ინტერფაზის 3 ეტაპი

მეცნიერებმა პირველად დააკვირდნენ უჯრედების დაყოფის პროცესს 1800-იანი წლების ბოლოს. თანმიმდევრული მიკროსკოპული მტკიცებულება იმისა, რომ უჯრედები ხარჯავენ ენერგიას და მასალას საკუთარი თავის გადასაწერად და დაყოფისთვის, უარყოფდა გავრცელებულ თეორიას, რომ ახალი უჯრედები წარმოიშვა სპონტანური თაობიდან. მეცნიერები იწყებდნენ უჯრედული ციკლის ფენომენის გაგებას; ეს არის პროცესი, რომლის დროსაც უჯრედები "იბადებიან" უჯრედების გაყოფის გზით და შემდეგ ცხოვრობენ თავიანთი ცხოვრებით, აგრძელებენ უჯრედების ყოველდღიურ საქმიანობას, სანამ დროა თავად გაიარონ უჯრედების დაყოფა.

უამრავი მიზეზი, რის გამოც შეიძლება უჯრედმა არ გაიაროს დაყოფა, არსებობს. ადამიანის სხეულის ზოგიერთი უჯრედი უბრალოდ არ არის; მაგალითად, ნერვული უჯრედების უმეტესობა საბოლოოდ წყვეტს უჯრედების დაყოფას, რის გამოც ადამიანი, რომელიც ნერვულ დაზიანებას განიცდის, შეიძლება განიცადოს მუდმივი მოტორული ან სენსორული დეფიციტი.

როგორც წესი, უჯრედის ციკლი არის პროცესი, რომელიც შედგება ორი ფაზისაგან: ინტერფაზი და მიტოზი. მიტოზი არის უჯრედული ციკლის ნაწილი, რომელიც მოიცავს უჯრედების დაყოფას, მაგრამ საშუალო უჯრედი თავისი ცხოვრების 90 პროცენტს ხარჯავს ინტერფაზაში, რაც ნიშნავს, რომ უჯრედი ცხოვრობს და იზრდება და არ იყოფა. ინტერფაზის ფარგლებში სამი ქვეფაზია. Ესენი არიან

TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)

ინტერფაზის სამი ეტაპია G₁, რომელიც Gap ფაზა 1-ს ნიშნავს; S ფაზა, რომელიც წარმოადგენს სინთეზის ფაზას; და გ₂, რომელიც Gap ფაზა 2-ს ნიშნავს. ინტერფაზა არის ეუკარიოტული უჯრედის ციკლის ორი ფაზის პირველი. მეორე ეტაპია მიტოზი, ან M ფაზა, რაც ხდება უჯრედების დაყოფის დროს. ზოგჯერ უჯრედები არ ტოვებენ G- ს₁ იმიტომ, რომ ისინი უჯრედების ტიპებს არ ყოფენ, ან იმიტომ, რომ ისინი კვდებიან. ამ შემთხვევებში ისინი იმ ეტაპზე იმყოფებიან, რომელსაც G ჰქვია₀, რომელიც არ ითვლება უჯრედის ციკლის ნაწილად.

ერთუჯრედიან ორგანიზმებს, როგორიცაა ბაქტერიები, ეწოდება პროკარიოტებიდა, როდესაც ისინი უჯრედების დაყოფას იწყებენ, მათი დანიშნულება არის სქესობრივი გზით გამრავლება; ისინი ქმნიან შთამომავლებს. პროკარიოტული უჯრედების დაყოფას ეწოდება ორობითი დაშლა მიტოზის ნაცვლად. პროკარიოტებს, როგორც წესი, აქვთ მხოლოდ ერთი ქრომოსომა, რომელსაც ბირთვული მემბრანაც კი არ შეიცავს და მათ არ აქვთ სხვა ორგანული უჯრედების ორგანულები. ორობითი განხეთქილების დროს, პროკარიოტული უჯრედი ქმნის მისი ქრომოსომის ასლს, შემდეგ კი ქრომოსომის თითოეულ დას ასლს ანიჭებს მისი უჯრედის მემბრანის მოპირდაპირე მხარეს. შემდეგ იგი იწყებს მის მემბრანის ნაპრალის წარმოქმნას, რომელიც იჭრება შიგნით პროცესში, რომელსაც ეწოდება ინვაგინაცია, მანამ, სანამ ის არ გაიყოფა ორ ერთნაირ, ცალკეულ უჯრედად. უჯრედები, რომლებიც მიტოზური უჯრედის ციკლის ნაწილია, არის ეუკარიოტული უჯრედები. ისინი არ არიან ინდივიდუალური ცოცხალი ორგანიზმები, არამედ უჯრედები, რომლებიც არსებობენ როგორც უფრო დიდი ორგანიზმების თანამშრომლობითი ერთეულები. თქვენი თვალების ან თქვენი ძვლების უჯრედები, ან თქვენი კატის ენის უჯრედები ან თქვენს წინა გაზონის ბალახის პირები. ეუკარიოტული უჯრედები. ისინი შეიცავს ბევრად უფრო გენეტიკურ მასალას, ვიდრე პროკარიოტი, ამიტომ უჯრედების გაყოფის პროცესი ასევე გაცილებით რთულია.

უჯრედულმა ციკლმა მიიღო თავისი სახელი, რადგან უჯრედები მუდმივად იყოფა და სიცოცხლე თავიდან იწყება. უჯრედის გაყოფის შემდეგ, ეს მიტოზის ფაზის დასასრულია და ის დაუყოვნებლივ იწყებს ინტერფაზას. რა თქმა უნდა, პრაქტიკაში, უჯრედული ციკლი ხდება სითხისმომცემი, მაგრამ მეცნიერებმა ამ ეტაპზე გამოიყვეს ფაზები და ქვეფაზები, რათა უკეთ გაერკვნენ ცხოვრების მიკროსკოპული საშენი მასალები. ახლად დაყოფილი უჯრედი, რომელიც ახლა ორი უჯრედიდან ერთ-ერთია, რომლებიც ადრე ერთ უჯრედს წარმოადგენდა, არის G- ში₁ ინტერფაზის ქვეფაზი. გ₁ "Gap" ფაზის აბრევიატურაა; იქნება კიდევ ერთი იარლიყით G₂. თქვენ ასევე შეგიძლიათ ნახოთ ეს დაწერილი G1 და G2. როდესაც მეცნიერებმა მიკროსკოპში აღმოაჩინეს მიტოზის დატვირთული, ფუნდამენტური უჯრედული მუშაობა განმარტავს შედარებით ნაკლებად დრამატულ ინტერფაზას, როგორც უჯრედს შორის დასვენების ან პაუზის ეტაპი დანაყოფები.

მათ გ₁ ეტაპი სიტყვით „უფსკრული“ ამ ინტერპრეტაციის გამოყენებით, მაგრამ ამ გაგებით, ეს არასწორი სახელია. Რეალობაში, გ₁ უფრო ზრდის ეტაპია ვიდრე დასვენების ეტაპი. ამ ფაზის განმავლობაში, უჯრედი აკეთებს ყველაფერს, რაც ნორმალურია მისი ტიპის უჯრედისისთვის. თუ ეს სისხლის თეთრი უჯრედია, ის იმუნური სისტემისთვის თავდაცვით მოქმედებებს განახორციელებს. თუ ეს არის ფოთლის უჯრედი მცენარეში, იგი ასრულებს ფოტოსინთეზს და გაზის გაცვლას. უჯრედი სავარაუდოდ იზრდება. ზოგიერთი უჯრედი ნელა იზრდება G– ს დროს₁ სხვები კი ძალიან სწრაფად იზრდებიან. უჯრედი ასინთეზებს მოლეკულებს, მაგალითად, რიბონუკლეინის მჟავა (RNA) და სხვადასხვა ცილები. გარკვეულ მომენტში გ₁ ეტაპზე, უჯრედმა უნდა გადაწყვიტოს, გადავა თუ არა ინტერფაზის შემდეგ ეტაპზე.

მოლეკულა, რომელსაც ციკლინზე დამოკიდებულ კინაზას (CDK) უწოდებენ, არეგულირებს უჯრედულ ციკლს. ეს რეგულაცია აუცილებელია უჯრედების ზრდის კონტროლის დაკარგვის თავიდან ასაცილებლად. ცხოველებში კონტროლის გარეშე კონტროლირებადი უჯრედების დაყოფა არის ავთვისებიანი სიმსივნის ან კიბოს აღწერის კიდევ ერთი გზა. CDK უზრუნველყოფს სიგნალებს საგუშაგოებზე უჯრედის ციკლის სპეციფიკურ წერტილებში, უჯრედის გასაგრძელებლად ან პაუზისთვის. გარკვეული გარემო ფაქტორები განაპირობებს თუ არა CDK ამ სიგნალებს. ეს მოიცავს საკვებ ნივთიერებებსა და ზრდის ფაქტორების ხელმისაწვდომობას და მიმდებარე ქსოვილებში უჯრედების სიმკვრივეს. უჯრედების სიმკვრივე არის თვითრეგულირების განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი მეთოდი, რომელსაც იყენებენ უჯრედები ქსოვილების ჯანსაღი ზრდის ტემპის შესანარჩუნებლად. CDK არეგულირებს უჯრედულ ციკლს ინტერფაზის სამი ეტაპის დროს, აგრეთვე მიტოზის დროს (რომელსაც ასევე უწოდებენ M ფაზას).

თუ უჯრედი მიაღწევს მარეგულირებელ გამშვებ პუნქტს და არ მიიღებს სიგნალს, რომ გააგრძელოს უჯრედის ციკლი (მაგალითად, თუ ის არის G- ის ბოლოს₁ ინტერფაზაში და ელოდება S ფაზაში შესვლას ინტერფაზაში), არსებობს ორი შესაძლო რამ, რისი გაკეთებაც უჯრედს შეეძლო. ერთია, რომ მას შეუძლია პაუზა გააკეთოს, სანამ პრობლემა მოგვარდება. თუ, მაგალითად, რომელიმე აუცილებელი კომპონენტი დაზიანებულია ან არ არის დაკარგული, შეიძლება გაკეთდეს შეკეთება ან შევსება, შემდეგ კი იგი კვლავ მიუახლოვდება საგუშაგოს. უჯრედის სხვა ვარიანტია შეიყვანოთ სხვა ფაზა, რომელსაც G ეწოდება₀, რომელიც არ არის უჯრედის ციკლის გარეთ. ეს დანიშნულებაა უჯრედებისათვის, რომლებიც განაგრძობენ ფუნქციონირებას ისე, როგორც სავარაუდოდ, მაგრამ არ გადადიან S ფაზაზე ან მიტოზზე და, როგორც ასეთი, არ იმოქმედებენ უჯრედების დაყოფაში. ზრდასრული ადამიანის ნერვული უჯრედების უმეტესობა ითვლება G– ში₀ ფაზა, რადგან ისინი, როგორც წესი, არ გადადიან S ფაზაში ან მიტოზამდე. უჯრედები გ₀ ფაზა ითვლება წყნარად, რაც ნიშნავს რომ ისინი არ ყოფენ გამყოფ მდგომარეობაში, ან ბერდება, რაც იმას ნიშნავს რომ ისინი კვდებიან.

გ₁ ინტერფაზის ეტაპზე, არსებობს ორი მარეგულირებელი გამშვები პუნქტი, რომლის გავლაც უჯრედმა უნდა დაიწყოს. ერთი აფასებს დაზიანებულია თუ არა უჯრედის დნმ, და თუ ეს დაზიანებულია, დნმ უნდა შეკეთდეს, სანამ გაგრძელდება. მაშინაც კი, როდესაც უჯრედი სხვაგვარად მზად არის ინტერფაზის S ფაზაში გადასასვლელად, კიდევ ერთი საგუშაგოა გასაკეთებელი დარწმუნებული ხართ, რომ გარემო პირობები - რაც გულისხმობს უშუალოდ უჯრედის გარშემო მყოფი გარემოს მდგომარეობას - არის ხელსაყრელი ეს პირობები მოიცავს მიმდებარე ქსოვილის უჯრედების სიმკვრივეს. როდესაც უჯრედს აქვს აუცილებელი პირობები გ-დან გასასვლელად₁ S ფაზამდე, ციკლინის ცილა უკავშირდება CDK– ს, გამოყოფს მოლეკულის აქტიურ ნაწილს, რომელიც უჯრედს უწოდებს, რომ დროა დაიწყოს S ფაზა. თუ უჯრედი არ აკმაყოფილებს G– დან გადასვლის პირობებს₁ S ფაზამდე, ციკლინი არ გაააქტიურებს CDK- ს, რაც ხელს შეუშლის პროგრესირებას. ზოგიერთ შემთხვევაში, მაგალითად, დაზიანებული დნმ, CDK- ინჰიბიტორის ცილები უკავშირდება CDK- ციკლინის მოლეკულებს, რათა არ მოხდეს პროგრესირება პრობლემის გამოსწორებამდე.

უჯრედის შემოსვლისთანავე S ფაზა, ის უნდა გაგრძელდეს უჯრედის ციკლის ბოლომდე მთელი გზა უკან დაბრუნების ან G– ზე გასვლის გარეშე₀. პროცესის განმავლობაში უფრო მეტი საგუშაგოა, თუმცა უნდა უზრუნველყოს ნაბიჯების სწორად დასრულება, სანამ უჯრედი გადავა უჯრედის ციკლის შემდეგ ფაზაზე. S ფაზაში "S" ნიშნავს სინთეზს, რადგან უჯრედი ასინთეზებს ან ქმნის მისი დნმ-ის ახალ ასლს. ადამიანის უჯრედებში, ეს ნიშნავს, რომ უჯრედი ქმნის S ახალ კურსს 46 ქრომოსომისგან. ეს ეტაპი ფრთხილად მოწესრიგებულია, რათა შეცდომები არ გადავიდეს შემდეგ ეტაპზე; ეს შეცდომები მუტაციაა. მუტაციები ხშირად ხშირად ხდება, მაგრამ უჯრედების ციკლის რეგულაციები ბევრად მეტ მათ ხელს უშლის. დნმ-ის გამრავლების დროს თითოეული ქრომოსომა უკიდურესად იხვევა ცილების ბოჭკოების გარშემო, რომლებსაც ჰისტონები ეწოდება, მათი სიგრძე 2 ნანომეტრიდან 5 მიკრონამდე შემცირდება. ორი ახალი დუბლირებული დის ქრომოსომა ეწოდება ქრომატიდები. ჰისტონები ერთმანეთთან აკავშირებს ორ შესატყვის ქრომატიდს მჭიდროდ ნაწილდება მათი სიგრძით. წერტილს, სადაც ისინი შეერთებულია, ეწოდება ცენტრომერი. (ამის ვიზუალური გამოსახულებისათვის იხილეთ რესურსები.)

დნმ – ის რეპლიკაციის დროს მიმდინარე რთულ მოძრაობებს რომ დავუმატოთ, ბევრი ევკარიოტული უჯრედი დიპლოიდია, რაც ნიშნავს, რომ მათი ქრომოსომები ჩვეულებრივ წყობილებად არის განლაგებული. ადამიანის უჯრედების უმეტესობა დიპლოიდია, გარდა რეპროდუქციული უჯრედების; ეს მოიცავს ოოციტებს (კვერცხუჯრედებს) და სპერმატოციტებს (სპერმატოზოიდები), რომლებიც ჰაპლოიდურია და აქვთ 23 ქრომოსომა. ადამიანის სომატურ უჯრედებს, რომლებიც სხეულის ყველა სხვა უჯრედია, აქვს 46 ქრომოსომა, განლაგებული 23 წყვილად. დაწყვილებულ ქრომოსომებს ჰომოლოგიურ წყვილს უწოდებენ. ინტერფაზის S ფაზის დროს, როდესაც ორიგინალური ჰომოლოგიური წყვილის თითოეული ცალკეული ქრომოსომა ტირაჟირდება, შედეგად ორი ორიგინალური ქრომატიდი გაერთიანებულია თითოეული ორიგინალური ქრომოსომადან და ქმნის ფიგურას, რომელიც ჰგავს ორი X- ს წებოს ერთად. მიტოზის დროს ბირთვი ორ ახალ ბირთვად გაიყოფა და თითოეული ჰომოლოგიური წყვილიდან თითო-თითო ქრომატიდ გაიყვანს დისგან.

თუ უჯრედი გადის S ფაზის გამშვებ პუნქტებს, რაც განსაკუთრებით ეხება დნმ – ს დაზიანების დაუშვებლობას სწორად გაიმეორა და რომ იგი მხოლოდ ერთხელ გაიმეორა, მაშინ მარეგულირებელი ფაქტორები საშუალებას აძლევს უჯრედს შემდეგ ეტაპზე გადავიდეს ინტერფაზი. ეს არის გ₂, რომელიც Gap ფაზას ნიშნავს, როგორც G₁. ეს ასევე არასწორი სახელია, რადგან უჯრედი არ ელოდება, მაგრამ ამ ეტაპზე ძალიან დაკავებულია. უჯრედი განაგრძობს ჩვეულ მუშაობას. გავიხსენოთ ის მაგალითები გ₁ ფოთლის უჯრედისა, რომელიც ასრულებს ფოტოსინთეზს ან სისხლის თეთრი უჯრედი, რომელიც იცავს სხეულს პათოგენებისგან. იგი ასევე ემზადება ინტერფაზის დატოვებისა და მიტოზის (M ფაზა) შესასვლელად, რომელიც უჯრედული ციკლის მეორე და ბოლო ეტაპია, სანამ დაიყოფა და თავიდან დაიწყება.

კიდევ ერთი გამშვები პუნქტი გ₂ უზრუნველყოფს დნმ – ის სწორად გამრავლებას და CDK საშუალებას აძლევს მას წინ მიიწიოს მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ მას გაცდება. გ₂, უჯრედი იმეორებს ცენტრომერს, რომელიც აკავშირებს ქრომატიდებს და ქმნის მიკროტუბულს. ეს გახდება spindle– ის ნაწილი, რომელიც წარმოადგენს ბოჭკოების ქსელს, რომლებიც დის ქრომატიდებს მიჰყავთ ერთმანეთისგან და ახლო დაყოფილ ბირთვებში მათი სათანადო ადგილებისკენ. ამ ფაზის განმავლობაში, მიტოქონდრია და ქლოროპლასტები ასევე იყოფა, როდესაც ისინი იმყოფებიან უჯრედში. როდესაც უჯრედმა გადალახა თავისი საგუშაგოები, ის მზად არის მიტოზისთვის და დაასრულა ინტერფაზის სამი ეტაპი. მიტოზის დროს, ბირთვი გაიყოფა ორ ბირთვად და თითქმის ამავე დროს, პროცესი ე.წ. ციტოკინეზი დაყოფს ციტოპლაზმას, რაც ნიშნავს უჯრედის დანარჩენ ნაწილს, ორ უჯრედად. ამ პროცესების ბოლოს შეიქმნება ორი ახალი უჯრედი, რომლებიც მზად არიან G– ს დასაწყებად₁ ისევ ინტერფაზის ეტაპი.