कोशिका चक्र का इंटरफेज़ भाग समसूत्रण भाग की तुलना में बहुत लंबा होता है। यह समझ में आता है क्योंकि एक नई कोशिका को अपने डीएनए और अन्य महत्वपूर्ण सेल मशीनरी को विकसित करने और दोहराने के लिए आवश्यक पोषक तत्वों को अवशोषित करना चाहिए, इससे पहले कि वह मूल कोशिका बन सके और माइटोसिस के माध्यम से विभाजित हो सके।

कोशिका चक्र के इंटरफेज़ भाग में उप-चरण शामिल होते हैं जिन्हें कहा जाता है गैप 1 (G1 चरण), संश्लेषण (एस चरण) तथा गैप 2 (G2 चरण).

कोशिका चक्र एक वृत्त है, लेकिन कुछ कोशिकाएँ कोशिका चक्र से अस्थायी या स्थायी रूप से के माध्यम से बाहर निकलती हैं गैप 0 (G0) चरण. जबकि इस उप-चरण में, सेल अपनी ऊर्जा को विभाजित करने या विभाजित करने की तैयारी के बजाय, सामान्य रूप से सेल प्रकार के सभी कार्यों को करने में खर्च करता है।

G1 और G2 उप-चरणों के दौरान, कोशिका बड़ी हो जाती है, अपने ऑर्गेनेल की नकल करती है और बेटी कोशिकाओं में विभाजित होने के लिए तैयार हो जाती है। एस चरण है डीएनए संश्लेषण चरण। कोशिका चक्र के इस भाग के दौरान, कोशिका अपने संपूर्ण डीएनए पूरक की प्रतिकृति बनाती है।

यह भी बनाता है सेंट्रोसोम, जो सूक्ष्मनलिका-आयोजन केंद्र है जो अंततः कोशिका को उस डीएनए को अलग करने में मदद करेगा जिसे बेटी कोशिकाओं के बीच विभाजित किया जाएगा।

सेल चक्र के इस हिस्से के दौरान क्या होता है और यह जो दर्शाता है उसके कारण भी एस चरण महत्वपूर्ण है।

S चरण में प्रवेश करना (G1/S संक्रमण से गुजरना) कोशिका चक्र में एक प्रमुख चेकपॉइंट है, जिसे कभी-कभी कहा जाता है प्रतिबंध बिंदु. आप इसे सेल के लिए नो रिटर्न के बिंदु के रूप में सोच सकते हैं क्योंकि यह सेल के रुकने का आखिरी मौका है कोशिका प्रसार, या कोशिका विभाजन के माध्यम से कोशिका वृद्धि। एक बार जब कोशिका एस चरण में प्रवेश करती है, तो कोशिका विभाजन को पूरा करना तय होता है, चाहे कुछ भी हो।

क्योंकि एस चरण प्रमुख चेकपॉइंट है, सेल को जीन और जीन उत्पादों, जैसे प्रोटीन का उपयोग करके सेल चक्र के इस हिस्से को कसकर नियंत्रित करना चाहिए।

ऐसा करने के लिए, सेल के बीच संतुलन बनाए रखने पर निर्भर करता है प्रो-प्रोलिफ़ेरेटिव जीन, जो कोशिका को विभाजित करने का आग्रह करता है, और ट्यूमर शमन जीन, जो कोशिका प्रसार को रोकने का काम करते हैं। कुछ महत्वपूर्ण ट्यूमर शमन प्रोटीन (ट्यूमर शमन जीन द्वारा एन्कोडेड) में शामिल हैं p53, p21, Chk1 / 2 और pRb।

कोशिका चक्र के S चरण का प्रमुख कार्य संपूर्ण की प्रतिकृति बनाना है डीएनए का पूरक. ऐसा करने के लिए, सेल बनाने के लिए पूर्व-प्रतिकृति परिसरों को सक्रिय करता है प्रतिकृति उत्पत्ति. ये केवल डीएनए के ऐसे क्षेत्र हैं जहां प्रतिकृति शुरू हो जाएगी।

जबकि एक एकल कोशिका वाले प्रोटिस्ट की तरह एक साधारण जीव में केवल एक ही प्रतिकृति मूल हो सकता है, अधिक जटिल जीवों में कई और होते हैं। उदाहरण के लिए, एक खमीर जीव में 400 प्रतिकृति उत्पत्ति हो सकती है जबकि एक मानव कोशिका में 60,000 प्रतिकृति उत्पत्ति हो सकती है।

मानव कोशिकाओं को इतनी बड़ी संख्या में प्रतिकृति उत्पत्ति की आवश्यकता होती है क्योंकि मानव डीएनए इतना लंबा है। वैज्ञानिकों को पता है कि डी एन ए की नकल मशीनरी केवल प्रति सेकंड लगभग 20 से 100 आधारों की प्रतिलिपि बना सकती है, जिसका अर्थ है कि एक एकल गुणसूत्र को एक प्रतिकृति मूल का उपयोग करके दोहराने के लिए लगभग 2,000 घंटे की आवश्यकता होगी।

६०,००० प्रतिकृति उत्पत्ति के उन्नयन के लिए धन्यवाद, मानव कोशिकाएं इसके बजाय एस चरण को पूरा कर सकती हैं लगभग आठ घंटे.

प्रतिकृति मूल स्थलों पर, डीएनए प्रतिकृति एक एंजाइम पर निर्भर करती है जिसे कहा जाता है हेलीकाप्टर. यह एंजाइम डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए हेलिक्स को खोल देता है - जैसे कि एक ज़िप खोलना। एक बार अनवाउंड हो जाने पर, दो स्ट्रैंड्स में से प्रत्येक बेटी कोशिकाओं के लिए नियत नए स्ट्रैंड्स को संश्लेषित करने के लिए एक टेम्प्लेट बन जाएगा।

कॉपी किए गए डीएनए के नए स्ट्रैंड के वास्तविक निर्माण के लिए एक और एंजाइम की आवश्यकता होती है, डीएनए पोलीमरेज़. आधार (या न्यूक्लियोटाइड) जिसमें डीएनए स्ट्रैंड शामिल है, का पालन करना चाहिए पूरक आधार युग्मन नियम. इसके लिए उन्हें हमेशा एक विशिष्ट तरीके से बाँधने की आवश्यकता होती है: थाइमिन के साथ एडेनिन, और ग्वानिन के साथ साइटोसिन। इस पैटर्न का उपयोग करके, एंजाइम एक नया स्ट्रैंड बनाता है जो टेम्पलेट के साथ पूरी तरह से जुड़ जाता है।

मूल डीएनए हेलिक्स की तरह, नव संश्लेषित डीएनए बहुत लंबा है और नाभिक में फिट होने के लिए सावधानीपूर्वक पैकेजिंग की आवश्यकता होती है। ऐसा करने के लिए, कोशिका नामक प्रोटीन का उत्पादन करती है हिस्टोन. ये हिस्टोन स्पूल की तरह काम करते हैं जिसे डीएनए स्पिंडल पर धागे की तरह लपेटता है। डीएनए और हिस्टोन मिलकर कॉम्प्लेक्स बनाते हैं जिन्हें कहा जाता है nucleosomes.

बेशक, यह महत्वपूर्ण है कि नया संश्लेषित डीएनए टेम्पलेट के लिए एकदम सही मेल है, जो मूल के समान डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए हेलिक्स का उत्पादन करता है। ठीक वैसे ही जैसे आप निबंध लिखते समय या गणित की समस्याओं को हल करते समय करते हैं, त्रुटियों से बचने के लिए सेल को अपने काम की जाँच करनी चाहिए।

यह महत्वपूर्ण है क्योंकि डीएनए अंततः प्रोटीन और अन्य महत्वपूर्ण के लिए कोड करेगा जैविक अणुओं. यहां तक ​​​​कि एक भी नष्ट या परिवर्तित न्यूक्लियोटाइड एक कार्यात्मक के बीच अंतर कर सकता है जीन उत्पाद और एक जो काम नहीं करता। यह डीएनए क्षति कई मानव रोगों का एक कारण है।

नए प्रतिरूपित डीएनए के प्रूफरीडिंग के लिए तीन प्रमुख चौकियां हैं। प्रतिकृति पर पहला प्रतिकृति चेकपॉइंट है फोर्क्स. ये कांटे केवल वे स्थान हैं जहां डीएनए अनज़िप होता है और डीएनए पोलीमरेज़ नए स्ट्रैंड बनाता है।

नए क्षारों को जोड़ने के दौरान, एंजाइम अपने काम की भी जाँच करता है क्योंकि यह स्ट्रैंड के नीचे चला जाता है। एक्सोन्यूक्लिज़ सक्रिय साइट डीएनए संश्लेषण के दौरान वास्तविक समय में गलतियों को रोकने के लिए, एंजाइम गलती से स्ट्रैंड में जोड़े गए किसी भी न्यूक्लियोटाइड को संपादित कर सकता है।

अन्य चौकियों - जिन्हें कहा जाता है एस-एम चेकपॉइंट और यह इंट्रा-एस चरण चेकपॉइंट - डीएनए प्रतिकृति के दौरान हुई त्रुटियों के लिए नए संश्लेषित डीएनए की समीक्षा करने के लिए सेल को सक्षम करें। यदि त्रुटियां पाई जाती हैं, तो सेल चक्र रुक जाएगा काइनेज एंजाइम त्रुटियों को ठीक करने के लिए साइट पर एकत्रित होते हैं।

स्वस्थ, कार्यात्मक कोशिकाओं के निर्माण के लिए कोशिका चक्र चौकियां महत्वपूर्ण हैं। असंशोधित त्रुटियां या क्षति कैंसर सहित मानव रोगों का कारण बन सकती है। यदि त्रुटियां या क्षति गंभीर या मरम्मत योग्य नहीं है, तो सेल गुजर सकता है apoptosis, या क्रमादेशित कोशिका मृत्यु। यह आपके शरीर में गंभीर समस्याएं पैदा करने से पहले अनिवार्य रूप से कोशिका को मार देता है।