Inhalt
- Wann treten Zellen in die verschiedenen Phasen ein?
- Die Schritte des Zellzyklus
- Eintritt in die G2-Phase
- Was passiert in der G2-Phase?
- Der G2 / M-Phasenprüfpunkt
- Verlassen der G2-Phase
Wenn sich eukaryotische Zellen teilen, durchlaufen sie einen komplexen Prozess mit vier Hauptstufen, einschließlich einer G2-Phase. Das Zellzyklus umfasst Schritte wie Zellwachstum, DNA-Replikation und Mitose (ein wichtiges Thema in der Zellbiologie).
Da eukaryotische Zellen einen Kern haben, der ebenfalls dupliziert werden muss, ist der Gesamtprozess komplizierter als die binäre Spaltung, die von prokaryotischen Zellen verwendet wird, denen ein Kern fehlt.
Die Mitosephase ist der letzte Schritt bei der Zellteilung. Es entstehen zwei neue Tochterzellen, jede mit einem vollständigen Komplement aus DNA, einem Zellkern und Organellen. Wenn die Zelle aufhören soll, sich zu teilen, verlässt sie den Zellzyklus und tritt in die G0-Phase ein.
Wenn sich die Zelle wieder teilen soll, betritt sie die Zwischenphase zwischen zwei Zellteilungen. Die drei Teile der Interphase sind die G1-Phase (oder Phase Lücke 1) gefolgt von S-Phase (oder Protein- und DNA-Synthesephase) und schließlich die G2-Phase (oder Phase Gap 2) vor der nächsten Mitosephase.
Wann treten Zellen in die verschiedenen Phasen ein?
Die Zellteilung durch Mitose ist eine asexuelle Form der Zellvermehrung, die dazu verwendet wird, mehr Zellen derselben Art zu produzieren. Höhere tierische Zellen verwenden Mitose, um neue Zellen zu produzieren, einschließlich Zellen, die sich schnell abnutzen, wie Hautzellen. Das Verfahren wird auch während des Gewebewachstums wie bei Jungtieren oder zur Reparatur von Schäden eingesetzt.
In einigen Geweben werden keine neuen Zellen benötigt, sobald ein Organismus die erforderliche Anzahl von Zellen eines bestimmten Typs hat, und die vorhandenen Zellen treten in die G0-Phase ein, in der sie sich nicht mehr vermehren. Dies gilt insbesondere für hochdifferenzierte Zellen wie Nervenzellen. Sobald das Gehirn oder das Rückenmark die richtige Anzahl von Zellen hat, teilen sich die Nervenzellen nicht mehr, um mehr zu produzieren.
Wenn sich die Zelle erneut teilen muss, tritt sie in die folgenden Phasen ein:
Die Schritte des Zellzyklus
1. Die G1-Lückenphase
Dies ist die Lücke zwischen Zellteilung und DNA-Replikation. Das Zelle macht sich bereit für seine nächste Teilung im Zellzyklus oder es verlässt den Zellzyklus und tritt in G0 ein.
2. Die S-Synthesephase
Die Zelle ist fest entschlossen, die nächste Zellteilung zu starten und macht Kopien seiner DNA während der Synthese zusätzlicher Proteine für die Zellteilung erforderlich.
3. Die G2-Lückenphase
Dies ist die Lücke zwischen DNA-Replikation und Mitose. Die Zelle reproduziert ihre Organellen und sorgt dafür, dass alles in Ordnung ist bereit für die Spaltung.
Eintritt in die G2-Phase
Nach dem Zellwachstum während der G1-Phase und der DNA-Replikation während der S-Phase ist die Zelle bereit, in die G2-Phase einzutreten. G2 wird als Lückenphase bezeichnet, da kein weiterer zellteilungsspezifischer Fortschritt stattfindet. Stattdessen gibt es ein hohes Maß an Vorbereitung und Überprüfung um sicherzustellen, dass alle Voraussetzungen für eine erfolgreiche Mitose erfüllt sind.
Bevor die G2-Phase beginnen kann, muss jedes Chromosom der Zelle dupliziert worden sein und die für die zusätzlichen Zellmembranen und Zellstrukturen erforderlichen Proteine müssen vorhanden sein.
Zu Beginn von G2 beginnen sich die Organellen wie die Mitochondrien und die Lysosomen zu vermehren. Diese Organellen haben ihre eigene DNA und können sich unabhängig voneinander teilen, aber die Zelle selbst muss zusätzliche Ribosomen erzeugen, um die Bedürfnisse der potenziellen zwei Tochterzellen zu befriedigen.
Was passiert in der G2-Phase?
Die G2-Phase hat zwei Hauptfunktionen.
Erstens muss die Zelle Überprüfen Sie, ob alles fertig ist für Mitose, und es muss Mängel beseitigen. Wenn die Zelle größere Probleme feststellt, die nicht sofort behoben werden können, kann dies den Zellzyklus unterbrechen und den Teilungsprozess stoppen. In der G2-Phase stellt der Organismus sicher, dass keine neuen Zellen defekt sind.
Zu den Überprüfungen, die die Zelle vornimmt, gehört die Überprüfung, ob die DNA korrekt repliziert wurde und genügend Material für zwei Zellen vorhanden ist. Die DNA-Stränge müssen vollständig und ohne Unterbrechungen sein, und es muss die korrekte Anzahl des Zweifachen der Stränge der ursprünglichen Zelle vorhanden sein. Wenn die Zelle einen Bruch findet, ist der DNA-Strang repariert.
Die beiden neuen Zellen müssen von vollständigen Membranen umschlossen sein und jeweils genügend Zellmaterial erhalten, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Während der G2-Phase wird häufig zusätzliches Protein synthetisiert und die Organellen vermehren sich, bis genug für zwei Zellen vorhanden ist.
Andere Zellmaterialien wie Lipide für die Membran können ebenfalls hergestellt werden. Bei all dieser Aktivität bleibt die Zelle oft wächst erheblich während G2.
Der G2 / M-Phasenprüfpunkt
Fortgeschrittene Organismen wie Wirbeltiere haben spezialisierte und differenzierte Zellen, die ihre Aktivität koordinieren und für viele Funktionen aufeinander angewiesen sind. Infolgedessen sind diese Organismen sehr empfindlich gegenüber Zellabbau und Zelldefekten.
Um zu vermeiden, dass Zellen entstehen, die nicht richtig funktionieren, haben viele Tiere spät einen Zellteilungs-Checkpoint die G2-Phase. Die Zelle hat viele Schlüsselfaktoren verifiziert und die Ergebnisse werden am Kontrollpunkt überprüft.
Wenn die Zelle einige Probleme gefunden hat und diese beheben konnte, passiert sie den Checkpoint und die Zellteilung kann fortgesetzt werden. Wenn die Probleme weiterhin bestehen, teilt sich die Zelle nicht und versucht, die Probleme zu beheben, bevor der Zellteilungsprozess fortgesetzt wird.
Spezifische Bewertungen am Checkpoint durchgeführt werden, gehören:
Verlassen der G2-Phase
Sobald der G2-Kontrollpunkt passiert wurde, kann sich die Zelle auf die Mitose vorbereiten. Das erste Stadium der Mitose ist die Prophase, in der die Vorbereitungen für die Migration der Chromosomen zu entgegengesetzten Enden der Zelle stattfinden. Wenn die Zelle die G2-Phase verlässt, werden Proteine freigesetzt, die die Mitosefunktionen fördern.
Die Zelle beginnt den Teilungsprozess.
Schlüsselfunktionen, die als Zellblätter G2 ausgeführt werden, werden durch einen Proteinkomplex namens MPF oder G2 initiiert Mitose fördernder Faktor. Sobald die ersten Mitosefunktionen ausgeführt werden, wird der MPF neutralisiert.
Zu diesem Zeitpunkt haben sich die Spindeln für die Mitose gebildet und die Kernhülle hat begonnen, sich zu verschlechtern. Die duplizierte DNA liegt in Form von Chromatin vor und kondensiert zu den neuen Chromosomen.
Während die G2-Phase ein wichtiger Faktor bei der Kontrolle des Zellwachstums für fortgeschrittene Organismen ist, ist sie für die Zellteilung nicht wesentlich. Einige primitive eukaryotische Zellen und einige Krebszellen können direkt von der S-Phase der DNA-Replikation zur Mitose übergehen.
Das Fehlen der G2-Phase beseitigt einen Kontrollpunkt, der zur Kontrolle des Gewebewachstums verwendet werden kann und bei einigen Krebsarten zur raschen Ausbreitung beiträgt.
Normale Zellen im Gewebe fortgeschrittener Tiere benötigen die G2-Phase und ihren Kontrollpunkt, um ein koordiniertes Wachstum aller Zellen des Organismus und seiner Gewebe zu gewährleisten. Wenn eine Zelle die G2-Phase verlässt und den entsprechenden Kontrollpunkt erfolgreich passiert hat, a erfolgreiche Zellteilung mit zwei funktionsfähigen Tochterzellen wird viel wahrscheinlicher.