G2-fase: Hva skjer i denne underfasen av cellesyklusen?

Når eukaryote celler deler seg, gjennomgår de en kompleks prosess med fire hovedfaser, inkludert en G2-fase. De cellesyklus inkluderer trinn som cellevekst, DNA-replikering og mitose (et kritisk tema i cellebiologi).

Fordi eukaryote celler har en kjerne som også må dupliseres, er den samlede prosessen mer komplisert enn den binære fisjonen som brukes av prokaryote celler, som mangler en kjerne.

De mitose fase er det siste trinnet i celledeling. Det resulterer i to nye datterceller, hver med et komplett komplement av DNA, en kjerne og organeller. Hvis cellen skal slutte å dele seg, går den ut av cellesyklusen og går inn i G0-fasen.

Hvis cellen skal dele seg igjen, kommer den inn i mellomfase mellom to celledelinger. De tre delene av grensesnittet er G1-fase (eller Gap 1-fase) etterfulgt av S-fase (eller protein- og DNA-syntesefase) og til slutt G2-fase (eller Gap 2-fase) forut for neste mitosefase.

Celledeling gjennom mitose er en aseksuell form for cellemultiplikasjon som brukes til å produsere mer av samme type celle. Høyere dyreceller bruker mitose for å produsere nye celler, inkludert celler som slites raskt, for eksempel hudceller. Prosessen brukes også under vevsvekst som hos unge dyr eller for å reparere skader.

I noen vev, når en organisme har det nødvendige antallet celler av en bestemt type, er det ikke behov for nye celler, og de eksisterende cellene går inn i G0-fasen der de ikke lenger formerer seg. Dette gjelder spesielt sterkt differensierte celler som nerveceller. Når hjernen eller ryggmargen har riktig antall celler, deler nervecellene seg ikke for å produsere mer.

Hvis cellen må deles på nytt, går den inn i følgende faser:

1. De G1 Gap-fase

Dette er gapet mellom celledeling og DNA-replikasjon. De cellen blir klar for sin neste inndeling i cellesyklusen eller den går ut av cellesyklusen og går inn i G0.

2. De S Syntese fase

Cellen er forpliktet til å starte neste celledeling og lager kopier av dets DNA mens du syntetiserer ytterligere proteiner som kreves for celledeling.

3. G2 Gap-fasen

Dette er gapet mellom DNA-replikasjon og mitose. Cellen gjengir sin organeller og sørger for at alt er klar for splittelsen.

Etter cellevekst under G1-fasen og DNA-replikasjon under S-fasen, er cellen klar til å gå inn i G2-fasen. G2 kalles en gap-fase fordi ingen ytterligere celledeling-spesifikk fremgang finner sted. I stedet er det høye nivåer av forberedelse og sjekker for å sikre at alt er på plass for en vellykket mitose.

Før G2-fasen kan starte, må hvert kromosom i cellen ha blitt duplisert, og proteinene som kreves for de ekstra cellemembranene og cellestrukturene må være til stede.

I begynnelsen av G2, organellene som mitokondrier og lysosomer begynn å multiplisere. Disse organellene har sitt eget DNA og kan begynne å dele seg uavhengig, men selve cellen må lage ekstra ribosomer for å tilfredsstille behovene til de potensielle to dattercellene.

G2-fasen har to hovedfunksjoner.

Først må cellen sjekk at alt er klart for mitose, og det må det rette eventuelle mangler. Hvis cellen oppdager store problemer som ikke kan løses med en gang, kan det avbryte cellesyklusen og stoppe delingsprosessen. G2-fasen er der organismen sørger for at eventuelle nye celler ikke er defekte.

Kontroller som cellen foretar inkluderer å verifisere at DNA har blitt replikert riktig, og at det er nok materiale til stede for to celler. DNA-trådene må være komplette, uten brudd, og det må være riktig antall dobbelt så store strengene i den opprinnelige cellen. Hvis cellen finner et brudd, er DNA-strengen det reparert.

De to nye cellene må omsluttes av komplette membraner, og de må hver motta nok cellemateriale til å fungere skikkelig. I løpet av G2-fasen syntetiseres ofte ekstra protein, og organellene formerer seg til det er nok til to celler.

Andre cellematerialer som lipider for membranen kan også produseres. Med all denne aktiviteten, cellen ofte vokser betydelig under G2.

Avanserte organismer som virveldyr har spesialiserte og differensierte celler som koordinerer deres aktivitet og stole på hverandre for mange funksjoner. Som et resultat er disse organismer veldig følsomme for celledbrytning og defekte celler.

For å unngå å lage celler som ikke fungerer som de skal, har mange dyr et kontrollpunkt for celledeling sent på dagen G2-fasen. Cellen har verifisert mange viktige faktorer, og resultatene blir gjennomgått ved sjekkpunktet.

Hvis cellen fant noen problemer og klarte å fikse dem, vil den passere kontrollpunktet, og celledeling får fortsette. Hvis problemene vedvarer, vil ikke cellen dele seg og prøve å fikse problemene før du fortsetter celledelingsprosessen.

Spesifikke vurderinger utført ved kontrollpunktet inkluderer:

• DNA-skade: Spesifikke proteiner akkumuleres på stedene med ødelagt DNA. Hvis disse proteinene er til stede, vil ikke cellen dele seg.
• DNA-replikasjon: Cellen avbryter delingsprosessen hvis ikke alle DNA-strengene er fullstendig duplisert.
• Vurdering av celletilstand: Celleproteiner, organeller og andre strukturer må være på plass i tilstrekkelige mengder.
• Cellestress: Hvis cellen er under stress, vil celleveksten stoppe. For eksempel, UV-lys kan stresse celler og resultere i en G2 / M fase kontrollpunktaktivering, stopper cellesyklusen.

Når G2-kontrollpunktet er passert, kan cellen forberede seg på mitose. Det første stadiet av mitose er profasen, der forberedelsene for migrering av kromosomene til motsatte ender av cellen foregår. Når cellen forlater G2-fasen, frigjøres proteiner som fremmer mitosefunksjonene.

Cellen starter delingsprosessen.

Nøkkelfunksjoner utført når cellen forlater G2 initieres av et proteinkompleks kalt MPF eller mitosefremmende faktor. Når de første mitosefunksjonene er i gang, blir MPF nøytralisert.

På dette tidspunktet har spindlene for mitose begynt å danne seg, og kjernekonvolutten har begynt å brytes ned. Det dupliserte DNA er i form av kromatin, og det kondenserer for å danne de nye kromosomene.

Mens G2-fasen er en viktig faktor i cellevekstkontroll for avanserte organismer, er den ikke viktig for celledeling. Noen primitive eukaryote celler og noen kreftceller kan gå direkte fra S-fasen av DNA-replikasjon til mitose.

Fraværet av G2-fasen eliminerer et kontrollpunkt som kan brukes til å kontrollere vevsvekst og hjelper noen kreftformer til å spre seg raskt.

Normale celler i vevet til avanserte dyr trenger G2-fasen og dens kontrollpunkt for å sikre at alle celler i organismen og dens vev vokser på en koordinert måte. Når en celle forlater G2-fasen og har bestått det tilsvarende kontrollpunktet, a vellykket celledeling med to funksjonelle datterceller blir mye mer sannsynlig.