S fázis: Mi történik a sejtciklus ezen alfázisában?

Gondolkodott már azon, hogy a teste hogyan növekszik, vagy hogyan gyógyítja a sérülést? A rövid válasz az sejtosztódás.

Valószínűleg nem meglepő, hogy ez a létfontosságú sejtbiológiai folyamat erősen szabályozott - és ezért sok lépést tartalmaz. E fontos lépések egyike a S fázis a sejtciklus.

A sejtciklus - néha sejtosztódási ciklusnak hívják - magában foglalja az a lépéseket Eukarióta sejt be kell fejeződnie annak érdekében, hogy új sejteket oszthasson és termeljen. Amikor egy sejt megoszlik, a tudósok az eredeti sejtet a szülősejt és a hasítás által termelt sejtek a leánysejtek.

Mitózis és interfázis a sejtciklust alkotó két alapvető rész. Mitózis (néha M fázisnak hívják) a ciklusnak az a része, ahol a tényleges sejtosztódás bekövetkezik. Interphase az osztódások közötti idő, amikor a sejt elvégzi az osztódásra való felkészülést, például a DNS növekedését és replikálását.

A sejtciklus befejezéséhez szükséges idő a sejt típusától és a körülményektől függ. Például az emberi sejtek többségéhez teljes 24 órára van szükség az osztódáshoz, de egyes sejtek gyorsan ciklikusak és sokkal gyorsabban osztódnak.

A laboratóriumban a beleket szegélyező sejteket növesztő tudósok néha látják, hogy ezek a sejtek kilenc-tíz óránként teljesítik a sejtciklust!

A sejtciklus interfázisú része sokkal hosszabb, mint a mitózis rész. Ennek azért van értelme, mert egy új sejtnek el kell fogadnia a növekedéshez szükséges tápanyagokat, és meg kell reprodukálnia DNS-ét és más létfontosságú sejt-gépezetét, mielőtt szülősejtté válhatna és mitózison keresztül megoszthatja.

A sejtciklus interfázisú része az úgynevezett alfázisokat tartalmazza 1. rés (G1 fázis), Szintézis (S fázis) és 2. rés (G2 fázis).

A sejtciklus kör, de néhány sejt ideiglenesen vagy végleg kilép a sejtciklusból a Rés 0 (G0) fázis. Míg ebben az alfázisban a sejt energiáját annak a feladatnak az elvégzésével tölti el, amelyet a sejttípus normálisan végez, ahelyett, hogy osztódna vagy felkészülne osztódásra.

A G1 és G2 alfázis alatt a sejt nagyobbra nő, megismétli organelláit és felkészül a leánysejtekre osztódásra. S fázis az a DNS-szintézis fázis. A sejtciklus ezen részében a sejt megismétli teljes DNS-komplementjét.

Ez alkotja a centroszóma, amely a mikrotubulus-szervező központ, amely végül segít a sejtnek széthúzni a leánysejtek között megoszló DNS-t.

Az S fázis azért fontos, mert mi történik a sejtciklus ezen szakaszában, és azért is, mert mit képvisel.

Az S fázis belépése (áthaladva a G1 / S átmeneten) a sejtciklus egyik fő ellenőrzési pontja, amelyet néha a korlátozási pont. Úgy gondolhatja, hogy a cella nem tér vissza, mivel ez az utolsó lehetőség a cella leállítására sejtproliferációvagy sejtszaporodás sejtosztódás útján. Amint a sejt belép az S fázisba, a sejtosztódás teljes rendeltetése, bármi is legyen.

Mivel az S fázis a fő ellenőrzési pont, a sejtnek szorosan kell szabályoznia a sejtciklus ezen részét gének és géntermékek, például fehérjék felhasználásával.

Ehhez a cella az egyensúly fenntartására támaszkodik proliferatív gének, amelyek a sejtet osztódásra ösztönzik, és tumor szupresszor gének, amelyek a sejtek szaporodásának megállítását szolgálják. Néhány fontos daganatelnyomó fehérje (amelyet tumorszuppresszor gének kódolnak) a következők p53, p21, Chk1 / 2 és pRb.

A sejtciklus S fázisának fő munkája az egész replikálása DNS-komplement. Ehhez a sejt aktiválja az előreplikációs komplexeket replikációs eredet. Ezek egyszerűen a DNS azon területei, ahol a replikáció megkezdődik.

Míg egy egyszerű organizmusnak, mint egysejtű protistának, csak egyetlen replikációs kezdete lehet, a bonyolultabb organizmusoknak sokkal több. Például egy élesztő organizmusnak akár 400, míg egy emberi sejtnek 60 000 replikációs kezdete lehet.

Az emberi sejtek ezt a hatalmas számú replikációs eredetet igénylik, mert az emberi DNS nagyon hosszú. A tudósok tudják, hogy a DNS replikáció a gép másodpercenként csak körülbelül 20-100 bázist képes lemásolni, ami azt jelenti, hogy egyetlen kromoszóma kb. 2000 órát igényel a replikációhoz egyetlen replikációs origó felhasználásával.

A 60 000 replikációs origóra történő frissítésnek köszönhetően az emberi sejtek ehelyett befejezhetik az S fázist körülbelül nyolc óra.

A replikáció kezdőhelyein a DNS replikáció az úgynevezett enzimre támaszkodik helicase. Ez az enzim kikapcsolja a kettős szálú DNS-spirált - mintegy olyan, mint a cipzár kinyitása. Letekerés után a két szál mindegyikéből sablon lesz a lánysejteknek szánt új szálak szintetizálásához.

A másolt DNS új szálainak tényleges felépítése egy újabb enzimet igényel, DNS-polimeráz. Az alapok (vagy nukleotidok), amelyek a DNS-szálat tartalmazzák, követniük kell a kiegészítő alap párosítási szabály. Ez megköveteli tőlük, hogy mindig meghatározott módon kötődjenek: az adenin a timinnel és a citozin a guaninnal. Ennek a mintának az alkalmazásával az enzim egy új szálat hoz létre, amely tökéletesen párosul a sablonnal.

Csakúgy, mint az eredeti DNS-spirál, az újonnan szintetizált DNS is nagyon hosszú, és gondos csomagolást igényel, hogy a magba illeszkedjen. Ehhez a sejt úgynevezett fehérjéket termel hisztonok. Ezek a hisztonok úgy működnek, mint a tekercsek, amelyek körül a DNS körbetekerik, akárcsak az orsó szála. A DNS és a hisztonok együttesen úgynevezett komplexeket alkotnak nukleoszómák.

Természetesen létfontosságú, hogy az újonnan szintetizált DNS tökéletesen illeszkedjen a templáthoz, és az eredetivel megegyező kettős szálú DNS-spirált állítson elő. Csakúgy, mint valószínűleg esszé írásakor vagy matematikai feladatok megoldásakor, a cellának is ellenőriznie kell a munkáját a hibák elkerülése érdekében.

Ez azért fontos, mert a DNS végül kódolni fogja a fehérjéket és más fontosakat biomolekulák. Még egyetlen törölt vagy megváltozott nukleotid is különbséget tehet egy funkcionális között géntermék és amely nem működik. Ez a DNS-károsodás számos emberi betegség egyik oka.

Három fő ellenőrzési pont van az újonnan replikált DNS korrektúrájára. Az első a replikáció ellenőrzési pontja a replikációnál villák. Ezek a villák egyszerűen azok a helyek, ahol a DNS kinyílik és a DNS-polimeráz felépíti az új szálakat.

Miközben új bázisokat ad hozzá, az enzim a szálon lefelé haladva is ellenőrzi munkáját. A exonukleáz aktív helye Az enzim hibásan szerkesztheti a szálhoz hozzáadott nukleotidokat, megakadályozva a hibákat valós időben a DNS-szintézis során.

A többi ellenőrző pont - az úgynevezett S-M ellenőrzőpont és a intra-S fázis ellenőrző pont - lehetővé teszi a sejt számára, hogy ellenőrizze az újonnan szintetizált DNS-t a DNS-replikáció során fellépő hibák szempontjából. Ha hibákat talál, a cellaciklus szünetel, amíg kináz enzimek mobilizálódnak a helyszínre a hibák kijavítására.

A sejtciklus ellenőrzési pontok döntő fontosságúak az egészséges, funkcionális sejtek előállításához. A kijavítatlan hibák vagy károk emberi betegségeket, köztük rákot is okozhatnak. Ha a hibák vagy sérülések súlyosak vagy nem javíthatók, a cella áteshet apoptózis, vagy programozott sejthalál. Ez lényegében megöli a sejtet, mielőtt az komoly problémákat okozhat a testében.