Фаза М: Що відбувається в цій фазі клітинного циклу?

Клітини є фундаментальними одиницями життя, будучи найбільш незводимими сутностями, які зберігають усі основні властивості живих істот, такі як метаболічна активність та засіб розмноження. Подібно до того, як цілі організми прогресують через свою власну версію життєвого циклу - народження, дозрівання, розмноження, старіння та смерть - окремі клітини мають власний життєвий цикл, доречно названий клітинний цикл.

(Слід зазначити, що деякі живі істоти складаються лише з однієї клітини, що робить "життєвий цикл" і "клітинний цикл" цілком перекриваючими пропозиціями щодо цих організмів.)

Клітини складних організмів живуть майже так довго, як істоти, в яких вони існують. Життєвий цикл клітини, як правило, більш передбачуваний і легший для поділу на досить різні компоненти, ніж життєва дуга помірно складної тварини.

Ці етапи включають міжфазний та М фаза, кожна з яких включає ряд підстадій. Фаза М охоплює мітоз, процес, при якому клітини розмножуються безстатевим шляхом, щоб створити нові клітини.

Навіть найстрашніший активний вулкани проводять набагато більше часу в бездіяльності, ніж вони вивергаються, але ніхто не звертає особливої ​​уваги на періоди спокою. У певному сенсі клітини такі: мітоз на сьогоднішній день є найзайнятішою та найдраматичнішою частиною клітинного циклу, але клітина фактично проводить більшу частину свого часу в міжфазний. Ця сама фаза включає G₁, S і G₂ етапи.

Новостворена комірка потрапляє в першу розрив (G₁) фаза, під час якого весь вміст клітини (наприклад, мітохондрії, ендоплазматичний ретикулум, апарат Гольджі та інші органели) крім хромосом дублюються.

У подальшому фаза синтезу (S), всі хромосоми клітини - у людини їх 46 - дублюються (або тиражований, використовувати мову біохімії).

У другому розрив (G₂) фаза, комірка виконує перевірку контролю якості на собі, скануючи відтворений вміст на наявність помилок і роблячи необхідні виправлення. Потім клітина переходить до М фаза.

• Деякі клітини в тканинах, у яких проліферація та обмін низькі, такі як печінка, проводять тривалі періоди часу у фазі, позначеній G₀, при цьому «від’їзд» від типового циклу, що відбувається відразу після завершення мітозу.

Під час інтерфази клітина зростає до розміру, необхідного для розподілу, роблячи копіювання різних її елементів окремими кроками по ходу. Кінець Г.₁ фаза сигналізується білком, що позначає те, що називається G₁ контрольно-пропускний пункт.

Подібний Г.₂ контрольний пункт позначає початок фази М. Немає S₁ контрольний пункт, однак. У деяких клітинах фаза S переходить прямо в фазу М.

Коли клітина не витрачає час на перевірку своєї роботи в запрограмованому G₂ фаза, подією, яка безпосередньо передує фазі М, є реплікація ДНК (реплікація хромосом) у фазі S. В іншому випадку G₂ фаза різної довжини займає точку клітинного циклу безпосередньо перед початком мітозу.

Мітоз - це процес, який відбувається в еукаріотичні клітини (наприклад, клітини рослин, клітини ссавців та клітин інших тварин, протистів та грибів) і призводить до отримання дві дочірні клітини від однієї батьківської клітини, причому дочірні клітини генетично ідентичні батьківській та одна одній.

Таким чином, він безстатевий, протиставляючи йому мейоз, тип поділу клітин, який відбувається в певних клітинах гонад і включає жонглювання та перемішування генетичного матеріалу. Його аналогом у світі прокаріотів є поділом. У більшості клітин тварин процес займає близько години - невелика частка життя типової клітини.

Слово "мітоз" означає "нитка", оскільки це описує мікроскопічний вигляд хромосом, які готуються до поділу і які, таким чином, конденсуються у довгі структури, що мають лінійний вигляд. Навіть під потужним мікроскопом, міжфазні хромосоми, які дифузно лежать в ядро, дуже важко візуалізувати.

Прийнято вважати, що мітоз відноситься до розщеплення на рівні половини материнської клітини. Це не так, оскільки мітоз стосується лише подій в ядрі, що залучають хромосоми. Клітинний поділ називається в цілому цитокінез, тоді як ядерний поділ (включаючи ядерну оболонку) відомий як каріокінез.

Класично, четверо названих стадії мітозу включати, в порядку їх виникнення, профаза, метафаза, анафаза і телофаза. Багато джерел включають детальний опис п'ятої фази, прометафаза, що, безперечно, відрізняється як від профази, так і від метафази.

Кожна з цих фаз має свої хитромудрі чудеса, які будуть детально описані найближчим часом. Але часто корисно подумки узгоджувати кожну фазу мітозу з коротким розмиттям щодо того, що вона включає. Наприклад:

• Профаза: Відбувається конденсація хромосом.
• Прометафаза: Шпинделі кріплять.
• Метафаза: Хромосоми вирівнюються.
• Анафаза: Хроматиди відокремлюються.
• Телофаза: Мембранні реформи.

У будь-якому випадку, якщо один друг скаже вам, що фаза М має чотири підстадії, а хтось інший стверджує, що це п’ять, позначте це крейдою до ймовірних відмінностей у їх віці (і, отже, коли вони дізналися про фазу М у школі), і враховуйте їх обох правильно.

Поява конденсованих хромосом знаменує початок профази, приблизно так само, як утворення окремих скупчень людей, що балакають, означає "офіційний" початок соціальних зборів.

Коли конденсація хроматину перетворює генетичний матеріал у повністю сформовані хромосоми, можна побачити споріднені хроматиди кожної реплікованої хромосоми, приєднані на центромера між ними. Центромера - це місце, де a кінетохора з часом утворюватиметься на кожній хроматиді.

Також у профаза, два центросоми, які дублювались у фазі, починають рухатися до протилежних сторін або полюсів клітини. Таким чином вони починають збирати мітотичне веретено, який складається з волокна веретена зроблений з мікротрубочки які тягнуться від полюсів клітини до центру і прикріплюються до кінетохор (серед інших структур).

Як ви могли б передбачити, волокна веретена орієнтовані паралельно один одному і перпендикулярно лінії поділу хромосом.

Крім того, у багатьох вищих еукаріотів ядерна оболонка руйнується під дією ферментів протеїнкінази протягом цієї фази, і вона буде відновлена ​​з нуля в кінці мітозу в телофазі.

Але в інших організмах ядерна оболонка ніколи не розбирається формально. Натомість він розтягується разом із клітиною в цілому, оскільки хромосоми відокремлюються і акуратно діляться відразу.

Уявіть собі, що ви стоїте в абсолютно темній передпокої, намацавши вперед до берега перемикачів світла, про який ви знаєте, але там не можете зрозуміти точного положення. Але ви дуже хочете випити води з кухні, тому ви наполегливі.

Це наближує поведінку волокон веретена, коли їх кінці "тягнуться" і ростуть до хромосом з обох полюсів клітини. "Сподіваючись" з'єднатися з кінетохорами, які служать локусом з'єднання волокон веретена, їх можна побачити, як з'являється для зондування цитоплазма, втягнутись і ще трохи дослідити, поки вони нарешті не влучать у цілі.

Невдовзі волокна веретена з кожної сторони клітини прикріпилися до кінетохори на хроматиді в кожній парі, яка лежить на одній стороні клітини. Генетичні наслідки цієї випадковості відсутні, оскільки кожна хроматида має точно таку саму ДНК, як її сестра.

Потім волокна веретена ініціюють "перетягування каната", намагаючись врешті збалансувати свої зусилля що залишає центромери хромосом, а отже, і самі хромосоми, у лінійному типі вирівнювання.

На початку метафаза, розпад ядерної оболонки продовжується до кінця, за винятком, звичайно, клітин, які взагалі не втрачають ядерних мембран. Але визначальним кроком метафази, який, як правило, дуже короткий, є те, що хромосоми вишикуються уздовж площини, яка буде служити межею поділу хромосом.

Ця крихітна поверхня називається метафазна пластинка, і, маючи на увазі, що клітина схожа на дуже крихітну кулю, положення цієї пластини знаходиться вздовж екватор клітини.

Можна більше однієї мікротрубочки веретена прикріпити до даної кінетохори з тієї ж сторони, але принаймні прикріплена одна мікротрубочка кінетохори кожен стовп. Після того, як мікротрубочки досить довго займаються своєю грою в натискання і витягування, щоб досягти стану збалансованого напруження, хромосоми перестають рухатися, і метафаза закінчується.

У цей момент волокна веретена можуть накручуватися в двох інших місцях клітини, крім кінетохор. Це можуть бути полярний мікротрубочки (також звані інтерполярний мікротрубочки), які проходять повз вишикувані хромосоми та через екватор, майже до протилежного мітотичного походження веретена; або астральний мікротрубочки, які сягають від полюса веретена до клітинної мембрани з тієї ж сторони.

Анафаза є найбільш візуально вражаючим компонентом фази М, оскільки він передбачає швидке переміщення хромосом, коли репліковані хромосоми розпадаються. Це досягається тим, що сестринські хроматиди у кожній продубльованій, вирівняній хромосомній системі тягнуться до протилежних полюсів клітини волокнами веретена.

Це робиться завдяки праці мікротрубочок, але цьому сприяє руйнування кохезин білки, які зв’язують кінетохору з волокнами кінетохори. В анафазі клітина починає тягнутися від приблизно сферичної форми (або кола, якщо ви дивитесь на поперечний переріз) до приблизно яйцевидної форми (тобто еліпса).

Анафазу можна розглядати як особливу анафаза А, в якому волокна веретена кінетохори розтягують хромосоми, як описано, і анафаза В, в якому астральні волокна тягнуть полюси ще далі від екватора і, таким чином, далі один від одного, витягуючи інтерполярні волокна повз хромосом на тій же стороні і злегка спокушаючи їх для проїзду в тій же напрямку.

Крім того, a скоротливе кільце утворюється з білків актину безпосередньо під плазматичною мембраною в анафазі; це кільце бере участь у "здавлюванні" під час цитокінезу, що призводить до розщеплення цілої клітини.

На початку цієї частини М-фази хромосоми у формі дочірніх ядер досягли протилежних кінців клітини. Мітотичний веретено, закінчивши свою роботу, розбирається; сфотографуйте, скажімо, якесь мізерне риштування, побудоване вздовж боку крихітної будівлі, щоб можна було розібрати будівництво, балка за балкою, і ви зрозумієте ідею.

Це справді етап очищення фази М, аналогічний епілогу роману. "Сюжет" був вирішений наприкінці анафази, оскільки хроматиди дісталися туди, куди вони мали подорожувати, але перш ніж "персонажі" зможуть рухатися далі, потрібна певна робота по дому.

В телофаза, ядерна мембрана знову збирається, і хромосоми деконденсуються. Це не зовсім як запуск відео профази в зворотному напрямку, але це близько. В цитокінез, клітина ділиться на дві однакові дочірні клітини, кожна з яких готується вступити у фазу G1 і розпочати власний клітинний цикл.