3 этапа интерфазы

Ученые впервые наблюдали процесс деления клеток в конце 1800-х годов. Постоянные микроскопические свидетельства того, что клетки расходуют энергию и материал на копирование и деление самих себя, опровергли широко распространенную теорию о том, что новые клетки возникли в результате спонтанного зарождения. Ученые начали понимать феномен клеточного цикла; это процесс, посредством которого клетки «рождаются» посредством клеточного деления, а затем живут своей жизнью, выполняя свою повседневную клеточную деятельность, пока не наступит время самим подвергнуться клеточному делению.

Существует множество причин, по которым клетка может не пройти деление. Некоторых клеток человеческого тела просто нет; например, большинство нервных клеток в конечном итоге перестают подвергаться клеточному делению, поэтому человек, перенесший повреждение нервов, может страдать от постоянного моторного или сенсорного дефицита.

Однако обычно клеточный цикл это процесс, состоящий из двух фаз: межфазный а также митоз. Митоз - это часть клеточного цикла, которая включает деление клетки, но средняя клетка проводит 90 процентов своей жизни в интерфазе, что просто означает, что клетка живет и растет, а не делится. Внутри интерфазы есть три субфазы. Эти

TL; DR (слишком длинный; Не читал)

Три стадии интерфазы: G₁, что означает фазу разрыва 1; S-фаза, что означает фазу синтеза; и G₂, что означает Gap phase 2. Интерфаза - это первая из двух фаз клеточного цикла эукариот. Вторая фаза - митоз или М-фаза, когда происходит деление клеток. Иногда клетки не выходят из G₁ потому что они не относятся к тому типу клеток, которые делятся, или потому, что они умирают. В этих случаях они находятся на стадии, называемой G₀, который не считается частью клеточного цикла.

Одноклеточные организмы, такие как бактерии, называются прокариоты, и когда они участвуют в делении клеток, их цель - бесполое размножение; они создают потомство. Деление прокариотических клеток называется двойное деление вместо митоза. Прокариоты обычно имеют только одну хромосому, которая даже не содержится в ядерной мембране, и им не хватает органелл, которые есть у других типов клеток. Во время бинарного деления прокариотическая клетка делает копию своей хромосомы, а затем прикрепляет каждую сестринскую копию хромосомы к противоположной стороне своей клеточной мембраны. Затем он начинает образовывать щель в своей мембране, которая защемляется внутрь в процессе, называемом инвагинацией, пока не разделяется на две идентичные отдельные клетки. Клетки, которые являются частью митотического клеточного цикла, являются эукариотическими клетками. Это не отдельные живые организмы, а клетки, которые существуют как взаимодействующие единицы более крупных организмов. Клетки в ваших глазах или ваших костях, или клетки на языке вашей кошки или в травинках на лужайке перед домом - все это эукариотические клетки. Они содержат гораздо больше генетического материала, чем прокариоты, поэтому процесс деления клеток также намного сложнее.

Клеточный цикл получил свое название потому, что клетки постоянно делятся, начиная жизнь заново. Как только клетка делится, это конец фазы митоза, и она немедленно снова начинает интерфазу. Конечно, на практике клеточный цикл протекает плавно, но ученые разграничили фазы и субфазы внутри процесса, чтобы лучше понять микроскопические строительные блоки жизни. Недавно разделенная ячейка, которая теперь является одной из двух ячеек, которые ранее были одной ячейкой, находится в G₁ субфаза интерфазы. грамм₁ это аббревиатура от фазы «Разрыв»; будет еще один с надписью G₂. Вы также можете увидеть, что они написаны как G1 и G2. Когда ученые открыли под микроскопом напряженную фундаментальную клеточную работу митоза, они интерпретировал относительно менее драматичную межфазную фазу как фазу покоя или паузы между клетками. подразделения.

Они назвали G₁ stage со словом «разрыв», использующим эту интерпретацию, но в этом смысле это неправильное употребление. В реальности, грамм₁ это скорее стадия роста чем этап отдыха. На этом этапе клетка делает все, что является нормальным для клетки этого типа. Если это лейкоцит, он будет выполнять защитные действия для иммунной системы. Если это клетка листа растения, она будет выполнять фотосинтез и газообмен. Клетка, вероятно, будет расти. Некоторые клетки медленно растут во время G₁ в то время как другие растут очень быстро. Клетка синтезирует молекулы, такие как рибонуклеиновая кислота (РНК) и различные белки. В определенный момент в конце G₁ стадии, клетка должна «решить», переходить ли к следующей стадии интерфазы.

Молекула, называемая циклинзависимой киназой (CDK), регулирует клеточный цикл. Это регулирование необходимо для предотвращения потери контроля над ростом клеток. Неконтролируемое деление клеток у животных - еще один способ описания злокачественной опухоли или рака. CDK подает сигналы на контрольных точках во время определенных точек клеточного цикла для клетки, чтобы продолжить или приостановить. Определенные факторы окружающей среды влияют на то, предоставляет ли CDK эти сигналы. К ним относятся доступность питательных веществ и факторов роста, а также плотность клеток в окружающей ткани. Плотность клеток - особенно важный метод саморегуляции, используемый клетками для поддержания скорости роста здоровой ткани. CDK регулирует клеточный цикл во время трех стадий интерфазы, а также во время митоза (который также называется фазой М).

Если ячейка достигает нормативной контрольной точки и не получает сигнала для продолжения клеточного цикла (например, если она находится в конце G₁ в интерфазе и ожидает перехода в S-фазу в интерфазе), клетка может сделать два возможных действия. Во-первых, он может остановиться, пока проблема не будет решена. Если, например, какой-то необходимый компонент поврежден или отсутствует, может быть произведен ремонт или добавление, а затем он может снова приблизиться к контрольно-пропускному пункту. Другой вариант для клетки - войти в другую фазу, называемую G₀, который находится вне клеточного цикла. Это обозначение предназначено для клеток, которые будут продолжать функционировать так, как должны, но не перейдут в фазу S или митоз и, как таковые, не будут участвовать в делении клеток. Считается, что большинство нервных клеток взрослого человека находятся в G₀ фаза, поскольку они обычно не переходят в фазу S или митоз. Ячейки в G₀ фаза считается неактивной, что означает, что они находятся в неделительном состоянии, или стареющими, что означает, что они умирают.

Во время G₁ На стадии интерфазы есть две контрольные точки, через которые клетка должна пройти, прежде чем продолжить. Каждый оценивает, повреждена ли ДНК клетки, и если это так, ДНК необходимо восстановить, прежде чем она сможет продолжить работу. Даже когда клетка в противном случае готова перейти к S-фазе интерфазы, есть еще одна контрольная точка, которую нужно сделать. уверены, что условия окружающей среды, то есть состояние окружающей среды, непосредственно окружающей клетку, благоприятный. Эти условия включают плотность клеток окружающей ткани. Когда в ячейке есть необходимые условия для выхода из G₁ В S-фазе белок циклин связывается с CDK, обнажая активную часть молекулы, которая сигнализирует клетке, что пора начинать S-фазу. Если ячейка не соответствует условиям для перехода из G₁ в фазу S циклин не активирует CDK, что предотвратит прогрессирование. В некоторых случаях, таких как поврежденная ДНК, белки-ингибиторы CDK будут связываться с молекулами CDK-циклина, чтобы предотвратить прогрессирование, пока проблема не будет устранена.

Как только клетка входит Фаза S, он должен продолжаться до конца клеточного цикла без возврата к G₀. Однако на протяжении всего процесса существует больше контрольных точек, чтобы гарантировать, что шаги выполняются должным образом, прежде чем клетка перейдет к следующей фазе клеточного цикла. «S» в S-фазе означает синтез, потому что клетка синтезирует или создает новую копию своей ДНК. В клетках человека это означает, что клетка создает новый набор из 46 хромосом во время S-фазы. Этот этап тщательно регулируется, чтобы ошибки не перешли на следующий этап; эти ошибки - мутации. Мутации происходят достаточно часто, но регуляция клеточного цикла предотвращает их появление в гораздо большей степени. Во время репликации ДНК каждая хромосома сильно наматывается на нити белков, называемых гистонами, уменьшая их длину с 2 нанометров до 5 микрон. Две новые повторяющиеся сестринские хромосомы называются хроматиды. Гистоны плотно связывают две совпадающие хроматиды вместе на части их длины. Точка их соединения называется центромерой. (См. Ресурсы для визуального представления этого.)

В дополнение к сложным движениям, происходящим во время репликации ДНК, многие эукариотические клетки являются диплоидными, что означает, что их хромосомы обычно расположены парами. Большинство клеток человека диплоидны, за исключением репродуктивных клеток; к ним относятся ооциты (яйца) и сперматоциты (сперматозоиды), которые являются гаплоидными и имеют 23 хромосомы. Соматические клетки человека, которые представляют собой все другие клетки тела, имеют 46 хромосом, расположенных в 23 пары. Парные хромосомы называются гомологичной парой. Во время S-фазы интерфазы, когда реплицируется каждая отдельная хромосома из исходной гомологичной пары, в результате две сестринские хроматиды от каждой исходной хромосомы соединяются, образуя фигуру, которая выглядит как склеенные два крестика. все вместе. Во время митоза ядро ​​разделится на два новых ядра, оттягивая по одной хроматиды каждой гомологичной пары от своей сестры.

Если клетка проходит контрольные точки S-фазы, которые особенно важны для того, чтобы убедиться, что ДНК не была повреждена, что она реплицировалась правильно и реплицировалась только один раз, то регуляторные факторы позволяют клетке перейти на следующую стадию межфазный. Это G₂, что означает Gap phase 2, как G₁. Это также неправильное название, так как ячейка не ждет, а очень занята на этом этапе. Клетка продолжает нормально работать. Вспомните те примеры из G₁ клетки листа, выполняющей фотосинтез, или лейкоцита, защищающего организм от патогенов. Он также готовится покинуть интерфазу и войти в митоз (М-фаза), который является второй и последней стадией клеточного цикла, прежде чем он разделится и начнется снова.

Еще одна контрольная точка во время G₂ обеспечивает правильную репликацию ДНК, а CDK позволяет ей двигаться вперед только в том случае, если она проходит проверку. Во время G₂, клетка реплицирует центромеру, которая связывает хроматиды, образуя нечто, называемое микротрубочкой. Это станет частью веретена, которая представляет собой сеть волокон, которые будут направлять сестринские хроматиды друг от друга в их надлежащие места в недавно разделенных ядрах. Во время этой фазы митохондрии и хлоропласты также делятся, если они присутствуют в клетке. Когда клетка превзошла свои контрольные точки, она готова к митозу и завершила три стадии интерфазы. Во время митоза ядро ​​разделится на два ядра, и почти одновременно произойдет процесс, называемый цитокинез разделит цитоплазму, то есть остальную часть клетки, на две клетки. К концу этих процессов появятся две новые ячейки, готовые начать G₁ снова стадия интерфазы.