あなたの体がどのように成長するのか、それがどのように怪我を癒すのか疑問に思ったことはありますか？ 簡単な答えは 細胞分裂.
この重要な細胞生物学のプロセスが高度に規制されていることはおそらく驚くべきことではありません。したがって、多くのステップが含まれています。 これらの重要なステップの1つは S期 細胞周期の。
細胞周期とは何ですか？
ザ・ 細胞周期 –細胞分裂周期と呼ばれることもあります–ステップa 真核細胞 新しい細胞を分割して生成するために完了する必要があります。 細胞が分裂すると、科学者は元の細胞を 親セル そして分割によって生成されたセルは 娘細胞.
有糸分裂 そして 間期 細胞周期を構成する2つの基本的な部分です。 有糸分裂 （M期と呼ばれることもあります）は、実際の細胞分裂が起こるサイクルの部分です。 間期 は、細胞がDNAの成長や複製など、分裂の準備をするための作業を行う分裂間の時間です。
細胞周期を完了するのにかかる時間は、細胞の種類と条件によって異なります。 たとえば、ほとんどのヒト細胞は分裂するのに完全に24時間かかりますが、一部の細胞は循環が速く、はるかに速く分裂します。
研究室で腸の内側を覆う細胞を成長させる科学者は、それらの細胞が9〜10時間ごとに細胞周期を完了するのを見ることがあります。
間期を見る
細胞周期の間期部分は、有糸分裂部分よりもはるかに長いです。 新しい細胞は、親細胞になって有糸分裂を介して分裂する前に、成長してDNAやその他の重要な細胞機構を複製するために必要な栄養素を吸収する必要があるため、これは理にかなっています。
細胞周期の間期部分には、 ギャップ1 (G1期）、合成（S期）および ギャップ2 (G2期).
細胞周期は円ですが、一部の細胞は一時的または恒久的に細胞周期を終了します ギャップ0（G0）期. このサブフェーズにある間、細胞は、分裂したり分裂の準備をしたりするのではなく、細胞型が通常行うあらゆるタスクを実行するためにエネルギーを消費します。
G1期とG2期の間に、細胞は大きくなり、細胞小器官を複製し、娘細胞に分裂する準備をします。 S期 それは DNA合成 段階。 細胞周期のこの部分の間、細胞はDNAの完全な補体を複製します。
それはまた形成します 中心体、これは微小管形成中心であり、最終的に細胞が娘細胞間で分割されるDNAを引き離すのを助けます。
S期に入る
S期は、細胞周期のこの部分で何が起こるか、またそれが何を表すかという理由で重要です。
S期に入る（G1 / S移行を通過する）ことは、細胞周期の主要なチェックポイントであり、 制限点. セルが停止する最後の機会であるため、セルが戻らないポイントと考えることができます。 細胞増殖、または細胞分裂を介した細胞増殖。 細胞がS期に入ると、何があっても細胞分裂を完了する運命にあります。
S期が主要なチェックポイントであるため、細胞は遺伝子およびタンパク質などの遺伝子産物を使用して、細胞周期のこの部分を厳密に制御する必要があります。
これを行うために、セルは間のバランスを保つことに依存しています 増殖促進遺伝子、細胞を分裂させる、そして 腫瘍抑制遺伝子、細胞増殖を止める働きをします。 いくつかの重要な腫瘍抑制タンパク質（腫瘍抑制遺伝子によってコードされる）には、 p53、p21、Chk1 / 2およびpRb。
S期と複製起点
細胞周期のS期の主な仕事は、全体を複製することです DNAの補体. これを行うために、細胞は複製前複合体を活性化して 複製起点. これらは、複製が始まるDNAの領域にすぎません。
単細胞の原生生物のような単純な生物は複製起点が1つしかないかもしれませんが、より複雑な生物はもっと多くの複製起点を持っています。 たとえば、酵母生物は最大400の複製起点を持ち、ヒト細胞は60,000の複製起点を持つ場合があります。
人間のDNAは非常に長いため、人間の細胞はこの膨大な数の複製起点を必要とします。 科学者はそれを知っています DNA複製 機械は毎秒約20〜100塩基しかコピーできません。つまり、単一の複製起点を使用して複製するには、単一の染色体に約2,000時間かかります。
60,000の複製起点へのアップグレードのおかげで、ヒト細胞は代わりにS期を完了することができます 約8時間.
S期のDNA合成
複製起点では、DNA複製はと呼ばれる酵素に依存しています ヘリカーゼ. この酵素は、ジッパーを解凍するような、二本鎖DNAらせんをほどきます。 巻き戻されると、2つのストランドのそれぞれが、娘細胞向けの新しいストランドを合成するためのテンプレートになります。
コピーされたDNAの新しい鎖の実際の構築には、別の酵素が必要です。 DNAポリメラーゼ. 基地（または ヌクレオチド）DNA鎖を構成するものは、 相補的な塩基対の法則. これには、常に特定の方法で結合する必要があります。アデニンとチミン、およびシトシンとグアニンです。 このパターンを使用して、酵素はテンプレートと完全にペアになる新しいストランドを構築します。
元のDNAらせんと同じように、新しく合成されたDNAは非常に長く、核に収まるように注意深くパッケージングする必要があります。 これを行うために、細胞はと呼ばれるタンパク質を生成します ヒストン. これらのヒストンは、紡錘の糸のように、DNAが巻き付くスプールのように機能します。 一緒に、DNAとヒストンは呼ばれる複合体を形成します ヌクレオソーム.
S期のDNA校正
もちろん、新しく合成されたDNAがテンプレートと完全に一致し、元のDNAと同じ二本鎖DNAヘリックスを生成することが重要です。 エッセイを書いたり数学の問題を解いたりするときと同じように、セルはエラーを回避するためにその作業をチェックする必要があります。
DNAは最終的にタンパク質やその他の重要なものをコードするため、これは重要です 生体分子. 単一の削除または変更されたヌクレオチドでさえ、機能的なものの違いを生む可能性があります 遺伝子産物 と動作しないもの。 このDNA損傷は、多くの人間の病気の原因の1つです。
新しく複製されたDNAを校正するための3つの主要なチェックポイントがあります。 1つ目は、レプリケーションでのレプリケーションチェックポイントです。 フォーク. これらのフォークは、DNAが解凍され、DNAポリメラーゼが新しい鎖を構築する場所にすぎません。
新しい塩基を追加している間、酵素はまた、それが鎖を下って移動するときにその働きをチェックします。 ザ・ エキソヌクレアーゼ活性部位 酵素上では、誤ってストランドに追加されたヌクレオチドを編集して、DNA合成中のリアルタイムのミスを防ぐことができます。
他のチェックポイント–と呼ばれる S-Mチェックポイント そしてその S期内チェックポイント –セルが新しく合成されたDNAをレビューして、DNA複製中に発生したエラーを検出できるようにします。 エラーが見つかった場合、細胞周期は一時停止します キナーゼ 酵素がその部位に動員してエラーを修復します。
校正フェイルセーフ
細胞周期チェックポイントは、健康で機能的な細胞を生成するために重要です。 修正されていないエラーや損傷は、癌を含む人間の病気を引き起こす可能性があります。 エラーまたは損傷が深刻または修復不可能な場合、セルは アポトーシス、またはプログラム細胞死。 これは本質的に、体に深刻な問題を引き起こす前に細胞を殺します。