שלב M: מה קורה בשלב זה של מחזור התא?

תאים הם היחידות הבסיסיות של החיים, בהיותם הישויות הבלתי הפיכות ביותר השומרות על כל המאפיינים הבסיסיים של יצורים חיים, כגון פעילות מטבולית ואמצעי רבייה. כשם שאורגניזמים שלמים מתקדמים בגרסתם שלהם למחזור חיים - לידה, התבגרות, רבייה, הזדקנות ומוות - לתאים בודדים יש מחזור חיים משל עצמם, המכונה כראוי מחזור תאים.

(יש לציין כי יש יצורים חיים מורכבים רק מתא בודד, מה שהופך "מחזור חיים" ו"מעגל תא "חופפים לחלוטין לאורגניזמים אלה.)

תאים באורגניזמים מורכבים אינם חיים כמעט כמו היצורים שבהם הם קיימים. מחזור החיים של התאים הוא בדרך כלל צפוי יותר וקל יותר להפריד אותו לרכיבים נבדלים למדי מאשר קשת החיים של חיה מורכבת למדי.

שלבים אלה כוללים שלב וה שלב M, שכל אחד מהם כולל מספר תחנות משנה. שלב M מקיף מיטוזה, התהליך שבו תאים מתרבים מינית כדי ליצור תאים חדשים.

אפילו הפעיל האימתני ביותר הרי געש מקדישים הרבה יותר זמן רדום מכפי שהם מתפרצים, אבל אף אחד לא שם לב הרבה לתקופות השקט. במובן מסוים, תאים הם כאלה: מיטוזה היא ללא ספק החלק העמוס והדרמטי ביותר של מחזור התא, אך התא למעשה מבלה את רוב זמנו ב שלב. שלב זה עצמו כולל ז₁, ס ו ז₂ שלבים.

תא חדש שנוצר נכנס לראשון פער (G₁) שלב, שבמהלכו כל תוכן התא (למשל, מיטוכונדריה, רשתית אנדופלזמית, מכשירי גולגי ואחרים אברונים) למעט הכרומוזומים משוכפלים.

בהמשך שלב סינתזה (S)כל כרומוזומי התא - אצל בני אדם ישנם 46 - משוכפלים (או משוכפל, להשתמש בעגה ביוכימית).

בשנייה פער (G₂) שלב, התא מבצע בדיקת איכות על עצמו, סורק את התוכן המשוכפל לאיתור שגיאות ומתקן את כל התיקונים הנדרשים. לאחר מכן התא ממשיך ל שלב M.

• חלק מהתאים ברקמות בהן התפשטות המחזור נמוכה, כגון כבד, מבלים פרקי זמן ארוכים בשלב שכותרתו ז₀, עם "Off-ramp" זה מהמחזור האופייני המתרחש מיד לאחר השלמת המיטוזה.

במהלך שלב, התא גדל לגודל שהוא צריך כדי להתחלק, ויוצר עותקים של האלמנטים השונים שלו בצעדים מובחנים לאורך הדרך. הסוף של ה- G.₁ שלב מסומן על ידי חלבון, ומסמן את מה שמכונה G₁ מחסום.

G דומה₂ מחסום מסמן את תחילת שלב ה- M. אין S₁ מחסום, עם זאת. בחלק מהתאים שלב S עובר ממש לשלב M.

כאשר התא אינו מקדיש זמן לבדיקת עבודתו ב- G. מתוכנת₂ שלב, האירוע שקדם לשלב M הוא שכפול ה- DNA (שכפול הכרומוזומים) בשלב S. אחרת, G₂ שלב באורך משתנה תופס את הנקודה במחזור התא ממש לפני תחילת המיטוזה.

מיטוזה היא תהליך המתרחש ב תאים איקריוטיים (למשל, תאי צמח, תאי יונקים ואלו של בעלי חיים אחרים, פרוטיסטים ופטריות) וכתוצאה מכך נוצרת שני תאי בת מתא הורה אחד, כאשר תאי הבת זהים גנטית להורה וזה לזה.

לפיכך הוא חסר מין, בניגוד אליו מיוזה, סוג של חלוקת תאים המתרחשת בתאים מסוימים בבלוטת המין וכוללת ג'אגלינג ודשדוש של חומר גנטי. מקבילו בעולם הפרוקריוטה הוא פיצול בינארי. ברוב התאים של בעלי החיים התהליך אורך כשעה - חלק קטן מחיי התא האופייני.

פירוש המילה "מיטוזה" הוא "חוט", שכן זה מתאר את המראה המיקרוסקופי של כרומוזומים המתכוננים לחלוקה ושהתעבו לפיכך למבנים ארוכים בעלי הופעה ליניארית. אפילו תחת מיקרוסקופ רב עוצמה, כרומוזומים בין-פאזיים, השוכנים באופן מפלסי בתוך גַרעִין, קשה מאוד לדמיין.

מקובל להאמין כי מיטוזה מתייחסת לפיצול לחצאים שווים של תא ההורה. זה לא המקרה, שכן מיטוזה מתייחסת רק לאירועים בתוך הגרעין הכוללים כרומוזומים. חלוקת תאים בכללותה נקראת ציטוקינזיסבעוד שחטיבה גרעינית (כולל מעטפת הגרעין) ידועה בשם קריוקינזיס.

באופן קלאסי, הארבעה שמו שלבי מיטוזה לכלול, לפי סדר הופעתם, נבואה, מטאפאזה, אנאפאזה ו טלופאז. מקורות רבים כוללים תיאור מפורט של שלב חמישי, פרמטאפאזה, שניתן לטעון שהוא נבדל הן מהפרופאז והן מהמטאפזה.

לכל אחד מהשלבים הללו יש פלאים מורכבים משלו, שיפורטו בקרוב. אך לעיתים קרובות מועיל ליישר נפשית כל שלב של מיטוזה עם טשטוש קצר במה מדובר. לדוגמה:

• נבואה: עיבוי כרומוזום מתרחש.
• פרומטאפאזה: צירים מחוברים.
• מטאפאזה: כרומוזומים מתיישרים.
• אנאפאזה: הכרומטידים נפרדים.
• טלופאז: רפורמות קרום.

בכל מקרה, אם חבר אחד אומר לך שבשלב M יש ארבעה תתי-משנה ומישהו אחר טוען שמדובר בחמישה, גיר את זה להבדלים סבירים בגילם (וכך כאשר למדו על שלב M בבית הספר) ולשקול את שניהם ימין.

הופעת כרומוזומים מרוכזים מסמנת את תחילת הפרופאז, באותה צורה, היווצרות אשכולות מובהקים של אנשים מפטפטים מסמנת את ההתחלה "הרשמית" של מפגש חברתי.

כאשר עיבוי הכרומטין הופך את החומר הגנטי לכרומוזומים מעוצבים לחלוטין, ניתן לראות את הכרומטידות האחיות של כל כרומוזום משוכפל. צנטרומר ביניהם. הצנטרומר הוא המקום בו א קינטוכור בסופו של דבר ייווצר על כל כרומטיד.

גם ב נבואה, השניים מרכזיות, ששוכפלו בבימת שלב, מתחילים לנוע לכיוון הצדדים, או הקטבים, של התא. בכך הם מתחילים להרכיב את ציר מיטוטי, שמורכב מ סיבי כישור עשוי מ צינורות מיקרו הנמתחים מקטבי התא לכיוון המרכז ונקשרים לקינטוכורים (בין שאר המבנים).

כפי שהייתם מנבאים, סיבי הציר מכוונים במקביל זה לזה וניצב לקו הסופי של חלוקת הכרומוזום.

כמו כן, ברבים מהאוקריוטים הגבוהים יותר, מעטפת הגרעין מושפלת תחת פעולתם של אנזימי חלבון קינאז במהלך שלב זה, והיא תיבנה מחדש מאפס בתום המיטוזה בטלופאז.

אך באורגניזמים אחרים, מעטפת הגרעין לעולם אינה מפורקת רשמית. במקום זאת, הוא נמתח יחד עם התא לחלוטין, כאשר הכרומוזומים נפרדים ומחולקים בבת אחת.

דמיין את עצמך עומד במסדרון חשוך לחלוטין, מגשש קדימה לעבר בנק של מתגי תאורה שאתה יודע שנמצא שם, אך אינך יכול להכנס למיקום המדויק שלהם. אבל אתה באמת רוצה לשתות מים מהמטבח, אז אתה מתמיד.

זה מתקרב להתנהגותם של סיבי הציר כאשר קצותיהם "מושיטים יד" וצומחים לכיוון כרומוזומים משני קטבי התא. "בתקווה" להתחבר לקינטוכורים המשמשים כמוקד החיבור של סיבי הציר, ניתן לראות שהם נראים בחקירת ציטופלזמה, לסגת ולחקור עוד כמה עד שהם סוף סוף יכהו במטרות שלהם.

זמן לא רב, סיבי הציר משני צדי התא נקשרו לקינטוכורה על הכרומטיד בכל זוג שבמקרה מונח על אותו צד של התא. אין השלכות גנטיות לאקראיות זו מכיוון שלכל כרומטיד יש אותו DNA בדיוק כמו לאחותו.

סיבי הציר יוצרים אז "משיכת מלחמה" במטרה לאזן בסופו של דבר את המאמצים שלהם שמשאיר את הצנטרומרים של הכרומוזומים, ומכאן את הכרומוזומים עצמם, בסוג ליניארי של יישור.

בתחילת מטאפאזההתמוטטות מעטפת הגרעין נמשכת לסיומה, למעט כמובן בתאים שאינם מאבדים את קרומי הגרעין שלהם כלל. אבל השלב המגדיר של המטאפאזה, שהוא בדרך כלל קצר מאוד, הוא שהכרומוזומים מסתדרים לאורך המישור שישמש כממשק חלוקת הכרומוזומים.

משטח זעיר זה נקרא צלחת מטאפאזית, ועם הרעיון שהתא הוא כמו כדור זעיר מאוד בראש, המיקום של הלוח הזה הוא לאורך אֶקְוָטוֹר של התא.

יתכן ויותר ממיקרו-צינור ציר אחד נצמד לקינטוכורה נתונה מאותו צד, אך לפחות אחד microtubule kinetochore מחובר כל אחד מוֹט. לאחר שהמיקרו-צינורות עוסקים במשחק הדחיפה והמשיכה שלהם מספיק זמן כדי להגיע למצב של מתח מאוזן, הכרומוזומים מפסיקים לנוע, והמטאפאזה נגמרת.

בשלב זה, סיבי ציר יכולים להתפתח בשני מקומות אחרים בתא מלבד קינטוכורים. אלה עשויים להיות קוֹטבִי צינורות מיקרו (נקראים גם interpolar מיקרובוביות), המשתרעות מעבר לכרומוזומי השורה מעבר לרוחב קו המשווה, כמעט למקור הציר המיטוטי ההפוך; אוֹ כּוֹכָבִי צינורות מיקרו, המגיעים מקוטב הציר אל קרום התא באותו הצד.

אנאפאזה הוא המרכיב הבולט ביותר מבחינה ויזואלית בשלב M מכיוון שהוא כרוך בתנועה מהירה של כרומוזומים כאשר הכרומוזומים המשוכפלים מתפצלים זה מזה. זה מושג על ידי הכרומטידות האחיות בכל מערך כרומוזומים משוכפל ומיישר הנמשך לכיוון קטבים מנוגדים של התא על ידי סיבי הציר.

זה נעשה בגלל העמל של microtubules, אבל זה קל על ידי התמוטטות של לכידות חלבונים הקושרים את הקינטוכור לסיבי הקינטוכור. באנאפאזה התא מתחיל להימתח מצורה כדורית בערך (או מעגל, אם אתה מסתכל על חתך רוחב) לצורה ביצית בערך (כלומר אליפסה).

ניתן לראות באנאפאזה תכונות אנאפאזה א, שבו סיבי הציר הקינטוכוריים מושכים את הכרומוזומים זה מזה כמתואר, ו אנאפאזה ב ', בהם הסיבים האסטרליים מושכים את הקטבים רחוק יותר מקו המשווה ובכך רחוקים יותר זה מזה, ומושכים את סיבים בין-קוטביים מעבר לכרומוזומים באותו צד ומצננים אותם קלות לנסיעה באותו כיוון.

גם טבעת כיווץ נוצר מחלבוני אקטין ממש מתחת לקרום הפלזמה באנאפאזה; טבעת זו משתתפת ב"סחיטה "במהלך ציטוקינזה שמביאה למחשוף התא כולו.

בתחילת חלק זה של שלב M, כרומוזומים בצורת גרעיני בת הגיעו לקצוות מנוגדים של התא. הציר המיטוטי, לאחר שסיים את עבודתו, מפורק; תמונה, נניח, כמה פיגומים זעירים שנבנו בצד של בניין זעיר כדי לאפשר פירוק בנייה, קרן אחר קורה, ותקבל את הרעיון.

זהו באמת שלב ניקיון בשלב M, המקביל לאפילוג של רומן. "העלילה" נפתרה בסוף אנאפאזה מכיוון שהכרומטידים הגיעו למקום אליו הם אמורים לנסוע, אך לפני ש"הדמויות "יכולות להתקדם, נדרשת ניקיון כלשהו.

ב טלופאז, הקרום הגרעיני מורכב מחדש, והכרומוזומים מתעבים. זה לא בדיוק כמו להריץ את סרטון הפרופאז בהפוך, אבל זה קרוב. ב ציטוקינזיס, התא מתחלק לשני תאי בת זהים, שכל אחד מהם מתכונן להיכנס לשלב ה- G1 ולצאת למעגל תא משלו.