M fázis: Mi történik a sejtciklus ezen szakaszában?

A sejtek az élet alapvető egységei, ezek a leginkább nem redukálható entitások, amelyek megőrzik az élőlények összes alapvető tulajdonságát, például az anyagcsere-aktivitást és a szaporodás eszközét. Ahogy az egész organizmusok előrehaladnak az életciklusuk saját verzióján - születés, érés, szaporodás, öregedés és halál -, az egyes sejteknek megvan a maguk életciklusa, amelyet megfelelő módon sejtciklus.

(Meg kell jegyezni, hogy egyes élőlények csak egyetlen sejtből állnak, így az "életciklus" és a "sejtciklus" teljesen átfedik ezeket az organizmusokat.)

A bonyolult organizmusokban lévő sejtek közel sem élnek olyan sokáig, mint azok a lények, amelyekben léteznek. A sejtek életciklusa általában kiszámíthatóbb és könnyebben szétválasztható eléggé elkülönülő részekre, mint egy közepesen bonyolult állat élet íve.

Ezek a szakaszok magukban foglalják interfázis és a M fázis, amelyek mindegyike számos alállomást tartalmaz. Az M fázis átfogja mitózis, az a folyamat, amelynek során a sejtek ivartalanul szaporodnak, hogy új sejteket hozzanak létre.

Még a legfélelmetesebb aktív is vulkánok sokkal több időt töltenek alvó állapotban, mint kitöréssel, de a nyugalmi időszakokra senki sem fordít nagy figyelmet. Bizonyos értelemben a sejtek ilyenek: a mitózis messze a legforgalmasabb és legdrámaibb része a sejtciklusnak, de a sejt tulajdonképpen ideje nagy részét interfázis. Ez a szakasz magában foglalja G₁, S és G₂ szakasz.

Egy újonnan létrehozott cella lép az elsőbe rés (G₁) szakasz, amelynek során az összes sejttartalom (pl. mitokondrium, endoplazmatikus retikulum, Golgi-készülék és egyéb sejtszervecskék) kivéve a kromoszómákat megismétlődnek.

A későbbiekben szintézis (S) fázis, a sejt összes kromoszómája - emberben 46 van - megduplázódik (vagy megismételve, biokémiai szóhasználattal).

A másodikban rés (G₂) szakasz, a cella minőségellenőrzési ellenőrzést végez magán, átvizsgálja a replikált tartalmat hibák és a szükséges javítások elvégzése érdekében. A cella ezután a M fázis.

• Egyes sejtek a szövetekben, amelyekben alacsony a proliferáció és a forgalom, például a máj, hosszú ideig töltenek egy jelölt fázist G₀, ezzel a "off-ramp" -al a tipikus ciklusban, amely közvetlenül a mitózis befejezése után következik be.

Az interfázis során a sejt méretére növekszik, amire szüksége van az osztódáshoz, és különféle lépésekben másolja a különböző elemeit. A G vége₁ fázist egy fehérje jelzi, jelölve az úgynevezett G-t₁ ellenőrző pont.

Hasonló G₂ ellenőrzőpont jelzi az M fázis kezdetét. Nincs S₁ ellenőrzőpont azonban. Egyes sejtekben az S fázis közvetlenül az M fázisba fut.

Amikor a cella nem tölti az idejét a munkájának ellenőrzésével egy programozott G-ben₂ fázis, az M fázist közvetlenül megelőző esemény a DNS replikáció (a kromoszómák replikációja) az S fázisban. Egyébként egy G₂ a változó hosszúságú fázis közvetlenül a mitózis megkezdése előtt foglalja el a sejtciklus pontját.

A mitózis egy olyan folyamat, amely a eukarióta sejtek (pl. növényi sejtek, emlős sejtek és más állatok sejtjei, protiszták és gombák) és ezek termelését eredményezik két leánycella egy szülősejtből, a leánysejtek genetikailag azonosak a szülővel és egymással.

Így aszexuális, ellentétben áll vele meiózis, egyfajta sejtosztódás, amely az ivarmirigyek bizonyos sejtjeiben játszódik le, és magában foglalja a genetikai anyag zsonglőrködését és keverését. Megfelelője a prokarióta világban az bináris hasadás. Az állati sejtek többségében a folyamat körülbelül egy órát vesz igénybe - a tipikus sejt élettartamának kis része.

A "mitózis" szó "szálat" jelent, mivel ez leírja az osztódni készülő kromoszómák mikroszkópos megjelenését, amelyek így hosszú, lineárisan megjelenő szerkezetekké kondenzálódtak. Még erőteljes mikroszkóp alatt is interfázisú kromoszómák találhatók, amelyek diffúzan fekszenek a atommag, nagyon nehéz vizualizálni.

Általában úgy gondolják, hogy a mitózis a szülősejt egyenlő felére történő hasadásra utal. Ez nem így van, mivel a mitózis csak a sejtmag kromoszómákat érintő eseményeire vonatkozik. A sejtosztódást egészében nevezzük citokinezis, míg a nukleáris felosztás (beleértve a nukleáris burkot is) a karcinezis.

Klasszikusan a négy megnevezett a mitózis szakaszai a sorrendben tartalmazzák próféta, metafázis, anafázis és telofázis. Számos forrás tartalmazza az ötödik szakasz részletes leírását, prometaphase, amely vitathatatlanul különbözik mind a profázistól, mind a metafázistól.

E szakaszoknak mindegyikének megvannak a maga bonyolult csodái, amelyeket hamarosan részletezünk. De gyakran hasznos, ha minden mitózis fázist mentálisan összehangolunk egy rövid részletezéssel arról, hogy mit is jelent. Például:

• Előrejelzés: Kromoszóma kondenzáció lép fel.
• Prometafázis: Orsók csatlakoznak.
• Metafázis: A kromoszómák igazodnak.
• Anaphase: A kromatidok különválnak.
• Telofázis: Membránreformok.

Egyébként, ha egy barát azt mondja, hogy az M fázisnak négy alállomása van, és valaki más azt állítja, hogy ez öt, akkor ezt krétázza az életkoruk valószínű eltéréseire (és így amikor megtudták az iskolai M fázist), és figyelembe veszik mindkettőt jobb.

A sűrített kromoszómák megjelenése a profázist kezdi, nagyjából ugyanúgy, mint a csevegő emberek különálló klasztereinek kialakulása a társadalmi összejövetel "hivatalos" kezdetét.

Amikor a kromatin kondenzáció a genetikai anyagot teljesen kialakult kromoszómává alakítja, az egyes replikált kromoszómák testvérkromatidái a centromér közöttük. A centromér az a hely, ahol a kinetochore végül minden egyes kromatidán kialakul.

Be is próféta, a két centroszómákamelyek interfázisban megismétlődtek, elindulnak a sejt ellentétes oldalai vagy pólusai felé. Ennek során elkezdik összeszerelni a mitotikus orsó, amely áll orsószálak készült mikrotubulusok amelyek a sejt pólusaitól a középpont felé nyúlnak és a kinetochorokhoz kapcsolódnak (egyéb struktúrák mellett).

Ahogy valószínűleg megjósolhatnád, az orsószálak egymással párhuzamosan és merőlegesen állnak a kromoszómafelosztás esetleges vonalára.

Ezenkívül számos magasabb eukarióta esetében a sejtburok a protein-kináz enzimek hatására lebomlik ebben a fázisban, és a mitózis végén a telofázisban a semmiből felépül.

De más organizmusokban a nukleáris burkot soha nem bontják szét hivatalosan. Ehelyett teljesen kinyújtva a sejttel együtt, ahogy a kromoszómák elválnak, és egyszerre szépen el van osztva.

Képzelje el, hogy egy teljesen sötét folyosón áll, és előre tapogatózik egy olyan fénykapcsoló bank felé, amelyről tudja, hogy van, de nem tudja megérezni a pontos helyzetét. De nagyon szeretnél egy italt vizet a konyhából, ezért kitartó vagy.

Ez megközelíti az orsószálak viselkedését, amikor végeik "kinyúlnak" és a sejt mindkét pólusából kromoszómák felé nőnek. "Abban a reményben, hogy összekapcsolódnak az orsószálak kapcsolódási helyeként szolgáló kinetochorokkal, láthatók, hogy megjelennek a citoplazma, visszahúzódni és még szondázni, amíg végre meg nem ütik a célpontjaikat.

Nem sokkal később a sejt mindkét oldalán lévő orsószálak a kromatid kinetochore-jához kapcsolódnak minden olyan párban, amely véletlenül a sejt ugyanazon oldalán fekszik. Ennek a véletlenszerűségnek nincs genetikai vonzata, mert mindegyik kromatidnak pontosan ugyanaz a DNS-e, mint a nővérének.

Az orsószálak ezután "kötélhúzást" kezdeményeznek annak érdekében, hogy végső soron egyensúlyba hozzák erőfeszítéseiket amely a kromoszómák centromeráit, és így magukat a kromoszómákat is lineáris típusban hagyja el igazítás.

Kezdetén metafázis, a nukleáris burok lebontása befejeződik, kivéve természetesen azokat a sejteket, amelyek egyáltalán nem veszítik el a sejtmembránjukat. De a metafázis meghatározó lépése, amely általában nagyon rövid, az, hogy a kromoszómák a sík mentén sorakoznak fel, amely a kromoszóma felosztásának interfészeként szolgál.

Ezt az apró felületet nevezzük metafázis lemez, és azzal a gondolattal, hogy a sejt olyan, mint egy nagyon apró gömb, a lemez helyzete a egyenlítő a cella.

Lehetséges, hogy több orsó mikrotubulus kapcsolódik egy adott kinetochore-hoz ugyanazon oldalról, de legalább egy kinetochore mikrotubulus kapcsolódik minden egyes pólus. Miután a mikrotubulusok elég hosszú ideig részt vettek a toló-húzó játékban ahhoz, hogy kiegyensúlyozott feszültséghez jussanak, a kromoszómák leállnak, és a metafázis véget ér.

Ezen a ponton az orsószálak a kinetochorokon kívül a sejt két másik helyén is fel tudnak tekerni. Ezek lehetnek poláris mikrotubulusok (más néven interpoláris mikrotubulusok), amelyek a felsorakozott kromoszómák mellett és az Egyenlítőn túl, szinte az ellentétes mitotikus orsó eredetéig nyúlnak; vagy asztrális mikrotubulusok, amelyek az orsó pólusától a sejtmembránig érnek ugyanazon az oldalon.

Anaphase az M fázis vizuálisan legmarkánsabb alkotóeleme, mert gyors kromoszóma mozgással jár, amikor a replikált kromoszómák szétválnak. Ezt úgy érik el, hogy az egyes duplikált, egymáshoz igazodó kromoszómakészletek testvérkromatidái az orsószálak által a sejt ellentétes pólusai felé húzódnak.

Ez a mikrotubulusok munkája miatt történik, de ezt megkönnyíti a cohesin a kinetochore-t a kinetochore szálakhoz kötő fehérjék. Anafázisban a sejt durván gömb alakú (vagy egy körből, ha keresztmetszetet néz) nagyjából tojásdad alakúra (azaz ellipszissé) kezd húzódni.

Az anaphase jellemzőnek tekinthető anafázis A, amelyben a kinetochore orsószálak a leírtak szerint széthúzzák a kromoszómákat, és anafázis B, amelyben az asztrális szálak a pólusokat még messzebb húzzák az Egyenlítőtől, és így távolabb egymástól, megrajzolva a interpoláris szálak elhaladnak az ugyanazon az oldalon lévő kromoszómák mellett, és könnyedén megcáfolják őket ugyanazon az úton irány.

Továbbá a összehúzódó gyűrű az aktin fehérjékből közvetlenül a plazmamembrán alatt képződik anafázisban; ez a gyűrű részt vesz a citokinezis során bekövetkező "szorításban", amely az egész sejt hasítását eredményezi.

Az M fázis ezen részének kezdetén a leánymag formájában lévő kromoszómák elérték a sejt ellentétes végeit. A mitotikus orsó, miután befejezte munkáját, szétszerelhető; mondjuk képet, néhány aprócska épületállványt, amelyeket egy apró épület oldalán építettek, hogy az építkezés szétszórva szétszedhető legyen, és megkapja az ötletet.

Ez valóban az M fázis tisztítási lépése, egy regény epilógusához hasonlóan. A "cselekmény" az anafázis végén oldódott meg, mert a kromatidák odaértek, ahová el kellett volna utazniuk, de mielőtt a "karakterek" továbbléphettek volna, némi takarításra van szükség.

Ban ben telofázis, a magmembrán újra összeáll, és a kromoszómák kondenzálódnak. Ez nem pontosan olyan, mint a prophase videó fordított futtatása, de közel van. Ban ben citokinezis, a sejt két azonos leánysejtre oszlik, amelyek mindegyike arra készül, hogy belépjen a G1 fázisba, és elinduljon egy saját sejtcikluson.