Πώς η Interphase προετοιμάζει ένα κύτταρο για διαίρεση

Ο κύκλος ζωής του κυττάρου είναι γνωστός ως κυτταρικός κύκλος. Αποτελείται από μια σειρά γεγονότων που συνέβησαν μεταξύ της γέννησης του κυττάρου και της διαίρεσης σε νέα θυγατρικά κύτταρα. Για να διαιρεθεί, ένα κελί πρέπει να ολοκληρώσει πολλές εργασίες. Οι δύο πιο σημαντικοί στόχοι είναι η αντιγραφή του DNA και η πρωτεϊνοσύνθεση. Αυτοί οι δύο στόχοι ολοκληρώνονται μέσω μιας σειράς διαδοχικών γεγονότων που βρίσκονται στον κυτταρικό κύκλο. Ο κύκλος των ευκαρυωτικών κυττάρων αποτελείται από τρεις διαδοχικές περιόδους που ονομάζονται μεσοφάση, μιτωτική φάση και κυτταροκίνηση.

Αυτό το άρθρο εξηγεί, 

1. Τι είναι το Interphase
2. Πώς η Interphase προετοιμάζει ένα κύτταρο για διαίρεση
      – G₁ φάση
      – S φάση
      – G₂ φάση
      – G₀ φάση

Τι είναι το Interphase

Η ενδιάμεση φάση είναι η πρώτη φάση του κυτταρικού κύκλου, όπου το κύτταρο προετοιμάζεται για την επερχόμενη πυρηνική διαίρεση. Αποτελείται από τρεις φάσεις, οι οποίες ονομάζονται G₁ φάση, φάση S και G₂ φάση. G₀ Η φάση είναι μια άλλη ειδική φάση όπου το κύτταρο ξεκουράζεται προτού βρεθεί ο κυτταρικός κύκλος. Κατά τη διάρκεια του G₁ φάση, το κύτταρο συνθέτει περισσότερα ριβοσώματα και πρωτεΐνες προκειμένου να αναπτυχθεί στο σωστό μέγεθος. Κατά τη φάση S, το DNA αντιγράφεται και οι πρωτεΐνες που συσκευάζουν το DNA συντίθενται μαζί με περισσότερο υλικό κυτταρικής μεμβράνης. Κατά τη διάρκεια του G₂ φάση, τα οργανίδια διαιρούνται. Το κελί μπορεί επίσης να εισαγάγει G₀ φάση ενώ βρίσκεται στο G₁ του φάση. Γενικά, ένα κελί που εισάγει G₀ είτε θα ωριμάσει σε μια ειδική λειτουργία είτε δεν θα επανεισέλθει πλέον στον κυτταρικό κύκλο. Ένα κελί στη μεσοφάση του φαίνεται στην εικόνα 1 .

Εικόνα 1:Ένα κύτταρο ενδιάμεσης φάσης

Πώς η Interphase προετοιμάζει ένα κύτταρο για διαίρεση

Στην ακόλουθη ενότητα, θα εξετάσουμε πώς η ενδιάμεση φάση προετοιμάζει ένα κελί για διαίρεση αναλύοντας τις διαφορετικές φάσεις της ενδιάμεσης φάσης.

G₁ φάση

Γ₁ φάση είναι η πρώτη φάση κενού της ενδιάμεσης φάσης. Κατά τη διάρκεια του G₁ φάση, το κύτταρο συνθέτει πρωτεΐνες για να αυξήσει το μέγεθος του κυττάρου. Η συγκέντρωση των πρωτεϊνών σε ένα κύτταρο στο G₁ φάση υπολογίζεται γύρω στα 100 mg/mL. Τα ριβοσώματα θεωρούνται ως οι μοριακές μηχανές, οι οποίες συνθέτουν πρωτεΐνες στο κύτταρο. Ο αριθμός των ριβοσωμάτων στο κύτταρο αυξάνεται επίσης κατά τη διάρκεια του G₁ φάση. Ένα κύτταρο εισέρχεται στη φάση S του μόνο όταν αποτελείται από αρκετά ριβοσώματα προκειμένου να συνθέσει πρωτεΐνες συσκευασίας DNA που απαιτούνται κατά τη φάση S. Κατά τη διάρκεια του τελευταίου G₁ φάση, τα μιτοχόνδρια συντήκονται μεταξύ τους, σχηματίζοντας ένα μιτοχονδριακό δίκτυο προκειμένου να παράγουν ενέργεια για το κύτταρο αποτελεσματικά. Ο μηχανισμός της πρωτεϊνικής σύνθεσης φαίνεται στο σχήμα 2 .

Εικόνα 2:Πρωτεϊνοσύνθεση

A G₁ Το κύτταρο φάσης παρασκευάζεται από το G₁ σύμπλοκο κυκλίνης-CDK να εισέλθει στη φάση S προάγοντας την έκφραση μεταγραφικών παραγόντων που προάγουν τις κυκλίνες φάσης S. G₁ Το σύμπλοκο κυκλίνης-CDK αποικοδομεί επίσης τους αναστολείς φάσης S. Ο χρονισμός του G₁ Η φάση ρυθμίζεται από την κυκλίνη D-CDK4/6, η οποία ενεργοποιείται από το G₁ σύμπλοκο κυκλίνης-CDK. Το σύμπλεγμα κυκλίνης E-CDK2 ωθεί το κύτταρο από το G₁ στη φάση S (G₁ /S μετάβαση). Η κυκλίνη A-CDK2 αναστέλλει την αντιγραφή του DNA της φάσης S αποσυναρμολογώντας το σύμπλεγμα αντιγραφής όταν το κύτταρο βρίσκεται στο G₁ φάση. Από την άλλη πλευρά, από το G₁ /S checkpoint, ελέγχεται η παρουσία αρκετών σειρών υλικών μαζί με τα ριβοσώματα για την αντιγραφή του DNA στη φάση S. Η μετάβαση του G₁ Το /S είναι το βήμα περιορισμού του ρυθμού του κυτταρικού κύκλου που είναι γνωστό ως σημείο περιορισμού.

Σ φάση

Η φάση σύνθεσης κατά την οποία λαμβάνει χώρα η αντιγραφή του DNA του κυττάρου ονομάζεται φάση S. Εφόσον το DNA συσκευάζεται στον πυρήνα από πρωτεΐνες, αυτές οι πρωτεΐνες συσκευασίας συντίθενται επίσης κατά τη φάση S με συνδεδεμένο τρόπο. Οι πρωτεΐνες συσκευασίας είναι ιστόνες. Κατά τη φάση S, το κύτταρο παράγει μεγάλο αριθμό φωσφολιπιδίων. Τα φωσφολιπίδια συμμετέχουν στη σύνθεση της κυτταρικής μεμβράνης καθώς και στη μεμβράνη των οργανιδίων. Η ποσότητα του φωσφολιπιδίου διπλασιάζεται κατά τη φάση S προκειμένου να επιτευχθούν δύο θυγατρικά κύτταρα, τα οποία περικλείονται από μεμβράνες. Ο μηχανισμός αντιγραφής του DNA φαίνεται στο σχήμα 3 .

Εικόνα 3:Αντιγραφή DNA

Μια μεγάλη δεξαμενή κυκλίνης A-CDK2 ενεργοποιεί την εμφάνιση του G₂ φάση τερματίζοντας τη φάση S ρυθμίζοντας το χρονισμό της φάσης S.

G₂ φάση

Η δεύτερη φάση κενού της ενδιάμεσης φάσης είναι G₂ φάση, όπου λαμβάνει χώρα η αντιγραφή των οργανιδίων στο κύτταρο. Το κύτταρο επιτρέπει περαιτέρω σύνθεση πρωτεϊνών κατά τη διάρκεια του G₂ φάση. Ένα κελί στο G₂ Η φάση αποτελείται από διπλάσια ποσότητα DNA από ότι στο G₁ φάση. G₂ φάση διασφαλίζει ότι το DNA είναι ανέπαφο χωρίς σπασίματα ή εγκοπές. Το Cyclin B-CDK2 ωθεί το G₂ φάση στη φάση Μ (G₂ /Μ μετάβαση). Το G₂ Η μετάβαση /Μ είναι το τελικό σημείο ελέγχου πριν από την είσοδο του κυττάρου στη μίτωση. Η ταυτόχρονη αντιγραφή του DNA σε ένα αναπτυσσόμενο έμβρυο ελέγχεται από το G₂ Σημείο ελέγχου /M, αποκτώντας μια συμμετρική κυτταρική κατανομή στο έμβρυο.

G₀ φάση

G₀ Η φάση μπορεί να συμβεί είτε αμέσως μετά τη μίτωση είτε λίγο πριν από το G₁ φάση. Ένα G₁ Το κελί φάσης μπορεί επίσης να εισαγάγει G₀ φάση. Η καταχώρηση στο G₀ φάση θεωρείται ως έξοδος από τον κυτταρικό κύκλο. Αυτό σημαίνει, G₀ φάση είναι η φάση ηρεμίας και το κύτταρο φεύγει από τον κυτταρικό κύκλο και σταματά τη διαίρεση του. Μερικά από τα κελιά, τα οποία εισέρχονται στο G₀ φάση διαφοροποιούνται σε εξαιρετικά εξειδικευμένα κύτταρα. Τα τελικά διαφοροποιημένα κύτταρα δεν εισέρχονται ποτέ ξανά στον κυτταρικό κύκλο. Ορισμένα κύτταρα όπως οι νευρώνες παραμένουν μόνιμα αδρανείς. Ωστόσο, ορισμένα κελιά ενδέχεται να εγκαταλείψουν το G₀ φάση και εισαγάγετε ξανά το G₁ φάση, επιτρέποντας την κυτταρική διαίρεση. Κύτταρα όπως τα κύτταρα των νεφρών, του ήπατος και του στομάχου παραμένουν ημιμόνιμα στο G₀ φάση. Ορισμένα κύτταρα όπως τα επιθηλιακά κύτταρα δεν εισέρχονται ποτέ στο G₀ φάση. Μια επισκόπηση των φάσεων στον ευκαρυωτικό κυτταρικό κύκλο φαίνεται στην εικόνα 4 .

Εικόνα 4:Φάση Κυτταρικού Κύκλου στους Ευκαρυώτες

Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση της ενδιάμεσης φάσης, ένα κύτταρο θα εισέλθει στη φάση της μιτωτικής διαίρεσης, προκειμένου να υποβληθεί στην πυρηνική διαίρεση. Η πυρηνική διαίρεση ακολουθείται από κυτταροκίνηση, η οποία είναι η κυτταροπλασματική διαίρεση, με αποτέλεσμα δύο θυγατρικά κύτταρα γενετικά και λειτουργικά πανομοιότυπα με το γονικό τους κύτταρο.

Συμπέρασμα

Η ενδιάμεση φάση είναι η περίοδος του κυτταρικού κύκλου που προετοιμάζει το κύτταρο να διαιρεθεί παρέχοντας χώρο για τον πυρήνα και τα οργανίδια. Ο χώρος παρέχεται με τη μεγέθυνση του κελιού. Ως εκ τούτου, το κύτταρο είναι ικανό να λειτουργεί και να διαιρείται αργότερα από το δικό του. Στη μεσοφάση μπορούν να εντοπιστούν τρεις φάσεις:G₁ φάση, φάση S και G₂ φάση. Κατά τη διάρκεια του G₁ φάση, το κύτταρο προσλαμβάνει τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά στο κύτταρο και αυξάνει τον αριθμό των ριβοσωμάτων μέσα στο κύτταρο. Ως εκ τούτου, η πρωτεϊνική σύνθεση επάγεται κατά τη διάρκεια του G₁ φάση. Το κύτταρο αναπαράγει το γενετικό του υλικό προκειμένου να διατηρήσει μια ομοιόμορφη πλοειδία σε όλους τους απογόνους του. Ο αριθμός των ριβοσωμάτων αυξάνεται επίσης προκειμένου να συντεθούν ιστόνες που απαιτούνται για τη συσκευασία του νεοαναπαραγόμενου DNA. Κατά τη διάρκεια του G₂ φάση, το κύτταρο αυξάνει τον αριθμό των οργανιδίων ή απλώς διπλασιάζει τον αριθμό των οργανιδίων, που απαιτείται για τη διαίρεση του σε δύο νέα κύτταρα. Η διαδοχική φύση κάθε φάσης και το τελικό αποτέλεσμα της ενδιάμεσης φάσης ρυθμίζεται από cyclin-CDks και σημεία ελέγχου σε κάθε φάση.

Ο μεταβολικός ρυθμός του κυττάρου είναι επίσης υψηλός σε όλη τη μεσοφάση. Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση της μεσόφασης, το κύτταρο εισέρχεται στη μιτωτική του φάση όπου λαμβάνει χώρα η πυρηνική διαίρεση του κυττάρου. Η πυρηνική διαίρεση ακολουθείται από κυτταροκίνηση. Μετά την ολοκλήρωση της κυτταρικής διαίρεσης, το τελικό αποτέλεσμα είναι τα δύο θυγατρικά κύτταρα που είναι γενετικά και μεταβολικά πανομοιότυπα με το γονικό κύτταρο.

 Αναφορά:
1. Nguyen D. H., Leaf Group. «Τι συμβαίνει στη μεσοφάση του κυτταρικού κύκλου;»

Εικόνα Ευγενική προσφορά:
1. "Schinterphase" By Ymai susumed (βάσει αξιώσεων πνευματικών δικαιωμάτων) – Ανάληψη δικής δουλειάς (βάσει αξιώσεων πνευματικών δικαιωμάτων)., (CC BY-SA 2.5) μέσω Commons Wikimedia
2. «Proteinsynthesis» Από τον Mayera στην αγγλική Wikipedia (CC BY-SA 3.0) μέσω του Commons Wikimedia
3. "0323 DNA Replication" By OpenStax – (CC BY 4.0) μέσω Commons Wikimedia
4. «Ευκαρυωτικός κύκλος αντιγραφής» Από Boumphreyfr – Δική του εργασία (CC BY-SA 3.0) μέσω Commons Wikimedia