Фаза S: Що відбувається під час цієї підфази клітинного циклу?

Ви коли-небудь замислювалися над тим, як ваше тіло росте або як воно виліковує травму? Коротка відповідь поділ клітин.

Мабуть, не дивно, що цей життєво важливий процес клітинної біології дуже регламентований - і тому включає багато етапів. Одним з таких важливих кроків є S фаза клітинного циклу.

клітинний цикл - який іноді називають циклом поділу клітин - містить етапи a еукаріотична клітина повинні завершити, щоб розділити і продукувати нові клітини. Коли клітина ділиться, вчені називають вихідну клітину - батьківська клітина і клітини, утворені розщепленням дочірні клітини.

Мітоз і міжфазний є двома основними частинами, що складають клітинний цикл. Мітоз (іноді її називають М-фазою) - це частина циклу, де відбувається фактичний поділ клітин. Міжфазна - це час між поділами, коли клітина виконує роботу, щоб підготуватися до поділу, наприклад, вирощування та реплікація своєї ДНК.

Час, необхідний для завершення клітинного циклу, залежить від типу клітини та умов. Наприклад, для поділу більшості клітин людини потрібно цілих 24 години, але деякі клітини швидко циклічні та діляться набагато швидше.

Вчені, які вирощують в лабораторії клітини, що вистилають кишечник, іноді бачать, як ці клітини завершують клітинний цикл кожні дев’ять-десять годин!

Міжфазна частина клітинного циклу набагато довша, ніж частина мітозу. Це має сенс, оскільки нова клітина повинна засвоїти поживні речовини, необхідні їй для зростання, і відтворити свою ДНК та інші життєво важливі клітинні механізми, перш ніж вона зможе стати батьківською клітиною та ділитися через мітоз.

Міжфазна частина клітинного циклу включає підфази, що називаються Розрив 1 (Фаза G1), Синтез (S фаза) і Розрив 2 (Фаза G2).

Клітинний цикл - це коло, але деякі клітини тимчасово або назавжди виходять з клітинного циклу через Фаза зазору 0 (G0). Перебуваючи в цій підфазі, клітина витрачає свою енергію, виконуючи будь-які завдання, які зазвичай виконує тип клітини, замість того, щоб ділитися або готуватися до поділу.

Під час субфаз G1 і G2 клітина збільшується, реплікує свої органели і готується ділитися на дочірні клітини. S фаза є Синтез ДНК фаза. Протягом цієї частини клітинного циклу клітина копіює весь свій комплекс ДНК.

Це також утворює центросома, який є центром організації мікротрубочок, який врешті допоможе клітині розірвати ДНК, яка буде розділена між дочірніми клітинами.

Фаза S важлива через те, що відбувається протягом цієї частини клітинного циклу, а також через те, що вона представляє.

Вступ у S-фазу (проходження через перехід G1 / S) є основною контрольною точкою в клітинному циклі, яку іноді називають пункт обмеження. Ви можете сприймати це як точку неповернення клітини, оскільки це остання можливість для клітини зупинитися проліферація клітин, або ріст клітин шляхом клітинного поділу. Після того, як клітина переходить у фазу S, їй судилося завершити поділ клітини, незважаючи ні на що.

Оскільки фаза S є головним контрольним пунктом, клітина повинна жорстко регулювати цю частину клітинного циклу, використовуючи гени та генні продукти, такі як білки.

Для цього клітина покладається на дотримання балансу між проліферативні гени, які спонукають клітину ділитися, і гени-супресори пухлини, які працюють, щоб зупинити проліферацію клітин. Деякі важливі білки-супресори пухлини (кодовані генами-супресорами пухлини) включають с53, p21, Chk1 / 2 та pRb.

Основною роботою S фази клітинного циклу є копіювання всього комплемент ДНК. Для цього клітина активує попередньо реплікаційні комплекси для створення походження реплікації. Це просто ділянки ДНК, де розпочнеться реплікація.

У той час як простий організм, такий як одноклітинний протист, може мати лише одне походження для реплікації, складніші організми мають набагато більше. Наприклад, дріжджовий організм може мати до 400 реплікаційних джерел, тоді як людська клітина може мати 60000 реплікаційних джерел.

Клітини людини потребують цієї величезної кількості реплікаційних джерел, оскільки людська ДНК така довга. Вчені знають, що Реплікація ДНК техніка може копіювати лише від 20 до 100 основ в секунду, а це означає, що на одну хромосому знадобиться приблизно 2000 годин для реплікації з використанням єдиного джерела реплікації.

Завдяки модернізації до 60000 джерел реплікації, людські клітини можуть замість цього завершити фазу S близько восьми годин.

У місцях виникнення реплікації реплікація ДНК залежить від ферменту, який називається геліказа. Цей фермент розмотує дволанцюгову спіраль ДНК - начебто розпаковує блискавку. Після розмотування кожна з двох ниток стане шаблоном для синтезу нових ниток, призначених для дочірніх клітин.

Фактичне створення нових ланцюгів скопійованої ДНК вимагає іншого ферменту, ДНК-полімераза. Основи (або нуклеотиди), які складаються з ланцюга ДНК, повинні слідувати за додаткове правило базового сполучення. Це вимагає від них завжди зв’язуватись певним чином: аденин з тиміном та цитозин з гуаніном. Використовуючи цей шаблон, фермент створює нову нитку, яка ідеально поєднується з матрицею.

Як і вихідна спіраль ДНК, щойно синтезована ДНК дуже довга і вимагає ретельної упаковки, щоб поміститися в ядро. Для цього клітина виробляє білки, звані гістони. Ці гістони діють як котушки, які ДНК обвиває, точно як нитка на веретені. Разом ДНК і гістони утворюють так звані комплекси нуклеосом.

Звичайно, життєво важливо, щоб нещодавно синтезована ДНК ідеально відповідала шаблону, виробляючи дволанцюгову спіраль ДНК, ідентичну оригіналу. Так само, як ви, мабуть, робите це під час написання есе чи розв’язування математичних задач, клітина повинна перевірити свою роботу, щоб уникнути помилок.

Це важливо, оскільки з часом ДНК буде кодувати білки та інші важливі фактори біомолекули. Навіть один видалений або змінений нуклеотид може зробити різницю між функціоналом генний продукт і той, який не працює. Це пошкодження ДНК є однією з причин багатьох захворювань людини.

Існує три основні контрольно-пропускні пункти для коректури нещодавно відтвореної ДНК. Перший - контрольний пункт реплікації на реплікації виделки. Ці вилки - це просто місця, де ДНК розпаковується, а ДНК-полімераза створює нові ланцюги.

Додаючи нові основи, фермент також перевіряє свою роботу, рухаючись вниз по нитці. активний сайт екзонуклеази на ферменті може редагувати будь-які нуклеотиди, додані в ланцюг помилково, запобігаючи помилкам в режимі реального часу під час синтезу ДНК.

Інші контрольно-пропускні пункти - називаються Пункт пропуску S-M та контрольно-пропускний пункт фази внутрішнього S - дозволити клітині переглянути недавно синтезовану ДНК на наявність помилок, які мали місце під час реплікації ДНК. Якщо виявлені помилки, клітинний цикл призупиняється кіназа ферменти мобілізуються на сайт для виправлення помилок.

Контрольно-пропускні пункти клітинного циклу мають вирішальне значення для виробництва здорових, функціональних клітин. Невиправлені помилки або пошкодження можуть спричинити захворювання людей, включаючи рак. Якщо помилки або пошкодження є серйозними або непоправними, клітина може зазнати апоптоз, або запрограмована загибель клітини. Це по суті вбиває клітину, перш ніж це може спричинити серйозні проблеми у вашому організмі.