M-fase: Hva skjer i denne fasen av cellesyklusen?

Celler er de grunnleggende enhetene i livet, og er de mest irredusible enhetene som beholder alle de grunnleggende egenskapene til levende ting, for eksempel metabolsk aktivitet og et reproduksjonsmiddel. Akkurat som hele organismer utvikler seg gjennom sin egen versjon av en livssyklus - fødsel, modning, reproduksjon, aldring og død - har individuelle celler en egen livssyklus, betegnet passende cellesyklus.

(Noen levende ting, må det bemerkes, består bare av en enkelt celle, noe som gjør "livssyklus" og "cellesyklus" fullstendig overlappende forslag for disse organismer.)

Celler i komplekse organismer lever ikke nesten like lenge som skapningene de finnes i. Celles livssyklus er generelt mer forutsigbar og lettere å skille inn i ganske forskjellige komponenter enn livbuen til et moderat komplekst dyr.

Disse stadiene inkluderer mellomfase og M-fase, som hver inkluderer et antall transformatorstasjoner. M-fasen omfatter mitose, prosessen som celler reproduserer aseksuelt for å skape nye celler.

Selv den mest formidable aktive vulkaner tilbringer langt mer tid i dvale enn de bryter ut, men ingen legger stor vekt på de hvileperiodene. På en måte er celler slik: mitose er den desidert mest travle og dramatiske delen av cellesyklusen, men cellen bruker faktisk mesteparten av tiden sin på mellomfase. Selve denne fasen inkluderer G₁, S og G₂ trinn.

En nyopprettet celle kommer inn i den første gap (G₁) fase, der hele celleinnholdet (f.eks. mitokondrier, endoplasmatisk retikulum, Golgi-apparat og annet organeller) bortsett fra kromosomene dupliseres.

I det påfølgende syntese (S) fase, er alle cellens kromosomer - hos mennesker er det 46 - duplisert (eller replikert, for å bruke biokjemi språk).

I det andre gap (G₂) faseutfører cellen en kvalitetskontrollsjekk på seg selv, skanner det replikerte innholdet for feil og gjør eventuelle nødvendige reparasjoner. Cellen fortsetter deretter til M-fase.

• Noen celler i vev der spredning og omsetning er lav, som for eksempel lever, bruker lange perioder i en merket fase G₀, med denne "avkjøringsrampen" fra den typiske syklusen som oppstår rett etter at mitosen er fullført.

Under mellomfasen vokser cellen til den størrelsen den trenger for å dele seg, og lager kopier av de forskjellige elementene i forskjellige trinn underveis. Slutten på G₁ fase signaliseres av et protein, og markerer det som kalles G₁ kontrollpunkt.

En lignende G₂ sjekkpunkt markerer starten på M-fasen. Det er ingen S₁ sjekkpunkt, derimot. I noen celler går S-fasen helt inn i M-fasen.

Når cellen ikke bruker tid på å sjekke arbeidet sitt i en programmert G₂ fase, er hendelsen rett før M-fasen DNA-replikering (replikasjon av kromosomer) i S-fasen. Ellers en G₂ fase av varierende lengde opptar punktet i cellesyklusen rett før mitosen begynner.

Mitose er en prosess som oppstår i eukaryote celler (f.eks. planteceller, pattedyrceller og de fra andre dyr, protister og sopp) og resulterer i produksjon av to datterceller fra en foreldercelle, med dattercellene som er genetisk identiske med foreldrene og hverandre.

Det er altså aseksuelt, kontrasterer det med meiose, en type celledeling som finner sted i visse celler i kjønnsorganene og involverer sjonglering og stokking av genetisk materiale. Dens motstykke i prokaryoteverdenen er binær fisjon. I de fleste dyreceller tar prosessen omtrent en time - en liten brøkdel av en typisk celles levetid.

Ordet "mitose" betyr "tråd", da dette beskriver det mikroskopiske utseendet til kromosomer som forbereder seg på å dele seg og som dermed har kondensert seg til lange, lineære strukturer. Selv under et kraftig mikroskop, mellomfasekromosomer, som ligger diffust i cellekjernen, er veldig vanskelig å visualisere.

Det antas ofte at mitose refererer til splitting i like halvdeler av foreldercellen. Dette er ikke tilfelle, da mitose bare refererer til hendelser i kjernen som involverer kromosomer. Celledeling som helhet kalles cytokinese, mens kjernefysisk divisjon (inkludert atomkonvolutten) er kjent som karyokinesis.

Klassisk, de fire navngitte stadier av mitose inkludere, i den rekkefølgen de forekommer, profase, metafase, anafase og telofase. Mange kilder inkluderer detaljert beskrivelse av en femte fase, prometafase, som uten tvil er forskjellig fra både profase og metafase.

Hver av disse fasene har sine egne intrikate underverk, som snart vil bli detaljert. Men det er ofte nyttig å mentalt tilpasse hver mitosefase med en kort uklarhet om hva det innebærer. For eksempel:

• Prophase: Kromosomkondensasjon oppstår.
• Prometafase: Spindler festes.
• Metafase: Kromosomer justeres.
• Anafase: Kromatider skilles.
• Telofase: Membranreformer.

Uansett, hvis en venn forteller deg at M-fasen har fire transformatorstasjoner, og noen andre hevder at den er fem, kan du kritisere dette til sannsynlige forskjeller i alderen (og dermed når de lærte om M-fasen i skolen) og vurder begge to Ikke sant.

Utseendet til kondenserte kromosomer markerer starten på profasen, på samme måte som dannelsen av forskjellige klynger av chatterende mennesker markerer den "offisielle" starten på en sosial sammenkomst.

Når kromatinkondensasjon forvandler det genetiske materialet til fullformede kromosomer, kan søsterkromatidene til hvert replikerte kromosom ses sammenføyd ved sentromer mellom dem. Sentromeren er stedet der a kinetochore vil til slutt dannes på hver kromatid.

Også i profase, de to sentrosomer, som ble duplisert i mellomfasen, begynner å bevege seg mot motsatte sider, eller stolper, av cellen. Dermed begynner de å montere mitotisk spindel, som består av spindelfibre laget av mikrorør som strekker seg fra cellens poler mot sentrum og festes til kinetokorene (blant andre strukturer).

Som du sannsynligvis vil forutsi, er spindelfibrene orientert parallelt med hverandre og vinkelrett på den endelige linjen for kromosomdeling.

I mange høyere eukaryoter blir kjernekapslingen også nedbrutt under påvirkning av proteinkinaseenzymer i løpet av denne fasen, og den vil bli gjenoppbygd fra bunnen av på slutten av mitose i telofase.

Men i andre organismer demonteres kjernekonvolutten aldri formelt. I stedet strekkes den ut sammen med cellen i sin helhet når kromosomene skilles ut og er pent delt opp samtidig.

Tenk deg at du står i en helt mørk gang og famler fremover mot en bank med lysbrytere som du vet er der, men som ikke kan intuitere den nøyaktige plasseringen av. Men du vil virkelig ha en drink med vann fra kjøkkenet, så du er iherdig.

Dette tilnærmer seg spindelfibrenes oppførsel når endene deres "strekker seg ut" og vokser mot kromosomer fra begge cellens poler. "Håper" å koble til kinetochores som fungerer som spindelfibrenes forbindelseslokal, kan de se ut til å undersøke cytoplasma, trekk tilbake og sondre litt til de endelig treffer målene sine.

Snart har spindelfibrene på hver side av cellen blitt festet til kinetokoren på kromatiden i hvert par som tilfeldigvis ligger på samme side av cellen. Det er ingen genetiske implikasjoner av denne tilfeldigheten fordi hver kromatid har nøyaktig samme DNA som søsteren.

Spindelfibrene setter deretter i gang et "dragkamp" i et forsøk på å til slutt balansere deres anstrengelser på en måte som etterlater kromosomens sentromer, og derav kromosomene selv, i en lineær type Justering.

Ved utbruddet av metafase, nedbryting av kjernekonvolutt fortsetter til fullføring, bortsett fra, selvfølgelig, i celler som ikke mister kjernefysiske membraner. Men det definerende trinnet for metafase, som vanligvis er veldig kort, er at kromosomene stiller seg opp langs planet som vil tjene som grensesnitt for kromosomdeling.

Denne lille overflaten kalles metafaseplate, og med tanken om at cellen er som en veldig liten kule i tankene, er denne plateens plassering langs ekvator av cellen.

Det er mulig for mer enn en spindelmikrotubuli å feste seg til en gitt kinetochore fra samme side, men i det minste en kinetochore mikrotubuli er festet til Hver stang. Etter at mikrorørene har vært engasjert i sitt trykk og trekk lenge nok til å komme til en tilstand av balansert spenning, slutter kromosomene å bevege seg, og metafasen er over.

På dette punktet kan spindelfibre vikle seg opp på to andre steder i cellen i tillegg til kinetochores. Disse kan være polar mikrotubuli (også kalt interpolar mikrotubuli), som strekker seg forbi de oppstilte kromosomene og over ekvator, nesten til motsatt mitotisk spindelopprinnelse; eller astral mikrotubuli, som når fra spindelpolen til cellemembranen på samme side.

Anafase er den mest visuelt slående komponenten i M-fasen fordi den involverer rask kromosombevegelse når de replikerte kromosomene splittes fra hverandre. Dette oppnås ved at søsterkromatidene i hvert dupliserte, justerte kromosomsett blir trukket mot motsatte poler av cellen av spindelfibrene.

Dette gjøres på grunn av mikrotubuliens arbeid, men det blir lettere ved nedbrytning av sammenheng proteiner som binder kinetochore til kinetochore-fibrene. I anafase begynner cellen å strekke seg fra en omtrent sfærisk form (eller en sirkel, hvis du ser på et tverrsnitt) til en grov ovoid form (dvs. en ellips).

Anafase kan sees på som med anafase A, hvor kinetochore spindelfibrene trekker kromosomene fra hverandre som beskrevet, og anafase B, hvor astralfibrene trekker polene enda lenger fra ekvator og dermed lenger fra hverandre, og tegner interpolære fibre forbi kromosomene på samme side og lett trampe dem sammen for turen i samme retning.

Også en kontraktil ring dannes fra aktinproteiner rett under plasmamembranen i anafase; denne ringen deltar i "klemmen" under cytokinese som resulterer i spalting av hele cellen.

Ved starten av denne delen av M-fasen har kromosomer i form av datterkjerner nådd hver sin ende av cellen. Den mitotiske spindelen, etter å ha fullført arbeidet, demonteres; se på noe stillas som er bygget langs siden av en liten bygning for å la konstruksjonen skilles fra hverandre, bjelke for bjelke, og du får ideen.

Dette er virkelig et oppryddingstrinn i M-fasen, analogt med epilogen til en roman. "Plottet" ble løst på slutten av anafase fordi kromatidene har kommet dit de skulle reise, men før "tegnene" kan komme videre, er det nødvendig med noe rengjøring.

I telofasekjernemembranen settes sammen igjen, og kromosomene kondenserer. Dette er ikke akkurat som å kjøre videoen av profase i omvendt retning, men den er nær. I cytokinesedeler cellen seg i to identiske datterceller, som hver forbereder seg på å gå inn i G1-fasen og gå ut på en egen cellesyklus.