Wie bereitet Interphase eine Zelle zur Teilung vor?

Der Lebenszyklus der Zelle wird als Zellzyklus bezeichnet. Es besteht aus einer Reihe von Ereignissen zwischen der Geburt der Zelle und der Aufteilung in neue Tochterzellen. Um zu teilen, muss eine Zelle mehrere Aufgaben ausführen. Die wichtigsten zwei Ziele sind die DNA-Replikation und die Proteinsynthese. Diese beiden Ziele werden durch eine Reihe sequentieller Ereignisse im Zellzyklus vervollständigt. Der eukaryotische Zellzyklus setzt sich aus drei aufeinander folgenden Perioden zusammen, die als Interphase, Mitosephase und Cytokinese bezeichnet werden.

Dieser Artikel erklärt, 

1. Was ist Interphase?
2. Wie bereitet Interphase eine Zelle zur Teilung vor?
      - G₁ Phase
      - S-Phase
      - G₂ Phase
      - G₀ Phase

Was ist Interphase?

Interphase ist die erste Phase des Zellzyklus, in der sich die Zelle auf die bevorstehende Kernteilung vorbereitet. Es besteht aus drei Phasen, die als G bezeichnet werden₁ Phase, S-Phase und G₂ Phase. G₀ Phase ist eine weitere spezielle Phase, in der die Zelle ruht, bevor der Eintritt in den Zellzyklus gefunden wird. Während G₁ In dieser Phase synthetisiert die Zelle mehr Ribosomen und Proteine, um ihre richtige Größe zu erreichen. Während der S-Phase wird DNA repliziert und die Proteine, die DNA enthalten, werden zusammen mit mehr Zellmembranmaterial synthetisiert. Während G₂ Phase, teilen sich die Organellen. Die Zelle kann auch G eingeben₀ Phase, während es in seinem G ist₁ Phase. Im Allgemeinen eine Zelle, die in G eintritt₀ wäre entweder zu einer speziellen Funktion gereift oder tritt nicht mehr in den Zellzyklus ein. Eine Zelle in ihrer Interphase ist in dargestellt Abbildung 1.

Abbildung 1: Eine Interphasenzelle

Wie bereitet Interphase eine Zelle zur Teilung vor?

Im folgenden Abschnitt werden wir untersuchen, wie die Interphase eine Zelle auf die Teilung vorbereitet, indem die verschiedenen Phasen der Interphase analysiert werden.

G₁ Phase

G₁ Phase ist die erste Lückenphase der Interphase. Während des G₁ In dieser Phase synthetisiert die Zelle Proteine, um die Größe der Zelle zu erhöhen. Die Konzentration von Proteinen in einer Zelle bei G₁ Die Phase wird auf ungefähr 100 mg / ml geschätzt. Ribosomen werden als molekulare Maschinen angesehen, die Proteine ​​in der Zelle synthetisieren. Die Anzahl der Ribosomen in der Zelle wird auch während des G erhöht₁ Phase. Eine Zelle tritt nur dann in die S-Phase ein, wenn sie aus genügend Ribosomen besteht, um DNA-Verpackungsproteine ​​zu synthetisieren, die während der S-Phase benötigt werden. Während des späten G₁ In dieser Phase werden Mitochondrien miteinander verschmolzen und bilden ein mitochondriales Netzwerk, um effizient Energie für die Zelle zu erzeugen. Der Mechanismus der Proteinsynthese ist in gezeigt Figur 2.

Abbildung 2: Proteinsynthese

A G₁ Phasenzelle wird durch das G vorbereitet₁ Cyclin-CDK-Komplex, um in die S-Phase einzutreten, indem die Expression von Transkriptionsfaktoren gefördert wird, die die S-Phase-Cycline fördern. G₁ Cyclin-CDK-Komplex baut auch die S-Phaseninhibitoren ab. Der Zeitpunkt des G₁ Die Phase wird durch Cyclin D-CDK4 / 6 reguliert, das durch G aktiviert wird₁ Cyclin-CDK-Komplex. Der Cyclin E-CDK2-Komplex verdrängt die Zelle von G₁ zur S-Phase (G₁/ S Übergang). Cyclin A-CDK2 hemmt die DNA-Replikation der S-Phase, indem der Replikationskomplex zerlegt wird, wenn sich die Zelle bei G befindet₁ Phase. Auf der anderen Seite vom G₁/ S Checkpoint, wird das Vorhandensein von ausreichend Reihenmaterialien zusammen mit den Ribosomen für die DNA-Replikation in der S-Phase überprüft. Der Übergang von G₁/ S ist der geschwindigkeitsbestimmende Schritt des Zellzyklus, der als Restriktionspunkt bekannt ist.

S-Phase

Die Synthesephase, in der die DNA-Replikation der Zelle stattfindet, wird als S-Phase bezeichnet. Da DNA durch Proteine ​​im Zellkern verpackt wird, werden diese Verpackungsproteine ​​auch während der S-Phase in einer verknüpften Weise synthetisiert. Die Verpackungsproteine ​​sind Histone. Während der S-Phase produziert die Zelle eine große Anzahl von Phospholipiden. Phospholipide sind an der Synthese der Zellmembran sowie der Membran von Organellen beteiligt. Die Phospholipidmenge wird während der S-Phase verdoppelt, um zwei Tochterzellen zu erhalten, die von Membranen eingeschlossen sind. Der Mechanismus der DNA-Replikation ist in gezeigt Figur 3.

Abbildung 3: DNA-Replikation

Ein großer Pool von Cyclin A-CDK2 aktiviert das Auftreten von G₂ Phase durch Beenden der S-Phase durch Regeln des Timings der S-Phase.

G₂ Phase

Die zweite Lückenphase der Interphase ist G₂ Phase, in der die Replikation von Organellen in der Zelle erfolgt. Zelle ermöglicht die weitere Synthese von Proteinen während des G₂ Phase. Eine Zelle am G₂ Phase besteht aus der doppelten Menge an DNA als in G₁ Phase. G₂ Phase stellt sicher, dass die DNA ohne Brüche oder Kerben intakt ist. Cyclin B-CDK2 drückt G₂ Phase zur M-Phase (G₂/ M Übergang). Der G₂/ M Übergang ist der letzte Kontrollpunkt vor dem Eintritt der Zelle in die Mitose. Die gleichzeitige Replikation von DNA in einem wachsenden Embryo wird von G überprüft₂/ M Checkpoint, um eine symmetrische Zellverteilung im Embryo zu erhalten.

G₀ Phase

G₀ Phase kann entweder unmittelbar nach der Mitose oder kurz vor G auftreten₁ Phase. A G₁ Phasenzelle kann auch in G eintreten₀ Phase. Der Einstieg in G₀ Phase wird als Verlassen des Zellzyklus angesehen. Das heißt, G₀ Phase ist die Ruhephase, und die Zelle verlässt den Zellzyklus und stoppt seine Teilung. Einige der Zellen, die das G eingeben₀ Phase werden in hoch spezialisierte Zellen unterschieden. Endlich differenzierte Zellen treten nie wieder in den Zellzyklus ein. Einige Zellen wie Neuronen bleiben ständig inaktiv. Einige Zellen können jedoch G verlassen₀ Phase und geben Sie erneut G ein₁ Phase, die Zellteilung ermöglicht. Zellen wie Nieren-, Leber- und Magenzellen bleiben am G semipermanent₀ Phase. Einige Zellen wie Epithelzellen treten niemals in das G ein₀ Phase. Eine Übersicht über die Phasen im eukaryotischen Zellzyklus ist in dargestellt Figur 4.

Abbildung 4: Zellzyklusphase in Eukaryoten

Nach dem erfolgreichen Abschluss der Interphase tritt eine Zelle in ihre mitotische Teilungsphase ein, um die Kernteilung zu durchlaufen. Auf die Kernteilung folgt die Zytokinese, die die Zytoplasma-Abteilung darstellt, was dazu führt, dass zwei Tochterzellen genetisch und funktionell identisch mit ihrer Mutterzelle sind.

Fazit

Die Interphase ist die Periode des Zellzyklus, die die Zelle auf die Teilung vorbereitet, indem sie den Raum für den Kern und die Organellen bereitstellt. Platz wird durch Vergrößern der Zelle bereitgestellt. Daher ist die Zelle in der Lage, später von sich aus zu funktionieren und sich zu teilen. In der Interphase können drei Phasen identifiziert werden: G₁ Phase, S-Phase und G₂ Phase. Während G₁ In dieser Phase nimmt die Zelle die notwendigen Nährstoffe in die Zelle auf und erhöht die Anzahl der Ribosomen in der Zelle. Daher wird die Proteinsynthese während des G induziert₁ Phase. Die Zelle repliziert ihr genetisches Material, um eine einheitliche Ploidie während ihrer gesamten Nachkommenschaft aufrechtzuerhalten. Die Anzahl der Ribosomen wird ebenfalls erhöht, um Histone zu synthetisieren, die für das Verpacken neu replizierender DNA erforderlich sind. Während G₂ In dieser Phase erhöht die Zelle die Anzahl der Organellen oder verdoppelt einfach die Anzahl der Organellen, die für die Aufteilung in zwei neue Zellen erforderlich ist. Die sequentielle Natur jeder Phase und das Endergebnis der Interphase wird in jeder Phase durch Cyclin-CDks und Checkpoints geregelt.

Die Stoffwechselrate der Zelle ist auch während der gesamten Interphase hoch. Nach erfolgreicher Beendigung der Interphase tritt die Zelle in ihre mitotische Phase ein, in der die Kernteilung der Zelle stattfindet. Auf die Kernteilung folgt die Zytokinese. Nach Abschluss der Zellteilung sind das Ergebnis die beiden Tochterzellen, die genetisch und metabolisch mit der Stammzelle identisch sind.

 Referenz:
1. Nguyen D. H., Blattgruppe. "Was passiert in der Interphase des Zellzyklus?"

Bildhöflichkeit:
1. „Schinterphase“ Von Ymai als Autor angenommen (basierend auf den Rechteinhaber-Angaben) - Es wird die eigene Arbeit (basierend auf dem Urheberrecht) angenommen. (CC BY-SA 2.5) über Commons Wikimedia
2. „Proteinsynthese“ von Mayera in der englischsprachigen Wikipedia (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia
3. "0323 DNA Replication" von OpenStax - (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia
4. "Eukaryotischer Replikationszyklus" Von Boumphreyfr - Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia