M fāze: kas notiek šajā šūnu cikla fāzē?

Šūnas ir dzīves pamatvienības, tās ir visneizvairāmākās vienības, kas saglabā visas dzīvo būtņu pamatīpašības, piemēram, vielmaiņas aktivitāti un reprodukcijas līdzekļus. Tāpat kā veseli organismi progresē caur savu dzīves cikla versiju - dzimšanu, nobriešanu, reprodukciju, novecošanos un nāvi - atsevišķām šūnām ir savs dzīves cikls, ko pareizi dēvē par šūnu cikls.

(Jāatzīmē, ka dažas dzīvās būtnes sastāv tikai no vienas šūnas, padarot "dzīves ciklu" un "šūnu ciklu" par šiem organismiem pilnībā pārklājas.)

Šūnas sarežģītos organismos nedzīvo gandrīz tik ilgi, cik radības, kurās tās eksistē. Šūnu dzīves cikls parasti ir paredzamāks un vieglāk sadalāms diezgan atšķirīgos komponentos nekā vidēji sarežģīta dzīvnieka dzīves loka.

Šie posmi ietver starpfāze un M fāze, katrā no tām ietilpst vairākas apakšstacijas. M fāze aptver mitoze, process, kurā šūnas vairojas bezdzimumā, lai izveidotu jaunas šūnas.

Pat visbriesmīgākais aktīvais vulkāni pavadīt daudz vairāk laika neaktivizētā laikā, nekā tie izvirduši, bet mierīgajiem periodiem neviens nepievērš lielu uzmanību. Savā ziņā šūnas ir šādas: mitoze neapšaubāmi ir visnodarbinātākā un dramatiskākā šūnu cikla daļa, bet šūna faktiski lielāko daļu laika pavada

Jaunizveidotā šūna nonāk pirmajā plaisa (G₁) fāze, kura laikā viss šūnu saturs (piem., mitohondriji, endoplazmatiskais tīklojums, Golgi aparāts un citi organellas) izņemot hromosomas tiek dublēti.

Nākamajā sintēzes (S) fāze, visas šūnas hromosomas - cilvēkiem ir 46 - tiek dublētas (vai atkārtots, lietot bioķīmijas valodu).

Otrajā plaisa (G₂) fāze, šūna pati veic kvalitātes kontroles pārbaudi, skenējot replikētajā saturā kļūdas un veicot nepieciešamos labojumus. Pēc tam šūna pāriet uz M fāze.

• Dažas šūnas audos, kuros proliferācija un apgrozība ir zema, piemēram, aknas, ilgu laiku pavada iezīmētā fāzē G₀, ar šo "nobrauktuvi" no tipiskā cikla, kas notiek uzreiz pēc mitozes pabeigšanas.

Starpfāzes laikā šūna palielinās līdz lielumam, kas nepieciešams sadalīšanai, pa ceļam izgatavojot dažādu savu elementu kopijas atsevišķos posmos. G beigas₁ fāzi signalizē olbaltumviela, atzīmējot to, ko sauc par G₁ kontrolpunkts.

Līdzīgs G₂ kontrolpunkts iezīmē M fāzes sākumu. Nav S₁ kontrolpunkts tomēr. Dažās šūnās S fāze iet tieši M fāzē.

Kad šūna netērē laiku, pārbaudot savu darbu ieprogrammētajā G₂ fāze, notikums tieši pirms M fāzes ir DNS replikācija (hromosomu replikācija) S fāzē. Pretējā gadījumā G₂ dažāda garuma fāze aizņem šūnu cikla punktu tieši pirms mitozes sākuma.

Mitoze ir process, kas notiek eikariotu šūnas (piemēram, augu šūnas, zīdītāju šūnas un citu dzīvnieku, protistu un sēnīšu šūnas) un kā rezultātā rodas divas meitas šūnas no vienas vecāku šūnas, meitas šūnām ir ģenētiski identiskas vecākam un savstarpēji.

Tādējādi tas ir bezdzimuma, pretstatā tam mejoze, šūnu dalīšanās veids, kas notiek dažās dzimumdziedzeru šūnās un ietver žonglēšanu un ģenētiskā materiāla sajaukšanu. Tās līdzinieks prokariotu pasaulē ir binārā skaldīšana. Lielākajā daļā dzīvnieku šūnu process aizņem apmēram stundu - nelielu daļu no tipiskas šūnas dzīves.

Vārds "mitoze" nozīmē "pavediens", jo tas raksturo hromosomu mikroskopisko izskatu, kas gatavojas sadalīties un tādējādi ir kondensējies garās, lineāri parādošās struktūrās. Pat zem jaudīga mikroskopa starpfāzu hromosomas, kas atrodas difūzi kodols, ir ļoti grūti vizualizēt.

Parasti tiek uzskatīts, ka mitoze attiecas uz vecāku šūnas sadalīšanu vienādās pusēs. Tas tā nav, jo mitoze attiecas tikai uz notikumiem kodolā, kas saistīti ar hromosomām. Tiek saukts šūnu dalījums kopumā citokinēze, savukārt kodola dalīšana (ieskaitot kodolenerģijas apvalku) ir pazīstama kā kariokinēze.

Klasiski četri nosauktie mitozes stadijas iekļauj to rašanās secībā: pareģot, metafāze, anafāze un telofāze. Daudzi avoti ietver detalizētu piektās fāzes aprakstu, prometafāze, kas neapšaubāmi atšķiras gan no profāzes, gan no metafāzes.

Katrai no šīm fāzēm ir savi sarežģītie brīnumi, kas drīzumā tiks detalizēti aprakstīti. Bet bieži vien ir noderīgi katru mitozes fāzi garīgi saskaņot ar īsu aprakstu par to, ko tas ietver. Piemēram:

• Priekšnoteikums: Notiek hromosomu kondensācija.
• Prometafāze: Vārpstas piestiprina.
• Metafāze: Hromosomas izlīdzinās.
• Anafāze: Chromatids atsevišķi.
• Telofāze: Membrānas reformas.

Jebkurā gadījumā, ja viens draugs jums saka, ka M fāzei ir četras apakšstacijas un kāds cits apgalvo, ka tas ir pieci, sakārtojiet to uz iespējamām viņu vecuma atšķirībām (un līdz ar to, kad viņi uzzināja par M fāzi skolā), un ņem vērā abus pa labi.

Kondensēto hromosomu parādīšanās iezīmē propazēšanas sākumu, līdzīgi kā atsevišķu tērzējošu cilvēku kopu veidošanās iezīmē "oficiālu" sociālās sapulces sākumu.

Kad hromatīna kondensācija pārveido ģenētisko materiālu pilnībā izveidotās hromosomās, var redzēt, ka katras replikētās hromosomas māsas hromatīdas ir savienotas centromēra starp viņiem. Centromēra ir vieta, kur a kinetohore galu galā veidosies katrā hromatīdā.

Arī iekšā pareģot, tie divi centrosomas, kas tika dublēti starpfāzēs, sāk virzīties pretēji šūnas pretējām pusēm vai poliem. To darot, viņi sāk montēt mitotiskā vārpsta, kas sastāv no vārpstas šķiedras taisīts no mikrotubulas kas stiepjas no šūnas poliem virzienā uz centru un piestiprinās kinetohoriem (starp citām struktūrām).

Kā jūs varētu paredzēt, vārpstas šķiedras ir orientētas paralēli viena otrai un perpendikulāri iespējamai hromosomu dalīšanās līnijai.

Arī daudzos augstākajos eikariotos šajā fāzē olbaltumvielu kināzes enzīmu ietekmē kodola apvalks tiek noārdīts, un telofāzes mitozes beigās tas tiks atjaunots no jauna.

Bet citos organismos kodola apvalks nekad netiek formāli izjaukts. Tā vietā tas tiek izstiepts kopā ar šūnu pilnībā, kad hromosomas atdalās, un tas ir kārtīgi sadalīts uzreiz.

Iedomājieties, kā jūs stāvat pilnīgi tumšā koridorā un satverat uz priekšu pretī gaismas slēdžu bankai, kura, jūsuprāt, ir, bet nevar precīzi noteikt precīzu pozīciju. Bet jūs patiešām vēlaties dzert ūdeni no virtuves, tāpēc esat neatlaidīgs.

Tas tuvina vārpstas šķiedru uzvedību, kad to gali "stiepjas" un aug pretī hromosomām no abiem šūnas poliem. "Cerot" savienoties ar kinetohoriem, kas kalpo kā vārpstas šķiedru savienojuma lokuss, var redzēt, ka tie pārbauda citoplazma, ievelciet un pārbaudiet vēl, līdz viņi beidzot sasniedz savus mērķus.

Pēc neilga laika vārpstas šķiedras katrā šūnas pusē ir pievienojušās kinetohorei hromatīdā katrā pārī, kas notiek vienā un tajā pašā šūnas pusē. Šai nejaušībai nav ģenētiskas nozīmes, jo katrai hromatīdai ir tieši tāda pati DNS kā māsai.

Pēc tam vārpstas šķiedras uzsāk "virves vilkšanu", cenšoties savā veidā līdzsvarot savu piepūli kas atstāj hromosomu centromeres un līdz ar to arī pašas hromosomas lineārā veidā izlīdzināšana.

Sākumā metafāze, kodola apvalka sadalīšana turpinās līdz galam, izņemot, protams, šūnās, kas vispār nezaudē kodola membrānas. Bet metafāzes noteikšanas posms, kas parasti ir ļoti īss, ir tas, ka hromosomas atrodas vienā līnijā gar plakni, kas kalpos kā hromosomu dalīšanās saskarne.

Šo niecīgo virsmu sauc par metafāzes plāksne, un, domājot par to, ka šūna ir kā ļoti niecīga sfēra, šīs plāksnes stāvoklis ir gar ekvators šūnas.

Ir iespējams vairāk nekā vienam vārpstas mikrotubulim piestiprināties pie noteiktā kinetohora no vienas un tās pašas puses, bet vismaz viena kinetohora mikrocaurule ir pievienota katrs stabs. Pēc tam, kad mikrocaurules ir pietiekami ilgi iesaistījušās savā spiešanas un vilkšanas spēlē, lai nonāktu līdzsvarota spriedzes stāvoklī, hromosomas pārstāj kustēties un metafāze ir beigusies.

Šajā brīdī vārpstas šķiedras var izlocīties vēl divās šūnas vietās, izņemot kinetohorus. Tās var būt polārs mikrotubulas (sauktas arī par interpolārs mikrotubulas), kas stiepjas gar izklātajām hromosomām un pāri ekvatoram gandrīz līdz pretējai mitotiskās vārpstas izcelsmei; vai astrāls mikrotubulīši, kas no vārpstas pola sasniedz šūnas membrānu tajā pašā pusē.

Anafāze ir vizuāli visspilgtākais M fāzes komponents, jo tas ietver ātru hromosomu kustību, kad replikētās hromosomas sadalās. To panāk māsas hromatīdi katrā dublētajā, izlīdzinātajā hromosomu komplektā, kuru vārpstas šķiedras velk pretī šūnas pretējiem poliem.

Tas tiek darīts mikrotubulu darba dēļ, bet to atvieglo cohesin olbaltumvielas, kas saista kinetohoru ar kinetohora šķiedrām. Anafāzē šūna no aptuveni sfēriskas formas (vai apļa, ja skatāties šķērsgriezumu) sāk izstiepties aptuveni olveida formā (t.i., elipse).

Anafāzi var uzskatīt par raksturīgu anafāze A, kurā kinetohora vārpstas šķiedras izvelk hromosomas, kā aprakstīts, un anafāze B, kurā astrālās šķiedras velk polus vēl tālāk no ekvatora un tādējādi tālāk viens no otra, pievilkot interpolāras šķiedras gar hromosomām vienā un tajā pašā pusē un viegli tās cajolē, lai brauktu tajā pašā virzienu.

Arī a saraušanās gredzens veidojas no aktīna olbaltumvielām tieši zem plazmas membrānas anafāzē; šis gredzens piedalās "saspiešanā" citokinēzes laikā, kā rezultātā visa šūna tiek sašķelta.

Sākot šo M fāzes daļu, hromosomas meitas kodolu formā ir sasniegušas šūnas pretējos galus. Mitotiskā vārpsta, pabeidzot darbu, tiek izjaukta; Bilde, teiksim, dažas sīkas sastatnes, kas uzceltas nelielas ēkas malā, lai būvniecību varētu sadalīt pa gaismu, un jums rodas ideja.

Tas patiešām ir M fāzes attīrīšanas solis, kas ir līdzīgs romāna epilogam. "Plāns" tika atrisināts anafāzes beigās, jo hromatīdi ir nonākuši tur, kur viņiem vajadzēja ceļot, bet pirms "rakstzīmes" var turpināt, ir nepieciešama neliela mājturība.

In telofāze, kodola membrāna tiek salikta no jauna, un hromosomas kondensējas. Tas nav gluži tāpat kā prophase video palaišana pretējā virzienā, bet tas ir tuvu. In citokinēze, šūna sadalās divās identiskās meitas šūnās, no kurām katra gatavojas iekļūt G1 fāzē un sākt savu šūnu ciklu.