Фаза M: что происходит в этой фазе клеточного цикла?

Клетки - это фундаментальные единицы жизни, являющиеся наиболее несводимыми сущностями, сохраняющими все основные свойства живых существ, такие как метаболическая активность и средства размножения. Подобно тому, как целые организмы проходят свою собственную версию жизненного цикла - рождение, созревание, размножение, старение и смерть, - отдельные клетки имеют собственный жизненный цикл, который уместно назвать клеточный цикл.

(Следует отметить, что некоторые живые существа состоят только из одной клетки, что делает «жизненный цикл» и «клеточный цикл» полностью совпадающими положениями для этих организмов.)

Клетки в сложных организмах живут не так долго, как живые существа, в которых они существуют. Жизненный цикл клетки, как правило, более предсказуем и его легче разделить на довольно отдельные компоненты, чем жизненный цикл умеренно сложного животного.

Эти этапы включают межфазный и Фаза M, каждая из которых включает ряд подэтапов. Фаза M охватывает митоз, процесс бесполого размножения клеток для создания новых клеток.

Даже самый грозный актив вулканы проводят гораздо больше времени в бездействии, чем в извержении, но никто не обращает особого внимания на периоды покоя. В некотором смысле клетки выглядят так: митоз - это, безусловно, самая напряженная и драматическая часть клеточного цикла, но на самом деле клетка проводит большую часть своего времени в межфазный. Сама эта фаза включает грамм₁, S а также грамм₂ этапы.

Вновь созданная ячейка входит в первую разрыв (G₁) фаза, во время которого все содержимое клетки (например, митохондрии, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи и др. органеллы) кроме хромосом дублируются.

В последующем фаза синтеза (S), все хромосомы клетки - у человека их 46 - дублируются (или воспроизведен, выражаясь языком биохимии).

В секунду разрыв (G₂) фаза, ячейка выполняет саму проверку качества, сканируя реплицированное содержимое на наличие ошибок и делая необходимые исправления. Затем камера переходит в Фаза M.

• Некоторые клетки в тканях с низкой пролиферацией и обменом, такие как печень, проводят длительные периоды времени в фазе, обозначенной грамм₀, с этим «выходом из рампы» типичного цикла, происходящего сразу после завершения митоза.

Во время интерфазы клетка вырастает до размера, необходимого для деления, делая копии своих различных элементов на разных этапах пути. Конец G₁ фаза сигнализируется белком, маркируя то, что называется G₁ пропускной пункт.

Аналогичный G₂ Контрольная точка отмечает начало фазы М. Нет S₁ КПП, однако. В некоторых клетках фаза S переходит сразу в фазу M.

Когда клетка не тратит время на проверку своей работы в запрограммированном G₂ фазе, событием, непосредственно предшествующим фазе M, является репликация ДНК (репликация хромосом) в S-фазе. В противном случае a G₂ фаза различной продолжительности занимает точку клеточного цикла прямо перед началом митоза.

Митоз - это процесс, который происходит в эукариотические клетки (например, клетки растений, клетки млекопитающих и других животных, протистов и грибов) и приводит к образованию две дочерние клетки из одной родительской клетки, причем дочерние клетки генетически идентичны родительской и друг другу.

Таким образом, он бесполый, в отличие от мейоз, тип клеточного деления, который происходит в определенных клетках половых желез и включает в себя манипулирование и перетасовку генетического материала. Его аналог в мире прокариот двойное деление. В большинстве клеток животных этот процесс занимает около часа, что составляет небольшую часть времени жизни типичной клетки.

Слово «митоз» означает «нить», поскольку оно описывает микроскопический вид хромосом, которые готовятся к делению и, таким образом, конденсируются в длинные линейные структуры. Даже под мощным микроскопом интерфазные хромосомы, которые диффузно лежат в ядро, очень трудно визуализировать.

Принято считать, что митоз относится к разделению родительской клетки на равные половины. Это не так, поскольку митоз относится только к событиям в ядре с участием хромосом. Деление клетки в целом называется цитокинез, а ядерное деление (включая ядерную оболочку) известно как кариокинез.

Классически четверка по имени стадии митоза включить в порядке их появления профаза, метафаза, анафаза а также телофаза. Многие источники включают подробное описание пятой фазы, прометафаза, который, возможно, отличается как от профазы, так и от метафазы.

У каждой из этих фаз есть свои замысловатые чудеса, о которых мы скоро расскажем. Но часто бывает полезно мысленно согласовывать каждую фазу митоза с краткой аннотацией о том, что она включает. Например:

• Профаза: Происходит конденсация хромосом.
• Прометафаза: Шпиндели прикрепить.
• Метафаза: Хромосомы выравниваются.
• Анафаза: Хроматиды раздельные.
• Телофаза: Мембранные реформы.

В любом случае, если один друг говорит вам, что фаза M имеет четыре подэтапа, а кто-то другой утверждает, что их пять, пометьте это мелом. к вероятным различиям в их возрасте (и, следовательно, когда они узнали о фазе М в школе), и учитывать их обоих верно.

Появление конденсированных хромосом знаменует начало профазы, во многом так же, как формирование отдельных групп болтающих людей знаменует «официальное» начало социальной встречи.

Когда конденсация хроматина преобразует генетический материал в полностью сформированные хромосомы, можно увидеть сестринские хроматиды каждой реплицированной хромосомы, соединенные в центромера между ними. Центромера - это место, где кинетохора со временем образуется на каждой хроматиде.

Также в профаза, два центросомы, которые дублировались в интерфазе, начинают двигаться к противоположным сторонам или полюсам клетки. При этом начинают сборку митотическое веретено, который состоит из волокна веретена сделано из микротрубочки которые простираются от полюсов клетки к центру и прикрепляются к кинетохорам (среди других структур).

Как и следовало ожидать, волокна веретена ориентированы параллельно друг другу и перпендикулярно конечной линии деления хромосомы.

Кроме того, у многих высших эукариот ядерная оболочка разрушается под действием ферментов протеинкиназы во время этой фазы, и она будет восстановлена ​​с нуля в конце митоза в телофазе.

Но у других организмов ядерная оболочка никогда формально не разбирается. Вместо этого он полностью растягивается вместе с клеткой по мере разделения хромосом и аккуратно делится на все сразу.

Представьте, что вы стоите в совершенно темном коридоре и нащупываете вперед к группе выключателей, о которых вы знаете, но не можете интуитивно определить их точное положение. Но вам очень хочется воды с кухни, так что вы настойчивы.

Это приблизительно соответствует поведению волокон веретена, когда их концы «протягиваются» и растут по направлению к хромосомам от обоих полюсов клетки. «Надеясь» соединиться с кинетохорами, которые служат локусом соединения волокон веретена, можно увидеть, как они исследуют цитоплазма, втянитесь и исследуйте еще немного, пока они, наконец, не поразят свою цель.

Вскоре волокна веретена на каждой стороне клетки стали прикрепляться к кинетохоре на хроматиде в каждой паре, которая оказывается на одной стороне клетки. Нет никаких генетических последствий этой случайности, потому что каждая хроматида имеет ту же ДНК, что и ее сестра.

Затем волокна веретена инициируют «перетягивание каната», чтобы в конечном итоге сбалансировать свои усилия. который оставляет центромеры хромосом и, следовательно, сами хромосомы, в линейном типе выравнивание.

В начале метафаза, разрушение ядерной оболочки продолжается до конца, за исключением, конечно, клеток, которые вообще не теряют своих ядерных мембран. Но определяющий этап метафазы, который обычно очень короткий, заключается в том, что хромосомы выстраиваются вдоль плоскости, которая будет служить интерфейсом деления хромосом.

Эта крошечная поверхность называется метафазная пластинка, и, имея в виду, что ячейка похожа на очень крошечную сферу, положение этой пластины вдоль экватор ячейки.

Более чем одна микротрубочка веретена может прикрепляться к данной кинетохоре с одной и той же стороны, но по меньшей мере одна микротрубочка кинетохоры прикреплена к каждый столб. После того, как микротрубочки достаточно долго вовлечены в свою игру «толкни-тяни», чтобы прийти в состояние сбалансированного напряжения, хромосомы перестают двигаться, и метафаза завершается.

В этот момент волокна веретена могут сворачиваться в двух других местах клетки, помимо кинетохор. Это могут быть полярный микротрубочки (также называемые межполярный микротрубочки), которые простираются мимо выстроенных хромосом и через экватор, почти до противоположного начала митотического веретена; или же астральный микротрубочки, которые доходят от полюса веретена до клеточной мембраны с той же стороны.

Анафаза является наиболее визуально ярким компонентом М фазы, потому что он включает быстрое перемещение хромосом, когда реплицируемые хромосомы разделяются. Это достигается за счет того, что сестринские хроматиды в каждом дублированном, выровненном наборе хромосом притягиваются к противоположным полюсам клетки волокнами веретена.

Это происходит благодаря работе микротрубочек, но этому способствует разрушение когезин белки, которые связывают кинетохоры с кинетохорными волокнами. В анафазе клетка начинает вытягиваться из примерно сферической формы (или круга, если вы смотрите на поперечное сечение) в примерно яйцевидную форму (т. Е. Эллипс).

Анафазу можно рассматривать как отличительную анафаза А, в котором волокна веретена кинетохор разделяют хромосомы, как описано, и анафаза B, в котором астральные волокна оттягивают полюса еще дальше от экватора и, таким образом, дальше друг от друга, оттягивая межполюсные волокна проходят мимо хромосом на одной стороне и слегка уговаривают их прокатиться в одном и том же направление.

Также сократительное кольцо образуется из белков актина прямо под плазматической мембраной в анафазе; это кольцо участвует в «сжатии» во время цитокинеза, что приводит к расщеплению всей клетки.

В начале этой части М-фазы хромосомы в виде дочерних ядер достигли противоположных концов клетки. Митотическое веретено, завершив свою работу, разбирается; представьте, например, какие-то крохотные леса, построенные вдоль стены крошечного здания, чтобы можно было разбирать конструкцию, пучок за балкой, и вы уловили идею.

Это действительно очищающий этап фазы М, аналогичный эпилогу романа. «Сюжет» был разрешен в конце анафазы, потому что хроматиды добрались туда, где должны были путешествовать, но прежде, чем «персонажи» смогут двигаться дальше, требуется некоторая уборка.

В телофаза, ядерная мембрана собирается заново, и хромосомы деконденсируются. Это не совсем похоже на просмотр видео профазы в обратном направлении, но это близко. В цитокинез, клетка делится на две идентичные дочерние клетки, каждая из которых готовится вступить в фазу G1 и начать свой собственный клеточный цикл.