mikä on Solusykli?

solusykli käsittää solun koko elämän syntymästä sen kuolemaan. Se on aika solun muodostumisesta emosolustaan sen jakautumiseen tytärsoluikseen.

tärkeä osa solusykliä on solunjakautuminen eli prosessi, jossa solu monistuu muodostaen joko kaksi tytärsolua mitoosin eli suvuttoman lisääntymisen kautta; tai neljä tytärsolua meioosin eli suvullisen lisääntymisen kautta. Tämä jako muodostaa kuitenkin vain pienen osan solusyklistä.

solusyklin vaiheet

eukaryoottien solusykli jaetaan yleisesti kahteen päävaiheeseen. Sykli alkaa, kun mitoosi tai meioosi tuottaa tytärsolun. Tämä solu siirtyy interfaasiin, joka on pitkä vaihe, joka kattaa noin 90% solusyklistä. Interfaasin jälkeen solu siirtyy mitoosiin tai meioosiin, joka johtaa solunjakautumiseen (sytokineesiin) ja uuden solusyklin alkuun jokaisessa tytärsolussa.

mitoosissa interfaasi voidaan jakaa edelleen kolmeen alavaiheeseen: ensimmäinen tunnetaan nimellä { G }_{ 1}, ensimmäiselle aukolle tai ensimmäiselle kasvulle, toinen tunnetaan s-vaiheena synteesille ja kolmas tunnetaan nimellä { G }_{ 2}, toiselle aukolle tai toiselle kasvulle. Kahden G-vaiheen aikana tapahtuu solujen kasvua,proteiinisynteesiä ja entsyymisynteesiä, kun taas S-vaiheen aikana DNA monistuu. DNA: n replikaatio tapahtuu kromosomilukua kasvattamatta; näin solussa on tarpeeksi DNA: ta kahdelle tytärsolulle, säilyttäen saman ploidian (kromosomien määrän) kuin emosolussa. Älä sekoita DNA: n ja kromosomien replikaatiota. Kromosomien replikaatio johtaa ploidian muutokseen, kun taas DNA: n replikaatio ei.

meioosissa solusykli on hieman monimutkaisempi: aivan kuten meioosi voi jakautua meioosiin I ja meioosiin II, voi myös interfaasi. Interfaasi I edeltää meioosi I: tä ja jakautuu G-ja S-vaiheisiin. Kun meioosi I on valmis, tapahtuu interfaasi II, mutta tämä koostuu vain G-vaiheesta. Tämän jälkeen esiintyy meioosi II. Kaksi G-vaihetta ovat välttämättömiä solujen kasvulle ja proteiinisynteesille, kun taas S-vaihe vastaa DNA: n replikaatiosta. Meioosi I: n jälkeen DNA: n replikaation ei tarvitse tapahtua meioosi I: n jälkeen, koska replikaatio on tapahtunut jo ennen meioosi I: tä.tämän vuoksi interfaasi II ei sisällä S-vaihetta.

solusykliä kontrolloidaan useissa kohdissa tiettyjen tapahtumien laukaisemiseksi ja koordinoimiseksi. Näitä ovat esimerkiksi { G }_{ 1} – tarkistuspiste, {G }_{ 2} – tarkistuspiste ja M-tarkistuspiste sekä mahdollisuus siirtyä jakamattomaan { G }_{ 0} – vaiheeseen on signaali ei ole annettu. Tästä on hyötyä eliöissä, joissa solut kuluvat ja niitä on vaihdettava jatkuvasti (näin me kasvamme ja lopulta vanhenemme). Kasvun aikana tarvitaan uusia soluja, jotta voidaan ottaa huomioon kehon suurentunut koko (sekä paino että pituus).

jokaisella tarkastuspisteellä esiintyy lukuisia tapahtumia. Toisen kasvuvaiheen lopussa, juuri ennen solun siirtymistä M-vaiheeseen laadunvalvonta tapahtuu; solun massa tarkastetaan sen varmistamiseksi, että se on kaksinkertaistunut, DNA: n replikaatio on päätelty ja että DNA ei ole vaurioitunut. Tätä pistettä kutsutaan mitoottiseksi kontrollipisteeksi. Juuri ennen kuin solu poistuu m-vaiheesta, suoritetaan toinen laadunvalvonta; tässä tarkistetaan kromosomin kohdistus ja tarkistetaan karan kiinnittyminen kaikkiin kromosomeihin. Ennen kuin solut siirtyvät interfaasin s-vaiheeseen, ne käyvät läpi alku-tai Rajoituspisteen, jossa solun ravintotilanne tarkistetaan ja mikä tärkeintä, DNA tarkistetaan uudelleen vaurioiden varalta. Jos olet ollut tarkkana, olet ehkä huomannut, että DNA: n eheys on tarkistettu jo kerran mitoottisessa kontrollipisteessä, tämä johtuu siitä, että DNA: n eheys on kiistatta tärkein asia solussa.

interfaasin s-vaihe

solusyklin s-vaihe tapahtuu interfaasin aikana, ennen mitoosia tai meioosia, ja se vastaa DNA: n synteesistä tai replikaatiosta. Tällä tavoin solun geneettinen materiaali kaksinkertaistuu ennen kuin se siirtyy mitoosiin tai meioosiin, jolloin DNA: ta on riittävästi tytärsoluihin jakautumiseksi. S-vaihe alkaa vasta, kun solu on läpäissyt { g }_{ 1} – tarkistuspisteen ja kasvanut tarpeeksi sisältääkseen kaksinkertaisen DNA: n. S-vaihe pysäytetään P16-nimisen proteiinin avulla, kunnes näin tapahtuu.

P16-proteiini on elintärkeä kasvainten vaimentamisessa, ja sen on todettu estävän joitakin syöpiä tapahtumasta. Se estää sykliinistä riippuvaisten kinaasiproteiinien toimintaa, jotka ovat vastuussa signaloinnista, kun solu on valmis menemään seuraavaan vaiheeseen. Kinaasit viestivät tästä fosforyloimalla retinoblastoomaproteiinia (PRB), joka aktiivisena käskee solun siirtyä seuraavaan vaiheeseen.

tärkein s-vaiheessa tapahtuva tapahtuma on DNA: n replikaatio. Prosessin tavoitteena on tuottaa kaksinkertainen määrä DNA: ta, joka muodostaa perustan tytärsolujen kromosomijoukoille. DNA: n replikaatio alkaa kohdasta, jossa DNA: han kiinnittyy sääteleviä esireplikaatiokomplekseja { G }_{ 1}-vaiheessa. Nämä kompleksit toimivat signaalina siitä, mistä DNA: n replikaation pitäisi alkaa. Ne poistetaan S-vaiheessa ennen replikaation alkua, jotta DNA: n replikaatio ei tapahdu useammin kuin kerran.

DNA: n replikaation lisäksi solujen kasvu jatkuu S-vaiheen läpi ja DNA-synteesiin tarvittavia proteiineja ja entsyymejä tuotetaan edelleen.

DNA-synteesi

DNA-molekyyli on kaksoiskierteen muodossa. S-vaiheen aikana helikaasi-niminen entsyymi avaa DNA-juosteen samalla tavalla kuin avaisit vetoketjun. Kahta yksittäistä DNA-juostetta voidaan sitten käyttää malleina kahden identtisen kaksois-DNA-juosteen muodostamiseksi.

entsyymi nimeltä DNA-polymeraasi sitoo sitten nukleotideja kuhunkin yksittäiseen templaatti-DNA-juosteeseen komplementaarisella emäsparitussäännöllä: adeniini sitoutuu tymiiniin ja sytosiini guaniiniin. Näin muodostuu uusi DNA: n kaksoiskierre, joka on identtinen alkuperäisen kanssa.

kuva 3: s-vaiheen aikana tapahtuva DNA-synteesi.

kun kaikki DNA on irrotettu ja syntetisoitu kahdeksi uudeksi DNA-juosteeksi, solu siirtyy tästä vaiheesta mitoosin { g }_{ 1 } vaiheeseen eli meioosin profaasi I: een.

miksi S-vaihe on tärkeä

DNA-synteesin on tapahduttava nopeasti, sillä replikaation aikana DNA-juosteen parittomat emäsparit ovat alttiita haitallisille mutageeneille, jotka voivat johtaa geneettisiin poikkeavuuksiin, solutautiin tai jopa solukuolemaan. Tämä vaihe on erittäin säännelty, koska sen merkitys geneettisen materiaalin säilyttämisessä. Jos DNA: ssa on vaurioita solussa, se voidaan tunnistaa ja korjata S-vaiheessa.

DNA: n replikaation lisäksi näytöksen sujuvuuden varmistamiseen liittyvät lukuisat kontrollit ovat ratkaisevia sen varmistamisessa, ettei solu kuluta enempää aikaa kuin tässä vaiheessa on tarpeen. Viivästymisillä voi olla kaskeava vaikutus kasvunopeuteen, solujen korvautumiseen, ja tällä olisi haitallisia vaikutuksia koko organismiin.

biologian katsaus

solusykli on prosessi siitä, kun solu muodostuu jakautumalla, siihen pisteeseen, jossa se jakautuu tytärsoluiksi. Tällaisia ovat esimerkiksi mitoosi eli meioosi ja interfaasi. Mitoottisessa syklissä interfaasi jakautuu ensimmäiseen aukkovaiheeseen ({ G }_{ 1}), synteesivaiheeseen (s) ja toiseen aukkovaiheeseen ({ g }_{ 2}). { G }_{ 1 } ja { G} _ {2 } aikana solu kasvaa ja proteiinit ja entsyymit syntetisoituvat. S-vaiheen aikana DNA: ta syntetisoidaan DNA: n replikaation yhteydessä. Meioottisessa syklissä interfaasi jakautuu interfaasi I: een ja interfaasi II: een. Interfaasi I sisältää aukkovaiheen (G) ja synteesivaiheen (s), kun taas interfaasi II sisältää vain aukkovaiheen (G).

s-vaihetta säätelevät regulatoriset esireplikaatiokompleksit, jotka viestivät, mistä DNA-synteesin pitäisi alkaa; proteiini p16 ja siihen liittyvät kumppanit, jotka estävät solua pääsemästä s-vaiheeseen, kunnes se on tarpeeksi suuri; ja säätelyreitit DNA: n replikaation aikana. Virheet tässä vaiheessa voivat johtaa geneettisiin poikkeavuuksiin, sairauteen tai solukuolemaan (suunnittelemattomat solukuolemat, joita ei pidä sekoittaa apoptoosiin). S-vaihe on tärkeä myös DNA-vaurioiden havaitsemisessa ja korjaamisessa.

Etsitkö biologian harjoittelua?

Tsekkaa muut artikkelimme biologiasta.

löydät myös tuhansia harjoituskysymyksiä Albert.io. Albert.io voit muokata oppimiskokemuksesi kohdentamaan käytännön, jossa tarvitset eniten apua. Annamme sinulle haastavia harjoituskysymyksiä, joiden avulla voit saavuttaa biologian hallinnan.

aloita harjoittelu tästä.

Oletko opettaja tai ylläpitäjä, joka on kiinnostunut biologian ylioppilastulosten parantamisesta?

Lue lisää koululuvista täältä.