3 Faz Arası Aşaması

Bilim adamları ilk olarak 1800'lerin sonlarında hücre bölünmesi sürecini gözlemlediler. Hücrelerin kendilerini kopyalamak ve bölmek için enerji ve malzeme harcadıklarına dair tutarlı mikroskobik kanıtlar, yeni hücrelerin kendiliğinden oluşumdan ortaya çıktığına dair yaygın teoriyi çürüttü. Bilim adamları hücre döngüsü fenomenini anlamaya başlıyorlardı; bu, hücrelerin hücre bölünmesi yoluyla "doğduğu" ve daha sonra, hücre bölünmesinin zamanı gelene kadar günlük hücre aktivitelerini sürdürerek hayatlarını sürdürdüğü süreçtir.

Bir hücrenin bölünmemesinin birçok nedeni vardır. İnsan vücudundaki bazı hücreler basitçe yapmazlar; örneğin, çoğu sinir hücresi sonunda hücre bölünmesini durdurur, bu nedenle sinir hasarına maruz kalan bir kişi kalıcı motor veya duyusal eksiklikler yaşayabilir.

Tipik olarak, yine de, Hücre döngüsü iki aşamadan oluşan bir süreçtir: interfaz ve mitoz. Mitoz, hücre döngüsünün hücre bölünmesini içeren kısmıdır, ancak ortalama hücre, yaşamının yüzde 90'ını interfazda geçirir; bu, hücrenin bölünmediği, yaşadığı ve büyüdüğü anlamına gelir. İnterfaz içinde üç alt faz vardır. Bunlar

TL; DR (Çok Uzun; Okumadım)

Ara fazın üç aşaması G'dir.₁, boşluk faz 1 anlamına gelir; Sentez aşaması anlamına gelen S aşaması; ve G₂, Boşluk aşaması 2 anlamına gelir. İnterfaz, ökaryotik hücre döngüsünün iki fazından ilkidir. İkinci aşama, hücre bölünmesinin gerçekleştiği mitoz veya M aşamasıdır. Bazen hücreler G'den ayrılmaz₁ çünkü onlar bölünen hücre tipi değiller ya da ölüyorlar. Bu durumlarda G adı verilen bir aşamadadırlar.₀, hücre döngüsünün bir parçası olarak kabul edilmez.

Bakteriler gibi tek hücreli canlılara denir. prokaryotlarve hücre bölünmesine girdiklerinde amaçları eşeysiz üremedir; yavru yaratıyorlar. Prokaryot hücre bölünmesi denir ikiye bölünerek çoğalma mitoz yerine. Prokaryotlar tipik olarak, bir nükleer zar tarafından bile bulunmayan tek bir kromozoma sahiptir ve diğer hücre türlerinin sahip olduğu organellerden yoksundurlar. İkili fisyon sırasında, prokaryotik bir hücre, kromozomunun bir kopyasını yapar ve daha sonra kromozomun her kardeş kopyasını hücre zarının karşıt tarafına ekler. Daha sonra zarında, iki özdeş, ayrı hücreye ayrılana kadar invaginasyon adı verilen bir süreçte içe doğru sıkışan bir yarık oluşturmaya başlar. Mitotik hücre döngüsünün bir parçası olan hücreler ökaryotik hücrelerdir. Onlar bireysel canlı organizmalar değil, daha büyük organizmaların işbirliği yapan birimleri olarak var olan hücrelerdir. Gözlerinizdeki veya kemiklerinizdeki hücreler veya kedinizin dilindeki veya ön bahçenizdeki çimenlerin bıçaklarındaki hücrelerin hepsi ökaryotik hücreler. Bir prokaryottan çok daha fazla genetik materyal içerirler, bu nedenle hücre bölünmesi süreci de çok daha karmaşıktır.

Hücre döngüsü adını, hücrelerin sürekli bölünerek hayata yeniden başlaması nedeniyle almıştır. Bir hücre bölündüğünde, bu mitoz evresinin sonudur ve hemen tekrar interfaza başlar. Tabii ki, pratikte hücre döngüsü akıcı bir şekilde gerçekleşir, ancak bilim adamları, yaşamın mikroskobik yapı taşlarını daha iyi anlamak için süreç içindeki fazlar ve alt fazların sınırlarını belirlediler. Şimdi daha önce tek bir hücre olan iki hücreden biri olan yeni bölünmüş hücre, G'dedir.₁ interfazın alt evresi. G₁ “Gap” aşamasının kısaltmasıdır; G etiketli bir tane daha olacak₂. Bunları G1 ve G2 olarak da görebilirsiniz. Bilim adamları, mikroskop altında mitozun yoğun, temel hücresel işini keşfettiklerinde, nispeten daha az dramatik interfazı, hücreler arasında bir dinlenme veya duraklama aşaması olarak yorumladı. bölümler.

G adını verdiler₁ Bu yorumu kullanarak “boşluk” kelimesi ile sahne, ancak bu anlamda bir yanlış isimdir. Gerçekte, G₁ daha çok bir büyüme aşamasıdır bir dinlenme aşamasından daha fazlası. Bu aşamada hücre, hücre tipi için normal olan her şeyi yapıyor. Bir beyaz kan hücresi ise, bağışıklık sistemi için savunma eylemleri gerçekleştirecektir. Bir bitkide yaprak hücresi ise fotosentez ve gaz alışverişi yapacaktır. Hücrenin büyümesi muhtemeldir. Bazı hücreler G sırasında yavaş büyür₁ diğerleri çok hızlı büyürken. Hücre, aşağıdaki gibi molekülleri sentezler. ribonükleik asit (RNA) ve çeşitli proteinler. G'de belirli bir noktada geç₁ aşamada, hücre, interfazın bir sonraki aşamasına geçip geçmemeye “karar vermek” zorundadır.

Sikline bağımlı kinaz (CDK) adı verilen bir molekül hücre döngüsünü düzenler. Bu düzenleme, hücre büyümesinin kontrol kaybını önlemek için gereklidir. Hayvanlarda kontrol dışı hücre bölünmesi, kötü huylu bir tümörü veya kanseri tanımlamanın başka bir yoludur. CDK, hücrenin ilerlemesi veya duraklaması için hücre döngüsünün belirli noktalarında kontrol noktalarında sinyaller sağlar. Belirli çevresel faktörler, CDK'nin bu sinyalleri sağlayıp sağlamamasına katkıda bulunur. Bunlar, besinlerin ve büyüme faktörlerinin mevcudiyetini ve çevreleyen dokudaki hücre yoğunluğunu içerir. Hücre yoğunluğu, sağlıklı doku büyüme oranlarını korumak için hücreler tarafından kullanılan özellikle önemli bir kendi kendini düzenleme yöntemidir. CDK, hücre döngüsünü interfazın üç aşamasının yanı sıra mitoz (M fazı olarak da adlandırılır) sırasında düzenler.

Bir hücre düzenleyici bir kontrol noktasına ulaşırsa ve hücre döngüsüne devam etmek için bir sinyal almazsa (örneğin, G'nin sonundaysa)₁ interfazda ve interfazda S fazına girmeyi bekliyor), hücrenin yapabileceği iki olası şey vardır. Birincisi, sorun çözülürken duraklatabilmesidir. Örneğin, gerekli bir bileşen hasar görmüş veya eksikse, onarım veya takviye yapılabilir ve ardından kontrol noktasına tekrar yaklaşabilir. Hücre için diğer seçenek, G adlı farklı bir aşamaya girmektir.₀, hücre döngüsünün dışındadır. Bu atama, olması gerektiği gibi çalışmaya devam edecek, ancak S fazına veya mitoza geçmeyecek ve bu nedenle hücre bölünmesine girmeyecek hücreler içindir. Çoğu yetişkin insan sinir hücresinin G'de olduğu kabul edilir.₀ faz, çünkü tipik olarak S fazına veya mitoza geçmezler. G'deki hücreler₀ faz sessiz olarak kabul edilir, yani bölünmeyen bir durumda veya yaşlanmakta oldukları anlamına gelir, yani ölüyorlar.

G sırasında₁ interfaz aşamasında, ilerlemeden önce hücrenin geçmesi gereken iki düzenleyici kontrol noktası vardır. Hücrenin DNA'sının hasarlı olup olmadığı değerlendirilir ve eğer öyleyse, ilerlemeden önce DNA'nın onarılması gerekir. Hücre aksi takdirde interfazın S fazına geçmeye hazır olduğunda bile, yapılması gereken başka bir kontrol noktası vardır. çevre koşullarının - yani hücreyi çevreleyen ortamın durumu - olduğundan emin olun. elverişli. Bu koşullar, çevreleyen dokunun hücre yoğunluğunu içerir. Hücre G'den devam etmek için gerekli koşullara sahip olduğunda₁ S fazına, bir siklin proteini CDK'ya bağlanır ve hücreye S fazına başlama zamanının geldiğini bildiren molekülün aktif kısmını açığa çıkarır. Hücre G'den hareket etme koşullarını karşılamıyorsa₁ S fazına gelince, siklin CDK'yı aktive etmeyecek ve bu da ilerlemeyi önleyecektir. Hasarlı DNA gibi bazı durumlarda, CDK-inhibitör proteinleri, problem çözülene kadar ilerlemeyi önlemek için CDK-siklin moleküllerine bağlanacaktır.

Hücre girdiğinde S fazı, geri dönmeden veya G'ye çekilmeden hücre döngüsünün sonuna kadar devam etmelidir.₀. Bununla birlikte, hücre, hücre döngüsünün bir sonraki aşamasına geçmeden önce adımların düzgün bir şekilde tamamlanmasını sağlamak için süreç boyunca daha fazla kontrol noktası vardır. S fazındaki “S”, sentez anlamına gelir çünkü hücre, DNA'sının yepyeni bir kopyasını sentezler veya yaratır. İnsan hücrelerinde bu, hücrenin S fazı sırasında tamamen yeni bir 46 kromozom seti oluşturduğu anlamına gelir. Bu aşama, hataların bir sonraki aşamaya geçmesini önlemek için dikkatlice düzenlenir; bu hatalar mutasyonlardır. Mutasyonlar yeterince sık meydana gelir, ancak hücre döngüsü düzenlemeleri, bunların çok daha fazlasının olmasını engeller. DNA replikasyonu sırasında, her bir kromozom, histon adı verilen protein zincirlerinin etrafına aşırı derecede sarılır ve uzunluklarını 2 nanometreden 5 mikrona düşürür. İki yeni çift kardeş kromozoma denir. kromatitler. Histonlar, iki eşleşen kromatidi uzunluklarının bir kısmında sıkıca birbirine bağlar. Birleştikleri noktaya sentromer denir. (Bunun görsel bir temsili için Kaynaklara bakın.)

DNA replikasyonu sırasında meydana gelen karmaşık hareketlere ek olarak, birçok ökaryotik hücre diploiddir; bu, kromozomlarının normal olarak çiftler halinde düzenlendiği anlamına gelir. Çoğu insan hücresi, üreme hücreleri dışında diploiddir; bunlar haploid olan ve 23 kromozomu olan oositleri (yumurtalar) ve spermatositleri (sperm) içerir. Vücuttaki diğer tüm hücreler olan insan somatik hücreleri, 23 çift halinde düzenlenmiş 46 kromozoma sahiptir. Eşleştirilmiş kromozomlara homolog çift denir. Ara fazın S fazı sırasında, orijinal bir homolog çiftten her bir kromozom kopyalandığında, ortaya çıkan her orijinal kromozomdan iki kardeş kromatit birleştirilir ve yapıştırılmış iki X'e benzeyen bir şekil oluşturur. birlikte. Mitoz sırasında, çekirdek iki yeni çekirdeğe bölünecek ve her bir homolog çiftten her bir kromatitten birini kız kardeşinden uzaklaştıracaktır.

Hücre, özellikle DNA'nın hasar görmediğinden emin olmakla ilgilenen S fazı kontrol noktalarından geçerse, doğru bir şekilde kopyalandığını ve yalnızca bir kez çoğaltıldığını, ardından düzenleyici faktörlerin hücrenin bir sonraki aşamaya geçmesini sağlar. interfaz. bu G₂G gibi Gap aşaması 2 anlamına gelir₁. Ayrıca hücre beklemediği ve bu aşamada çok meşgul olduğu için yanlış bir adlandırmadır. Hücre normal işini yapmaya devam eder. G'den bu örnekleri hatırlayın₁ fotosentez yapan bir yaprak hücresi veya vücudu patojenlere karşı koruyan bir beyaz kan hücresi. Ayrıca hücre döngüsünün ikinci ve son aşaması olan mitoza (M fazı) bölünmeden ve yeniden başlamadan önce interfazdan ayrılmaya ve girmeye hazırlanır.

G sırasında başka bir kontrol noktası₂ DNA'nın doğru bir şekilde kopyalanmasını sağlar ve CDK, yalnızca toplanmayı geçerse ilerlemesine izin verir. G sırasında₂hücre, kromatitleri bağlayan sentromeri kopyalayarak mikrotübül adı verilen bir şey oluşturur. Bu, kardeş kromatitleri birbirinden uzaklaştıracak ve yeni bölünmüş çekirdeklerdeki uygun yerlerine yönlendirecek bir lif ağı olan iş milinin bir parçası haline gelecektir. Bu aşamada, hücrede bulunduklarında mitokondri ve kloroplastlar da bölünür. Hücre kontrol noktalarını aştığında mitoza hazırdır ve interfazın üç aşamasını tamamlar. Mitoz sırasında çekirdek iki çekirdeğe bölünür ve hemen hemen aynı zamanda sitokinez sitoplazmayı, yani hücrenin geri kalanını iki hücreye böler. Bu işlemlerin sonunda, G'ye başlamaya hazır iki yeni hücre olacaktır.₁ tekrar interfaz aşaması.