S faza: Što se događa tijekom ove podfaze staničnog ciklusa?

Jeste li se ikad zapitali kako vaše tijelo raste ili kako liječi ozljedu? Kratki odgovor je dijeljenje stanica.

Vjerojatno ne čudi da je ovaj vitalni proces stanične biologije visoko reguliran - i stoga uključuje mnoge korake. Jedan od ovih važnih koraka je S faza staničnog ciklusa.

The stanični ciklus - koji se ponekad naziva i ciklus diobe stanica - obuhvaća korake a eukariotska stanica mora završiti kako bi se podijelile i stvorile nove stanice. Kad se stanica podijeli, znanstvenici izvornu stanicu nazivaju matična stanica a stanice nastale cijepanjem kćerke stanice.

Mitoza i međufazni dva su osnovna dijela koja čine stanični ciklus. Mitoza (koji se ponekad naziva i M faza) dio je ciklusa u kojem se događa stvarna dioba stanica. Međufazna je vrijeme između dioba kada stanica obavlja posao kako bi se pripremila za dijeljenje, poput uzgoja i umnožavanja svoje DNA.

Vrijeme potrebno za završetak staničnog ciklusa ovisi o vrsti stanice i uvjetima. Primjerice, većini ljudskih stanica potrebna su puna 24 sata da se podijele, ali neke se stanice brzo bicikliraju i dijele se puno brže.

Znanstvenici koji uzgajaju stanice koje postavljaju crijeva u laboratoriju ponekad vide kako te stanice dovršavaju stanični ciklus svakih devet do deset sati!

Međufazni dio staničnog ciklusa mnogo je duži od dijela mitoze. To ima smisla jer nova stanica mora apsorbirati hranjive sastojke potrebne za rast i replicirati svoju DNK i druge vitalne stanične mehanizme prije nego što postane matična stanica i podijeli se mitozom.

Međufazni dio staničnog ciklusa uključuje podfaze tzv Razmak 1 (G1 faza), Sinteza (S faza) i Razmak 2 (G2 faza).

Stanični ciklus je krug, ali neke stanice privremeno ili trajno izlaze iz staničnog ciklusa putem Faza praznine 0 (G0). Dok je u ovoj podfazi, stanica troši energiju izvršavajući bilo kakve zadatke koje tip stanice obično radi, umjesto da se dijeli ili priprema za dijeljenje.

Tijekom podfaza G1 i G2, stanica raste, replicira svoje organele i sprema se za dijeljenje u stanice kćeri. S faza je Sinteza DNA faza. Tijekom ovog dijela staničnog ciklusa, stanica replicira svoj cijeli komplement DNA.

Također tvori centrosom, koji je centar za organiziranje mikrotubula koji će na kraju pomoći stanici da razdvoji DNA koja će biti podijeljena između stanica kćeri.

S faza je važna zbog onoga što se odvija tijekom ovog dijela staničnog ciklusa, ali i zbog onoga što predstavlja.

Ulazak u S fazu (prolazak kroz prijelaz G1 / S) glavna je kontrolna točka u staničnom ciklusu, koja se ponekad naziva i točka ograničenja. Možete to smatrati točkom bez povratka za stanicu, jer je to posljednja prilika da se stanica zaustavi proliferacija stanica, ili stanični rast putem stanične diobe. Jednom kada stanica uđe u S fazu, predodređena je da dovrši diobu stanice, bez obzira na sve.

Budući da je S faza glavna kontrolna točka, stanica mora čvrsto regulirati taj dio staničnog ciklusa pomoću gena i genskih proizvoda, poput proteina.

Da bi to učinila, stanica se oslanja na održavanje ravnoteže između proliferativni geni, koji potiču stanicu da se podijeli, i geni supresori tumora, koji rade na zaustavljanju proliferacije stanica. Neki važni proteini za supresiju tumora (kodirani genima za supresiju tumora) uključuju str53, p21, Chk1 / 2 i pRb.

Glavno djelo S faze staničnog ciklusa replicira cjelinu komplement DNA. Da bi to učinila, stanica aktivira predreplikacijske komplekse ishodišta replikacije. To su jednostavno područja DNA gdje će replikacija započeti.

Iako jednostavni organizam poput jednoćelijskog protista može imati samo jedno replikacijsko podrijetlo, složeniji organizmi imaju mnogo više. Na primjer, organizam kvasca može imati do 400 replikacijskih podrijetla, dok ljudska stanica može imati 60 000 replikacijskog podrijetla.

Ljudske stanice zahtijevaju ovaj ogroman broj porijekla replikacije jer je ljudska DNA tako duga. Znanstvenici znaju da Replikacija DNA strojevi mogu kopirati samo oko 20 do 100 baza u sekundi, što znači da bi jednom kromosomu bilo potrebno približno 2000 sati da bi se replicirao koristeći jedan izvor replikacije.

Zahvaljujući nadogradnji na 60 000 podrijetla replikacije, ljudske stanice mogu umjesto toga dovršiti S fazu oko osam sati.

Na mjestima ishodišta replikacije, replikacija DNA oslanja se na enzim tzv helikaze. Ovaj enzim odmotava dvolančanu spiralnu DNA - nekako poput otkopčavanja patentnog zatvarača. Jednom kad se odmotaju, svaki od dva lanca postat će predložak za sintezu novih niti namijenjenih kćerinim stanicama.

Stvarna izgradnja novih lanaca kopirane DNA zahtijeva drugi enzim, DNA polimeraza. Baze (ili nukleotidi) koji čine DNA lanac moraju slijediti komplementarno pravilo sparivanja baze. To zahtijeva da se uvijek vežu na određeni način: adenin s timinom i citozin s gvaninom. Koristeći ovaj obrazac, enzim gradi novi lanac koji se savršeno uklapa s predloškom.

Baš kao i izvorna zavojnica DNA, novosintetizirana DNA vrlo je duga i zahtijeva pažljivo pakiranje kako bi se uklopila u jezgru. Da bi to učinila, stanica proizvodi bjelančevine tzv histoni. Ti se histoni ponašaju poput kalema koje DNK obavija, baš poput niti na vretenu. Zajedno, DNA i histoni tvore komplekse tzv nukleosomi.

Naravno, od vitalne je važnosti da novosintetizirana DNA savršeno odgovara predlošku, stvarajući dvolančanu DNA zavojnicu identičnu izvornoj. Baš kao što to vjerojatno činite prilikom pisanja eseja ili rješavanja matematičkih zadataka, stanica mora provjeriti svoj rad kako bi izbjegla pogreške.

To je važno jer će DNK na kraju kodirati proteine ​​i ostalo važno biomolekule. Čak i jedan izbrisani ili promijenjeni nukleotid može napraviti razliku između funkcionalnog genski proizvod i to onaj koji ne radi. Ovo oštećenje DNA jedan je od uzroka mnogih ljudskih bolesti.

Postoje tri glavne kontrolne točke za lektoriranje novo replicirane DNA. Prva je kontrolna točka replikacije na replikaciji vilice. Te su vilice jednostavno mjesta na kojima se DNA raspakuje, a DNA polimeraza gradi nove niti.

Dok dodaje nove baze, enzim također provjerava svoj rad dok se kreće niz nit. The aktivno mjesto eksonukleaze na enzim može izmijeniti sve nukleotide dodane u nit pogreškom, sprečavajući pogreške u stvarnom vremenu tijekom sinteze DNA.

Ostale kontrolne točke - nazvane S-M kontrolna točka i kontrolna točka unutar S faze - omogućiti stanici da pregleda novo sintetiziranu DNA radi pogrešaka koje su se dogodile tijekom replikacije DNA. Ako se pronađu pogreške, stanični ciklus će pauzirati dok kinaza enzimi se mobiliziraju na mjesto kako bi popravili pogreške.

Kontrolne točke staničnog ciklusa presudne su za stvaranje zdravih, funkcionalnih stanica. Neispravljene pogreške ili oštećenja mogu uzrokovati ljudske bolesti, uključujući rak. Ako su pogreške ili oštećenja ozbiljne ili nepopravljive, stanica može proći apoptozaili programiranu smrt stanice. To u osnovi ubija stanicu prije nego što može uzrokovati ozbiljne probleme u vašem tijelu.