M-fase: wat gebeurt er in deze fase van de celcyclus?

Cellen zijn de fundamentele eenheden van het leven, de meest onherleidbare entiteiten die alle basiseigenschappen van levende wezens behouden, zoals metabolische activiteit en een manier om zich voort te planten. Net zoals hele organismen hun eigen versie van een levenscyclus doorlopen – geboorte, rijping, voortplanting, veroudering en dood – hebben individuele cellen een eigen levenscyclus, passend de celcyclus.

(Sommige levende wezens, moet worden opgemerkt, bestaan ​​slechts uit een enkele cel, waardoor "levenscyclus" en "celcyclus" volledig overlappende proposities voor deze organismen zijn.)

Cellen in complexe organismen leven lang niet zo lang als de wezens waarin ze bestaan. De levenscyclus van cellen is over het algemeen voorspelbaarder en gemakkelijker te scheiden in vrij verschillende componenten dan de levenscyclus van een matig complex dier.

Deze fasen omvatten: interfase en de M fase, die elk een aantal substadia bevatten. De M-fase omvat: mitose, het proces waarbij cellen zich ongeslachtelijk voortplanten om nieuwe cellen te creëren.

Zelfs de meest formidabele actieve vulkanen brengen veel meer tijd door met slapen dan met uitbarsten, maar niemand besteedt veel aandacht aan de rustperiodes. In zekere zin zijn cellen als volgt: mitose is verreweg het drukste en meest dramatische deel van de celcyclus, maar de cel brengt eigenlijk het grootste deel van zijn tijd door in interfase. Deze fase zelf omvat: G₁, S en G₂ stadia.

Een nieuw gemaakte cel komt in de eerste kloof (G₁) fasewaarbij alle celinhoud (bijv. mitochondriën, endoplasmatisch reticulum, Golgi-apparaat en andere organellen) behalve de chromosomen zijn gedupliceerd.

In de volgende synthese (S) fase, worden alle chromosomen van de cel – bij mensen zijn er 46 – gedupliceerd (of gerepliceerd, om biochemisch taalgebruik te gebruiken).

In de seconde kloof (G₂) fase, voert de cel een kwaliteitscontrole op zichzelf uit, scant de gerepliceerde inhoud op fouten en brengt de nodige correcties aan. De cel gaat dan verder naar de M fase.

• Sommige cellen in weefsels waarin de proliferatie en turnover laag zijn, zoals de lever, brengen lange tijd door in een fase die is gelabeld G₀, met deze "off-ramp" van de typische cyclus die optreedt direct nadat de mitose is voltooid.

Tijdens de interfase groeit de cel tot de grootte die hij nodig heeft om te delen, waarbij hij onderweg in verschillende stappen kopieën maakt van de verschillende elementen. Het einde van de G₁ fase wordt gesignaleerd door een eiwit, wat aangeeft wat een G. wordt genoemd₁ controlepunt.

een soortgelijke G₂ checkpoint markeert het begin van de M-fase. Er is geen S₁ controlepunt echter. In sommige cellen loopt de S-fase over in de M-fase.

Wanneer de cel geen tijd besteedt aan het controleren van zijn werk in een geprogrammeerde G₂ fase, is de gebeurtenis die direct voorafgaat aan de M-fase de DNA-replicatie (de replicatie van chromosomen) in de S-fase. Anders een G₂ fase van variërende lengte bezet het punt in de celcyclus vlak voordat de mitose begint.

Mitose is een proces dat plaatsvindt in eukaryotische cellen (bijv. plantencellen, zoogdiercellen en die van andere dieren, protisten en schimmels) en resulteert in de productie van twee dochtercellen van één oudercel, waarbij de dochtercellen genetisch identiek zijn aan de ouder en aan elkaar.

Het is dus aseksueel, in tegenstelling tot meiosis, een type celdeling dat plaatsvindt in bepaalde cellen in de geslachtsklieren en waarbij het jongleren en schudden van genetisch materiaal plaatsvindt. Zijn tegenhanger in de prokaryote wereld is binaire splijting. In de meeste dierlijke cellen duurt het proces ongeveer een uur - een kleine fractie van de levensduur van een normale cel.

Het woord "mitose" betekent "draad", omdat dit het microscopische uiterlijk beschrijft van chromosomen die zich voorbereiden om zich te delen en die zo zijn gecondenseerd tot lange, lineair lijkende structuren. Zelfs onder een krachtige microscoop kunnen interfase-chromosomen, die diffuus in de kern, zijn erg moeilijk te visualiseren.

Algemeen wordt aangenomen dat mitose verwijst naar de splitsing in gelijke helften van de oudercel. Dit is niet het geval, omdat mitose alleen verwijst naar gebeurtenissen in de kern waarbij chromosomen betrokken zijn. Celdeling als geheel wordt genoemd cytokinese, terwijl nucleaire divisie (inclusief de nucleaire envelop) bekend staat als karyokinese.

Klassiek, de vier genaamd stadia van mitose omvatten, in de volgorde waarin ze zich voordoen, profase, metafase, anafase en telofase. Veel bronnen bevatten een gedetailleerde beschrijving van een vijfde fase, prometafase, dat aantoonbaar verschilt van zowel profase als metafase.

Elk van deze fasen heeft zijn eigen ingewikkelde wonderen, die binnenkort worden beschreven. Maar het is vaak nuttig om elke mitose-fase mentaal af te stemmen met een korte blurb over wat het inhoudt. Bijvoorbeeld:

• Profase: Chromosoomcondensatie treedt op.
• Prometafase: Spindels hechten.
• Metafase: Chromosomen komen op één lijn.
• Anafase: Chromatiden scheiden.
• Telofase: Membraan hervormingen.

Hoe dan ook, als een vriend je vertelt dat de M-fase vier substadia heeft en iemand anders beweert dat het er vijf zijn, schrijf dit dan op naar waarschijnlijke verschillen in hun leeftijden (en dus wanneer ze op school over de M-fase leerden) en overweeg beide Rechtsaf.

Het verschijnen van gecondenseerde chromosomen markeert het begin van de profase, net zoals de vorming van verschillende clusters van pratende mensen het 'officiële' begin van een sociale bijeenkomst markeert.

Wanneer chromatinecondensatie het genetische materiaal omzet in volledig gevormde chromosomen, kunnen de zusterchromatiden van elk gerepliceerd chromosoom worden samengevoegd aan de centromeer tussen hen. Het centromeer is de plek waar a kinetochoor zal zich uiteindelijk op elke chromatide vormen.

Ook in profase, de twee centrosomes, die in interfase werden gedupliceerd, beginnen te bewegen naar tegenoverliggende zijden, of polen, van de cel. Daarbij beginnen ze de assemble mitotische spindel, Welke bestaat uit spindel vezels gemaakt van microtubuli die zich uitstrekken van de polen van de cel naar het centrum en gehecht raken aan de kinetochoren (onder andere structuren).

Zoals je waarschijnlijk zou voorspellen, zijn de spilvezels evenwijdig aan elkaar georiënteerd en loodrecht op de uiteindelijke lijn van chromosoomdeling.

Ook wordt in veel hogere eukaryoten de nucleaire envelop tijdens deze fase afgebroken onder invloed van proteïnekinase-enzymen en zal deze aan het einde van de mitose in de telofase helemaal opnieuw worden opgebouwd.

Maar in andere organismen wordt de nucleaire envelop nooit formeel gedemonteerd. In plaats daarvan wordt het samen met de cel in zijn geheel uitgerekt terwijl de chromosomen uit elkaar gaan en netjes in één keer worden verdeeld.

Stel je voor dat je in een volledig donkere gang staat en naar voren tast naar een rij lichtschakelaars waarvan je weet dat ze er zijn, maar waarvan je de exacte positie niet kunt aanvoelen. Maar je wilt echt een slok water uit de keuken, dus je bent volhardend.

Dit benadert het gedrag van de spilvezels wanneer hun uiteinden "uitstrekken" en vanuit beide polen van de cel naar chromosomen groeien. "In de hoop" verbinding te maken met de kinetochoren die dienen als de verbindingsplaats van de spilvezels, kunnen ze worden gezien alsof ze de cytoplasma, trek je terug en sonde nog wat meer totdat ze eindelijk hun doelen raken.

Het duurde niet lang of spilvezels aan elke kant van de cel zijn gehecht geraakt aan de kinetochoor op het chromatide in elk paar dat toevallig aan dezelfde kant van de cel ligt. Er zijn geen genetische implicaties van deze willekeur omdat elke chromatide exact hetzelfde DNA heeft als zijn zus.

De spilvezels starten vervolgens een "touwtrekken" in een poging om uiteindelijk hun inspanningen op een bepaalde manier in evenwicht te brengen dat de centromeren van de chromosomen, en dus de chromosomen zelf, in een lineair type laat uitlijning.

Aan het begin van metafase, gaat de afbraak van de kernenvelop tot voltooiing, behalve natuurlijk in cellen die hun kernmembranen helemaal niet verliezen. Maar de bepalende stap van de metafase, die meestal erg kort is, is dat de chromosomen op één lijn liggen langs het vlak dat zal dienen als de interface van de chromosoomdeling.

Dit kleine oppervlak wordt de metafase plaat, en met het idee dat de cel als een heel kleine bol in gedachten is, is de positie van deze plaat langs de evenaar van de cel.

Het is mogelijk dat meer dan één spindelmicrotubule zich vanaf dezelfde kant aan een bepaalde kinetochoor hecht, maar minstens een kinetochoor microtubule is bevestigd aan elk pool. Nadat de microtubuli lang genoeg bezig zijn geweest met hun spel van duwen en trekken om tot een staat van evenwichtige spanning te komen, stoppen de chromosomen met bewegen en is de metafase voorbij.

Op dit punt kunnen spoelvezels naast kinetochoren op twee andere plaatsen in de cel terechtkomen. Deze kunnen zijn polair microtubuli (ook wel interpolair microtubuli), die zich uitstrekken langs de opgestelde chromosomen en over de evenaar, bijna tot de tegenovergestelde mitotische spiloorsprong; of astraal microtubuli, die van de spindelpool naar het celmembraan aan dezelfde kant reiken.

Anafase is de visueel meest opvallende component van de M-fase omdat het een snelle chromosoombeweging met zich meebrengt wanneer de gerepliceerde chromosomen uit elkaar splitsen. Dit wordt bereikt doordat de zusterchromatiden in elke gedupliceerde, uitgelijnde chromosoomset door de spilvezels naar tegenovergestelde polen van de cel worden getrokken.

Dit wordt gedaan dankzij het werk van de microtubuli, maar het wordt vergemakkelijkt door de afbraak van de samenhangend eiwitten die de kinetochoor binden aan de kinetochoorvezels. In de anafase begint de cel zich uit te strekken van een ruwweg bolvorm (of een cirkel, als je naar een dwarsdoorsnede kijkt) naar een ruwweg eivormige vorm (d.w.z. een ellips).

Anafase kan worden gezien als kenmerkend: anafase A, waarbij de kinetochoorspoelvezels de chromosomen uit elkaar trekken zoals beschreven, en anafase B, waarbij de astrale vezels de polen nog verder van de evenaar en dus verder van elkaar trekken, waardoor de interpolaire vezels langs de chromosomen aan dezelfde kant en ze zachtjes meeslepen voor de rit in dezelfde ride richting.

Ook een contractiele ring vormen uit actine-eiwitten net onder het plasmamembraan in anafase; deze ring neemt deel aan het "knijpen" tijdens cytokinese dat resulteert in de splitsing van de hele cel.

Aan het begin van dit deel van de M-fase hebben chromosomen in de vorm van dochterkernen de tegenoverliggende uiteinden van de cel bereikt. De mitotische spil, die zijn werk heeft voltooid, wordt gedemonteerd; stel je voor, laten we zeggen een minuscule steiger die langs de zijkant van een klein gebouw is gebouwd om de constructie uit elkaar te halen, balk voor balk, en je snapt het idee.

Dit is echt een opruimstap van de M-fase, analoog aan de epiloog van een roman. De "plot" werd aan het einde van de anafase opgelost omdat de chromatiden zijn aangekomen op de plaats waar ze moesten reizen, maar voordat de "karakters" verder kunnen gaan, is er wat huishouding vereist.

In telofase, het kernmembraan wordt weer in elkaar gezet en de chromosomen decondenseren. Dit is niet precies hetzelfde als de video van profase in omgekeerde volgorde uitvoeren, maar het komt in de buurt. In cytokinese, deelt de cel zich in twee identieke dochtercellen, die zich elk voorbereiden om de G1-fase in te gaan en een eigen celcyclus te beginnen.