M faza: Što se događa u ovoj fazi staničnog ciklusa?

Stanice su temeljne jedinice života, jer su najneprivodiviji entiteti koji zadržavaju sva osnovna svojstva živih bića, poput metaboličke aktivnosti i sredstva za razmnožavanje. Baš kao što cijeli organizmi napreduju kroz vlastitu verziju životnog ciklusa - rađanje, sazrijevanje, razmnožavanje, starenje i smrt - pojedine stanice imaju vlastiti životni ciklus, prikladno nazvan stanični ciklus.

(Mora se napomenuti da se neka živa bića sastoje samo od jedne stanice, što čini "životni ciklus" i "stanični ciklus" potpuno preklapajućim prijedlozima za ove organizme.)

Stanice u složenim organizmima ne žive ni približno toliko koliko i bića u kojima postoje. Stanični životni ciklus općenito je predvidljiviji i lakše ga je razdvojiti na prilično različite komponente od životnog luka umjereno složene životinje.

Te faze uključuju međufazni i M faza, od kojih svaka uključuje niz podfaza. M faza obuhvaća mitoza, postupak kojim se stanice nespolno razmnožavaju kako bi stvorile nove stanice.

Čak i najstrašniji aktivni vulkani provode mnogo više vremena uspavani nego što eruptiraju, ali nitko ne obraća puno pažnje na razdoblja mirovanja. U određenom smislu, stanice su ovakve: mitoza je daleko najzaposleniji i najdramatičniji dio staničnog ciklusa, ali stanica zapravo provodi većinu svog vremena u međufazni. Ova faza sama uključuje G₁, S i G₂ faze.

Novostvorena ćelija ulazi u prvu jaz (G₁) faza, tijekom kojih sav stanični sadržaj (npr. mitohondriji, endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat i drugi organele) osim kromosoma su duplicirane.

U sljedećem sinteza (S) faza, svi kromosomi stanice - kod ljudi ih je 46 - duplicirani su (ili preslikana, koristiti se jezikom biokemije).

U drugom jaz (G₂) faza, ćelija na sebi vrši kontrolu kvalitete, skenirajući replicirani sadržaj na pogreške i vršeći potrebne popravke. Stanica zatim nastavlja do M faza.

• Neke stanice u tkivima u kojima je proliferacija i promet niske, poput jetre, provode dulje vrijeme u fazi označenoj G₀, s tim "isključenjem" iz tipičnog ciklusa koji se događa odmah nakon završetka mitoze.

Tijekom međufaze stanica raste do veličine koja joj je potrebna da bi se podijelila, praveći kopije svojih različitih elemenata u različitim koracima. Kraj G₁ fazu signalizira protein, označavajući ono što se naziva G₁ kontrolna točka.

Sličan G₂ kontrolna točka označava početak M faze. Ne postoji S₁ kontrolna točka, međutim. U nekim stanicama S faza prelazi točno u M fazu.

Kad stanica ne troši vrijeme provjeravajući svoj rad u programiranom G₂ fazi, događaj koji neposredno prethodi M fazi je replikacija DNA (replikacija kromosoma) u S fazi. Inače, G₂ faza različite duljine zauzima točku u staničnom ciklusu neposredno prije početka mitoze.

Mitoza je proces koji se javlja u eukariotske stanice (npr. biljne stanice, stanice sisavaca i stanice drugih životinja, protista i gljivica) i rezultira proizvodnjom dvije kćerke stanice iz jedne matične stanice, s tim da su stanice kćeri genetski identične roditeljskoj i međusobno.

Stoga je aseksualno, suprotstavljajući ga mejoza, vrsta diobe stanica koja se odvija u određenim stanicama spolnih žlijezda i uključuje žongliranje i miješanje genetskog materijala. Njegov je pandan u svijetu prokariota binarna fisija. U većini životinjskih stanica postupak traje oko sat vremena - mali dio životnog vijeka tipične stanice.

Riječ "mitoza" znači "nit", jer ovo opisuje mikroskopski izgled kromosoma koji se pripremaju za dijeljenje i koji su se na taj način zgusnuli u dugačke, linearno pojavljujuće se strukture. Čak i pod snažnim mikroskopom, međufazni kromosomi, koji difuzno leže u jezgra, vrlo je teško vizualizirati.

Uobičajeno se vjeruje da se mitoza odnosi na cijepanje na jednake polovice matične stanice. To nije slučaj, jer se mitoza odnosi samo na događaje unutar jezgre koji uključuju kromosome. Nazvana je dioba stanice u cjelini citokineza, dok je nuklearna podjela (uključujući nuklearnu ovojnicu) poznata kao kariokineza.

Klasično, četvero imenovanih stadiji mitoze uključuju redom kojim se javljaju, profaza, metafaza, anafaza i telofaza. Mnogi izvori uključuju detaljan opis pete faze, prometafaza, koji se nedvojbeno razlikuje i od profaze i od metafaze.

Svaka od ovih faza ima svoja zamršena čuda, koja će uskoro biti detaljno opisana. Ali često je korisno mentalno uskladiti svaku fazu mitoze s kratkim objašnjenjem o tome što ona uključuje. Na primjer:

• Profaza: Dolazi do kondenzacije kromosoma.
• Prometafaza: Vretena pričvrstite.
• Metafaza: Kromosomi se poravnavaju.
• Anafaza: Kromatide se odvajaju.
• Telofaza: Reforme membrana.

U svakom slučaju, ako vam jedan prijatelj kaže da M faza ima četiri podfaze, a netko drugi tvrdi da je pet, označite to kredom vjerojatnim razlikama u njihovoj dobi (a time i kad su učili o M fazi u školi) i razmotrite ih oboje pravo.

Pojava zgusnutih kromosoma označava početak profaze, na sličan način na koji formiranje različitih nakupina ljudi koji čavrljaju označava "službeni" početak društvenog okupljanja.

Kada se kondenzacijom kromatina genetski materijal pretvori u potpuno oblikovane kromosome, mogu se vidjeti sestrinske kromatide svakog repliciranog kromosoma spojene na centromera između njih. Centromera je mjesto gdje se a kinetohore na kraju će nastati na svakoj kromatidi.

Također u profaza, dva centrosomi, koji su duplicirani u međufazi, počinju se kretati prema suprotnim stranama ili polovima stanice. Na taj način počinju okupljati mitotsko vreteno, koji se sastoji od vretenasta vlakna napravljen od mikrotubule koji se protežu od polova stanice prema središtu i pričvršćuju se na kinetohore (između ostalih struktura).

Kao što biste vjerojatno predvidjeli, vretenasta vlakna orijentirana su paralelno jedno s drugim i okomita na eventualnu liniju diobe kromosoma.

Također, kod mnogih viših eukariota, nuklearna ovojnica se razgrađuje pod djelovanjem enzima protein kinaze tijekom ove faze i bit će obnovljena od nule na kraju mitoze u telofazi.

Ali kod drugih organizama nuklearna ovojnica nikada se formalno ne rastavlja. Umjesto toga, ispružen je zajedno sa stanicom u cijelosti jer se kromosomi odvajaju i uredno dijele odjednom.

Zamislite sebe kako stojite u potpuno mračnom hodniku, pipajući prema naprijed prema skupini prekidača za svjetlost za koje znate da su tamo, ali ne možete točno odrediti njihov položaj. Ali stvarno želite popiti vode iz kuhinje, pa ste ustrajni.

To se približava ponašanju vretenastih vlakana dok se njihovi krajevi "ispružuju" i rastu prema kromosomima s oba pola stanice. "Nadajući se" da će se povezati s kinetohorama koje služe kao lokus mjesta povezivanja vlakana vretena, oni se mogu pojaviti kako bi sondirali citoplazma, povucite se i isprobajte još malo dok konačno ne pogodiju svoje mete.

Ubrzo, vretenasta vlakna sa svake strane stanice postala su pričvršćena za kinetohore na kromatidi u svakom paru koji slučajno leži na istoj strani stanice. Nema genetskih implikacija ove slučajnosti jer svaka kromatida ima potpuno istu DNK kao i njena sestra.

Vlakna vretena tada započinju "potezanje konopa" nastojeći na kraju uravnotežiti svoje napore na neki način koji ostavlja centromere kromosoma, a time i same kromosome, u linearnom tipu poravnanje.

Na početku metafaza, raspad nuklearne ovojnice nastavlja se do kraja, osim, naravno, u stanicama koje uopće ne gube nuklearne membrane. No, presudni korak metafaze, koji je obično vrlo kratak, jest da se kromosomi poravnaju duž ravnine koja će služiti kao sučelje diobe kromosoma.

Ta se majušna površina naziva metafazna ploča, i, imajući na umu da je stanica poput vrlo male sfere, položaj ove ploče nalazi se duž ekvator stanice.

Moguće je da se više mikrotubula vretena pričvrsti na određenu kinetohoru s iste strane, ali barem pričvršćena je jedna mikrotubula kinetohora svaki pol. Nakon što su mikrotubule dovoljno dugo bile uključene u igru ​​guranja i povlačenja da dođu u stanje uravnotežene napetosti, kromosomi se prestaju pomicati i metafaza je gotova.

U ovom se trenutku vretenasta vlakna mogu namotati na još dva mjesta u stanici, osim kinetohora. To mogu biti polarni mikrotubule (također nazvane interpolarni mikrotubule), koji se protežu pored poredanih kromosoma i preko ekvatora, gotovo do suprotnog mitotskog vretena; ili astralni mikrotubule, koje sežu od pola vretena do stanične membrane s iste strane.

Anafaza je vizualno najupečatljiviji sastojak M faze jer uključuje brzo kretanje kromosoma kad se replicirani kromosomi razdvoje. To se postiže sestrinskim kromatidama u svakom dupliciranom, poravnatom setu kromosoma koji se vlaknima vretena povlače prema suprotnim polovima stanice.

To je učinjeno zahvaljujući trudu mikrotubula, ali to je olakšano raspadom kohezin proteini koji vežu kinetohor na vlakna kinetohora. U anafazi, stanica se počinje protezati od približno sfernog oblika (ili kruga, ako gledate presjek) u otprilike jajoliki oblik (tj. Elipsu).

Anaphase se može smatrati značajnim anafaza A, u kojem vlakna vretena kinetohore razvlače kromosome kako je opisano, i anafaza B, u kojem astralna vlakna povlače polove još dalje od ekvatora i tako dalje jedno od drugog, crtajući interpolarna vlakna prošla su kromosome na istoj strani i lagano ih privoljela za vožnju istim smjer.

Također, a kontraktilni prsten tvori se iz proteina aktina neposredno ispod plazmatske membrane u anafazi; ovaj prsten sudjeluje u "cijeđenju" tijekom citokineze što rezultira cijepanjem cijele stanice.

Na početku ovog dijela M faze, kromosomi u obliku kćerinskih jezgri dosegli su suprotne krajeve stanice. Mitotsko vreteno, nakon završetka rada, rastavlja se; zamislite, recimo, neku minijaturnu skelu izgrađenu uz bok malene zgrade kako bi se omogućilo da se građevina rastavlja, greda po greda, i vi shvatite.

Ovo je doista korak čišćenja M faze, analogan epilogu romana. "Zaplet" je razriješen na kraju anafaze jer su kromatide stigle tamo gdje su trebale putovati, no prije nego što "likovi" krenu dalje, potrebno je malo domaćinstva.

U telofaza, nuklearna membrana se ponovno sastavi, a kromosomi se kondenziraju. Ovo nije baš poput pokretanja videa profaze u obrnutom smjeru, ali je blizu. U citokineza, stanica se dijeli na dvije identične kćerke, od kojih se svaka priprema za ulazak u G1 fazu i ulazak u vlastiti stanični ciklus.