3 etape ale interfazei

Oamenii de știință au observat mai întâi procesul de diviziune celulară la sfârșitul anilor 1800. Dovezile microscopice consistente ale celulelor care cheltuiesc energie și material pentru a se copia și împărți au infirmat teoria răspândită conform căreia celulele noi au apărut din generația spontană. Oamenii de știință începeau să înțeleagă fenomenul ciclului celular; acesta este procesul prin care celulele se „nasc” prin diviziunea celulară și apoi își trăiesc viața, desfășurându-și activitățile zilnice ale celulelor, până când este timpul să se supună ei înșiși diviziunii celulare.

Există o mulțime de motive pentru care o celulă ar putea să nu treacă printr-o diviziune. Unele celule din corpul uman pur și simplu nu; de exemplu, majoritatea celulelor nervoase încetează în cele din urmă să fie supuse diviziunii celulare, motiv pentru care o persoană care suportă leziuni nervoase ar putea suferi deficite motorii sau senzoriale permanente.

De obicei, însă ciclul celulei este un proces care constă din două faze:

TL; DR (Prea lung; Nu am citit)

Cele trei etape ale interfazei sunt G₁, care înseamnă Gap faza 1; Faza S, care înseamnă faza de sinteză; și G₂, care înseamnă faza 2 Gap. Interfaza este prima dintre cele două faze ale ciclului celular eucariot. A doua fază este mitoza sau faza M, care este atunci când are loc diviziunea celulară. Uneori celulele nu părăsesc G₁ pentru că nu sunt tipul de celule care se divid sau pentru că mor. În aceste cazuri, acestea se află într-o etapă numită G₀, care nu este considerat parte a ciclului celular.

Se numesc organisme unicelulare, cum ar fi bacteriile procariote, iar atunci când se angajează în diviziunea celulară, scopul lor este să se reproducă asexuat; ei creează descendenți. Se numește diviziune celulară procariotă fisiune binară în loc de mitoză. Procariotele au de obicei un singur cromozom care nici măcar nu este conținut de o membrană nucleară și le lipsește organele pe care le au alte tipuri de celule. În timpul fisiunii binare, o celulă procariotă face o copie a cromozomului său și apoi atașează fiecare copie soră a cromozomului pe o parte opusă a membranei sale celulare. Apoi începe să formeze o despicătură în membrana sa care se ciupe spre interior într-un proces numit invaginare, până când se separă în două celule identice, separate. Celulele care fac parte din ciclul celulelor mitotice sunt celulele eucariote. Nu sunt organisme vii individuale, ci celule care există ca unități cooperante ale organismelor mai mari. Celulele din ochi sau oasele tale sau celulele din limba pisicii tale sau din lamele de iarbă de pe peluza din față sunt toate Celulele eucariote. Acestea conțin mult mai mult material genetic decât un procariot, astfel încât procesul de diviziune celulară este, de asemenea, mult mai complex.

Ciclul celular și-a luat numele, deoarece celulele se împart în mod constant, începând din nou viața. Odată ce o celulă se împarte, acesta este sfârșitul fazei de mitoză și începe imediat din nou interfază. Desigur, în practică, ciclul celular se desfășoară fluid, dar oamenii de știință au delimitat faze și subfaze în cadrul procesului pentru a înțelege mai bine blocurile microscopice ale vieții. Celula nou divizată, care este acum una dintre cele două celule care anterior erau o singură celulă, se află în G₁ subfaza interfazei. G₁ este o abreviere pentru faza „Gap”; va exista încă o etichetă G₂. Este posibil să le vedeți scrise și ca G1 și G2. Când oamenii de știință au descoperit sub microscop munca celulară ocupată și fundamentală a mitozei, ei a interpretat interfaza relativ mai puțin dramatică ca fiind o fază de repaus sau pauză între celulă diviziuni.

L-au numit pe G₁ etapa cu cuvântul „decalaj” folosind această interpretare, dar în acest sens, este un nume greșit. In realitate, G₁ este mai mult o etapă de creștere decât o etapă de odihnă. În această fază, celula face toate lucrurile care sunt normale pentru tipul său de celulă. Dacă este o celulă albă din sânge, aceasta va efectua acțiuni defensive pentru sistemul imunitar. Dacă este o celulă frunze într-o plantă, va efectua fotosinteza și schimbul de gaze. Este probabil ca celula să crească. Unele celule cresc lent în timpul G₁ în timp ce altele cresc foarte rapid. Celula sintetizează molecule, cum ar fi acid ribonucleic (ARN) și diverse proteine. La un moment dat târziu în G₁ etapă, celula trebuie să „decidă” dacă trece sau nu la următoarea etapă a interfazei.

O moleculă numită kinază dependentă de ciclină (CDK) reglează ciclul celular. Această reglementare este necesară pentru a preveni pierderea controlului asupra creșterii celulare. Diviziunea celulară în afara controlului la animale este un alt mod de a descrie o tumoare malignă sau cancer. CDK furnizează semnale la punctele de control în timpul punctelor specifice ale ciclului celulei pentru ca celula să continue sau să se întrerupă. Anumiți factori de mediu contribuie la faptul că CDK furnizează aceste semnale. Acestea includ disponibilitatea nutrienților și factorii de creștere, precum și densitatea celulară în țesutul înconjurător. Densitatea celulară este o metodă deosebit de importantă de autoreglare utilizată de celule pentru a menține rate de creștere a țesuturilor sănătoase. CDK reglează ciclul celular în timpul celor trei etape ale interfazei, precum și în timpul mitozei (numită și faza M).

Dacă o celulă atinge un punct de control de reglementare și nu primește un semnal pentru a continua înainte cu ciclul celulei (de exemplu, dacă este la sfârșitul lui G₁ în interfază și așteaptă să intre în faza S în interfază), există două lucruri posibile pe care celula le-ar putea face. Una este că se poate întrerupe în timp ce problema este rezolvată. Dacă, de exemplu, o componentă necesară este deteriorată sau lipsește, ar putea fi efectuate reparații sau suplimentări, iar apoi s-ar putea apropia din nou de punctul de control. Cealaltă opțiune pentru celulă este de a intra într-o fază diferită numită G₀, care se află în afara ciclului celular. Această denumire este pentru celulele care vor continua să funcționeze așa cum ar trebui, dar nu vor trece la faza S sau la mitoză și, ca atare, nu se vor angaja în diviziunea celulară. Majoritatea celulelor nervoase umane adulte sunt considerate a fi în G₀ fază, deoarece de obicei nu trec la faza S sau la mitoză. Celulele din G₀ faza sunt considerate a fi în repaus, ceea ce înseamnă că se află într-o stare nedivizională sau senescentă, ceea ce înseamnă că sunt pe moarte.

În timpul G₁ în etapa de interfață, există două puncte de control de reglementare prin care celula trebuie să treacă înainte de a continua. Unul evaluează dacă ADN-ul celulei este deteriorat și, dacă este, ADN-ul trebuie reparat înainte ca acesta să poată continua. Chiar și atunci când celula este gata să treacă la faza S a interfazei, există un alt punct de control de făcut sigur că condițiile de mediu - adică starea mediului care înconjoară imediat celula - sunt favorabil. Aceste condiții includ densitatea celulară a țesutului înconjurător. Când celula are condițiile necesare pentru a trece de la G₁ în faza S, o proteină ciclină se leagă de CDK, expunând partea activă a moleculei, care semnalează celulei că este timpul să înceapă faza S. Dacă celula nu îndeplinește condițiile pentru a trece de la G₁ în faza S, ciclina nu va activa CDK, ceea ce va împiedica progresia. În unele cazuri, cum ar fi ADN-ul deteriorat, proteinele inhibitoare CDK se vor lega de moleculele CDK-ciclină pentru a preveni progresia până la remedierea problemei.

Odată ce celula intră Faza S., trebuie să continue până la sfârșitul ciclului celular fără a se întoarce sau a se retrage la G₀. Cu toate acestea, există mai multe puncte de control pe tot parcursul procesului, pentru a vă asigura că pașii sunt finalizați corect înainte ca celula să treacă la următoarea fază a ciclului celular. „S” în faza S reprezintă sinteză deoarece celula sintetizează sau creează o copie nouă a ADN-ului său. În celulele umane, aceasta înseamnă că celula produce un set complet nou de 46 de cromozomi în timpul fazei S. Această etapă este reglementată cu atenție pentru a preveni trecerea erorilor la etapa următoare; acele erori sunt mutații. Mutațiile se întâmplă suficient de des, dar reglementările privind ciclul celular previn mult mai multe dintre ele. În timpul replicării ADN-ului, fiecare cromozom devine extrem de înfășurat în jurul unor fire de proteine ​​numite histone, reducând lungimea acestora de la 2 nanometri la 5 microni. Se numesc cei doi noi cromozomi surori duplicați cromatide. Histonele leagă cele două cromatide potrivite împreună strâns pe lungimea lor. Punctul în care sunt unite se numește centromer. (Consultați Resurse pentru o reprezentare vizuală a acestui lucru.)

Pentru a adăuga mișcărilor complicate care se întâmplă în timpul replicării ADN-ului, multe celule eucariote sunt diploide, ceea ce înseamnă că cromozomii lor sunt aranjați în mod normal în perechi. Majoritatea celulelor umane sunt diploide, cu excepția celulelor reproductive; acestea includ ovocitele (ouăle) și spermatocitele (spermatozoizii), care sunt haploide și au 23 de cromozomi. Celulele somatice umane, care sunt toate celelalte celule din corp, au 46 de cromozomi, dispuși în 23 de perechi. Cromozomii împerecheați sunt numiți o pereche omologă. În timpul fazei S a interfazei, când fiecare cromozom individual dintr-o pereche omologă originală este reprodus, rezultând două cromatide surori din fiecare cromozom original sunt unite, formând o figură care arată ca două X-uri lipite împreună. În timpul mitozei, nucleul se va împărți în doi nuclei noi, trăgând unul din fiecare cromatidă din fiecare pereche omologă departe de sora sa.

Dacă celula trece punctele de control ale fazei S, care sunt preocupate în special de asigurarea faptului că ADN-ul nu a fost deteriorat, că acesta replicat corect și că s-a reprodus o singură dată, apoi factorii de reglementare permit celulei să treacă la următoarea etapă a interfază. Acesta este G₂, care înseamnă Gap faza 2, ca G₁. Este, de asemenea, un nume greșit, deoarece celula nu așteaptă, dar este foarte ocupată în această etapă. Celula continuă să-și facă treaba normală. Reamintim acele exemple din G₁ a unei celule frunze care efectuează fotosinteza sau a unei celule albe din sânge care apără corpul împotriva agenților patogeni. De asemenea, se pregătește să părăsească interfaza și să intre în mitoză (faza M), care este a doua și ultima etapă a ciclului celular, înainte ca aceasta să se împartă și să înceapă din nou.

Un alt punct de control în timpul G₂ asigură faptul că ADN-ul a fost reprodus corect, iar CDK îi permite să meargă înainte doar dacă trece prin sondaj. În timpul G₂, celula replică centromerul care leagă cromatidele, formând ceva numit microtubul. Acest lucru va deveni parte a fusului, care este o rețea de fibre care va ghida cromatidele surori îndepărtate una de cealaltă și către locurile lor adecvate în nucleele nou divizate. În această fază, mitocondriile și cloroplastele se divid și ele, atunci când sunt prezente în celulă. Când celula și-a depășit punctele de control, este pregătită pentru mitoză și a terminat cele trei etape ale interfazei. În timpul mitozei, nucleul se va împărți în două nuclee și, în același timp, un proces numit citokinezie va împărți citoplasma, adică restul celulei, în două celule. Până la sfârșitul acestor procese, vor exista două celule noi, gata să înceapă G₁ etapa de interfază din nou.