Этапы типичного клеточного цикла

Два вида живых клеток имеют разные клеточные циклы. Прокариоты простые организмы, клетки которых не имеют ядра; эти клетки растут, а затем расщепляются, не следуя сложному клеточному циклу. Эукариотические клетки имеют сложную структуру с ядром и органеллами, такими как митохондрии. В эукариотических клетках типичный клеточный цикл состоит из четырехэтапного процесса клеточного деления, который называется митоз (более новые источники добавляют пятую стадию) и от трех до четырех ступеней межфазный в котором клетка проводит большую часть своего времени.

Как в прокариотических, так и в эукариотических клетках клеточный цикл разделен между деление клеток и период между делениями. Прокариотические клетки растут до тех пор, пока доступны необходимые питательные вещества, есть достаточно места и не накапливаются отходы. Когда они достигают определенного размера, они разделяются на две части.

Для эукариотических клеток рост и деление клеток зависит от многих факторов. Эукариотические клетки часто являются частью многоклеточного организма, и они не могут просто расти и делиться независимо друг от друга. Для них стадии митоза и межфазного клеточного цикла согласованы с другими клетками организма. Клетки

У прокариотических клеток всего две стадии клеточного цикла. Они либо находятся в стадии роста, либо, если они достаточно большие, входят в деление сцена. Стратегия выживания многих прокариот заключается в быстром размножении до тех пор, пока не будут достигнуты внешние ограничения, такие как недостаток питательных веществ. В результате часть клеточного цикла может происходить очень быстро.

Первым шагом стадии деления является Репликация ДНК. Прокариотические клетки имеют одну кольцевую цепь ДНК, прикрепленную к клеточной мембране. Во время деления создается копия ДНК, которая также прикрепляется к клеточной мембране. По мере того, как клетка удлиняется, готовясь к делению, две копии ДНК раздвигаются к противоположным концам клетки.

Новый материал клеточной мембраны откладывается между двумя концами клетки, и между ними вырастает новая стенка. Когда новая клеточная стенка завершена, две новые дочерние клетки отделяются и вступают в стадию роста своего клеточного цикла. Каждая новая клетка имеет идентичную нить ДНК и часть другого клеточного материала.

Как и прокариотические клетки, клетки эукариот должны реплицировать свою ДНК и делиться на две дочерние клетки. Этот процесс усложняется тем, что необходимо копировать множество цепей ДНК и дублировать структуру эукариотических клеток. Кроме того, специализированные клетки могут быстро воспроизводиться, в то время как другие почти никогда не делятся, а третьи вообще выходят из клеточного цикла.

Эукариотические клетки делятся, потому что организм растет или заменяет потерянные клетки. Например, молодые организмы должны расти как единое целое, а их клетки должны делиться. Клетки кожи непрерывно умирают и сбрасываются с поверхности организма. Они должны непрерывно делиться, чтобы заменить потерянные клетки. Другие клетки, такие как нейроны в головном мозге, очень специализированы и вообще не делятся. Наличие у клетки активного клеточного цикла зависит от ее роли в организме.

Даже клетки, которые регулярно делятся, проводят большую часть своего времени в интерфазе, готовясь к делению. Interphase состоит из четырех этапов:

• Первый этап разрыва называется грамм₁. Это фаза покоя после того, как клетка завершит деление путем митоза и перед тем, как она начнет готовиться к следующему делению.
• Из G1 клетка может выйти из клеточного цикла и войти в грамм₀ фаза. В G₀, клетки больше не делятся и не готовятся к делению.
• Клетки начинают подготовку к делению, покидая G₁ и вход в синтез или S сцена. ДНК клетки реплицируется на стадии S как первый шаг к участию в митозе.
• После завершения репликации ДНК клетка переходит во вторую стадию разрыва, грамм₂. Во время G₂ проверяется правильность дублирования ДНК и производятся клеточные белки, необходимые для деления клеток.

Этапы разрыва отделяют митоз от процесса репликации ДНК. Это разделение имеет решающее значение для обеспечения того, чтобы могли делиться только клетки с полной и точной репликацией ДНК. грамм₁ включает контрольные точки, которые проверяют, что клетка успешно разделилась и что ее ДНК правильно построена. грамм₂ имеет разные контрольные точки, чтобы убедиться, что репликация ДНК прошла успешно. Проверяется целостность ДНК, и деление клеток можно отменить или отложить.

Как только ячейка выходит из интерфазы и G₂, клетка расщепляется во время митоза. В начале митоза существуют повторяющиеся копии ДНК, и клетка произвела достаточно материал, белки, органеллы и другие структурные элементы, позволяющие деление клетки на две дочерние клетки. Четыре стадии митоза следующие:

• Профаза. ДНК клетки образует пары хромосом, а ядерная мембрана растворяется. Веретено, по которому разделятся хромосомы, начинает формироваться. Место для новых источников прометафаза после профазы, но до метафазы.
  
• Метафаза. Формирование шпинделя завершено. и хромосомы выстраиваются в метафазной пластинке, плоскости на полпути между концами веретена.
• Анафаза. Хромосомы начинают перемещаться вдоль веретена, каждый из дубликатов перемещается к противоположным концам клетки по мере ее удлинения.
• Телофаза. Хромосомная миграция завершена, и для каждого набора формируется новое ядро. Веретено растворяется, и между двумя дочерними клетками образуется новая клеточная мембрана.

Митоз происходит сравнительно быстро. Новые клетки попадают в интерфазу G₁ сцена. На этом этапе новые клетки часто дифференцируются и становятся специализированными клетками, такими как клетки печени или клетки крови. Некоторые клетки остаются недифференцированными и являются источником большего количества клеток, которые могут делиться и становиться специализированными. Сигналы для деления, дифференциации и специализации клеток исходят от других клеток организма.

Основная функция клеточного цикла - производство дочерних клеток с генетический код идентична исходной ячейке. Это то место, где цикл может нарушиться с наиболее вредными последствиями, и это то, чего стараются избежать контрольные точки на этапах разрыва. Дочерние клетки с дефектной ДНК и поэтому дефектный генетический код может вызвать рак и другие заболевания. Клетки, у которых отсутствуют контрольные точки, могут бесконтрольно размножаться и создавать опухоли и разрастания.

Когда ячейка обнаруживает проблему на контрольной точке, она может попытаться устранить проблему или, если не может, это может вызвать гибель клетки или апоптоз. Тщательно продуманные этапы и контрольные точки клеточного цикла помогают гарантировать, что только здоровые клетки с проверенной ДНК могут размножаться и производить миллионы новых клеток, которые нормальный организм производит регулярно.

Клеточный цикл, который не функционирует должным образом, быстро приводит к дефектным клеткам. Если их не поймать на контрольно-пропускном пункте, результатом может стать организм, который не сможет выполнять обычные функции, такие как поиск пищи или размножение. Если дефектные клетки находятся в ключевом органе, таком как сердце или мозг, это может привести к гибели организма.