När eukaryota celler delar sig genomgår de en komplex process med fyra huvudsteg, inklusive en G2-fas. De cellcykel innehåller steg som celltillväxt, DNA-replikering och mitos (ett kritiskt ämne inom cellbiologi).
Därför att eukaryota celler har en kärna som också måste dupliceras, är den totala processen mer komplicerad än den binära fission som används av prokaryota celler, som saknar en kärna.
De mitos fas är det sista steget i celldelning. Det resulterar i två nya dotterceller, var och en med ett komplett komplement av DNA, en kärna och organeller. Om cellen ska sluta dela sig lämnar den cellcykeln och går in i G0-fasen.
Om cellen ska delas upp igen kommer den in i mellanfas mellan två celldelningar. De tre delarna av mellanfasen är G1-fas (eller Gap 1-fas) följt av S-fas (eller protein- och DNA-syntesfas) och slutligen G2-fas (eller Gap 2-fas) före nästa mitosfas.
När går celler in i olika faser?
Celldelning genom mitos är en asexuell form av cellmultiplikation som används för att producera mer av samma typ av cell. Högre djurceller använder mitos för att producera nya celler inkluderar celler som slits ut snabbt, såsom hudceller. Processen används också under vävnadstillväxt som hos unga djur eller för att reparera skador.
I vissa vävnader behövs inga nya celler när en organism har det antal celler av en viss typ som krävs och de befintliga cellerna går in i G0-fasen där de inte längre multipliceras. Detta gäller särskilt högt differentierade celler såsom nervceller. När hjärnan eller ryggmärgen har rätt antal celler delar sig nervcellerna inte för att producera mer.
Om cellen måste dela igen går den in i följande faser:
Stegen i cellcykeln
1. De G1 Gap-fas
Detta är klyftan mellan celldelning och DNA-replikering. De cellen blir redo för sin nästa uppdelning i cellcykeln eller så lämnar den cellcykeln och går in i G0.
2. De S Syntesfas
Cellen är engagerad i att starta nästa celldelning och tillverkar kopior av dess DNA medan man syntetiserar ytterligare proteiner som krävs för celldelning.
3. G2 Gap-fasen
Detta är klyftan mellan DNA-replikation och mitos. Cellen reproducerar sin organeller och ser till att allt är redo för delningen.
Inträde i G2-fasen
Efter celltillväxt under G1-fasen och DNA-replikering under S-fasen är cellen redo att gå in i G2-fasen. G2 kallas en gapfas eftersom ingen ytterligare celldelningsspecifik framsteg sker. Istället finns det höga nivåer av förberedelser och kontroll för att se till att allt är på plats för en framgångsrik mitos.
Innan G2-fasen kan börja måste varje kromosom i cellen ha duplicerats och de proteiner som krävs för de extra cellmembranen och cellstrukturerna måste vara närvarande.
I början av G2, organeller som mitokondrier och den lysosomer börja multiplicera. Dessa organeller har sitt eget DNA och kan börja dela sig självständigt, men själva cellen måste skapa extra ribosomer för att tillgodose behoven hos de potentiella två dottercellerna.
Vad händer i G2-fasen?
G2-fasen har två huvudfunktioner.
Först måste cellen kontrollera att allt är klart för mitos, och det måste det rätta till eventuella brister. Om cellen upptäcker stora problem som inte kan åtgärdas omedelbart kan det avbryta cellcykeln och stoppa delningsprocessen. G2-fasen är där organismen ser till att nya celler inte är defekta.
Kontroller som cellen utför inkluderar att verifiera att DNA har replikerats korrekt och att det finns tillräckligt med material för två celler. DNA-trådarna måste vara kompletta, utan några pauser, och det måste finnas rätt antal två gånger trådarna i den ursprungliga cellen. Om cellen hittar en paus är DNA-strängen det repareras.
De två nya cellerna måste inneslutas av kompletta membran och de måste ta emot tillräckligt med cellmaterial för att fungera korrekt. Under G2-fasen syntetiseras ofta extra protein och organellerna multipliceras tills det finns tillräckligt med för två celler.
Andra cellmaterial såsom lipider för membranet kan också produceras. Med all denna aktivitet, cellen ofta växer väsentligt under G2.
Faskontrollpunkten G2 / M
Avancerade organismer som ryggradsdjur har specialiserade och differentierade celler som samordnar deras aktivitet och förlitar sig på varandra för många funktioner. Som ett resultat är dessa organismer mycket känsliga för cellnedbrytning och defekta celler.
För att undvika att skapa celler som inte fungerar ordentligt har många djur en kontrolldelning för celldelning sent G2-fasen. Cellen har verifierat många nyckelfaktorer och resultaten granskas vid kontrollpunkten.
Om cellen hittade några problem och kunde åtgärda dem kommer den att passera kontrollpunkten och celldelningen får fortsätta. Om problemen kvarstår delar sig inte cellen och försöker åtgärda problemen innan du fortsätter celldelningsprocessen.
Specifika bedömningar utförs vid kontrollpunkten inkluderar:
- DNA-skada: Specifika proteiner ackumuleras på platserna för brutet DNA. Om dessa proteiner är närvarande delar sig inte cellen.
- DNA-replikation: Cellen avbryter delningsprocessen om inte alla DNA-strängar har duplicerats helt.
- Bedömning av celltillstånd: Cellproteiner, organeller och andra strukturer måste vara på plats i tillräckliga mängder.
- Cellstress: Om cellen är under stress kommer celltillväxten att sluta. Till exempel, UV ljus kan stressa celler och resultera i en G2 / M-faskontrollaktivering, vilket stoppar cellcykeln.
Lämna G2-fasen
När G2-kontrollpunkten har passerat kan cellen förbereda sig för mitos. Det första steget av mitos är profaset, under vilket förberedelserna för migrering av kromosomerna till motsatta ändar av cellen äger rum. När cellen lämnar G2-fasen frigörs proteiner som främjar mitosfunktionerna.
Cellen startar processen för delning.
Nyckelfunktioner som utförs när cellen lämnar G2 initieras av ett proteinkomplex kallat MPF eller mitosfrämjande faktor. När de första mitosfunktionerna pågår neutraliseras MPF.
Vid denna tidpunkt har spindlarna för mitos börjat bildas och kärnhöljet har börjat brytas ned. Det duplicerade DNA: t är i form av kromatin, och det kondenserar för att bilda de nya kromosomerna.
Medan G2-fasen är en viktig faktor i celltillväxtkontroll för avancerade organismer, är det inte nödvändigt för celldelning. Vissa primitiva eukaryota celler och vissa cancerceller kan gå direkt från S-fasen av DNA-replikering till mitos.
Frånvaron av G2-fasen eliminerar en kontrollpunkt som kan användas för att kontrollera vävnadstillväxt och hjälper vissa cancerformer att spridas snabbt.
Normala celler i vävnader hos avancerade djur behöver G2-fasen och dess kontrollpunkt för att säkerställa att alla celler i organismen och dess vävnader växer på ett samordnat sätt. När en cell lämnar G2-fasen och framgångsrikt har passerat motsvarande kontrollpunkt, a framgångsrik celldelning med två funktionella dotterceller blir mycket mer troligt.