S Fazı: Hücre Döngüsünün Bu Alt Fazında Ne Olur?

Vücudunuzun nasıl büyüdüğünü veya bir yarayı nasıl iyileştirdiğini hiç merak ettiniz mi? Kısa cevap hücre bölünmesi.

Bu hayati hücre biyolojisi sürecinin yüksek düzeyde düzenlenmiş olması ve dolayısıyla birçok adımı içermesi muhtemelen şaşırtıcı değildir. Bu önemli adımlardan biri, S fazı hücre döngüsünden.

Hücre döngüsü – bazen hücre bölünme döngüsü olarak adlandırılır – aşağıdaki adımlardan oluşur: ökaryotik hücre bölünmek ve yeni hücreler üretmek için tamamlanması gerekir. Bir hücre bölündüğünde, bilim adamları orijinal hücreye hücre adını verirler. ana hücre ve bölünme tarafından üretilen hücreler kızı hücreler.

mitoz ve interfaz hücre döngüsünü oluşturan iki temel parçadır. mitoz (bazen M fazı olarak adlandırılır), döngünün gerçek hücre bölünmesinin gerçekleştiği kısmıdır. interfaz hücrenin DNA'sını büyütmek ve kopyalamak gibi bölünmeye hazırlanmak için işleri yaptığı bölünmeler arasındaki zamandır.

Hücre döngüsünü tamamlamak için gereken süre, hücrenin tipine ve koşullara bağlıdır. Örneğin, çoğu insan hücresi bölünmek için tam 24 saat gerektirir, ancak bazı hücreler hızlı döngü yapar ve çok daha hızlı bölünür.

Laboratuarda bağırsakları kaplayan hücreleri yetiştiren bilim adamları, bazen bu hücrelerin hücre döngüsünü her dokuz ila on saatte bir tamamladığını görüyorlar!

Hücre döngüsünün interfaz kısmı, mitoz kısmından çok daha uzundur. Bu mantıklı çünkü yeni bir hücre, bir ana hücre haline gelmeden ve mitoz yoluyla bölünmeden önce büyümek ve DNA'sını ve diğer hayati hücre mekanizmalarını çoğaltmak için ihtiyaç duyduğu besinleri emmesi gerekiyor.

Hücre döngüsünün interfaz kısmı, adı verilen alt fazları içerir. boşluk 1 (G1 fazı), Sentez (S fazı) ve boşluk 2 (G2 aşaması).

Hücre döngüsü bir dairedir, ancak bazı hücreler hücre döngüsünden geçici veya kalıcı olarak çıkarlar. Boşluk 0 (G0) fazı. Bu alt evrede hücre, enerjisini bölmek veya bölünmeye hazırlanmak yerine hücre tipinin normalde yaptığı her türlü görevi yerine getirerek harcar.

G1 ve G2 alt evrelerinde hücre büyür, organellerini çoğaltır ve yavru hücrelere bölünmeye hazırlanır. S fazı bu DNA sentezi evre. Hücre döngüsünün bu kısmı sırasında hücre, tüm DNA tamamlayıcısını kopyalar.

Aynı zamanda oluşturur sentrozomSonunda hücrenin, yavru hücreler arasında bölünecek DNA'yı ayırmasına yardımcı olacak mikrotübül düzenleme merkezi olan .

S fazı, hücre döngüsünün bu bölümünde gerçekleşenler ve temsil ettiği şey nedeniyle önemlidir.

S fazına girmek (G1/S geçişinden geçmek), hücre döngüsünde bazen kısıtlama noktası. Hücrenin durması için son fırsat olduğu için bunu hücrenin geri dönüşü olmayan nokta olarak düşünebilirsiniz. hücre çoğalmasıveya hücre bölünmesi yoluyla hücre büyümesi. Hücre S fazına girdikten sonra, ne olursa olsun hücre bölünmesini tamamlamaya mahkumdur.

S fazı ana kontrol noktası olduğundan, hücre, genleri ve proteinler gibi gen ürünlerini kullanarak hücre döngüsünün bu bölümünü sıkı bir şekilde düzenlemelidir.

Bunu yapmak için hücre, aralarındaki dengeyi korumaya dayanır. proliferatif genlerhücreyi bölünmeye teşvik eden ve tümör baskılayıcı genler, hücre çoğalmasını durdurmak için çalışır. Bazı önemli tümör baskılayıcı proteinler (tümör baskılayıcı genler tarafından kodlanır) şunları içerir: p53, p21, Chk1/2 ve pRb.

Hücre döngüsünün S evresinin ana işi, tüm evreyi kopyalamaktır. DNA'nın tamamlayıcısı. Bunu yapmak için hücre, replikasyon öncesi kompleksleri aktive eder. çoğaltma kökenleri. Bunlar basitçe DNA'nın replikasyonun başlayacağı alanlardır.

Tek hücreli bir protist gibi basit bir organizmanın yalnızca tek bir replikasyon kaynağı olabilirken, daha karmaşık organizmaların çok daha fazlası vardır. Örneğin, bir maya organizması 400'e kadar replikasyon kaynağına sahip olabilirken, bir insan hücresi 60.000 replikasyon kaynağına sahip olabilir.

İnsan DNA'sı çok uzun olduğu için insan hücreleri bu kadar çok sayıda replikasyon kaynağına ihtiyaç duyar. Bilim adamları bilir ki, DNA kopyalama makineler saniyede sadece 20 ila 100 baz kopyalayabilir, bu da tek bir kromozomun tek bir replikasyon orijini kullanarak replike olması için yaklaşık 2.000 saat gerekeceği anlamına gelir.

60.000 replikasyon kaynağına yükseltme sayesinde, insan hücreleri bunun yerine S fazını tamamlayabilir. yaklaşık sekiz saat.

Replikasyon orijin bölgelerinde, DNA replikasyonu adı verilen bir enzime dayanır. sarmal. Bu enzim, çift sarmallı DNA sarmalını çözer – tıpkı bir fermuarın açılması gibi. Bir kez çözüldüğünde, iki ipliğin her biri, yavru hücreler için hedeflenen yeni iplikleri sentezlemek için bir şablon haline gelecektir.

Kopyalanmış DNA'nın yeni zincirlerinin gerçek inşası, başka bir enzimi gerektirir, DNA polimeraz. Bazlar (veya nükleotidler) DNA zincirini oluşturan tamamlayıcı baz eşleştirme kuralı. Bu, her zaman belirli bir şekilde bağlanmalarını gerektirir: adenin ile timin ve sitozin ile guanin. Bu kalıbı kullanarak enzim, şablonla mükemmel bir şekilde eşleşen yeni bir iplik oluşturur.

Orijinal DNA sarmalı gibi, yeni sentezlenen DNA da çok uzundur ve çekirdeğe sığması için dikkatli bir paketleme gerektirir. Bunu yapmak için hücre adı verilen proteinleri üretir. histonlar. Bu histonlar, tıpkı bir iğ üzerindeki iplik gibi, DNA'nın sardığı makaralar gibi davranır. DNA ve histonlar birlikte kompleksler oluştururlar. nükleozomlar.

Tabii ki, yeni sentezlenen DNA'nın şablon için mükemmel bir eşleşme olması ve orijinaliyle aynı olan çift sarmallı bir DNA sarmalı üretmesi hayati önem taşır. Tıpkı bir kompozisyon yazarken veya matematik problemlerini çözerken muhtemelen yaptığınız gibi, hücre hatalardan kaçınmak için çalışmasını kontrol etmelidir.

Bu önemlidir çünkü DNA sonunda proteinleri ve diğer önemli maddeleri kodlayacaktır. biyomoleküller. Tek bir silinmiş veya değiştirilmiş nükleotid bile, fonksiyonel bir nükleotid arasındaki farkı yaratabilir. gen ürünü ve çalışmayan biri. Bu DNA hasarı, birçok insan hastalığının bir nedenidir.

Yeni kopyalanmış DNA'yı yeniden okumak için üç ana kontrol noktası vardır. Birincisi, çoğaltmadaki çoğaltma kontrol noktasıdır. çatallar. Bu çatallar basitçe DNA'nın çözdüğü ve DNA polimerazın yeni zincirleri oluşturduğu yerlerdir.

Enzim, yeni bazlar eklerken, iplikte aşağı doğru hareket ederken çalışmasını da kontrol eder. eksonükleaz aktif bölgesi enzim üzerinde, DNA sentezi sırasında gerçek zamanlı olarak hataları önleyerek, zincire yanlışlıkla eklenen herhangi bir nükleotidi düzenleyebilir.

Diğer kontrol noktaları - olarak adlandırılan S-M kontrol noktası ve S faz içi kontrol noktası – DNA replikasyonu sırasında meydana gelen hatalar için hücrenin yeni sentezlenmiş DNA'yı gözden geçirmesini sağlar. Hatalar bulunursa, hücre döngüsü dururken kinaz enzimler hataları onarmak için bölgeye hareket eder.

Hücre döngüsü kontrol noktaları, sağlıklı, fonksiyonel hücreler üretmek için çok önemlidir. Düzeltilmemiş hatalar veya hasarlar, kanser de dahil olmak üzere insan hastalıklarına neden olabilir. Hatalar veya hasarlar ciddi veya onarılamaz ise, hücre apoptozveya programlanmış hücre ölümü. Bu, vücudunuzda ciddi sorunlara neden olmadan önce hücreyi öldürür.