Faza S: Ce se întâmplă în această subfază a ciclului celular?

Te-ai întrebat vreodată cum crește corpul tău sau cum vindecă o vătămare? Răspunsul scurt este diviziune celulara.

Probabil nu este o surpriză faptul că acest proces vital de biologie celulară este extrem de reglementat - și, prin urmare, include mulți pași. Unul dintre acești pași importanți este Faza S. a ciclului celular.

ciclul celulei - numit uneori ciclul de diviziune celulară - cuprinde etapele a Celulă eucariotă trebuie să se completeze pentru a împărți și a produce noi celule. Când o celulă se divide, oamenii de știință numesc celula originală celula parinte iar celulele produse de scindare celule fiice.

Mitoză și interfază sunt cele două părți de bază care alcătuiesc ciclul celular. Mitoză (uneori numită fază M) este porțiunea ciclului în care are loc diviziunea celulară reală. Interfază este timpul dintre diviziuni când celula face treaba pentru a se pregăti să se împartă, cum ar fi creșterea și replicarea ADN-ului său.

Timpul necesar pentru a finaliza ciclul celular depinde de tipul celulei și de condiții. De exemplu, majoritatea celulelor umane necesită 24 de ore complete pentru a se împărți, dar unele celule se deplasează rapid și se împart mult mai repede.

Oamenii de știință care cresc celulele care acoperă intestinele în laborator văd uneori că aceste celule completează ciclul celular la fiecare nouă până la zece ore!

Porțiunea interfazică a ciclului celular este mult mai lungă decât porțiunea de mitoză. Acest lucru are sens, deoarece o nouă celulă trebuie să absoarbă substanțele nutritive de care are nevoie pentru a crește și a replica ADN-ul și alte mașini vitale pentru a deveni o celulă mamă și se poate diviza prin mitoză.

Partea interfazică a ciclului celular include subfaze numite Lacuna 1 (Faza G1), Sinteza (Faza S.) și Gap 2 (Faza G2).

Ciclul celular este un cerc, dar unele celule ies din ciclul celular temporar sau permanent prin intermediul Faza Gap 0 (G0). În timp ce se află în această sub-fază, celula își consumă energia îndeplinind orice sarcini pe care le face în mod normal tipul de celulă, mai degrabă decât să se împartă sau să se pregătească pentru divizare.

În timpul sub-fazelor G1 și G2, celula crește, își reproduce organitele și se pregătește să se împartă în celule fiice. Faza S. este Sinteza ADN-ului fază. În timpul acestei porțiuni a ciclului celular, celula își reproduce întregul complement de ADN.

De asemenea, formează centrosom, care este centrul de organizare a microtubulilor care va ajuta în cele din urmă celula să despartă ADN-ul care va fi împărțit între celulele fiice.

Faza S este importantă din cauza a ceea ce are loc în această porțiune a ciclului celular și, de asemenea, din cauza a ceea ce reprezintă.

Introducerea fazei S (trecerea prin tranziția G1 / S) este un punct de control major în ciclul celulei, numit uneori punctul de restricție. Vă puteți gândi la acesta ca la punctul de neîntoarcere pentru celulă, deoarece este ultima oportunitate pentru celulă de a se opri proliferarea celulelor, sau creșterea celulară prin diviziune celulară. Odată ce celula intră în faza S, este destinată finalizării diviziunii celulare, indiferent de ce.

Deoarece faza S este punctul principal de control, celula trebuie să regleze strâns această porțiune a ciclului celular folosind gene și produse genetice, cum ar fi proteinele.

Pentru a face acest lucru, celula se bazează pe menținerea unui echilibru între gene pro-proliferative, care îndeamnă celula să se împartă și gene supresoare tumorale, care lucrează pentru a opri proliferarea celulară. Unele proteine ​​supresoare tumorale importante (codificate de gene supresoare tumorale) includ p53, p21, Chk1 / 2 și pRb.

Lucrarea majoră a fazei S a ciclului celular este reproducerea întregului complement de ADN. Pentru a face acest lucru, celula activează complexe de pre-replicare originile replicării. Acestea sunt pur și simplu zone ale ADN-ului în care va începe replicarea.

În timp ce un organism simplu precum un protist unicelular ar putea avea o singură origine de replicare, organismele mai complexe au multe altele. De exemplu, un organism de drojdie poate avea până la 400 de origini de replicare, în timp ce o celulă umană poate avea 60.000 de origini de replicare.

Celulele umane necesită acest număr imens de origini de replicare, deoarece ADN-ul uman este atât de lung. Oamenii de știință știu că Replicarea ADN-ului utilajele pot copia doar aproximativ 20 până la 100 de baze pe secundă, ceea ce înseamnă că un singur cromozom ar necesita aproximativ 2.000 de ore pentru a se reproduce folosind o singură origine de replicare.

Datorită actualizării la 60.000 de origini de replicare, celulele umane pot finaliza, în schimb, faza S vreo opt ore.

La locurile de origine de replicare, replicarea ADN se bazează pe o enzimă numită helicase. Această enzimă desfășoară helixul ADN cu catenă dublă - ca și cum ar fi dezarhivarea unui fermoar. Odată derulat, fiecare dintre cele două fire va deveni un șablon pentru a sintetiza noi fire destinate celulelor fiice.

Construirea efectivă a noilor fire de ADN copiat necesită o altă enzimă, ADN polimerază. Bazele (sau nucleotide) care cuprind catena ADN trebuie să urmeze regula complementară de asociere a bazelor. Acest lucru le cere să se lege întotdeauna într-un mod specific: adenină cu timină și citozină cu guanină. Folosind acest model, enzima construiește un nou fir care se împerechează perfect cu șablonul.

La fel ca helixul ADN original, ADN-ul nou sintetizat este foarte lung și necesită ambalare atentă pentru a se încadra în nucleu. Pentru a face acest lucru, celula produce proteine ​​numite histone. Aceste histone acționează ca niște bobine pe care ADN-ul le înfășoară, la fel ca firul de pe un fus. Împreună, ADN-ul și histonele formează complexe numite nucleozomi.

Desigur, este vital ca ADN-ul nou sintetizat să se potrivească perfect cu șablonul, producând o helică de ADN cu dublă catenă identică cu originalul. La fel cum probabil faceți atunci când scrieți un eseu sau rezolvați probleme de matematică, celula trebuie să își verifice activitatea pentru a evita erorile.

Acest lucru este important, deoarece ADN-ul va codifica în cele din urmă proteinele și altele importante biomolecule. Chiar și un singur nucleotid șters sau modificat poate face diferența între un funcțional produs genetic și unul care nu funcționează. Această deteriorare a ADN-ului este una dintre cauzele multor boli umane.

Există trei puncte de control majore pentru corectarea ADN-ului nou reprodus. Primul este punctul de control al replicării la replicare furci. Aceste furci sunt pur și simplu locurile în care ADN-ul se dezarhivează și ADN-polimeraza construiește noile fire.

În timp ce adaugă noi baze, enzima își verifică, de asemenea, funcționarea pe măsură ce se deplasează pe fir. site activ de exonuclează pe enzimă poate edita orice nucleotide adăugate la catena din greșeală, prevenind greșelile în timp real în timpul sintezei ADN-ului.

Celelalte puncte de control - numite Punct de control S-M si punctul de control al fazei intra-S - permite celulei să revizuiască ADN-ul nou sintetizat pentru erori care au apărut în timpul replicării ADN-ului. Dacă se găsesc erori, ciclul celulei se va întrerupe în timp ce kinaza enzimele se mobilizează pe site pentru a repara erorile.

Punctele de control ale ciclului celular sunt cruciale pentru producerea de celule sănătoase și funcționale. Erori sau daune necorectate pot provoca boli umane, inclusiv cancer. Dacă erorile sau deteriorările sunt severe sau ireparabile, celula poate suferi apoptoza, sau moartea celulară programată. Acest lucru ucide în esență celula înainte de a putea provoca probleme grave în corpul dumneavoastră.