3 етапи інтерфази

Вперше вчені спостерігали процес поділу клітин наприкінці 1800-х років. Послідовні мікроскопічні дані про те, що клітини витрачають енергію та матеріал для копіювання та розподілу, спростовували поширену теорію про те, що нові клітини виникли внаслідок спонтанного породження. Вчені починали розуміти явище клітинного циклу; це процес, за допомогою якого клітини «народжуються» шляхом ділення клітин, а потім живуть своїм життям, займаючись повсякденною діяльністю клітини, поки не настає час самостійно ділитися клітинами.

Існує безліч причин, чому клітина може не пройти ділення. Деякі клітини людського організму просто ні; наприклад, більшість нервових клітин в кінцевому підсумку перестають піддаватися діленню клітин, саме тому людина, яка переносить пошкодження нервів, може зазнати постійного дефіциту мотора або чуття.

Однак, як правило, клітинний цикл це процес, який складається з двох фаз: міжфазний і мітоз. Мітоз - це частина клітинного циклу, що включає поділ клітин, але середня клітина проводить 90 відсотків свого життя в інтерфазі, що просто означає, що клітина живе і росте, а не ділиться. У межах фази є три підфази. Ось такі

TL; ДР (занадто довгий; Не читав)

Три стадії інтерфази - G₁, що означає розрив фази 1; S фаза, що означає фаза синтезу; та G₂, що позначає фазу зазору 2. Інтерфаза - перша з двох фаз клітинного циклу еукаріотів. Друга фаза - це мітоз, або фаза М, коли відбувається поділ клітин. Іноді клітини не залишають G₁ тому що вони не типу клітин, які діляться, або тому, що вони гинуть. У цих випадках вони перебувають на стадії, яка називається G₀, що не вважається частиною клітинного циклу.

Одноклітинні організми, такі як бактерії, називаються прокаріоти, і коли вони беруть участь у поділі клітин, їх метою є розмноження безстатевим шляхом; вони створюють потомство. Викликається поділ клітин прокаріотів поділом замість мітозу. У прокаріотів зазвичай є лише одна хромосома, яка навіть не міститься в ядерній мембрані, і їм не вистачає органел, як у інших видів клітин. Під час бінарного поділу клітина прокаріотів робить копію своєї хромосоми, а потім приєднує кожну сестринську копію хромосоми до протилежної сторони її клітинної мембрани. Потім він починає утворювати в своїй мембрані щілину, яка защемлюється всередину в процесі, який називається інвагінацією, поки не розділиться на дві однакові, окремі клітини. Клітини, які є частиною мітотичного клітинного циклу, є еукаріотичними клітинами. Це не окремі живі організми, а клітини, які існують як взаємодіючі одиниці більших організмів. Клітини у ваших очах або кістках, або клітини язика вашої кішки або травинки на вашій передній галявині - це все еукаріотичні клітини. Вони містять набагато більше генетичного матеріалу, ніж прокаріот, тому процес поділу клітин також набагато складніший.

Клітинний цикл отримав свою назву, оскільки клітини постійно діляться, починаючи життя заново. Як тільки клітина ділиться, це закінчується фазою мітозу, і вона негайно знову починає інтерфазу. Звичайно, на практиці клітинний цикл відбувається плавно, але вчені розмежували фази та підфази в процесі, щоб краще зрозуміти мікроскопічні будівельні блоки життя. Нещодавно розділена клітина, яка зараз є однією з двох клітин, які раніше були однією клітиною, знаходиться в G₁ підфаза міжфазна. G₁ є абревіатурою для фази “Розрив”; буде ще одна з маркуванням G₂. Ви також можете побачити, що вони написані як G1 та G2. Коли вчені виявили під мікроскопом зайняту фундаментальну клітинну роботу мітозу, вони інтерпретував відносно менш драматичну інтерфазу як фазу спокою або паузи між клітиною підрозділи.

Вони назвали Г₁ стадія зі словом “прогалина”, використовуючи це тлумачення, але в цьому сенсі це неправильна назва. В реальності, G₁ це більше стадія зростання ніж етап відпочинку. Протягом цієї фази клітина виконує все те, що є нормальним для її типу клітини. Якщо це білі кров’яні клітини, вони будуть виконувати захисні дії для імунної системи. Якщо це клітина листя рослини, вона буде проводити фотосинтез та газообмін. Клітина, ймовірно, буде рости. Деякі клітини повільно ростуть під час G₁ тоді як інші ростуть дуже швидко. Клітина синтезує молекули, такі як рибонуклеїнова кислота (РНК) і різні білки. У певний момент пізно в G₁ стадії, клітина повинна "вирішити", чи переходити до наступного етапу міжфази.

Молекула, яка називається циклінозалежна кіназа (CDK), регулює клітинний цикл. Це регулювання необхідно для запобігання втраті контролю над ростом клітин. Поза контролем поділ клітин у тварин - ще один спосіб описати злоякісну пухлину або рак. CDK подає сигнали на контрольних пунктах протягом певних точок клітинного циклу, щоб клітина могла продовжувати або робити паузу. Деякі фактори навколишнього середовища сприяють тому, чи забезпечує CDK ці сигнали. Сюди входять доступність поживних речовин та фактори росту, а також щільність клітин у навколишній тканині. Щільність клітин є особливо важливим методом саморегуляції, який використовується клітинами для підтримання здорових темпів росту тканин. CDK регулює клітинний цикл протягом трьох стадій інтерфази, а також під час мітозу (який також називають М-фазою).

Якщо клітина досягає регуляторної контрольної точки і не отримує сигнал продовжувати рух вперед з клітинним циклом (наприклад, якщо це в кінці G₁ в інтерфазі і чекає входу фази S в інтерфазі), є дві можливі речі, які клітина може зробити. Одне з них полягає в тому, що це може зробити паузу, поки проблема вирішена. Наприклад, якщо якийсь необхідний компонент пошкоджений або відсутній, можна провести ремонт або доповнення, а потім він знову може підійти до пункту пропуску. Інший варіант для клітини - це входження в іншу фазу, яка називається G₀, що знаходиться поза клітинним циклом. Це позначення призначене для клітин, які продовжуватимуть функціонувати так, як передбачається, але не переходять до фази S або мітозу, і як такі не будуть брати участь у поділі клітин. Більшість нервових клітин дорослої людини вважається G₀ фази, оскільки вони, як правило, не переходять у фазу S або мітоз. Клітини в G₀ фаза вважається спокійною, що означає, що вони перебувають у нерозділеному стані, або в старінні, що означає, що вони вмирають.

Під час G₁ На стадії інтерфази є два регуляторні контрольні пункти, через які клітина повинна пройти, перш ніж продовжувати. Оцінюється, чи пошкоджена ДНК клітини, і якщо вона є, то ДНК повинна бути відремонтована, перш ніж вона зможе продовжувати. Навіть коли клітина в іншому випадку готова перейти до фази S міжфазної розв’язки, потрібно зробити ще один контрольний пункт впевнені, що умови навколишнього середовища - тобто стан навколишнього середовища, що безпосередньо оточує клітину - є сприятливий. Ці умови включають щільність клітин навколишньої тканини. Коли клітина має необхідні умови виходити з G₁ до S-фази білок цикліну пов'язується з CDK, оголюючи активну частину молекули, яка сигналізує клітині, що час починати S-фазу. Якщо клітина не відповідає умовам перейти з G₁ до фази S, циклін не активує CDK, що перешкоджатиме прогресуванню. У деяких випадках, таких як пошкоджена ДНК, білки-інгібітори CDK зв'язуються з молекулами CDK-цикліну, щоб запобігти прогресуванню, доки проблема не буде усунена.

Як тільки клітина входить S фаза, він повинен продовжуватись аж до кінця клітинного циклу, не повертаючись назад або не відступаючи до G₀. Однак протягом процесу існує більше контрольних точок, щоб переконатися, що етапи виконуються належним чином до того, як клітина переходить до наступної фази клітинного циклу. “S” у фазі S означає синтез, оскільки клітина синтезує або створює нову копію своєї ДНК. У клітинах людини це означає, що клітина створює цілий новий набір з 46 хромосом під час S-фази. Цей етап ретельно регламентований, щоб запобігти переходу помилок до наступного етапу; ці помилки є мутаціями. Мутації трапляються досить часто, але регулювання клітинного циклу заважає набагато більшій їх кількості. Під час реплікації ДНК кожна хромосома надзвичайно звивається навколо ланцюгів білків, які називаються гістонами, зменшуючи їх довжину з 2 нанометрів до 5 мікрон. Дві нові дублюючі сестринські хромосоми називаються хроматиди. Гістони пов'язують дві відповідні хроматиди щільно, навпіл. Точка з’єднання їх називається центромерою. (Див. „Ресурси“ для наочного представлення цього.)

На додаток до ускладнених рухів, що відбуваються під час реплікації ДНК, багато еукаріотичні клітини диплоїдні, що означає, що їх хромосоми зазвичай розташовані попарно. Більшість клітин людини диплоїдні, за винятком репродуктивних клітин; до них належать ооцити (яйця) та сперматоцити (сперма), які є гаплоїдними та мають 23 хромосоми. Соматичні клітини людини, які є всіма іншими клітинами організму, мають 46 хромосом, розташованих у 23 пари. Парні хромосоми називаються гомологічними парами. Під час S фази інтерфази, коли кожна окрема хромосома з вихідної гомологічної пари реплікується, в результаті дві сестринські хроматиди від кожної оригінальної хромосоми з’єднуються, утворюючи фігуру, схожу на дві склеєні Х разом. Під час мітозу ядро ​​розщепиться на два нових ядра, відтягуючи одне від кожної хроматиди від кожної гомологічної пари від своєї сестри.

Якщо клітина проходить контрольно-пропускні пункти фази S, які особливо зацікавлені в тому, щоб переконатися, що ДНК не була пошкоджена, то це реплікується правильно і що він реплікується лише один раз, тоді регуляторні фактори дозволяють клітині переходити до наступної стадії міжфазний. Це G₂, що означає розрив фази 2, як G₁. Це також помилкова назва, оскільки клітина не чекає, але дуже зайнята на цьому етапі. Клітина продовжує виконувати свою звичайну роботу. Згадаймо ці приклади з G₁ клітини листа, що здійснює фотосинтез, або білих кров’яних клітин, що захищають організм від патогенних мікроорганізмів. Він також готується вийти з інтерфази і вступити в мітоз (фаза М), який є другою і заключною стадією клітинного циклу, перш ніж він ділиться і починається спочатку.

Ще один блокпост під час G₂ гарантує правильну реплікацію ДНК, а CDK дозволяє їй рухатися вперед, лише якщо вона проходить збір. Під час G₂, клітина копіює центромеру, яка пов’язує хроматиди, утворюючи щось, що називається мікротрубочкою. Це стане частиною веретена, яке являє собою мережу волокон, яка направлятиме сестринські хроматиди подалі одна від одної та до їхніх відповідних місць у щойно розділених ядрах. Під час цієї фази мітохондрії та хлоропласти також діляться, коли вони присутні в клітині. Коли клітина перевищила свої контрольно-пропускні пункти, вона готова до мітозу і закінчила три етапи інтерфази. Під час мітозу ядро ​​поділиться на два ядра і майже одночасно відбувається процес, який називається цитокінез розділить цитоплазму, тобто решту клітини, на дві клітини. До кінця цих процесів з’являться дві нові клітини, готові розпочати G₁ знову стадія інтерфази.