3 Arafazın Aşamaları

İçerik

• TL; DR (Çok Uzun; Okumadı)
• Prokaryot ve Ökaryotlarda Hücre Bölünmesi
• İlk Boşluk Aşaması
• Arafazın Kontrol Noktaları
• Genomun Sentezi
• Hücre Bölünmesine Hazırlık

Bilim adamları ilk olarak 1800'lerin sonunda hücre bölünmesi sürecini gözlemledi. Enerji ve materyalleri kendilerini kopyalamak ve bölmek için harcayan hücrelerin tutarlı mikroskobik kanıtı, yeni hücrelerin spontan jenerasyondan ortaya çıktığı yaygın teorisini doğruladı. Bilim adamları hücre döngüsü fenomenini anlamaya başlamıştı; bu, hücrelerin hücre bölünmesi yoluyla "doğduğu" ve sonra hücre bölünmesi geçirme zamanına kadar günlük hücre faaliyetlerine devam eden hayatlarını yaşadıkları bir süreçtir.

Bir hücrenin bölünmeden geçememesinin birçok nedeni vardır. İnsan vücudundaki bazı hücreler basitçe yapmaz; örneğin, çoğu sinir hücresi sonunda hücre bölünmesine uğramaz, bu nedenle sinir hasarına dayanan bir insan kalıcı motor veya duyusal bozukluklara maruz kalabilir.

Bununla birlikte, tipik olarak, hücre döngüsü iki fazdan oluşan bir işlemdir: interfaz ve mitoz. Mitoz, hücre bölünmesini içeren hücre döngüsünün bir parçasıdır, ancak ortalama hücre yaşamının yüzde 90'ını interfaz içinde geçirir, bu da hücrenin yaşamak ve büyümek ve ayrılmamak anlamına gelir. Araf içinde üç alt faz vardır. Bunlar g₁ faz, S fazı ve G₂ evre.

TL; DR (Çok Uzun; Okumadı)

Arafın üç aşaması G'dir.₁Gap faz 1 anlamına gelir; Sentez fazı anlamına gelen S fazı; ve G₂Gap faz 2 anlamına gelir. Interphase, ökaryotik hücre döngüsünün iki fazının ilkidir. İkinci faz, hücre bölünmesi meydana geldiğinde mitoz veya M fazıdır. Bazen hücreler G'den ayrılmaz₁ çünkü bölünen hücrelerin türü değiller veya ölüyorlar. Bu durumlarda, G adı verilen bir aşamadalar.₀hücre döngüsünün bir parçası olarak kabul edilmez.

Prokaryot ve Ökaryotlarda Hücre Bölünmesi

Bakteriler gibi tek hücreli organizmalara prokaryotlar denir ve hücre bölünmesine girdiklerinde, amaçları aseksüel olarak çoğaltmaktır; yavru yaratıyorlar. Prokaryotik hücre bölünmesi mitoz yerine ikili bölünme olarak adlandırılır. Prokaryotlar tipik olarak sadece bir nükleer membran tarafından bulunmayan bir kromozom içerir ve diğer hücrelerin sahip olduğu organellerden yoksundurlar. İkili fisyon sırasında prokaryotik bir hücre, kromozomunun bir kopyasını çıkarır ve daha sonra kromozomun her bir kardeş kopyasını hücre zarının karşı tarafına tutturur. Daha sonra, iki ayrı, ayrı hücreye ayrılıncaya kadar, invaginasyon adı verilen bir işlemde içe doğru sıkışan zarında bir yarık oluşturmaya başlar. Mitotik hücre döngüsünün bir parçası olan hücreler ökaryotik hücrelerdir. Bunlar bireysel yaşayan organizmalar değil, daha büyük organizmaların birlikte çalışan birimleri olarak var olan hücrelerdir. Gözlerinizdeki veya kemiklerinizdeki ya da kedilerinizin dilindeki ya da ön bahçenizdeki çimlerin bıçaklarındaki hücreler ökaryotik hücrelerdir. Prokaryottan çok daha fazla genetik materyal içerirler, bu nedenle hücre bölünmesi süreci de çok daha karmaşıktır.

İlk Boşluk Aşaması

Hücre döngüsü adını aldı çünkü hücreler sürekli bölünüyor, hayata yeniden başlıyorlar. Bir hücre bölündüğünde, bu mitoz fazının sonu olur ve derhal tekrar fazlanmaya başlar. Elbette pratikte hücre döngüsü akıcı bir şekilde gerçekleşir, ancak bilim adamları yaşamın mikroskobik yapı taşlarını daha iyi kavramak için süreç içindeki fazları ve alt fazları ayırmıştır. Şimdi daha önce tek hücreli olan iki hücreden biri olan yeni bölünmüş hücre G'dedir.₁ fazın alt fazı. G,₁ “Boşluk” aşamasının kısaltmasıdır; G etiketli bir tane daha olacak₂. Bunları G1 ve G2 olarak da görebilirsiniz. Bilim adamları mikroskopta mitozun yoğun, temel hücresel çalışmasını mikroskop altında keşfettiklerinde, nispeten daha az dramatik interfazın hücre bölünmeleri arasında dinlenme veya duraklatma aşaması olduğunu yorumladılar.

G adını verdiler.₁ bu yorumu kullanarak “boşluk” kelimesiyle sahne alırsınız, ancak bu anlamda yanlış bir isimdir. Gerçekte, G₁ bir dinlenme aşamasından çok bir büyüme aşamasıdır. Bu aşamada hücre, hücre tipi için normal olan her şeyi yapıyor. Beyaz bir kan hücresi ise, bağışıklık sistemi için savunma eylemleri gerçekleştirecek. Bir bitkideki bir yaprak hücresi ise, fotosentez ve gaz değişimi yapacak. Hücrenin büyümesi muhtemeldir. G sırasında bazı hücreler yavaş büyür₁ diğerleri ise çok hızlı büyür. Hücre, ribonükleik asit (RNA) ve çeşitli proteinler gibi molekülleri sentezler. G de belli bir noktada geç₁ Aşama, hücre, fazın bir sonraki aşamasına geçip geçmemeye “karar vermelidir”.

Arafazın Kontrol Noktaları

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 noktaları sırasında kontrol noktalarında sinyaller sağlar. Bazı çevresel faktörler, CDK'nın bu sinyalleri sağlayıp sağlamadığına katkıda bulunur. Bunlar, besinlerin ve büyüme faktörlerinin mevcudiyetini ve çevresindeki dokudaki hücre yoğunluğunu içerir. Hücre yoğunluğu, sağlıklı doku büyüme hızlarını korumak için hücrelerin kullandığı öz-düzenleme özel bir yöntemdir. CDK, interfazın üç aşaması boyunca ve aynı zamanda mitoz (M fazı olarak da bilinir) sırasında hücre döngüsünü düzenler.

Bir hücre düzenleyici bir kontrol noktasına ulaşırsa ve hücre döngüsüyle ilerlemek için bir sinyal almazsa (örneğin, G'nin sonundaysa₁ interfazda ve interfazda S fazına girmeyi bekliyor) hücrenin yapabileceği iki olası şey var. Birincisi, problem çözülürken duraklayabileceğidir. Örneğin, bazı gerekli bileşenler hasar görürse veya eksik olursa, tamir veya takviye yapılabilir ve kontrol noktasına tekrar yaklaşabilir. Hücre için diğer seçenek G adlı farklı bir faz girmektir.₀hücre döngüsünün dışında. Bu atama, olması gerektiği gibi çalışmaya devam edecek, ancak S fazına veya mitozuna geçmeyecek ve bu şekilde hücre bölünmesine girmeyecek olan hücreler içindir. Çoğu yetişkin insan sinir hücresi G'de kabul edilir.₀ faz, çünkü tipik olarak S fazına veya mitozuna ilerlemiyorlar. G'deki hücreler₀ Aşama sakin, yani bölünmeyen bir durumda oldukları ya da yaşlandıkları anlamına gelir.

G sırasında₁ Evre, evre, devam etmeden önce hücrenin geçmesi gereken iki düzenleyici kontrol noktaları vardır. Biri hücrenin DNA'sının hasar görüp görmediğini değerlendirir ve öyleyse, devam etmeden önce DNA'nın onarılması gerekir. Hücre, aksi halde fazın S fazına ilerlemeye hazır olsa bile, çevresel koşulların - hücreyi derhal çevreleyen ortamın durumu anlamına geldiğinden - emin olmak için başka bir kontrol noktası vardır. Bu koşullar, çevredeki dokunun hücre yoğunluğunu içerir. Hücre G'den devam etmek için gerekli koşullara sahipse₁ S fazına göre bir siklin proteini, hücreye S fazına başlamanın zamanı geldiğini gösteren molekülün aktif kısmını açığa çıkaran CDK'ya bağlanır. Hücre G'den taşıma koşullarını karşılamıyorsa₁ S fazına göre, siklin, ilerlemeyi önleyen CDK'yı aktive etmeyecektir. Hasarlı DNA gibi bazı durumlarda, CDK önleyici proteinler, sorun çözülene kadar ilerlemesini önlemek için CDK-siklin moleküllerine bağlanır.

Genomun Sentezi

Hücre S fazına girdiğinde, geri dönmeden veya G'ye geri çekilmeden hücre döngüsünün sonuna kadar devam etmelidir.₀. Bununla birlikte, işlem boyunca, işlemlerin hücre döngüsünün bir sonraki aşamasına geçmeden önce adımların uygun şekilde tamamlanmasını sağlamak için daha fazla kontrol noktası vardır. S fazındaki “S”, sentez anlamına gelir çünkü hücre, DNA'nın yepyeni bir kopyasını sentezler veya yaratır. İnsan hücrelerinde, bu, S fazı sırasında hücrenin yepyeni bir 46 kromozom seti yaptığı anlamına gelir. Bu aşama, hataların bir sonraki aşamaya geçmesini önlemek için dikkatlice düzenlenir; bu hatalar mutasyonlardır. Mutasyonlar yeterince sık görülür, ancak hücre döngüsü düzenlemeleri bunların çoğunun gerçekleşmesini önler. DNA replikasyonu sırasında, her bir kromozom, uzunluklarını 2 nanometreden 5 mikrona düşüren histon denilen protein iplikçiklerinin çevresinde aşırı sarılır. İki yeni çift kardeş kromozomu kromatitler olarak adlandırılır. Histonlar, eşleşen iki kromatiti birbirine uzunlukları boyunca sıkıca bağlarlar. Birleştikleri noktaya centromere denir. (Bunun görsel olarak gösterimi için Kaynaklara bakınız.)

DNA replikasyonu sırasında meydana gelen karmaşık hareketleri eklemek için, birçok ökaryotik hücre diploiddir, yani kromozomları normalde çiftler halinde düzenlenir. Çoğu insan hücresi, üreme hücreleri hariç diploiddir; bunlar arasında haploid olan ve 23 kromozom bulunan oositler (yumurtalar) ve spermler (sperm) bulunur. Vücuttaki diğer hücrelerin tümü olan insan somatik hücrelerinin 23 çift halinde düzenlenmiş 46 kromozomu vardır. Eşleştirilmiş kromozomlara homolog çift denir. Arafazın S fazı boyunca, orijinal bir homolog çiftten her bir kromozom çoğaltıldığında, her bir orijinal kromozomdan elde edilen iki kardeş kromatit birleştirilir ve bu, iki X'in birbirine yapışmış gibi göründüğü bir şekil oluşturur. Mitoz sırasında, çekirdek her bir kromatitten birini her bir homolog çiftin kız kardeşinden uzağa çekerek iki yeni çekirdeğe bölünecektir.

Hücre Bölünmesine Hazırlık

Hücre, özellikle DNA'nın hasar görmediğinden, doğru şekilde çoğaltıldığından ve yalnızca bir kez çoğaltıldığından emin olmakla ilgili olan S fazı kontrol noktalarını geçerse, düzenleyici faktörler hücrenin bir sonraki faza geçmesine izin verir. Bu G₂G gibi Gap evresi 2 anlamına gelir.₁. Hücre beklemiyor, ancak bu aşamada çok meşgul, aynı zamanda bir yanlış isim. Hücre normal çalışmasını sürdürüyor. Bu örnekleri G'den hatırlayın₁ fotosentez yapan bir yaprak hücresinin veya vücudu patojenlere karşı koruyan beyaz bir kan hücresinin. Ayrıca, hücre döngüsünün ikinci ve son aşaması olan mitoz (M fazı), ayrılmadan ve her şeye yeniden başlamadan önce, interfazdan ayrılmaya hazırlanır.

G sırasında başka bir kontrol noktası₂ DNA'nın doğru şekilde çoğaltıldığından emin olur ve CDK yalnızca toparlanırsa ilerlemesini sağlar. G sırasında₂Hücre, kromatidleri bağlayan ve mikrotübül adı verilen bir şey oluşturan sentromeri çoğaltır. Bu, kardeş kromatitlerini birbirlerinden uzağa ve yeni bölünmüş çekirdeklerdeki uygun yerlerine yönlendirecek bir lif ağı olan milin bir parçası olacaktır. Bu faz sırasında, mitokondri ve kloroplastlar hücrede bulundukları zaman da bölünürler. Hücre kontrol noktalarını aştığında, mitoz için hazırdır ve fazın üç aşamasını bitirmiştir. Mitoz sırasında, çekirdek iki çekirdeğe bölünecek ve hemen hemen aynı zamanda, sitokinez adı verilen bir işlem, hücrenin geri kalanını, yani iki hücreye bölen sitoplazmayı bölecektir. Bu işlemlerin sonunda, G'ye başlamak için hazır iki yeni hücre olacak.₁ tekrar evre aşaması.