Ste se kdaj vprašali, kako vaše telo raste ali kako zdravi poškodbo? Kratek odgovor je delitev celic.
Verjetno ni presenetljivo, da je ta vitalni proces celične biologije močno urejen - in zato vključuje številne korake. Eden od teh pomembnih korakov je S faza celičnega cikla.
Kaj je celični cikel?
The celični cikel - včasih imenovan tudi cikel delitve celic - obsega korake a evkariontska celica mora dokončati, da se deli in proizvaja nove celice. Ko se celica razdeli, znanstveniki prvotno celico imenujejo nadrejena celica in celice, ki nastanejo s cepitvijo hčerinske celice.
Mitoza in medfazni sta dva osnovna dela, ki sestavljata celični cikel. Mitoza (včasih imenovan tudi faza M) je del cikla, kjer pride do dejanske delitve celic. Medfazna je čas med delitvami, ko celica opravi delo, da se pripravi na delitev, kot je gojenje in razmnoževanje svoje DNK.
Čas, potreben za dokončanje celičnega cikla, je odvisen od vrste celice in pogojev. Na primer, večina človeških celic potrebuje celih 24 ur, da se delijo, nekatere celice pa hitro kolesarijo in se delijo veliko hitreje.
Znanstveniki, ki v laboratoriju gojijo celice, ki obložijo črevesje, včasih opazijo, da te celice vsakih devet do deset ur zaključijo celični cikel!
Pogled na Interphase
Medfazni del celičnega cikla je veliko daljši od mitoze. To je smiselno, ker mora nova celica absorbirati hranila, ki jih potrebuje za rast, in replicirati svojo DNA in druge vitalne celične stroje, preden lahko postane matična celica in se deli z mitozo.
Medfazni del celičnega cikla vključuje tako imenovane podfaze Vrzel 1 (Faza G1), Sinteza (S faza) in Vrzel 2 (Faza G2).
Celični cikel je krog, vendar nekatere celice začasno ali trajno zapustijo celični cikel prek Faza vrzeli 0 (G0). V tej podfazi celica porablja svojo energijo, ne da bi se delila ali pripravljala na delitev, za izvajanje nalog, ki jih običajno opravlja tip celice.
Med podfazama G1 in G2 celica narašča, replicira svoje organele in se pripravi na delitev v hčerinske celice. S faza ali je Sinteza DNA fazi. V tem delu celičnega cikla celica ponovi svoj celoten komplement DNA.
Prav tako tvori centrosom, ki je center za organizacijo mikrotubulov, ki bo sčasoma pomagal celici ločiti DNA, ki bo razdeljena med hčerinske celice.
Vstop v S fazo
S faza je pomembna zaradi tega, kaj se dogaja v tem delu celičnega cikla in tudi zaradi tega, kar predstavlja.
Vstop v S fazo (prehod skozi prehod G1 / S) je glavna kontrolna točka v celičnem ciklu, včasih imenovana tudi omejevalna točka. Na to lahko mislite kot na točko, kjer se celica ne bo vrnila, saj je celica zadnja priložnost, da se ustavi razmnoževanje celic, ali rast celic z delitvijo celic. Ko celica vstopi v S fazo, je usojena dokončati delitev celic, ne glede na vse.
Ker je faza S glavna kontrolna točka, mora celica ta del celičnega cikla strogo uravnavati z geni in genskimi produkti, kot so beljakovine.
V ta namen se celica zanaša na ohranjanje ravnovesja med proliferativni geni, ki pozivajo celico, da se deli, in geni za zaviranje tumorjev, ki preprečujejo širjenje celic. Nekateri pomembni proteini za supresor tumorja (kodirani z geni za supresijo tumorjev) vključujejo str53, p21, Chk1 / 2 in pRb.
Izvori faze in replikacije
Glavno delo S faze celičnega cikla je kopiranje celotnega komplementa DNA. Če želite to narediti, celica aktivira komplekse za predmnoževanje izvor kopiranja. To so preprosto področja DNK, kjer se bo začela replikacija.
Medtem ko ima preprost organizem, kot je enocelični protist, lahko samo en replikacijski izvor, bolj zapleteni organizmi pa imajo veliko več. Na primer, kvasni organizem ima lahko do 400 replikacijskih izvorov, medtem ko ima človeška celica 60.000 replikacijskih poreklov.
Človeške celice potrebujejo to veliko število kopij, ker je človeška DNK tako dolga. Znanstveniki vedo, da Replikacija DNA stroji lahko kopirajo le približno 20 do 100 baz na sekundo, kar pomeni, da bi en sam kromosom potreboval približno 2000 ur za replikacijo z enim samim replikacijskim izvorom.
Zahvaljujoč nadgradnji na 60.000 izvorov replikacije lahko človeške celice namesto tega dokončajo S fazo približno osem ur.
Sinteza DNA med fazo S
Na mestih izvora replikacije se replikacija DNA opira na encim, imenovan helikaze. Ta encim odvije dvojno vijačno vijačnico DNA - nekako tako kot razpakiranje zadrge. Ko se enkrat odvijeta, bosta obe verigi postali predloga za sintezo novih pramenov, namenjenih hčerinskim celicam.
Dejanska gradnja novih verig kopirane DNA zahteva še en encim, DNA polimeraza. Osnove (oz nukleotidi), ki sestavljajo verigo DNA, morajo slediti dopolnilno pravilo seznanjanja. To zahteva, da se vedno vežejo na določen način: adenin s timinom in citozin z gvaninom. Z uporabo tega vzorca encim gradi novo verigo, ki se popolnoma ujema s predlogo.
Tako kot prvotna vijačnica DNA je tudi novo sintetizirana DNA zelo dolga in zahteva skrbno pakiranje, da se prilega jedru. V ta namen celica proizvaja beljakovine, imenovane histoni. Ti histoni delujejo kot koluti, ki jih DNA ovije okoli, tako kot nit na vretenu. DNA in histoni skupaj tvorijo ti komplekse nukleosomi.
Lektoriranje DNA v fazi S
Seveda je ključnega pomena, da se na novo sintetizirana DNA popolnoma ujema s predlogo, saj ustvari dvoverižno vijačnico DNA, ki je enaka originalu. Tako kot verjetno pri pisanju eseja ali reševanju matematičnih nalog, mora celica preveriti svoje delo, da se izogne napakam.
To je pomembno, ker bo DNA sčasoma kodirala beljakovine in druge pomembne biomolekule. Celo en izbrisan ali spremenjen nukleotid lahko razlikuje med funkcijo genski izdelek in tisti, ki ne deluje. Ta poškodba DNK je eden od vzrokov za številne človeške bolezni.
Za lektoriranje na novo podvojene DNA obstajajo tri glavne kontrolne točke. Prva je kontrolna točka replikacije pri replikaciji vilice. Te vilice so preprosto kraji, kjer se DNA odpenja in DNA polimeraza gradi nove verige.
Med dodajanjem novih baz encim preverja tudi svoje delo, ko se premika po verigi. The aktivno mesto eksonukleaze na encim lahko izloči vse nukleotide, ki so bili napačno dodani verigi, kar preprečuje napake v realnem času med sintezo DNA.
Druge kontrolne točke - imenovane Kontrolna točka S-M in kontrolna točka znotraj faze S - omogočiti celici pregled novo sintetizirane DNA za napake, ki so se pojavile med replikacijo DNA. Če najdete napake, se celični cikel medtem ustavi kinaza encimi se mobilizirajo na mestu, da popravijo napake.
Lektoriranje Failsafe
Kontrolne točke celičnega cikla so ključne za proizvodnjo zdravih, funkcionalnih celic. Nepopravljene napake ali poškodbe lahko povzročijo človeške bolezni, vključno z rakom. Če so napake ali poškodbe resne ali nepopravljive, je celica lahko izpostavljena apoptozaali programirano celično smrt. To v bistvu ubije celico, preden lahko povzroči resne težave v telesu.
