Fáza M: Čo sa stane v tejto fáze bunkového cyklu?

Bunky sú základnými jednotkami života a sú naj neredukovateľnými entitami, ktoré si zachovávajú všetky základné vlastnosti živých vecí, ako sú metabolická aktivita a prostriedok reprodukcie. Rovnako ako celé organizmy postupujú prostredníctvom svojej vlastnej verzie životného cyklu - narodenia, dozrievania, reprodukcie, starnutia a smrti - aj jednotlivé bunky majú vlastný životný cyklus, ktorý sa správne nazýva bunkový cyklus.

(Je potrebné poznamenať, že niektoré živé bytosti pozostávajú iba z jednej bunky, takže „životný cyklus“ a „bunkový cyklus“ sa pre tieto organizmy úplne prekrývajú.)

Bunky v zložitých organizmoch nežijú tak dlho ako tvory, v ktorých existujú. Životný cyklus buniek je všeobecne predvídateľnejší a ľahšie sa rozdelí na celkom odlišné zložky, ako je životný oblúk stredne zložitého zvieraťa.

Tieto fázy zahŕňajú medzifáza a M fáza, z ktorých každá obsahuje niekoľko podradí. Fáza M zahrnuje mitóza, proces, pri ktorom sa bunky nepohlavne reprodukujú, aby vytvorili nové bunky.

Dokonca aj najimpozantnejší aktívny sopky trávia oveľa viac času v kľude, než keď prepuknú, ale pokojné obdobia nikto nevenuje veľkú pozornosť. V istom zmysle sú bunky podobné: mitóza je zďaleka najrušnejšou a najdramatickejšou časťou bunkového cyklu, ale bunka v skutočnosti trávi väčšinu času medzifáza. Samotná táto fáza zahŕňa G₁, S a G₂ etapy.

Novo vytvorená bunka vstúpi do prvej medzera (G₁) fáza, počas ktorého je všetok bunkový obsah (napr. mitochondrie, endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát a ďalšie organely) okrem chromozómov sú duplikované.

V nasledujúcom syntézna (S) fáza, všetky chromozómy bunky - u ľudí ich je 46 - sú duplikované (alebo replikované, používať biochemickú reč).

V druhom medzera (G₂) fáza, bunka vykonáva kontrolu kontroly kvality sama, skenuje replikovaný obsah kvôli chybám a robí všetky potrebné opravy. Bunka potom pokračuje do M fáza.

• Niektoré bunky v tkanivách, v ktorých je nízka proliferácia a fluktuácia, ako sú napríklad pečeň, trávia dlhú dobu vo fáze značenej G₀, pričom táto „rampa“ z typického cyklu nastáva hneď po dokončení mitózy.

Počas medzifázy bunka dorastá do veľkosti, ktorú potrebuje na to, aby sa mohla rozdeliť, a popri tom vytvára v rôznych krokoch kópie svojich rôznych prvkov. Koniec G₁ fáza je signalizovaná proteínom, čo označuje to, čo sa nazýva G₁ kontrolný bod.

Podobný G₂ kontrolný bod označuje začiatok fázy M. Neexistuje S₁ kontrolný bod. V niektorých bunkách S fáza prechádza priamo do M fázy.

Keď bunka netrávi čas kontrolou svojej práce v naprogramovanom G₂ fázy, udalosť bezprostredne predchádzajúca M fáze je replikácia DNA (replikácia chromozómov) v S fáze. Inak by G₂ fáza rôznej dĺžky zaberá bod v bunkovom cykle tesne pred začiatkom mitózy.

Mitóza je proces, ktorý sa vyskytuje v eukaryotické bunky (napr. rastlinné bunky, bunky cicavcov a bunky iných zvierat, proteistov a húb) a vedie k produkcii dve dcérske bunky z jednej rodičovskej bunky, pričom dcérske bunky sú geneticky identické s rodičovskou bunkou a navzájom navzájom.

Je teda nepohlavné a kontrastuje s ním meióza, typ bunkového delenia, ktoré prebieha v určitých bunkách pohlavných žliaz a zahŕňa žonglovanie a miešanie genetického materiálu. Jeho protipólom vo svete prokaryotov je binárne delenie. Vo väčšine živočíšnych buniek proces trvá asi hodinu - čo je malý zlomok bežného života bunky.

Slovo „mitóza“ znamená „vlákno“, pretože toto popisuje mikroskopický vzhľad chromozómov, ktoré sa pripravujú na delenie a ktoré sa tak zhustili do dlhých, lineárne sa objavujúcich štruktúr. Aj pod silným mikroskopom sú medzifázové chromozómy, ktoré difúzne ležia v jadro, je veľmi ťažké vizualizovať.

Všeobecne sa verí, že mitóza znamená rozdelenie na rovnaké polovice materskej bunky. Nie je to tak, pretože mitóza sa vzťahuje iba na udalosti v jadre zahŕňajúce chromozómy. Bunkové delenie ako celok sa nazýva cytokinéza, zatiaľ čo jadrové rozdelenie (vrátane jadrového obalu) je známe ako karyokinéza.

Klasicky štyria menovaní štádia mitózy v poradí, v akom sa vyskytujú, profáza, metafáza, anafáza a telofáza. Mnoho zdrojov obsahuje podrobný popis piatej fázy, prometafáza, ktorý je pravdepodobne odlišný od profázy aj metafázy.

Každá z týchto fáz má svoje vlastné zložité zázraky, ktoré budú čoskoro podrobne opísané. Často je však užitočné psychicky zosúladiť každú fázu mitózy s krátkym prejavom toho, čo zahŕňa. Napríklad:

• Prophase: Dochádza ku kondenzácii chromozómov.
• Prometafáza: Vretená sa pripevňujú.
• Metafáza: Chromozómy sa zarovnávajú.
• Anafáza: Chromatidy sa oddeľujú.
• Telophase: Membránové reformy.

Každopádne, ak vám jeden priateľ povie, že fáza M má štyri podstupne a niekto iný tvrdí, že je to päť, urobte to kriedou pravdepodobné rozdiely v ich veku (a teda keď sa dozvedeli o M fáze v škole) a zvážte obidva z nich správny.

Vzhľad kondenzovaných chromozómov označuje nástup profázy, podobne ako formovanie osobitných zhlukov chatujúcich ľudí predstavuje „oficiálny“ začiatok spoločenského stretnutia.

Keď kondenzácia chromatínu transformuje genetický materiál na plne vytvorené chromozómy, je možné vidieť, že sesterské chromatidy každého replikovaného chromozómu sú spojené na centroméra medzi nimi. Centroméra je miesto, kde a kinetochore sa nakoniec vytvorí na každom chromatide.

Tiež v profáza, dva centrozómy, ktoré boli duplikované v medzifáze, sa začnú pohybovať na opačné strany alebo póly bunky. Pritom začnú zhromažďovať mitotické vreteno, ktorý sa skladá z vlákna vretena vyrobený z mikrotubuly ktoré sa tiahnu od pólov bunky smerom do stredu a sú pripevnené ku kinetochórom (okrem iných štruktúr).

Ako by ste pravdepodobne predpokladali, vlákna vretienka sú orientované navzájom rovnobežne a kolmo na prípadnú líniu delenia chromozómov.

Taktiež u mnohých vyšších eukaryotov sa jadrový obal degraduje pôsobením enzýmov proteínkinázy počas tejto fázy a na konci mitózy v telofáze sa obnoví od nuly.

Ale v iných organizmoch sa jadrový obal nikdy formálne nerozloží. Namiesto toho je natiahnutý spolu s bunkou v celku, keď sa chromozómy oddeľujú, a je úhľadne rozdelený naraz.

Predstavte si, že stojíte v úplne tmavej chodbe a tápate smerom k banke spínačov svetla, o ktorých viete, že tam síce sú, ale nedokážete intuitívne určiť ich presnú polohu. Ale naozaj chcete piť vodu z kuchyne, takže ste vytrvalí.

Toto sa približuje chovaniu vlákien vretena, keď sa ich konce „natiahnu“ a rastú smerom k chromozómom z oboch pólov bunky. „Dúfajúc“, že sa spoja s kinetochórmi, ktoré slúžia ako spojovacie miesto vlákien vretena, je vidieť, že sa javia ako sondy cytoplazma, zatiahnite a ešte niečo sondujte, až kým nakoniec nezasiahnu svoje ciele.

Netrvalo dlho a vlákna vretienka na každej strane bunky sa pripojili ku kinetochore na chromatide v každej dvojici, ktorá leží na tej istej strane bunky. Táto náhodnosť nemá žiadne genetické dôsledky, pretože každý chromatid má presne rovnakú DNA ako jeho sestra.

Vlákna vretena potom iniciujú „preťahovanie lanom“ v snahe svojím spôsobom nakoniec vyvážiť svoje úsilie ktorý ponecháva centroméry chromozómov, a teda samotné chromozómy, v lineárnom type vyrovnanie.

Na začiatku metafázarozpad jadrovej obálky pokračuje až do konca, samozrejme okrem buniek, ktoré vôbec nestratia svoje jadrové membrány. Definujúcim krokom metafázy, ktorý je zvyčajne veľmi krátky, je však to, že chromozómy sa zoradia pozdĺž roviny, ktorá bude slúžiť ako rozhranie delenia chromozómov.

Tento malý povrch sa nazýva metafázová doska, a s myšlienkou, že bunka je ako veľmi malá guľa, je táto doska umiestnená pozdĺž rovník bunky.

Je možné, aby sa k danému kinetochore pripojilo viac ako jeden vretenový mikrotubul z tej istej strany, ale najmenej je pripojený jeden kinetochórový mikrotubul každý pól. Keď sa mikrotubuly dostatočne dlho zapojili do hry push-and-pull, chromozómy sa prestali hýbať a metafáza skončila.

V tomto okamihu sa môžu vlákna vretena navíjať na ďalších dvoch miestach v bunke okrem kinetochórov. Tieto môžu byť polárny mikrotubuly (nazývané tiež interpolárne mikrotubuly), ktoré prechádzajú okolo zoradených chromozómov a cez rovník, takmer k opačnému pôvodu mitotického vretienka; alebo astrálny mikrotubuly, ktoré siahajú od pólu vretena k bunkovej membráne na tej istej strane.

Anafáza je vizuálne najvýraznejšou zložkou M fázy, pretože zahŕňa rýchly pohyb chromozómov, keď sa replikované chromozómy rozdelia. Toho sa dosahuje sesterskými chromatidami v každej duplikovanej zosúladenej chromozómovej sade, ktorá je vretenovými vláknami priťahovaná k opačným pólom bunky.

To sa deje v dôsledku namáhania mikrotubulov, ale je to uľahčené rozpadom kohezín proteíny, ktoré viažu kinetochór na vlákna kinetochóru. V anafáze sa bunka začne tiahnuť z zhruba guľového tvaru (alebo kruhu, ak sa pozeráte na prierez) do zhruba vajcovitého tvaru (t. J. Elipsy).

Na Anaphase sa dá pozerať ako na predstavovať anafáza A, v ktorom vlákna vretena kinetochóru oddeľujú chromozómy od seba, ako je opísané, a anafáza B, v ktorom astrálne vlákna tiahnu póly ešte ďalej od rovníka, a teda ďalej od seba, čím kreslia interpolárne vlákna prechádzajú okolo chromozómov na tej istej strane a ľahko ich kajolujú pre jazdu rovnakými smer.

Tiež, a kontraktilný krúžok sa tvorí z aktínových proteínov tesne pod plazmatickou membránou v anafáze; tento kruh sa podieľa na „stláčaní“ počas cytokinézy, ktorého výsledkom je štiepenie celej bunky.

Na začiatku tejto časti M fázy sa chromozómy vo forme dcérskych jadier dostali na opačné konce bunky. Po dokončení práce je mitotické vreteno rozobraté; obrázok, povedzme, nejaké nepatrné lešenie postavené pozdĺž bočnej maličkej budovy, aby bolo možné stavbu rozobrať, lúč po lúči, a dostanete nápad.

Toto je skutočne krok vyčistenia fázy M, analogický s epilógom románu. „Zápletka“ bola vyriešená na konci anafázy, pretože chromatidy sa dostali tam, kam mali cestovať, ale skôr, ako sa „postavy“ môžu pohnúť ďalej, je potrebná údržba domácnosti.

V telofáza, sa jadrová membrána znovu zostaví a chromozómy sa kondenzujú. To nie je úplne ako spustenie videa profázy v opačnom poradí, ale je to blízko. V cytokinézasa bunka rozdelí na dve identické dcérske bunky, z ktorých sa každá pripravuje na vstup do fázy G1 a zahájenie vlastného bunkového cyklu.