Faza M: Ce se întâmplă în această fază a ciclului celular?

Celulele sunt unitățile fundamentale ale vieții, fiind cele mai ireductibile entități care păstrează toate proprietățile de bază ale ființelor vii, cum ar fi activitatea metabolică și un mijloc de reproducere. Așa cum organismele întregi progresează prin propria lor versiune a ciclului de viață - naștere, maturare, reproducere, îmbătrânire și moarte - celulele individuale au un ciclu de viață propriu, numit în mod adecvat ciclul celulei.

(Trebuie remarcat că unele viețuitoare constau doar dintr-o singură celulă, ceea ce face ca „ciclul de viață” și „ciclul celular” să se suprapună complet cu propoziții pentru aceste organisme.)

Celulele din organismele complexe nu trăiesc aproape atât de mult timp cât creaturile în care există. Ciclul de viață celular este în general mai previzibil și mai ușor de separat în componente destul de distincte decât arcul de viață al unui animal moderat complex.

Aceste etape includ interfază si Faza M, fiecare dintre care include un număr de subetape. Faza M cuprinde mitoză, procesul prin care celulele se reproduc asexual pentru a crea celule noi.

Chiar și cel mai redutabil activ vulcani petreceți mult mai mult timp latent decât erup, dar nimeni nu acordă prea multă atenție perioadelor de liniște. Într-un sens, celulele sunt astfel: mitoza este de departe cea mai ocupată și dramatică parte a ciclului celular, dar celula își petrece de fapt cea mai mare parte a timpului în interfază. Această fază în sine include G₁, S și G₂ etape.

O celulă nou creată intră în prima decalaj (G₁) fază, în timpul căruia tot conținutul celulei (de exemplu, mitocondriile, reticulul endoplasmatic, aparatul Golgi și altele organite) cu excepția cromozomilor sunt duplicate.

În cele ulterioare faza de sinteză (S), toți cromozomii celulei - la om, există 46 - sunt duplicați (sau replicat, pentru a folosi limbajul biochimic).

In secunda decalaj (G₂) fază, celula efectuează o verificare a controlului calității asupra sa, scanând conținutul replicat pentru a detecta erori și efectuând orice remedieri necesare. Celula trece apoi la Faza M.

• Unele celule din țesuturi în care proliferarea și rotația este scăzută, cum ar fi ficatul, petrec perioade lungi de timp într-o fază marcată G₀, cu acest „off-ramp” din ciclul tipic care apare imediat după finalizarea mitozei.

În timpul interfazei, celula crește la dimensiunea necesară pentru a se împărți, făcând copii ale diferitelor sale elemente în etape distincte de-a lungul drumului. Sfârșitul G₁ faza este semnalată de o proteină, marcând ceea ce se numește G₁ punct de control.

Un G similar₂ punctul de control marchează începutul fazei M. Nu există S₁ punct de control, totuși. În unele celule, faza S trece direct în faza M.

Când celula nu își petrece timpul verificându-și activitatea într-un G programat₂ fază, evenimentul care precede direct faza M este replicarea ADN-ului (replicarea cromozomilor) în faza S. În caz contrar, un G₂ faza de lungime variabilă ocupă punctul din ciclul celular chiar înainte de începerea mitozei.

Mitoza este un proces care are loc în Celulele eucariote (de exemplu, celule vegetale, celule de mamifere și cele ale altor animale, protiste și ciuperci) și are ca rezultat producerea de două celule fiice dintr-o celulă părinte, celulele fiice fiind identice genetic cu părintele și între ele.

Este astfel asexuat, contrastându-l cu meioză, un tip de diviziune celulară care are loc în anumite celule din gonade și implică jonglarea și amestecarea materialului genetic. Omologul său din lumea procariote este fisiune binară. În majoritatea celulelor animale, procesul durează aproximativ o oră - o mică parte din durata de viață a unei celule tipice.

Cuvântul „mitoză” înseamnă „fir”, deoarece acesta descrie aspectul microscopic al cromozomilor care se pregătesc să se divizeze și care s-au condensat astfel în structuri lungi, cu aspect liniar. Chiar și la un microscop puternic, cromozomii interfazici, care se află difuz în nucleu, sunt foarte greu de vizualizat.

Se crede în mod obișnuit că mitoza se referă la divizarea în jumătăți egale a celulei părinte. Nu este cazul, deoarece mitoza se referă doar la evenimente din nucleu care implică cromozomi. Diviziunea celulară în ansamblu se numește citokinezie, în timp ce diviziunea nucleară (inclusiv anvelopa nucleară) este cunoscută sub numele de cariocinezie.

Clasic, cei patru au numit etapele mitozei includ, în ordinea în care apar, profază, metafaza, anafaza și telofazat. Multe surse includ descrierea detaliată a celei de-a cincea faze, prometafaza, care este, fără îndoială, diferit atât de profază, cât și de metafază.

Fiecare dintre aceste faze are propriile sale minuni complicate, care vor fi detaliate în curând. Dar este de multe ori util să aliniați mental fiecare fază de mitoză cu o scurtă descriere despre ceea ce implică. De exemplu:

• Profază: Se produce condensarea cromozomilor.
• Prometafaza: Fusele se atașează.
• Metafaza: Cromozomii se aliniază.
• Anafaza: Cromatidele se separă.
• Telofază: Reformele de membrană.

Oricum, dacă un prieten îți spune că faza M are patru subetape și altcineva susține că este cinci, creează asta la diferențe probabile în ceea ce privește vârsta lor (și astfel când au aflat despre faza M în școală) și ia în considerare pe amândoi dreapta.

Apariția cromozomilor condensați marchează debutul profazei, în același mod în care formarea unor grupuri distincte de oameni care vorbesc marchează începutul „oficial” al unei adunări sociale.

Când condensarea cromatinei transformă materialul genetic în cromozomi complet formați, cromatidele surori ale fiecărui cromozom replicat pot fi văzute unite la nivelul centromer între ele. Centromerul este locul unde a kinetochore se va forma în cele din urmă pe fiecare cromatidă.

De asemenea, în profază, cei doi centrosomi, care au fost duplicate în interfază, încep să se deplaseze către laturile opuse sau polii celulei. Procedând astfel, ei încep să asambleze fus mitotic, care constă din fibre de fus facut din microtubuli care se extind de la polii celulei spre centru și se atașează de kinetochore (printre alte structuri).

Așa cum probabil ați prezice, fibrele fusului sunt orientate paralel între ele și perpendiculare pe eventuala linie de diviziune a cromozomilor.

De asemenea, în multe eucariote superioare, învelișul nuclear este degradat sub acțiunea enzimelor protein kinazei în timpul acestei faze și va fi reconstruit de la zero la sfârșitul mitozei în telofază.

Dar în alte organisme, anvelopa nucleară nu este niciodată demontată formal. În schimb, este întins împreună cu celula în întregime, pe măsură ce cromozomii se separă și este împărțit cu grijă dintr-o dată.

Imaginează-ți că stai într-un hol complet întunecat, bâjbâind înainte spre un banc de întrerupătoare de lumină despre care știi că este acolo, dar care nu poate intui poziția exactă. Dar chiar vrei o băutură de apă din bucătărie, deci ești persistent.

Acest lucru se apropie de comportamentul fibrelor fusului pe măsură ce capetele lor „ajung” și cresc spre cromozomi de la ambii poli ai celulei. „Sperând” să se conecteze la kinetocorii care servesc drept locus de conectare a fibrelor fusului, pot fi văzuți parând că sondează citoplasma, retrage și mai sondează până când își ating în sfârșit țintele.

În scurt timp, fibrele fusului de pe fiecare parte a celulei s-au atașat de kinetocor pe cromatidă în fiecare pereche care se întinde pe aceeași parte a celulei. Nu există implicații genetice ale acestei întâmplări, deoarece fiecare cromatidă are exact același ADN ca sora sa.

Fibrele fusului inițiază apoi un „remorcher” într-un efort de a-și echilibra eforturile într-un fel care lasă centromerii cromozomilor și, prin urmare, cromozomii înșiși, într-un tip liniar de aliniere.

La debutul metafaza, defalcarea anvelopei nucleare se finalizează, cu excepția, desigur, în celulele care nu își pierd deloc membranele nucleare. Dar etapa definitorie a metafazei, care este de obicei foarte scurtă, este aceea că cromozomii se aliniază de-a lungul planului care va servi drept interfață a diviziunii cromozomiale.

Această mică suprafață se numește placa metafazica, și, având în vedere că celula este ca o sferă foarte mică în minte, poziția acestei plăci este de-a lungul ecuator a celulei.

Este posibil ca mai mult de un microtubul fus să se atașeze la un anumit kinetocor din aceeași parte, dar macar un microtubul kinetochoric este atașat la fiecare stâlp. După ce microtubulii au fost implicați în jocul lor de împingere și tragere suficient de mult timp pentru a ajunge la o stare de tensiune echilibrată, cromozomii se opresc din mișcare și metafaza sa încheiat.

În acest moment, fibrele fusului pot fi lichidate în alte două locuri ale celulei, în afară de kinetochori. Acestea pot fi polar microtubuli (denumiți și interpolar microtubuli), care se extind dincolo de cromozomii aliniați și de-a lungul ecuatorului, aproape până la originea fusului mitotic opus; sau astral microtubuli, care ajung de la polul fusului la membrana celulară de pe aceeași parte.

Anafaza este cea mai impresionantă componentă vizuală a fazei M, deoarece implică o mișcare rapidă a cromozomilor atunci când cromozomii reproduși se despart. Acest lucru este realizat de cromatidele surori în fiecare set de cromozomi aliniați, duplicat, fiind atrași către polii opuși ai celulei de către fibrele fusului.

Acest lucru se face datorită muncii microtubulilor, dar este facilitat de defalcarea cohesin proteine ​​care leagă kinetocorul de fibrele kinetocore. În anafază, celula începe să se întindă de la o formă aproximativ sferică (sau un cerc, dacă priviți o secțiune transversală) într-o formă aproximativ ovoidală (adică o elipsă).

Anafaza poate fi privită ca prezentare anafaza A, în care fibrele fusului kinetochoric separă cromozomii așa cum este descris și anafaza B, în care fibrele astrale trag polii și mai departe de ecuator și astfel mai departe unul de celălalt, trasând fibre interpolare trec cromozomii de pe aceeași parte și le cajolează ușor de-a lungul drumului în aceeași parte direcţie.

Deasemenea o inel contractil se formează din proteine ​​de actină chiar sub membrana plasmatică în anafază; acest inel participă la „stoarcere” în timpul citokinezei care are ca rezultat clivarea întregii celule.

La începutul acestei părți a fazei M, cromozomii sub formă de nuclee fiice au ajuns la capetele opuse ale celulei. Fusul mitotic, după ce și-a finalizat lucrarea, este demontat; poza, să zicem, niște schele minuscule construite de-a lungul unei laterale a unei mici clădiri pentru a permite construcția să fie desfăcută, grindă cu grindă, și îți vine ideea.

Acesta este într-adevăr un pas de curățare a fazei M, analog cu epilogul unui roman. „Complotul” a fost rezolvat la sfârșitul anafazei, deoarece cromatidele au ajuns acolo unde trebuiau să călătorească, dar înainte ca „personajele” să poată merge mai departe, este necesară o menajere.

În telofazat, membrana nucleară este reasamblată, iar cromozomii se condensează. Acest lucru nu este exact ca rularea videoclipului profazei în sens invers, dar este aproape. În citokinezie, celula se împarte în două celule fiice identice, fiecare dintre ele pregătindu-se să intre în faza G1 și să se angajeze într-un ciclu celular propriu.