Hvad er cellecyklussen?

cellecyklussen omfatter hele en celles levetid fra fødslen til dens død. Det er tiden fra dannelsen af en celle fra dens modercelle indtil dens opdeling i dens datterceller.

en vigtig del af cellecyklussen er celledeling, den proces, hvorved en celle replikeres til dannelse af enten to datterceller gennem processen med mitose eller aseksuel reproduktion; eller fire datterceller gennem processen med meiose eller seksuel reproduktion. Denne opdeling udgør imidlertid kun en lille del af cellecyklussen.

faser af cellecyklussen

cellecyklussen i eukaryoter er almindeligvis opdelt i to hovedfaser. Cyklussen begynder først, når mitose eller meiose producerer en dattercelle. Denne celle indgår interfase, en lang fase tegner sig for omkring 90% af cellecyklussen. Efter interfase går cellen ind i mitose eller meiose, hvilket fører til celledeling (cytokinesis) og begyndelsen af en ny cellecyklus i hver af dattercellerne.

i mitose kan interfase yderligere opdeles i tre underfaser: den første er kendt som { G }_{ 1}, til første hul eller første vækst; den anden er kendt som S-fasen til syntese, og den tredje er kendt som { G }_{ 2}, til andet hul eller anden vækst. I løbet af de to G-faser forekommer cellevækst, proteinsyntese og syntese, mens DNA i løbet af S-fasen replikeres. DNA-replikation sker uden at øge kromosomnummeret; på denne måde er der nok DNA i cellen til to datterceller, der opretholder den samme ploidi (antal kromosomale sæt) som modercellen. Bliv ikke forvirret mellem DNA-replikation og kromosomreplikation. Kromosomreplikation vil føre til en ændring i ploidi, mens DNA-replikation ikke vil.

i meiose er cellecyklussen lidt mere kompliceret: ligesom meiose kan opdeles i meiose I og meiose II, kan det også interfase. Interfase i går forud for meiose I og er opdelt i G-og S-faser. Efter meiose I er færdig, forekommer interfase II, men dette består kun af en G-fase. Efter dette forekommer meiose II. De to G-faser er essentielle for cellevækst og proteinsyntese, mens S-fasen er ansvarlig for DNA-replikation. Efter meiose I behøver DNA-replikation ikke at forekomme efter meiose I, da replikation allerede har fundet sted før meiose I. Dette er grunden til, at interphase II ikke inkluderer en S-fase.

cellecyklussen styres på flere punkter for at udløse og koordinere visse begivenheder. Disse inkluderer et{ G} _ {1 }kontrolpunkt, et { G }_{ 2 } kontrolpunkt og et m kontrolpunkt samt muligheden for at skifte til en ikke-opdelende { G }_{ 0 } fase er et signal er ikke givet. Dette er praktisk i organismer, hvor celler bliver slidte og skal udskiftes kontinuerligt (Sådan vokser vi og til sidst ældes). Under vækst er der behov for nye celler for at tage højde for den øgede kropsstørrelse (både vægt og højde).

talrige begivenheder forekommer ved hvert kontrolpunkt. I slutningen af den anden vækstfase, lige før cellen går ind i m-fasen, finder kvalitetskontrol sted; cellens masse kontrolleres for at sikre, at den er fordoblet, DNA-replikation er afsluttet, og at DNA ‘ et ikke er beskadiget. Dette punkt kaldes et mitotisk kontrolpunkt. Lige før cellen forlader m-fasen finder en anden kvalitetskontrol sted; her kontrolleres kromosomjustering, og spindelfastgørelsen til alle kromosomer kontrolleres. Før celler går ind i S-fasen af interfase, går de gennem START-eller Begrænsningspunktet; det er her, hvor cellens ernæringsstatus kontrolleres, og vigtigst af alt kontrolleres DNA igen for skade. Hvis du har været opmærksom, har du måske bemærket, at DNA-integriteten allerede er blevet kontrolleret en gang på det mitotiske kontrolpunkt, dette skyldes, at DNA-integritet uden tvivl er den vigtigste ting i cellen.

S-fasen af interfase

S-fasen i en cellecyklus forekommer under interfase, før mitose eller meiose, og er ansvarlig for syntese eller replikation af DNA. På denne måde fordobles det genetiske materiale i en celle, før det går ind i mitose eller meiose, hvilket gør det muligt at være nok DNA til at blive opdelt i datterceller. S-fasen begynder først, når cellen har passeret { G }_{ 1 } kontrolpunktet og er vokset nok til at indeholde dobbelt DNA. S fase standses af et protein kaldet p16, indtil dette sker.

P16-proteinet er afgørende for at undertrykke tumorer og er blevet identificeret som det protein, der forhindrer nogle kræftformer i at ske. Det modvirker aktiviteterne i cyclinafhængige kinaseproteiner, som er ansvarlige for signalering, når cellen er klar til at gå igennem til næste fase. Kinaserne signalerer dette ved phosphorylering af retinoblastomprotein (pRB), som når den er aktiv, fortæller cellen at gå videre til næste fase.

den vigtigste begivenhed, der forekommer i S-fase, er replikation af DNA. Formålet med denne proces er at producere dobbelt så meget DNA, hvilket danner grundlaget for dattercellernes kromosomsæt. DNA-replikation begynder på et punkt, hvor regulatoriske præreplikationskomplekser er bundet til DNA ‘ et i { G }_{ 1}-fasen. Disse komplekser fungerer som et signal for, hvor DNA-replikation skal starte. De fjernes i S-fasen, før replikation begynder, så DNA-replikation ikke forekommer mere end en gang.ud over DNA-replikation fortsætter cellevækst gennem S-fasen, og proteiner, der er nødvendige for DNA-syntese, produceres fortsat.

DNA-syntese

DNA-molekylet er i form af en dobbelt spiral. I løbet af S-fasen afvikler et helicase DNA-strengen på samme måde som du ville pakke en lynlås ud. De to enkelt DNA-strenge kan derefter bruges som skabeloner til dannelse af to identiske dobbelt DNA-tråde.DNA-polymerase binder derefter nukleotider til hver af de enkelte skabelon-DNA-tråde ved hjælp af den komplementære baseparringsregel: adenin binder til thymin, og cytosin binder til guanin. På denne måde dannes en ny dobbelt spiral af DNA, der er identisk med originalen.

figur 3: DNA-syntese forekommer under S-fasen.

efter at alt DNA er blevet pakket ud og syntetiseret i to nye DNA-tråde, bevæger cellen sig fra denne fase ind i { G }_{ 1} – fasen af mitose eller profase i af meiose.

hvorfor S-fasen er vigtig

DNA-syntese skal forekomme hurtigt, da de uparrede basepar af DNA-strengen under replikation er sårbare over for skadelige mutagener, hvilket kan føre til genetiske abnormiteter, cellesygdom eller endda celledød. Denne fase er stærkt reguleret på grund af dens betydning i bevarelsen af genetisk materiale. Hvis der er nogen skade på DNA ‘ et i en celle, kan det identificeres og fastgøres i S-fasen.

udover DNA-replikation er de mange kontroller, der er involveret i at sikre en jævn drift af visningen, afgørende for at sikre, at cellen ikke bruger mere tid, end det er nødvendigt i denne fase. Eventuelle forsinkelser kan have en kaskadeeffekt på vækstrater, celleudskiftning, og dette ville have negative konsekvenser for organismen som helhed.

Biologianmeldelse

cellecyklussen er processen fra, når en celle dannes ved opdeling, indtil det punkt, hvor den opdeles i datterceller. Dette inkluderer mitose eller meiose og interfase. I en mitotisk cyklus opdeles interfase i en første mellemrumsfase ({ G }_{ 1 }), en syntesefase (er) og en anden mellemrumsfase ({ G }_{ 2 }). Under { G }_{ 1 } og { G }_{ 2 } vokser cellen, og proteiner syntetiseres. Under S-fasen syntetiseres DNA i processen med DNA-replikation. I den meiotiske cyklus opdeles interfase i interfase i og interfase II. interfase i inkluderer en spaltefase (G) og en syntesefase (er), mens interfase II kun inkluderer en spaltefase (G).

S-fasen reguleres af regulatoriske præreplikationskomplekser, som signalerer, hvor DNA-syntese skal begynde; protein p16 og dets tilknyttede partnere, som hæmmer cellen i at komme ind i S-fase, indtil den er stor nok; og reguleringsveje under DNA-replikation. Fejl i denne fase kan føre til genetiske abnormiteter, sygdom eller celledød (uplanlagte celledødsfald, ikke at forveksle med apoptose). S-fasen er også vigtig for påvisning og korrektion af DNA-skade.

Leder du efter Biologi praksis?

tjek vores andre artikler om biologi.

Du kan også finde tusindvis af praksis spørgsmål om Albert.io. Albert.io giver dig mulighed for at tilpasse din læringsoplevelse til at målrette praksis, hvor du har brug for mest Hjælp. Vi vil give dig udfordrende praksis spørgsmål til at hjælpe dig med at opnå beherskelse i biologi.

begynd at øve her.

er du lærer eller administrator interesseret i at øge Biologistudentens resultater?

Læs mere om vores skolelicenser her.