3 stopnje medfaze

Znanstveniki so prvič opazili postopek celične delitve v poznih 1800-ih. Dosledni mikroskopski dokazi, da celice trošijo energijo in material za kopiranje in razdelitev, so ovrgli splošno razširjeno teorijo, da so nove celice nastale iz spontane generacije. Znanstveniki so začeli razumeti pojav celičnega cikla; to je proces, s katerim se celice "rodijo" s celično delitvijo in nato živijo svoje življenje, opravljajo svoje vsakodnevne celične aktivnosti, dokler ni čas, da se same podvržejo celični delitvi.

Obstaja veliko razlogov, zakaj celica morda ne bi šla skozi delitev. Nekatere celice v človeškem telesu preprosto ne; na primer, večina živčnih celic sčasoma preneha deliti celice, zato lahko oseba, ki trpi zaradi poškodb živcev, trpi zaradi trajnih motoričnih ali senzoričnih primanjkljajev.

Običajno pa celični cikel je postopek, ki je sestavljen iz dveh faz: medfazni in mitoza. Mitoza je del celičnega cikla, ki vključuje delitev celic, vendar povprečna celica preživi 90 odstotkov svojega življenja v medfazi, kar preprosto pomeni, da celica živi in ​​raste in se ne deli. V medfazi so tri podfaze. To so

TL; DR (predolgo; Nisem prebral)

Tri faze medfaze so G₁, kar pomeni Gap faza 1; S faza, kar pomeni sintezna faza; in G₂, kar pomeni Gap faza 2. Interfaza je prva od dveh faz evkariontskega celičnega cikla. Druga faza je mitoza ali M faza, ko pride do delitve celic. Včasih celice ne zapustijo G₁ ker niso vrste celic, ki se delijo, ali ker umirajo. V teh primerih so v fazi, imenovani G₀, ki se ne šteje za del celičnega cikla.

Imenujejo se enocelični organizmi, kot so bakterije prokarionti, in ko se vključijo v celično delitev, je njihov namen nespolno razmnoževanje; ustvarjajo potomce. Imenuje se delitev prokariontskih celic binarna fisija namesto mitoze. Prokarionti imajo običajno le en kromosom, ki ga niti jedrna membrana ne vsebuje, in jim primanjkuje organelov, kot jih imajo druge vrste celic. Med binarno cepitvijo prokariontska celica naredi kopijo svojega kromosoma in nato vsako sestrsko kopijo kromosoma pritrdi na nasprotno stran svoje celične membrane. Nato v membrani začne tvoriti razcep, ki se v procesu, imenovanem invaginacija, stisne navznoter, dokler se ne loči v dve enaki, ločeni celici. Celice, ki so del mitotskega celičnega cikla, so evkariontske celice. Niso posamezni živi organizmi, temveč celice, ki obstajajo kot sodelujoče enote večjih organizmov. Celice v očeh ali kosteh ali celice v jeziku vaše mačke ali v travnatih travah na sprednji trati so vse evkariontske celice. Vsebujejo veliko več genskega materiala kot prokarion, zato je tudi postopek delitve celic veliko bolj zapleten.

Celični cikel je dobil ime, ker se celice nenehno delijo in začnejo življenje na novo. Ko se celica razdeli, je konec faze mitoze in takoj začne spet medfazno. Seveda se v praksi celični cikel dogaja tekoče, vendar so znanstveniki znotraj procesa razmejili faze in podfaze, da bi bolje razumeli mikroskopske gradnike življenja. Na novo razdeljena celica, ki je zdaj ena od dveh celic, ki sta bili prej ena celica, je v G₁ podfaza medfaze. G₁ je okrajšava za fazo "Gap"; bo še ena z oznako G₂. Te lahko vidite tudi napisane kot G1 in G2. Ko so znanstveniki pod mikroskopom odkrili zasedeno, temeljno celično delo mitoze, so razlagal razmeroma manj dramatično medfazo kot fazo počitka ali premora med celico oddelki.

Poimenovali so G₁ stopnjo z besedo "vrzel", ki uporablja to razlago, vendar je v tem smislu napačno poimenovanje. V resnici pa G₁ je bolj stopnja rasti kot stopnja počitka. V tej fazi celica počne vse, kar je normalno za njen tip celice. Če gre za bele krvne celice, bo izvajala obrambna dejanja za imunski sistem. Če gre za listno celico v rastlini, bo izvajala fotosintezo in izmenjavo plinov. Celica verjetno raste. Nekatere celice med G rastejo počasi₁ medtem ko drugi rastejo zelo hitro. Celica sintetizira molekule, kot npr ribonukleinska kislina (RNA) in različne beljakovine. Na določeni točki pozno v G₁ stopnja se mora celica "odločiti", ali naj preide na naslednjo stopnjo medfaze.

Molekula, imenovana ciklin-odvisna kinaza (CDK), uravnava celični cikel. Ta uredba je potrebna, da se prepreči izguba nadzora nad rastjo celic. Izven nadzora delitev celic pri živalih je še en način opisa malignega tumorja ali raka. CDK daje signale na kontrolnih točkah med določenimi točkami celičnega cikla, da se celica nadaljuje ali ustavi. Nekateri okoljski dejavniki prispevajo k temu, ali CDK daje te signale. Sem spadajo razpoložljivost hranil in rastnih dejavnikov ter gostota celic v okoliškem tkivu. Gostota celic je še posebej pomembna metoda samoregulacije, ki jo celice uporabljajo za vzdrževanje zdravih stopenj rasti tkiva. CDK uravnava celični cikel med tremi fazami interfaze, pa tudi med mitozo (ki ji pravimo tudi M faza).

Če celica doseže regulativno kontrolno točko in ne prejme signala za nadaljevanje celičnega cikla (na primer, če je na koncu G₁ v interfazi in čaka, da vstopi v S fazo v medfazi), obstajata dve možni stvari, ki bi jih celica lahko storila. Eno je, da se lahko zaustavi, medtem ko je težava rešena. Če je na primer kakšen potreben sestavni del poškodovan ali manjka, se lahko izvede popravilo ali dopolnitev, nato pa se lahko ponovno približa kontrolni točki. Druga možnost za celico je vstop v drugo fazo, imenovano G₀, ki je zunaj celičnega cikla. Ta oznaka je namenjena celicam, ki bodo še naprej delovale tako, kot naj bi, vendar ne bodo prešle v fazo S ali mitozo in kot take ne bodo sodelovale pri delitvi celic. Šteje se, da je večina živčnih celic odraslih človeka v G₀ faze, saj običajno ne preidejo v S fazo ali mitozo. Celice v G₀ faze se štejejo za mirujoče, kar pomeni, da so v nerazdeljenem stanju ali v mirovanju, kar pomeni, da umirajo.

Med G₁ V fazi medfaze obstajata dve regulativni točki, skozi katere mora celica preiti, preden nadaljuje. Eden oceni, ali je DNA celice poškodovana, in če je, jo je treba popraviti, preden lahko nadaljuje. Tudi če je celica sicer pripravljena za nadaljevanje faze S medfaze, je treba opraviti še eno kontrolno točko prepričani, da so okoljske razmere - kar pomeni stanje okolja, ki neposredno obkroža celico - ugodno. Ti pogoji vključujejo gostoto celic okoliškega tkiva. Ko ima celica potrebne pogoje za nadaljevanje iz G₁ na S fazo se ciklin protein veže na CDK in izpostavi aktivni del molekule, ki celici sporoči, da je čas, da začnemo s S fazo. Če celica ne izpolnjuje pogojev za premik iz G₁ do faze S ciklin ne bo aktiviral CDK, kar bo preprečilo napredovanje. V nekaterih primerih, kot je poškodovana DNA, se proteini, ki zavirajo CDK, vežejo na molekule CDK-ciklina, da preprečijo napredovanje, dokler težava ni odpravljena.

Ko celica vstopi S faza, nadaljevati mora vse do konca celičnega cikla, ne da bi se vrnil nazaj ali umaknil v G₀. V celotnem postopku je več kontrolnih točk, da se zagotovi pravilno izvajanje korakov, preden celica preide na naslednjo fazo celičnega cikla. Faza „S“ v S pomeni sintezo, ker celica sintetizira ali ustvari popolnoma novo kopijo svoje DNA. V človeških celicah to pomeni, da celica v fazi S ustvari povsem nov niz 46 kromosomov. Ta stopnja je natančno urejena, da se prepreči prehod napak v naslednjo stopnjo; te napake so mutacije. Mutacije se dogajajo dovolj pogosto, vendar predpisi o celičnem ciklusu preprečujejo, da bi se zgodilo veliko več. Med replikacijo DNK se vsak kromosom izjemno zvije okoli verig beljakovin, imenovanih histoni, kar zmanjša njihovo dolžino z 2 nanometrov na 5 mikronov. Pokličeta se dva nova dvojnika sestrskih kromosomov kromatide. Histoni dve ujemajoči se kromatidi tesno povežeta po dolžini. Točka, kjer se spojijo, se imenuje centromera. (Za vizualni prikaz tega glejte Viri.)

Poleg zapletenih gibov med replikacijo DNA so številne evkariontske celice diploidne, kar pomeni, da so njihovi kromosomi običajno razporejeni v parih. Večina človeških celic je diploidnih, z izjemo reproduktivnih celic; Sem spadajo oociti (jajčeca) in spermatociti (sperma), ki so haploidni in imajo 23 kromosomov. Človeške somatske celice, ki so vse druge celice v telesu, imajo 46 kromosomov, razporejenih v 23 parov. Seznanjeni kromosomi se imenujejo homologni par. Med interfazo S, ko se posnema vsak posamezen kromosom iz prvotnega homolognega para, se tako se iz vsakega izvirnega kromosoma združita dve sestrski kromatidi, ki tvorita figuro, ki je videti kot zlepljena dva X-ja skupaj. Med mitozo se bo jedro razdelilo na dve novi jedri in potegnilo eno od vsake kromatide iz vsakega homolognega para stran od svoje sestre.

Če celica preide kontrolne točke S faze, ki se še posebej ukvarjajo s tem, da DNK ni bila poškodovana, jo pravilno ponoviti in da se je ponovil samo enkrat, potem regulativni dejavniki omogočajo celici, da nadaljuje v naslednjo stopnjo medfazni. To je G₂, kar pomeni vrzel faze 2, kot je G₁. Je tudi napačno poimenovanje, saj celica v tej fazi ne čaka, ampak je zelo zasedena. Celica še naprej opravlja normalno delo. Spomnimo se teh primerov iz G₁ listne celice, ki izvaja fotosintezo, ali bele krvne celice, ki branijo telo pred patogeni. Prav tako se pripravi, da zapusti interfazo in vstopi v mitozo (faza M), ki je druga in zadnja stopnja celičnega cikla, preden se razdeli in začne znova.

Še ena kontrolna točka med G₂ zagotavlja, da se je DNK pravilno replicirala, CDK pa ji omogoča, da se premakne naprej le, če gre zbrano. Med G₂, celica replicira centromero, ki veže kromatide, in tvori nekaj, kar imenujemo mikrotubule. To bo postalo del vretena, ki je mreža vlaken, ki bodo vodila sestrske kromatide stran drug od drugega in na njihova ustrezna mesta v novo razdeljenih jedrih. V tej fazi se delijo tudi mitohondriji in kloroplasti, ko so prisotni v celici. Ko celica preseže kontrolne točke, je pripravljena na mitozo in je končala tri faze medfaze. Med mitozo se bo jedro razdelilo na dve jedri in skoraj istočasno se bo imenoval proces citokineza bo razdelil citoplazmo, kar pomeni preostali del celice, v dve celici. Do konca teh procesov bosta dve novi celici, pripravljeni za začetek G₁ spet medfazna stopnja.