Да ли сте се икада запитали како ваше тело расте или како лечи повреду? Кратак одговор је ћелијске деобе.
Вероватно није изненађење да је овај витални процес ћелијске биологије високо регулисан - и стога укључује многе кораке. Један од ових важних корака је С фаза ћелијског циклуса.
Шта је ћелијски циклус?
Тхе ћелијски циклус - који се понекад назива и циклус ћелијске деобе - садржи кораке а еукариотска ћелија мора завршити да би се делиле и производиле нове ћелије. Када се ћелија подели, научници оригиналну ћелију називају матична ћелија а ћелије произведене цепањем ћерке ћелије.
Митоза и интерфазна су два основна дела која чине ћелијски циклус. Митоза (понекад назван М фаза) је део циклуса у коме се дешава стварна подела ћелија. Интерфаза је време између подела када ћелија обавља посао да би се спремила за дељење, као што је узгајање и умножавање своје ДНК.
Време потребно за завршетак ћелијског циклуса зависи од врсте ћелије и услова. На пример, већини људских ћелија су потребна пуна 24 сата да се поделе, али неке ћелије раде брзо у циклусу и деле се много брже.
Научници који узгајају ћелије које постављају црева у лабораторији понекад виде како те ћелије завршавају ћелијски циклус сваких девет до десет сати!
Гледајући Интерпхасе
Међуфазни део ћелијског циклуса је много дужи од дела митозе. То има смисла јер нова ћелија мора да апсорбује хранљиве састојке потребне за раст и реплицира своју ДНК и друге виталне ћелијске машине пре него што постане матична ћелија и дели се митозом.
Међуфазни део ћелијског циклуса укључује подфазе тзв Гап 1 (Г1 фаза), Синтеза (С фаза) и Гап 2 (Г2 фаза).
Ћелијски циклус је круг, али неке ћелије привремено или трајно излазе из ћелијског циклуса преко Фаза празнине 0 (Г0). Док је у овој подфази, ћелија троши енергију извршавајући било какве задатке које тип ћелије обично ради, уместо да се дели или припрема за дељење.
Током подфаза Г1 и Г2, ћелија постаје већа, реплицира своје органеле и припрема се за поделу у ћерке ћелије. С фаза је Синтеза ДНК фаза. Током овог дела ћелијског циклуса, ћелија реплицира цео свој комплемент ДНК.
Такође формира центросоме, који је центар за организовање микротубула који ће на крају помоћи ћелији да раздвоји ДНК која ће бити подељена између ћерки-ћелија.
Улазак у С фазу
С фаза је важна због онога што се одвија током овог дела ћелијског циклуса, као и због онога што представља.
Улазак у С фазу (пролазак кроз Г1 / С транзицију) је главна контролна тачка у ћелијском циклусу, која се понекад назива и тачка ограничења. Можете то сматрати тачком без повратка ћелије, јер је то последња прилика да се ћелија заустави пролиферација ћелија, или раст ћелија путем ћелијске деобе. Једном када ћелија уђе у С фазу, предодређена је да заврши дељење ћелија, без обзира на све.
Будући да је С фаза главна контролна тачка, ћелија мора чврсто регулисати овај део ћелијског циклуса користећи гене и генетске производе, попут протеина.
Да би то учинила, ћелија се ослања на одржавање равнотеже између пролиферативни гени, који подстичу ћелију да се дели, и гени супресори тумора, који раде на заустављању пролиферације ћелија. Неки важни протеини за супресију тумора (кодирани генима за супресију тумора) укључују п53, п21, Цхк1 / 2 и пРб.
С Порекло фазе и репликације
Главно дело С фазе ћелијског циклуса је репликација целог комплемент ДНК. Да би то учинила, ћелија активира комплексе пре-репликације да би направила порекло репликације. То су једноставно подручја ДНК у којима ће репликација започети.
Док једноставан организам попут једноћелијског протеста може имати само једно репликационо порекло, сложенији организми имају много више. На пример, организам квасца може имати до 400 репликационих извора, док људска ћелија може имати 60 000 репликационих порекла.
Људским ћелијама је потребан овај огроман број порекла репликације, јер је људска ДНК тако дугачка. Научници знају да је ДНК репликација машине могу да копирају само око 20 до 100 база у секунди, што значи да би једном хромозому требало приближно 2.000 сати да би се реплицирао користећи једно порекло репликације.
Захваљујући надоградњи на 60.000 порекла репликације, људске ћелије уместо тога могу да заврше С фазу око осам сати.
Синтеза ДНК током С фазе
На местима порекла репликације, репликација ДНК се ослања на ензим тзв хелицасе. Овај ензим одмотава дволанчану спиралу ДНК - отприлике као откопчавање патентног затварача. Једном кад се одмотају, свака од две нити постаће образац за синтезу нових нити намењених ћелијским ћелијама.
Стварна изградња нових ланаца копиране ДНК захтева још један ензим, ДНК полимераза. Основе (или нуклеотиди) који чине ланац ДНК морају следити допунско правило упаривања базе. То захтева да се увек везују на одређени начин: аденин са тимином и цитозин са гванином. Користећи овај образац, ензим гради нову нит која се савршено уклапа са шаблоном.
Баш као и оригинална ДНК спирала, новосинтетизована ДНК је веома дугачка и захтева пажљиво паковање да би се уклопила у језгро. Да би то учинила, ћелија производи тзв хистони. Ови хистони делују попут калема које ДНК обавија, баш попут конца на вретену. Заједно, ДНК и хистони формирају комплексе тзв нуклеозоми.
Коректура ДНК током С фазе
Наравно, од виталне је важности да се ново синтетизована ДНК савршено подудара са шаблоном, производећи дволанчану спиралу ДНК идентичну оригиналу. Баш као што вероватно радите приликом писања есеја или решавања математичких задатака, ћелија мора да провери свој рад како би избегла грешке.
Ово је важно јер ће ДНК на крају кодирати протеине и друге важне биомолекуле. Чак и један избрисани или промењени нуклеотид може да направи разлику између функционалног генски производ и то онај који не ради. Ово оштећење ДНК један је од узрока многих људских болести.
Постоје три главна контролна пункта за лекторирање ново реплициране ДНК. Прва је контролна тачка репликације на репликацији виљушке. Те виљушке су једноставно места на којима се ДНК распакује, а ДНК полимераза гради нове нити.
Док додаје нове базе, ензим такође проверава свој рад док се креће низ нити. Тхе активно место ексонуклеазе на ензиму може изменити било који нуклеотид који је грешком додан ланцу, спречавајући грешке у реалном времену током синтезе ДНК.
Остале контролне тачке - назване С-М контролна тачка и контролна тачка унутар С фазе - омогућити ћелији да прегледа ново синтетизовану ДНК на грешке које су се догодиле током репликације ДНК. Ако се пронађу грешке, ћелијски циклус ће паузирати док киназа ензими се мобилишу на локацију како би поправили грешке.
Лекторирање неуспешно
Контролне тачке ћелијског циклуса пресудне су за производњу здравих, функционалних ћелија. Неисправљене грешке или оштећења могу изазвати људске болести, укључујући рак. Ако су грешке или оштећења озбиљни или непоправљиви, ћелија може бити подвргнута апоптоза, или програмирану смрт ћелије. Ово у основи убија ћелију пре него што може да изазове озбиљне проблеме у вашем телу.