science >> Wetenschap >  >> Biologie

M-fase: wat gebeurt er in deze fase van de celcyclus?

Cellen zijn de fundamentele eenheden van het leven en zijn de meest onherleidbare entiteiten die alle basiseigenschappen van levende wezens behouden, zoals metabole activiteit en een manier om zich voort te planten . Net zoals hele organismen hun eigen versie van een levenscyclus doorlopen - geboorte, rijping, reproductie, veroudering en dood - hebben individuele cellen een eigen levenscyclus, passend de celcyclus genoemd.

(Sommige levende dingen, moet worden opgemerkt, bestaan slechts uit een enkele cel, waardoor "levenscyclus" en "celcyclus" volledig overlappende proposities voor deze organismen vormen.)

Cellen in complexe organismen leven niet bijna net zo lang als de wezens waarin ze bestaan. De cellevenscyclus is over het algemeen voorspelbaarder en gemakkelijker te scheiden in tamelijk verschillende componenten dan de levensboog van een matig complex dier.

Deze fasen omvatten interfase en de M-fase, die elk een aantal substages bevatten. De M-fase omvat mitose
, het proces waarbij cellen aseksueel reproduceren om nieuwe cellen te creëren.
Fasen van de celcyclus

Zelfs de meest formidabele actieve vulkanen brengen veel meer tijd door dan slapende dan ze barsten uit, maar niemand besteedt veel aandacht aan de rustperioden. In zekere zin zijn cellen als volgt: mitose is verreweg het drukste en meest dramatische deel van de celcyclus, maar de cel brengt het grootste deel van zijn tijd door in interfase
. Deze fase zelf omvat de fasen G 1
, S
en G 2
.

Een nieuw gemaakte cel komt in de eerste gap (G 1) fase, waarin alle celinhoud (bijv. mitochondria, endoplasmatisch reticulum, Golgi-apparaat en andere organellen) behalve de chromosomen
worden gedupliceerd.

In de daaropvolgende synthese (S) -fase worden alle chromosomen van de cel - bij mensen zijn dat er 46 - gedupliceerd (of gerepliceerd
, om biochemie te gebruiken).

In de tweede opening (G 2) fase, voert de cel een kwaliteitscontrole op zichzelf uit, scant de gerepliceerde inhoud op fouten en brengt de nodige reparaties aan. De cel gaat vervolgens naar de M-fase.

  • Sommige cellen in weefsels waarin de proliferatie en omzet laag zijn, zoals lever, brengen lange tijd door in een fase met het label G 0
    , met deze "off-ramp" uit de typische cyclus die optreedt direct nadat de mitose is voltooid.

    Wat gebeurt er voordat de M-fase

    Tijdens de interfase groeit de cel naar de grootte die moet delen om kopieën te maken van de verschillende elementen in verschillende stappen onderweg. Het einde van de G 1-fase wordt gesignaleerd door een eiwit, wat een G 1 ijkpunt wordt genoemd.

    Een vergelijkbaar G 2 ijkpunt markeert het begin van de M-fase. Er is echter geen S 1 ijkpunt. In sommige cellen loopt de S-fase recht in de M-fase.

    Wanneer de cel geen tijd besteedt aan het controleren van zijn werk in een geprogrammeerde G 2-fase, is de gebeurtenis die direct aan de M-fase voorafgaat de DNA-replicatie (de replicatie van chromosomen) in de S-fase. Anders neemt een G 2-fase van verschillende lengte het punt in de celcyclus in net voordat mitose begint.
    Overzicht van mitose

    Mitose is een proces dat plaatsvindt in eukaryotische cellen (bijv. Plantencellen , zoogdiercellen en die van andere dieren, protisten en schimmels) en resulteert in de productie van twee dochtercellen
    uit één oudercel, waarbij de dochtercellen genetisch identiek zijn aan de ouder en aan elkaar.

    Het is dus aseksueel, in tegenstelling tot meiose
    , een soort celdeling die plaatsvindt in bepaalde cellen in de geslachtsklieren en waarbij het jongleren en schudden van genetisch materiaal betrokken is. Zijn tegenhanger in de prokaryote wereld is binaire splijting
    . In de meeste dierlijke cellen duurt het proces ongeveer een uur - een kleine fractie van de levensduur van een typische cel.

    Het woord "mitose" betekent "draad", omdat dit het microscopische uiterlijk beschrijft van chromosomen die zich voorbereiden om te delen en die aldus zijn gecondenseerd tot lange, lineair ogende structuren. Zelfs onder een krachtige microscoop zijn interfase-chromosomen, die diffuus in de kern liggen, zeer moeilijk te visualiseren.

    Algemeen wordt aangenomen dat mitose verwijst naar het splitsen in gelijke helften van de oudercel. Dit is niet het geval, aangezien mitose alleen verwijst naar gebeurtenissen in de kern waarbij chromosomen betrokken zijn. Celdeling als geheel wordt cytokinese genoemd, terwijl nucleaire deling (inclusief de nucleaire enveloppe) bekend staat als karyokinesis
    .
    Fasen van mitose

    Klassiek, de vier genoemde stadia van mitose omvatten, in de volgorde waarin ze voorkomen, profase
    , metafase
    , anafase
    en telofase
    . Veel bronnen bevatten een gedetailleerde beschrijving van een vijfde fase, prometafase
    , die aantoonbaar verschilt van zowel profase als metafase.

    Elk van deze fasen heeft zijn eigen ingewikkelde wonderen, die binnenkort zullen worden gedetailleerd. Maar het is vaak nuttig om elke mitose-fase mentaal af te stemmen op een korte flaptekst over wat het inhoudt. Bijvoorbeeld:

  • Profase: er treedt condensatie op van chromosomen.
  • Prometafase: spindels hechten.
  • Metafase: uitlijning van chromosomen.
  • Anafase: gescheiden chromatiden .
  • Telophase: membraanhervormingen.

    Hoe dan ook, als een vriend je vertelt dat de M-fase vier substages heeft en iemand anders beweert dat het vijf is, schrijf dit dan in voor waarschijnlijke verschillen in hun leeftijd (en dus toen ze op school de M-fase leerden kennen) en ze allebei als goed beschouwen.
    Prophase

    Het verschijnen van gecondenseerde chromosomen markeert het begin van profase, op ongeveer dezelfde manier als de formatie van verschillende clusters van chattende mensen markeert het "officiële" begin van een sociale bijeenkomst.

    Wanneer chromatinecondensatie het genetische materiaal omzet in volledig gevormde chromosomen, kunnen de zusterchromiden van elk gerepliceerd chromosoom worden gezien in het midden tussen hen. De centromeer is de plek waar zich uiteindelijk een kinetochore zal vormen op elke chromatide.

    Ook in profase beginnen de twee centrosomen, die in interfase waren gedupliceerd, naar tegenovergestelde zijden of polen van de cel te bewegen. Daarbij beginnen ze de mitotische spindel
    te assembleren, die bestaat uit spilvezels
    gemaakt van microtubuli
    die zich uitstrekken van de polen van de cel naar het midden en worden gehecht aan de kinetochores (onder andere structuren).

    Zoals u waarschijnlijk zou voorspellen, zijn de spilvezels parallel aan elkaar georiënteerd en loodrecht op de uiteindelijke lijn van chromosoomverdeling.

    Ook in veel hogere eukaryoten, de nucleaire envelop wordt afgebroken onder de werking van proteïnekinase-enzymen tijdens deze fase en wordt helemaal opnieuw opgebouwd aan het einde van mitose in telofase.

    Maar in andere organismen is de nucleaire envelop nooit formeel gedemonteerd. In plaats daarvan wordt het uitgerekt samen met de cel in zijn geheel terwijl de chromosomen scheiden en netjes in één keer worden verdeeld.
    Prometaphase

    Stel je voor dat je in een volledig donkere gang staat, naar voren tastend naar een bank van lichtschakelaars waarvan u weet dat die er zijn, maar niet de exacte positie van kunnen voelen. Maar je wilt echt een slok water uit de keuken, dus je bent volhardend.

    Dit benadert het gedrag van de spilvezels als hun uiteinden "reiken" en groeien in de richting van chromosomen van beide polen van de cel. "In de hoop" om verbinding te maken met de kinetochores die als verbindingslocus van de spindelvezels dienen, kunnen ze worden gezien als het cytoplasma sonderen, zich terugtrekken en nog wat sonderen totdat ze eindelijk hun doelen raken.

    Spoedig vezels aan elke kant van de cel zijn gehecht aan de kinetochore op de chromatide in elk paar dat toevallig aan dezelfde kant van de cel ligt. Er zijn geen genetische implicaties van deze willekeurigheid omdat elke chromatide exact hetzelfde DNA heeft als zijn zus.

    De spilvezels initiëren vervolgens een "touwtrekken" in een poging om uiteindelijk hun inspanningen in evenwicht te brengen op een manier die laat de centromeren van de chromosomen, en dus de chromosomen zelf, in een lineair type uitlijning.
    Metafase

    Bij het begin van de metafase verloopt de afbraak van nucleaire enveloppen volledig, behalve natuurlijk in cellen die verlies hun nucleaire membranen helemaal niet. Maar de bepalende stap van metafase, die meestal erg kort is, is dat de chromosomen op één lijn liggen langs het vlak dat zal dienen als het interface van chromosoomverdeling.

    Dit kleine oppervlak wordt de metafaseplaat genoemd, en, met het idee dat de cel als een heel kleine bol in gedachten is, de positie van deze plaat is langs de evenaar
    van de cel.

    Het is mogelijk om meer dan één spilmicrotubule te bevestigen aan een gegeven kinetochore van dezelfde kant, maar is ten minste één kinetochore microtubule bevestigd aan elke
    paal. Nadat de microtubuli lang genoeg in hun spel van push-and-pull zijn gestopt om tot een evenwichtige spanning te komen, stoppen de chromosomen met bewegen en is de metafase voorbij.

    Op dit punt kunnen spilvezels op twee andere plaatsen in de cel terechtkomen naast kinetochores. Dit kunnen polaire
    microtubules zijn (ook interpolaire
    microtubules genoemd), die zich uitstrekken voorbij de rij chromosomen en over de evenaar, bijna tot de tegenovergestelde oorsprong van de mitotische spil; of astrale
    microtubuli, die van dezelfde as naar het celmembraan reiken.
    Anafase

    Anafase is de meest visueel opvallende component van de M-fase omdat het een snel chromosoom betreft beweging wanneer de gerepliceerde chromosomen uit elkaar splitsen. Dit wordt bereikt door de zusterchromatiden in elke gedupliceerde, uitgelijnde chromosoomset die door de spilvezels naar tegenovergestelde polen van de cel wordt getrokken.

    Dit wordt gedaan door de arbeid van de microtubuli, maar het wordt vergemakkelijkt door de afbraak van de cohesine-eiwitten die de kinetochore aan de kinetochore-vezels binden. In anafase begint de cel zich uit te strekken van een ruwweg bolvorm (of een cirkel, als u naar een dwarsdoorsnede kijkt) in een ruwweg eivormige vorm (dwz een ellips).

    Anafase kan worden bekeken zoals met anafase A
    , waarin de kinetochore spilvezels de chromosomen uit elkaar trekken zoals beschreven, en anafase B
    , waarin de astrale vezels de polen nog verder van de evenaar en dus verder trekken van elkaar, trekken de interpolaire vezels langs de chromosomen aan dezelfde kant en slepen ze licht mee voor de rit in dezelfde richting.

    Ook vormt zich een contractiele ring
    van actine-eiwitten alleen onder het plasmamembraan in anafase; deze ring neemt deel aan het "knijpen" tijdens cytokinese die resulteert in de splitsing van de hele cel.
    Telophase

    Aan het begin van dit deel van de M-fase hebben chromosomen in de vorm van dochterkernen er tegenover uiteinden van de cel. De mitotische spil, die zijn werk heeft voltooid, wordt gedemonteerd; foto, zeg, een paar minuscule steigers gebouwd langs de zijkant van een klein gebouw om de constructie uit elkaar te kunnen halen, balk voor balk, en je krijgt het idee.

    Dit is echt een opruimstap van de M-fase , analoog aan de epiloog van een roman. De "plot" werd opgelost aan het einde van de anafase omdat de chromatiden zijn aangekomen waar ze zouden moeten reizen, maar voordat de "karakters" verder kunnen gaan, is enige huishouding vereist.

    In telofase is de nucleaire membraan wordt opnieuw in elkaar gezet en de chromosomen condenseren. Dit is niet precies hetzelfde als het omgekeerd draaien van de video van profase, maar het is dichtbij. Bij cytokinese verdeelt de cel zich in twee identieke dochtercellen, die zich elk voorbereiden op de G1-fase en een eigen celcyclus beginnen.