Tartalom
- TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
- Sejtosztódás prokariótákban és eukariótokban
- Az első hiányossági szakasz
- Az interfázis ellenőrző pontjai
- A genom szintézise
- Felkészülés a sejtosztásra
A tudósok először az 1800-as évek végén figyelték meg a sejtosztódás folyamatát. A sejteknek az energiát és anyagot költő másolatok és elosztásuk következetes mikroszkopikus bizonyítékai megcáfolták az elterjedt elméletet, miszerint az új sejtek spontán generációból származnak. A tudósok kezdték megérteni a sejtciklus jelenségét; Ez az a folyamat, amelynek során a sejtek "születnek" a sejtosztódáson keresztül, majd az életüket a napi sejttevékenységükkel folytatják, amíg el nem érik az időt, hogy maguknak a sejtosztódásra menjenek át.
Számos olyan ok létezik, amelyek miatt a sejt nem megy keresztül egy megosztáson. Az emberi test néhány sejtje egyszerűen nem; például a legtöbb idegsejt végül leállítja a sejtosztódást, ezért az idegkárosodást szenvedő személy tartós motoros vagy szenzoros hiányokat szenvedhet.
Általában azonban a sejtciklus egy folyamat, amely két fázisból áll: interfázisból és mitózisból. A mitózis a sejtciklus azon része, amely magában foglalja a sejtosztódást, de az átlagos sejt életének 90% -át fázisokban tölti, ami egyszerűen azt jelenti, hogy a sejt él és növekszik, és nem osztódik. Az interfázisokon belül három alfázis van. Ezek G1 fázis, S fázis és G2 fázis.
TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
Az interfázis három szakasza G1, amely a Gap 1. fázist jelenti; S fázis, amely a szintézis fázist jelenti; és G2, amely a Gap 2. fázist jelenti. Az interfázis az eukarióta sejtciklus két fázisának az első. A második fázis a mitózis, vagy az M fázis, amikor a sejtosztódás megtörténik. Néha a sejtek nem hagyják el a G-t1 mert nem azok a sejttípusok, amelyek osztódnak, vagy mert elhalnak. Ezekben az esetekben G szakaszban vannak0, amelyet nem tekintünk a sejtciklus részének.
Sejtosztódás prokariótákban és eukariótokban
Az egysejtű organizmusokat, például a baktériumokat prokariótáknak nevezzük, és amikor részt vesznek a sejtosztódásban, azok célja az aszexuális szaporodás; utódokat teremtenek. A prokarióta sejtosztódást a mitózis helyett bináris hasításnak nevezzük. A prokarióták általában csak egy olyan kromoszómával rendelkeznek, amelyet még a nukleáris membrán sem tartalmaz, és hiányoznak az egyéb sejtekben levő organellák. A bináris hasítás során a prokarióta sejt másolatot készít kromoszómájából, majd a kromoszóma minden testvére másolatát a sejtmembrán másik oldalához csatolja. Ezután hasadékot képez a membránjában, amely befelé tapad az invaginációnak nevezett folyamatban, mindaddig, amíg két azonos, különálló sejtre nem osztódik. A mitotikus sejtciklus részét képező sejtek az eukarióta sejtek. Nem egyedi élő szervezetek, hanem sejtek, amelyek nagyobb szervezetek együttműködő egységeiként léteznek. A szemünkben vagy a csontokban található sejtek, vagy a macskák nyelvén vagy az első pázsiton lévő fűpengék sejtjei mind eukarióta sejtek. Sokkal több genetikai anyagot tartalmaznak, mint egy prokarióta, tehát a sejtosztódás folyamata is sokkal összetettebb.
Az első hiányossági szakasz
A sejtciklus azért kapta a nevét, mert a sejtek folyamatosan osztódnak, az élet újra megkezdődik. Amint a sejt elvál, ez a mitózis fázisának vége, és azonnal újrakezdi az interfázist. Természetesen a gyakorlatban a sejtciklus folyékonyan megy végbe, de a tudósok körülhatárolták a fázisokat és alfázisokat a folyamaton belül az élet mikroszkopikus építőelemeinek jobb megértése érdekében. Az újonnan osztott cella, amely ma már azon két cella egyike, amelyek korábban egyetlen cella voltak, a G-ben található1 az interfázis alfázisai. G1 a „Gap” fázis rövidítése; lesz egy másik, G jelöléssel2. Lehet, hogy ezeket G1 és G2 formátumban is írták. Amikor a tudósok felfedezték a mitózis elfoglalt, alapvető celluláris munkáját a mikroszkóp alatt, a viszonylag kevésbé drámai közbülső fázist úgy értelmezték, hogy pihenő vagy szüneteltető fázis legyen a sejtosztódások között.
G nevűek1 szakaszban a „szakadék” szóval ezt az értelmezést használva, de ebben az értelemben tévedés. A valóságban G1 inkább a növekedés, mint a pihenés szakasza. Ebben a fázisban a sejt mindent megtesz, amely normális a sejttípusra. Ha ez egy fehérvérsejt, akkor védekező tevékenységeket fog végezni az immunrendszer számára. Ha ez egy növény levélsejtje, akkor fotoszintézist és gázcserét hajt végre. A sejt valószínűleg növekszik. Egyes sejtek lassan növekednek a G alatt1 míg mások nagyon gyorsan növekednek. A sejt molekulákat szintetizál, például ribonukleinsavat (RNS) és különféle fehérjéket. Egy bizonyos ponton későn a G-ben1 szakaszban a sejtnek el kell döntenie, hogy a következő szakaszba lép-e vagy sem.
Az interfázis ellenőrző pontjai
A ciklin-függő kináznak (CDK) nevezett molekula szabályozza a sejtciklusot. Ez a szabályozás szükséges a sejtnövekedés ellenőrzésének elvesztésének megakadályozására. Az állatokban a kontroll nélküli sejtosztódás egy másik módja a rosszindulatú daganatok vagy rákok leírására. A CDK jeleket szolgáltat az ellenőrző pontokon a cellaciklus meghatározott pontjain, hogy a cella folytathassa vagy szüneteltesse. Bizonyos környezeti tényezők hozzájárulnak ahhoz, hogy a CDK biztosítja ezeket a jeleket. Ide tartoznak a tápanyagok és a növekedési faktorok elérhetősége, valamint a sejtsűrűség a környező szövetekben. A sejtsűrűség különösen fontos módszer az önszabályozásra, amelyet a sejtek használnak az egészséges szövet növekedésének fenntartására. A CDK szabályozza a sejtciklusot az interfázis három szakaszában, valamint a mitózis során (amelyet M fázisnak is hívnak).
Ha egy cella eléri a szabályozási ellenőrző pontot, és nem kap jelet a cellaciklus folytatására (például, ha a G végén van)1 interfázisban, és arra vár, hogy belépjen az S fázisba), két lehetséges dolog van, amelyeket a sejt megtehet. Az egyik az, hogy szünetet tarthat, amíg a probléma megoldódik. Ha például valamelyik szükséges alkatrész sérült vagy hiányzik, akkor javítást vagy kiegészítést lehet végezni, és akkor ismét megközelítheti az ellenőrző pontot. A másik lehetőség a cella számára, hogy belép egy másik fázisba, az úgynevezett G0, amely kívül esik a sejtcikluson. Ez a megjelölés olyan sejtekre vonatkozik, amelyek továbbra is úgy működnek, ahogyan feltételezik, de nem lépnek tovább az S fázisba vagy a mitózisba, és mint ilyenek, nem vesznek részt a sejtosztódásban. A legtöbb felnőtt emberi idegsejt a G-ben található0 fázis, mivel általában nem lépnek tovább az S fázisba vagy a mitózisba. Sejtek a G-ben0 A fázist nyugvónak kell tekinteni, ami azt jelenti, hogy nem osztódó állapotban vannak, vagy idős, azaz haldoklik.
A G1 Az interfázis szakaszában két szabályozási ellenőrző pont van, amelyet a cellának át kell mennie, mielőtt folytatná. Fel lehet mérni, hogy a sejt DNS-e sérült-e, és ha van, akkor a DNS-t meg kell javítani, mielőtt folytathatja. Még akkor is, ha a sejt egyébként készen áll az interfázis S fázisára való továbblépésre, van egy másik ellenőrző pont, amely meggyőződhet arról, hogy a környezeti feltételek - azaz a sejtet közvetlenül körülvevő környezet állapota - kedvezőek. Ezek a körülmények magukban foglalják a környező szövet sejtsűrűségét. Ha a sejt rendelkezik a G körül folytatódásához szükséges feltételekkel1 Az S fázishoz egy ciklin protein kötődik a CDK-hoz, kitéve a molekula aktív részét, amely jelzi a sejtnek, hogy ideje elkezdeni az S fázist. Ha a cella nem felel meg a feltételeknek, akkor lépjen át a G-ről1 S fázisra, a ciklin nem aktiválja a CDK-t, ami megakadályozza a progressziót. Bizonyos esetekben, mint például a sérült DNS, a CDK-gátló fehérjék a CDK-ciklin molekulákhoz kötődnek, hogy megakadályozzák a progressziót, amíg a probléma megoldódik.
A genom szintézise
Amint a cella belépett az S fázisba, egészen a sejtciklus végéig folytatnia kell anélkül, hogy visszafordulna vagy visszahúzódna G-hez.0. Több ellenőrző pont van a folyamat során, annak biztosítása érdekében, hogy a lépéseket megfelelően elvégezzék, mielőtt a cella tovább lép a cellaciklus következő szakaszába. Az S fázisban az „S” a szintézist jelenti, mert a sejt szintetizálja vagy létrehoz egy új DNS-példányát. Az emberi sejtekben ez azt jelenti, hogy a sejt egy teljesen új, 46 kromoszómát készít az S fázis alatt. Ezt a szakaszt gondosan szabályozzák, hogy megakadályozzák a hibák átjutását a következő szakaszba; ezek a hibák mutációk. A mutációk elég gyakran előfordulnak, de a sejtciklus-szabályozás sokkal inkább megakadályozza ezek bekövetkezését. A DNS replikációja során minden egyes kromoszóma rendkívül tekercseli a hisztonoknak nevezett fehérjék körül, és hosszát 2 nanométerről 5 mikronra csökkenti. A két új párhuzamos testvérkromoszómát kromatidoknak nevezzük. A hisztonok egymáshoz szorosan kötik egymáshoz a két illeszkedő kromatidot. A csatlakozási pontot centrométernek nevezzük. (Ennek vizuális ábrázolását lásd az Erőforrások részben.)
A DNS replikáció során bekövetkező bonyolult mozgások hozzáadásához sok eukarióta sejt diploid, azaz kromoszómáik rendszerint párban vannak elrendezve. A legtöbb emberi sejt diploid, kivéve a reproduktív sejteket; Ide tartoznak a petesejtek (tojások) és a spermatocyták (sperma), amelyek haploidok és 23 kromoszómával rendelkeznek. Az emberi szomatikus sejtek, amelyek a test többi sejtjei is vannak, 46 kromoszómával rendelkeznek, 23 párban elrendezve. A párosított kromoszómákat homológ párnak nevezzük. Az interfázis S fázisa során, amikor az eredeti homológ pár minden egyes kromoszóma replikálódik, az eredeti kromoszómából származó két testvérkromatidot összekapcsolják, és olyan alakzatot képeznek, amely úgy néz ki, mintha két X egymással ragasztott. A mitózis során a mag két új magra osztódik, és az egyes kromatidok mindegyikét homológ párból húzza el húga alól.
Felkészülés a sejtosztásra
Ha a sejt áthalad az S fázis ellenőrző pontjain, amelyek különösen annak ellenőrzésére irányulnak, hogy a DNS nem sérült-e meg, hogy helyesen replikálódott-e és csak egyszer replikálódott -, akkor a szabályozó tényezők lehetővé teszik a sejt számára, hogy a következő fázisba lépjen. Ez G2, amely a Gap 2. fázisra utal, mint például a G1. Ez egy félreértés is, mivel a cella nem vár, de nagyon elfoglalt ebben a szakaszban. A cella folytatja normál munkáját. Emlékezzünk a G példáira1 fotoszintézist végző levélsejt vagy fehérvérsejt, amely megvédi a testet a kórokozók ellen. Arra is felkészül, hogy elhagyja az interfázisokat és belépjen a mitózisba (M fázis), amely a sejtciklus második és utolsó stádiuma, mielőtt megosztja és újrakezdi.
Egy másik ellenőrzőpont G alatt2 biztosítja, hogy a DNS helyesen replikálódjon, és a CDK csak akkor engedi tovább haladni, ha áthalad a gyülekezőn. G alatt2, a sejt megismétli azt a centromert, amely megköti a kromatidokat, miközben mikrotubulusnak nevezik. Ez az orsó részévé válik, amely egy olyan szálak hálózata, amely a húga kromatidokat távolítja el egymástól és az újonnan megosztott magok megfelelő helyeire. Ebben a fázisban a mitokondriumok és a kloroplasztok is megoszlanak, amikor a sejtben vannak. Amikor a sejt meghaladta ellenőrzési pontjait, készen áll a mitózisra és befejezte az interfázis három szakaszát. A mitózis során a mag két magra osztódik, és egyidejűleg egy citokinezisnek nevezett folyamat megosztja a citoplazmát, azaz a sejt többi részét, két sejtre. Ezen folyamatok végére két új sejt lesz, amely készen áll a G kezdésére1 ismét az interfázis stádiuma.