Faza G2: co się dzieje w tej podfazie cyklu komórkowego?

Kiedy komórki eukariotyczne dzielą się, przechodzą złożony proces składający się z czterech głównych etapów, w tym fazy G2. cykl komórkowy obejmuje takie etapy, jak wzrost komórek, replikacja DNA i mitoza (kluczowy temat w biologii komórki).

Dlatego komórki eukariotyczne mają jądro, które również musi zostać zduplikowane, ogólny proces jest bardziej skomplikowany niż rozszczepienie binarne stosowane przez komórki prokariotyczne, które nie mają jądra.

mitoza faza jest ostatnim etapem podziału komórek. W rezultacie powstają dwie nowe komórki potomne, każda z pełnym zestawem DNA, jądrem i organellami. Jeśli komórka ma przestać się dzielić, wychodzi z cyklu komórkowego i wchodzi w fazę G0.

Jeśli komórka ma się ponownie podzielić, wchodzi do interfaza między dwoma podziałami komórkowymi. Trzy części interfazy to Faza G1 (lub faza przerwy 1), po której następuje Faza S (lub faza syntezy białek i DNA) i wreszcie Faza G2 (lub faza Gap 2) poprzedzająca kolejną fazę mitozy.

Podział komórek poprzez mitozę jest bezpłciową formą namnażania się komórek, która służy do wytwarzania większej ilości tego samego rodzaju komórek. Wyższe komórki zwierzęce wykorzystują mitozę do produkcji nowych komórek, w tym komórki, które szybko się zużywają, takie jak komórki skóry. Proces ten jest również stosowany podczas wzrostu tkanek, np. u młodych zwierząt lub do naprawy uszkodzeń.

W niektórych tkankach, gdy organizm ma wymaganą liczbę komórek określonego typu, nie są potrzebne nowe komórki, a istniejące komórki wchodzą w fazę G0, w której przestają się namnażać. Dotyczy to zwłaszcza wysoce zróżnicowanych komórek, takich jak komórki nerwowe. Gdy mózg lub rdzeń kręgowy ma odpowiednią liczbę komórek, komórki nerwowe nie dzielą się, aby produkować więcej.

Jeśli komórka musi się ponownie podzielić, wchodzi w następujące fazy:

1. Faza przerwy G1

To jest luka między podziałem komórki a replikacją DNA. komórka się przygotowuje do następnego podziału w cyklu komórkowym lub wychodzi z cyklu komórkowego i wchodzi do G0.

2. Faza syntezy S

Komórka zobowiązuje się do rozpoczęcia kolejnego podziału komórkowego i sprawia, że kopie jego DNA podczas syntezy dodatkowych białek potrzebnych do podziału komórek.

3. Faza luki G2

To jest przepaść między replikacja DNA i mitoza. Komórka odtwarza swoją organelle i upewnia się, że wszystko jest gotowy do podziału.

Po wzroście komórki podczas fazy G1 i replikacji DNA podczas fazy S, komórka jest gotowa do wejścia w fazę G2. G2 nazywa się fazą przerwy, ponieważ nie ma dalszego postępu specyficznego dla podziału komórki. Zamiast tego istnieje wysoki poziom przygotowania i kontrola aby upewnić się, że wszystko jest na miejscu dla pomyślnej mitozy.

Zanim faza G2 może się rozpocząć, każdy chromosom komórki musi zostać zduplikowany i muszą być obecne białka wymagane dla dodatkowych błon komórkowych i struktur komórkowych.

Na początku G2 organelle takie jak mitochondria i lizosomy zacznij się mnożyć. Te organelle mają własne DNA i mogą zacząć się dzielić niezależnie, ale sama komórka musi wytworzyć dodatkowe rybosomy, aby zaspokoić potrzeby dwóch potencjalnych komórek potomnych.

Faza G2 pełni dwie główne funkcje.

Po pierwsze, komórka musi sprawdź czy wszystko jest gotowe na mitozę i musi skorygować wszelkie braki. Jeśli komórka wykryje poważne problemy, których nie można natychmiast naprawić, może przerwać cykl komórkowy i zatrzymać proces podziału. W fazie G2 organizm upewnia się, że żadne nowe komórki nie są uszkodzone.

Kontrole, które podejmuje komórka, obejmują sprawdzenie, czy DNA zostało prawidłowo zreplikowane i czy jest wystarczająca ilość materiału dla dwóch komórek. Nici DNA muszą być kompletne, bez żadnych przerw i musi być prawidłowa liczba dwukrotności nici oryginalnej komórki. Jeśli komórka znajdzie pęknięcie, nić DNA jest naprawiony.

Dwie nowe komórki muszą być otoczone kompletnymi błonami i każda z nich musi otrzymać wystarczającą ilość materiału komórkowego, aby prawidłowo funkcjonować. Podczas fazy G2 często syntetyzuje się dodatkowe białko, a organelle namnażają się, aż wystarczają na dwie komórki.

Inne materiały komórkowe, takie jak lipidy dla membrany mogą być również produkowane. Przy całej tej aktywności komórka często rośnie znacznie podczas G2.

Zaawansowane organizmy, takie jak kręgowce, mają wyspecjalizowane i zróżnicowane komórki, które koordynują ich aktywność i polegają na sobie nawzajem w wielu funkcjach. W rezultacie organizmy te są bardzo wrażliwe na rozpad komórek i komórki wadliwe.

Aby uniknąć tworzenia komórek, które nie działają prawidłowo, wiele zwierząt ma późny punkt kontrolny podziału komórek faza G2. Komórka zweryfikowała wiele kluczowych czynników, a wyniki są przeglądane w punkcie kontrolnym.

Jeśli komórka znalazła jakieś problemy i była w stanie je naprawić, przejdzie przez punkt kontrolny i podział komórki będzie mógł być kontynuowany. Jeśli problemy będą się utrzymywać, komórka nie podzieli się i spróbuje rozwiązać problemy przed kontynuowaniem procesu podziału komórki.

Oceny szczegółowe przeprowadzane w punkcie kontrolnym obejmują:

• Uszkodzenie DNA: Specyficzne białka gromadzą się w miejscach uszkodzonego DNA. Jeśli te białka są obecne, komórka nie podzieli się.
• replikacja DNA: Komórka przerywa proces podziału, jeśli nie wszystkie nici DNA zostały całkowicie zduplikowane.
• Ocena stanu komórki: Białka komórkowe, organelle i inne struktury muszą być na miejscu w wystarczających ilościach.
• Stres komórkowy: Jeśli komórka jest pod wpływem stresu, wzrost komórek ustanie. Na przykład, światło ultrafioletowe może stresować komórki i skutkować aktywacją punktu kontrolnego fazy G2/M, zatrzymując cykl komórkowy.

Po przejściu punktu kontrolnego G2 komórka może przygotować się do mitozy. Pierwszym etapem mitozy jest profaza, podczas której zachodzą przygotowania do migracji chromosomów na przeciwległe końce komórki. Gdy komórka opuszcza fazę G2, uwalniane są białka promujące funkcje mitozy.

Komórka rozpoczyna proces podziału.

Kluczowe funkcje realizowane, gdy komórka opuszcza G2 są inicjowane przez kompleks białkowy zwany MPF lub czynnik sprzyjający mitozie. Po rozpoczęciu pierwszych funkcji mitozy MPF zostaje zneutralizowany.

W tym momencie zaczęły się formować wrzeciona mitozy, a otoczka jądrowa zaczęła ulegać degradacji. Zduplikowane DNA ma postać chromatynai kondensuje się, tworząc nowe chromosomy.

Podczas gdy faza G2 jest ważnym czynnikiem kontroli wzrostu komórek dla zaawansowanych organizmów, nie jest niezbędna do podziału komórek. Niektóre prymitywne komórki eukariotyczne i niektóre komórki rakowe mogą przejść bezpośrednio z fazy S replikacji DNA do mitozy.

Brak fazy G2 eliminuje punkt kontrolny, który można wykorzystać do kontrolowania wzrostu tkanki i pomaga w szybkim rozprzestrzenianiu się niektórych nowotworów.

Normalne komórki w tkankach zaawansowanych zwierząt potrzebują fazy G2 i jej punktu kontrolnego, aby zapewnić skoordynowany wzrost wszystkich komórek organizmu i jego tkanek. Gdy komórka opuści fazę G2 i pomyślnie przeszła przez odpowiedni punkt kontrolny, a udany podział komórek z dwiema funkcjonalnymi komórkami potomnymi staje się znacznie bardziej prawdopodobne.