S ფაზა: რა ხდება უჯრედული ციკლის ამ ქვეფაზის დროს?

გიფიქრიათ ოდესმე როგორ იზრდება თქვენი სხეული ან როგორ კურნავს დაზიანებას? მოკლე პასუხია უჯრედის დაყოფა.

ალბათ გასაკვირი არ არის, რომ უჯრედების სასიცოცხლო მნიშვნელობის ბიოლოგიის ეს პროცესი ძალზე დარეგულირებულია და, შესაბამისად, მოიცავს მრავალ ნაბიჯს. ამ მნიშვნელოვანი ნაბიჯებიდან ერთ – ერთია S ფაზა უჯრედული ციკლის.

უჯრედის ციკლი - რომელსაც ზოგჯერ უჯრედების დაყოფის ციკლი ეწოდება - მოიცავს საფეხურებს a ეუკარიოტული უჯრედი უნდა დასრულდეს ახალი უჯრედების გაყოფისა და წარმოქმნის მიზნით. უჯრედის დაყოფის დროს, მეცნიერები თავდაპირველ უჯრედს უწოდებენ მშობელი უჯრედი და უჯრედების წარმოქმნილი უჯრედები ქალიშვილი უჯრედები.

მიტოზი და ინტერფაზი არის ორი ძირითადი ნაწილი, რომლებიც ქმნიან უჯრედულ ციკლს. მიტოზი (ზოგჯერ მას უწოდებენ M ფაზას) არის ციკლის ის ნაწილი, სადაც ხდება უჯრედების რეალური დაყოფა. ინტერფაზი არის დრო განყოფილებებს შორის, როდესაც უჯრედი ასრულებს სამუშაოს, რომ გაყოფილი იყოს, მაგალითად, დნმ – ის გაზრდა და გამრავლება.

უჯრედის ციკლის დასრულების დრო დამოკიდებულია უჯრედის ტიპზე და პირობებზე. მაგალითად, ადამიანის უჯრედების უმეტესობას სრული 24 საათის განმავლობაში დაყოფა სჭირდება, მაგრამ ზოგი უჯრედი სწრაფად ციკლავს და ბევრად უფრო სწრაფად იყოფა.

მეცნიერები, რომლებიც ლაბორატორიაში ნაწლავებში მოთავსებულ უჯრედებს ზრდის, ზოგჯერ ხედავენ, რომ ეს უჯრედები ასრულებენ უჯრედების ციკლს ცხრა-ათი საათში ერთხელ!

უჯრედული ციკლის ინტერფაზური ნაწილი გაცილებით გრძელია, ვიდრე მიტოზის ნაწილი. ამას აზრი აქვს, რადგან ახალმა უჯრედმა უნდა შეიწოვოს საკვები ნივთიერებები, რომლებიც საჭიროა მის გასაზრდელად და გაიმეოროს მისი დნმ და სხვა სასიცოცხლო უჯრედების აპარატურა, სანამ გახდება მშობელი უჯრედი და მიტოზის საშუალებით გაიყოფა.

უჯრედული ციკლის ინტერფაზური ნაწილი მოიცავს ქვეფაზებს, ე.წ. ხარვეზი 1 (G1 ფაზა), სინთეზი (S ფაზა) და ხარვეზი 2 (G2 ფაზა).

უჯრედის ციკლი არის წრე, მაგრამ ზოგიერთი უჯრედი დროებით ან მუდმივად გამოდის უჯრედის ციკლიდან ხარვეზი 0 (G0) ფაზა. ამ ქვეფაზაში ყოფნისას უჯრედი ხარჯავს თავის ენერგიას, ასრულებს რა დავალებებს, ჩვეულებრივ, უჯრედის ტიპი, ვიდრე გაყოფის ან გაყოფისთვის.

G1 და G2 ქვეფაზების დროს, უჯრედი იზრდება, იმეორებს თავის ორგანოს და ემზადება დაყოფის ასულ უჯრედებად. S ფაზა არის დნმ-ის სინთეზი ფაზა უჯრედის ციკლის ამ ნაწილის დროს, უჯრედი იმეორებს დნმ-ის მთელ მის კომპლემენტს.

იგი ასევე ქმნის ცენტროსომა, რომელიც წარმოადგენს მიკროტუბულების ორგანიზატორ ცენტრს, რომელიც საბოლოოდ დაეხმარება უჯრედს, გამოყოს დნმ, რომელიც დაყოფილი იქნება ქალიშვილ უჯრედებს შორის.

S ფაზა მნიშვნელოვანია იმის გამო, რაც ხდება უჯრედის ციკლის ამ ნაწილში და ასევე იმის გამო, თუ რას წარმოადგენს იგი.

S ფაზაში შესვლა (G1 / S გადასვლის გავლით) არის უჯრედის ციკლის მთავარი საგუშაგო, რომელსაც ზოგჯერ უწოდებენ შეზღუდვის წერტილი. თქვენ შეგიძლიათ ეს იფიქროთ, როგორც უჯრედის უკუგების წერტილი, რადგან ეს უჯრედის გაჩერების ბოლო შესაძლებლობაა უჯრედების პროლიფერაცია, ან უჯრედების ზრდა უჯრედების დაყოფის გზით. მას შემდეგ, რაც უჯრედი შევა S ფაზაში, დანიშნულია უჯრედის დაყოფის დასრულება, რაც არ უნდა იყოს.

იმის გამო, რომ S ფაზა მთავარი საგუშაგოა, უჯრედმა მკაცრად უნდა მოაწესრიგოს უჯრედის ციკლის ეს ნაწილი გენებისა და გენური პროდუქტების, მაგალითად, ცილების გამოყენებით.

ამისათვის უჯრედი ეყრდნობა წონასწორობის დაცვას შორის პროლიფერაციული პროგენერაციული გენები, რომლებიც უჯრედის გაყოფისკენ მოუწოდებენ და სიმსივნის დამთრგუნველი გენები, რომლებიც მუშაობენ უჯრედების პროლიფერაციის შესაჩერებლად. ზოგიერთ მნიშვნელოვან სიმსივნის დამთრგუნველ პროტეინს შეიცავს (კოდირებულია სიმსივნის დამთრგუნველი გენებით) p53, p21, Chk1 / 2 და pRb.

უჯრედული ციკლის S ფაზის ძირითადი სამუშაოა მთელის გამრავლება დნმ-ის კომპლემენტი. ამისათვის უჯრედი ააქტიურებს წინა რეპლიკაციის კომპლექსებს რეპლიკაციის წარმოშობა. ეს არის დნმ – ის ის ადგილები, სადაც რეპლიკაცია დაიწყება.

მიუხედავად იმისა, რომ უბრალო ორგანიზმს, როგორიცაა ერთუჯრედიანი პროტოტი, შეიძლება მხოლოდ ერთი რეპლიკაციის წარმოშობა ჰქონდეს, უფრო რთულ ორგანიზმებს კიდევ მრავალი. მაგალითად, საფუარის ორგანიზმს შეიძლება ჰქონდეს 400-მდე რეპლიკაციის წარმოშობა, ხოლო ადამიანის უჯრედს შეიძლება ჰქონდეს 60,000 რეპლიკაციის წარმოშობა.

ადამიანის უჯრედები საჭიროებენ რეპლიკაციის წარმოშობის უზარმაზარ რაოდენობას, რადგან ადამიანის დნმ ძალიან გრძელია. მეცნიერებმა იციან, რომ დნმ – ის რეპლიკაცია მანქანას წამში შეუძლია მხოლოდ 20 – დან 100 ფუძის კოპირება, რაც ნიშნავს, რომ ერთი ქრომოსომის ტირაჟირებას დასჭირდება დაახლოებით 2000 საათი, ერთი რეპლიკაციური წარმოშობის გამოყენებით.

60,000 რეპლიკაციის საწყისზე განახლების წყალობით, ადამიანის უჯრედებს შეუძლიათ S ფაზის დასრულება დაახლოებით რვა საათი.

რეპლიკაციის წარმოშობის ადგილებში დნმ – ის რეპლიკაცია ეყრდნობა ფერმენტს, რომელსაც ეწოდება ჰელიკაზა. ეს ფერმენტი ხსნის ორმაგ ჯაჭვურ დნმ-ს სპირალს - მსგავსია, რომ გაიხადოს ზიპარი. განტვირთვის შემდეგ, თითოეული ორი სტრიქონი გახდება შაბლონი ქალიშვილის უჯრედებისათვის განკუთვნილი ახალი სტრიქონების სინთეზისთვის.

დაკოპირებული დნმ-ის ახალი შრის ახალი შენობა კიდევ ერთ ფერმენტს ითხოვს, დნმ პოლიმერაზა. ბაზები (ან ნუკლეოტიდები), რომელიც შეიცავს დნმ-ის ძაფს, უნდა დაიცვას დამატებითი ბაზის დაწყვილების წესი. ეს მათგან მოითხოვს ყოველთვის სპეციფიკურ შეკავშირებას: ადენინი თიმინთან და ციტოზინი გუანინთან. ამ ნიმუშის გამოყენებით, ფერმენტი აშენებს ახალ ძაფს, რომელიც შესანიშნავად წყდება შაბლონთან.

ისევე, როგორც ორიგინალური დნმ-ის სპირალი, ახლად სინთეზირებული დნმ-ის სიგრძე ძალიან გრძელია და საჭიროა ფრთხილად შეფუთვა ბირთვში მოთავსებისთვის. ამისათვის უჯრედი აწარმოებს ცილებს, რომლებსაც ე.წ. ჰისტონები. ეს ჰისტონები მოქმედებს როგორც კოჭები, რომლებსაც დნმ ახვევს გარშემო, ისევე, როგორც ძაფი ძაფზე. ერთად, დნმ და ჰისტონები ქმნიან კომპლექსებს, ე.წ. ნუკლეოზომები.

რა თქმა უნდა, სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია, რომ ახლად სინთეზირებული დნმ შესანიშნავად ემთხვევა შაბლონს, წარმოქმნის ორიგილიანი დნმ-ის სპირალი, რომელიც იდენტურია ორიგინალთან. ისევე, როგორც ამას აკეთებთ ესეების წერისას ან მათემატიკური პრობლემების გადაჭრისას, უჯრედმა უნდა შეამოწმოს მისი მუშაობა, შეცდომების თავიდან ასაცილებლად.

ეს მნიშვნელოვანია, რადგან საბოლოოდ დნმ კოდირდება ცილებისთვის და სხვა მნიშვნელოვანი ბიომოლეკულები. თუნდაც ერთმა წაშლილმა ან შეცვლილმა ნუკლეოტიდმა შეიძლება განსხვავება შექმნას ფუნქციონალურს შორის გენური პროდუქტი და ის, რაც არ მუშაობს. ეს დნმ დაზიანება ადამიანის მრავალი დაავადების ერთ-ერთი მიზეზია.

ახლად გამრავლებული დნმ-ის კორექტირებისთვის სამი მთავარი საგუშაგოა. პირველი არის რეპლიკაციის გამშვები პუნქტი რეპლიკაციის დროს ჩანგლები. ეს ჩანგლები უბრალოდ ის ადგილებია, სადაც დნმ იხსნება და დნმ პოლიმერაზა აშენებს ახალ ძაფებს.

ახალი ბაზების დამატებისას, ფერმენტი ასევე ამოწმებს მის მუშაობას, როდესაც ის გადადის ძაფზე. ექსონუკლეაზას აქტიური საიტი ფერმენტს შეუძლია შეცვალოს ნებისმიერი ნუკლეოტიდი, რომელიც დაემატა ძაფს შეცდომით, თავიდან აიცილოს შეცდომები რეალურ დროში დნმ-ის სინთეზის დროს.

სხვა საგუშაგოები - ე.წ. S-M საგუშაგო და შიდა S ფაზის საგუშაგო - საშუალებას მისცემს უჯრედს, გადახედოს ახლად სინთეზირებულ დნმ-ს შეცდომებზე, რაც დნმ-ის რეპლიკაციის დროს მოხდა. შეცდომების აღმოჩენის შემთხვევაში, უჯრედის ციკლი შეჩერდება კინაზა ფერმენტები მობილიზებულია საიტზე შეცდომების გამოსასწორებლად.

უჯრედული ციკლის საგუშაგოს გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს ჯანმრთელი, ფუნქციური უჯრედების წარმოსაქმნელად. გამოუსწორებელმა შეცდომებმა ან დაზიანებამ შეიძლება გამოიწვიოს ადამიანის დაავადებები, მათ შორის კიბო. თუ შეცდომები ან დაზიანება მწვავე ან გამოუსწორებელია, უჯრედს შეიძლება ჩაუტარდეს აპოპტოზი, ან დაპროგრამებული უჯრედის სიკვდილი. ეს არსებითად კლავს უჯრედს, სანამ თქვენს სხეულში სერიოზულ პრობლემებს გამოიწვევს.