Główna zawartość
Biologia - program rozszerzony
Kurs: Biologia - program rozszerzony > Rozdział 4
Lekcja 5: Cykl komórkowyFazy cyklu komórkowego
Cykl komórkowy składa się z interfazy (faz G₁, S i G₂), oraz fazy mitotycznej (mitozy i cytokinezy), oraz fazy G₀. Tłumaczenie na język polski zrealizowane przez Fundację Edukacja dla Przyszłości dzięki wsparciu Fundacji „HASCO-LEK".
Wprowadzenie
Czy oglądałeś kiedyś przemianę gąsienicy w motyla? Jeśli tak, prawdopodobnie znasz ideę cyklu życiowego. Motyle przechodzą przez bardzo spektakularne zmiany w cyklu życiowym - rozpoczynając od czegoś, co przypomina maleńkiego robaczka, do wspaniałego stworzenia, które fruwa na wietrze. Inne organizmy, od ludzi przez rośliny do bakterii także mają cykl życiowy - serię etapów rozwojowych, który jednostka przechodzi od momentu narodzin do czasu rozmnażania.
Możemy myśleć o cyklu komórkowym jak o cyklu życia komórki. Innymi słowy, jest to seria etapów wzrostu i rozwoju, którą przechodzi komórka między "narodzinami" - uformowaniem poprzez podział komórki matki - a reprodukcją - podziałem, który tworzy dwie nowe komórki potomne.
Fazy cyklu komórkowego
Aby się podzielić, komórka musi ukończyć kilka ważnych zadań: musi urosnąć, powielić swój materiał genetyczny (DNA) i fizycznie podzielić się na dwie komórki potomne. Komórki przechodzą te zadania w zorganizowanej, przewidywalnej serii etapów, które tworzą cykl komórkowy. Cykl komórkowy jest bardziej cyklem niż liniową ścieżką, ponieważ na koniec każdej jego rundy dwie komórki potomne mogą rozpocząć dokładnie ten sam proces od początku.
W komórkach eukariotycznych, lub w komórkach posiadających jądro, etapy cyklu komórkowego są podzielone na dwie główne fazy: interfazę i mitozę (fazę M).
- Podczas interfazy komórka rośnie i kopiuje swój materiał DNA.
- Podczas fazy M, komórka dzieli cytoplazmę oraz swój DNA na dwa zestawy tworząc dwie nowe komórki.
Interfaza
Wejdźmy do cyklu komórkowego wtedy kiedy formuje się komórka poprzez oddzielenie od komórki macierzystej. Co ta nowonarodzona komórka musi następnie zrobić, jeśli chciałaby iść dalej i sama się podzielić? Przygotowanie do podziału odbywa się w trzech krokach:
- Faza Gstart subscript, 1, end subscript. Podczas fazy Gstart subscript, 1, end subscript komórki rosną, kopiują organelle i syntetyzują molekularne cegiełki, które będą potrzebne w kolejnych etapach.
- Faza S. W fazie S, komórka syntetyzuje pełną kopię DNA w swoim jądrze. Także jest duplikowana struktura organizująca mikrotubule nazywana centrosomem. Centrosomy pomagają oddzielić DNA podczas fazy M.
- Faza Gstart subscript, 2, end subscript. Podczas fazy Gstart subscript, 2, end subscript, komórka rośnie, wytwarza białka i organelle i rozpoczyna reorganizację swojego wnętrza w przygotowaniu do mitozy. Faza Gstart subscript, 2, end subscript kończy się wraz z rozpoczęciem mitozy.
Łącznie fazy Gstart subscript, 1, end subscript, S i Gstart subscript, 2, end subscript są znane jako interfaza. Przedrostek inter - znaczy pomiędzy, co odzwierciedla, że interfaza ma miejsce pomiędzy jedną fazą M a kolejną.
Faza M
Podczas fazy M komórka dzieli swój swój skopiowany DNA oraz cytoplazmę, aby utworzyć dwie nowe komórki. Faza M obejmuje dwa odrębne, związane z podziałem procesy: mitozę i cytokinezę.
W fazie mitozy, jądrowy DNA komórki kondensuje w widzialne chromosomy i jest rozciągany ku dwóm przeciwległym biegunom komórki przez wrzeciono podziałowe, specjalną strukturę zbudowaną z mikrotubul. Mitoza zachodzi w czterech fazach: profazie (czasami podzieloną na wczesną profazę i prometafazę), metafazie, anafazie i telofazie. Możesz się więcej dowiedzieć na temat tych etapów w filmie o mitozie.
W cytokinezie, cytoplazma komórki jest dzielona na dwa, tworząc dwie nowe komórki. Cytokineza zwykle zaczyna się zaraz po tym jak mitoza się kończy, z lekkim czasowym nachodzeniem na siebie. Co ważne, cytokineza zachodzi odmiennie w komórkach zwierząt i roślin.
- U zwierząt podział komórki pojawia się, kiedy opaska z włókien cytoszkieletowych nazywana pierścieniem kurczliwym zaciska się i dzieli komórkę na dwie. Wpuklenie tworzone, kiedy pierścień kurczy się, jest nazywane bruzdą podziałową. Komórka zwierzęca może zostać podzielona na dwie poprzez ściśnięcie, ponieważ jest stosunkowo miękka i gąbczasta.
- Komórki roślinne są znacznie sztywniejsze niż komórki zwierzęce; są otoczone przez nieelastyczną ścianę komórkową i mają większe ciśnienie wewnętrzne. Z tego powodu, komórki roślinne dzielą się przez budowę nowej struktury po środku komórki. Ta struktura, znana jako fragmoplast, jest zbudowana z błony komórkowej i elementów budujących ścianę komórkową dostarczanych w pęcherzykach. Fragmoplast dzieli komórkę na dwie komórki potomne.
Wyjście z cyklu komórkowego i faza Gstart subscript, 0, end subscript
Co dzieje się z dwoma komórkami potomnymi powstałymi w jednej rundzie cyklu komórkowego? To zależy od tego, jakimi są komórkami. Niektóre z nich dzielą się szybko, i w takich wypadkach, komórki potomne mogą szybko przejść kolejną rundę podziałową. Na przykład wiele rodzajów komórek na wczesnym stadium zarodkowym dzieli się szybko, tak jak komórki nowotworowe.
Inne rodzaje komórek dzielą się albo powoli albo wcale. Te komórki mogą opuścić fazę Gstart subscript, 1, end subscript i wejść w fazę spoczynku, która nazywa się fazą Gstart subscript, 0, end subscript. Komórki w fazie Gstart subscript, 0, end subscript nie przygotowują się aktywnie do podziału, one tylko wykonują swoją pracę. Na przykład mogą przewodzić sygnały jako neurony (jak te z poniższego rysunku) lub magazynować węglowodany jako komórki wątroby. Faza Gstart subscript, 0, end subscript jest dla niektórych komórek normalnym, permanentnym stanem, podczas gdy inne mogą ponownie zacząć się dzielić, jeśli otrzymają odpowiednie do tego sygnały.
Jak długo trwa cykl komórkowy?
Różnym komórkom ich podział zajmuje inną ilość czasu. Typowej ludzkiej komórce może to zająć około 24 godziny, ale szybko dzielące się ssacze komórki, takie jak te wyściełające jelita, mogą kończyć cykl co 9-10 godzin, jeśli rosną w kulturachstart superscript, 1, comma, 2, end superscript.
Różne rodzaje komórek różnie dzielą swój czas pomiędzy poszczególne fazy cyklu komórkowego. We wczesnych embrionach żabich, komórki nie spędzają czasu w fazie Gstart subscript, 1, end subscript czy Gstart subscript, 2, end subscript, a zamiast tego szybko przechodzą pomiędzy fazą S do fazy M - to skutkuje podziałem jednej, wielkiej komórki, zygoty, na wiele mniejszych komórekstart superscript, 2, comma, 3, end superscript. Możesz poniżej zobaczyć przyspieszony film o takim podziale żabich embrionów.
Wideo za: "BSA-injected Xenopus embryos cell division time-lapse movie" autorstwa Zhang et al.start superscript, 4, end superscript (CC BY 2.5).
Chcesz dołączyć do dyskusji?
Ile w ludzkim ciele jest komórek(0 głosów)