6.2: Mzunguko wa Kiini

Mzunguko wa seli ni mfululizo ulioamriwa wa matukio yanayohusisha ukuaji wa seli na mgawanyiko wa seli inayozalisha seli mbili mpya za binti. Seli juu ya njia ya mgawanyiko kiini kuendelea kwa njia ya mfululizo wa hatua usahihi wakati muafaka na makini umewekwa ya ukuaji, DNA replication, na mgawanyiko kwamba kuzalisha seli mbili vinasaba kufanana. Mzunguko wa seli una awamu mbili kuu: interphase na awamu ya mitotic (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Wakati wa interphase, kiini kinakua na DNA inaelezewa. Wakati wa awamu ya mitotic, DNA iliyoandaliwa na yaliyomo ya cytoplasmic yanatenganishwa na kiini hugawanyika.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Kiini kinapita kupitia mfululizo wa awamu kwa njia ya utaratibu. Wakati wa interphase, G ₁ inahusisha ukuaji wa seli na protini awali, awamu S inahusisha replication DNA na replication ya centrosome, na G ₂ inahusisha ukuaji zaidi na protini awali. Awamu ya mitotic ifuatavyo interphase. Mitosis ni mgawanyiko wa nyuklia wakati ambapo chromosomes zilizopigwa zinatenganishwa na kusambazwa katika viini vya binti. Kawaida kiini kitagawanyika baada ya mitosis katika mchakato unaoitwa cytokinesis ambapo cytoplasm imegawanywa na seli mbili za binti zinaundwa.

Interphase

Wakati wa interphase, kiini hupata michakato ya kawaida wakati pia huandaa kwa mgawanyiko wa seli. Kwa kiini kuhamia kutoka interphase hadi awamu ya mitotic, hali nyingi za ndani na nje zinapaswa kupatikana. Hatua tatu za interphase zinaitwa G ₁, S, na G ₂.

Awamu ya G ₁

Hatua ya kwanza ya interphase inaitwa awamu ya G ₁, au pengo la kwanza, kwa sababu mabadiliko kidogo yanaonekana. Hata hivyo, wakati wa hatua ya G ₁, kiini kinafanya kazi kabisa katika ngazi ya biochemical. Kiini ni kukusanya vitalu vya ujenzi wa DNA ya chromosomal na protini zinazohusiana, pamoja na kukusanya hifadhi ya nishati ya kutosha ili kukamilisha kazi ya kuiga kila kromosomu katika kiini.

Awamu ya S

Katika interphase, DNA ya nyuklia inabakia katika usanidi wa chromatin wa nusu. Katika awamu ya S (awamu ya awali), replication ya DNA husababisha kuundwa kwa nakala mbili zinazofanana za kila chromosome-dada chromatidi- ambazo zimeunganishwa imara katika eneo la centromere. Katika hatua hii, kila chromosome hufanywa na chromatids mbili za dada na ni chromosome iliyopigwa. Centrosome inarudiwa wakati wa awamu ya S. Centrosomes mbili zitatoa kupanda kwa mitotic spindle, vifaa vinavyofanya harakati za chromosomes wakati wa mitosis. Centrosome ina jozi ya centrioles kama fimbo katika pembe za kulia kwa kila mmoja. Centrioles kusaidia kuandaa mgawanyiko wa seli. Centrioles haipo katika centrosomes ya aina nyingi za eukaryotic, kama mimea na fungi nyingi.

Awamu ya G ₂

Katika awamu ya G ₂, au pengo la pili, kiini hujaza maduka yake ya nishati na huunganisha protini zinazohitajika kwa kudanganywa kwa kromosomu. Baadhi ya viungo vya seli hupigwa, na cytoskeleton imevunjwa ili kutoa rasilimali kwa spindle ya mitotic. Kunaweza kuwa na ukuaji wa seli zaidi wakati wa G ₂. Maandalizi ya mwisho ya awamu ya mitotic lazima yamekamilika kabla ya seli inaweza kuingia hatua ya kwanza ya mitosis.

Awamu ya Mitotic

Kufanya seli mbili za binti, yaliyomo ya kiini na cytoplasm lazima igawanywe. Awamu ya mitotic ni mchakato wa multistep wakati ambapo chromosomes zilizopigwa zimeunganishwa, zimetenganishwa, na kuhamia kwenye miti tofauti ya seli, na kisha kiini kinagawanywa katika seli mbili za binti zinazofanana. Sehemu ya kwanza ya awamu ya mitotic, mitosis, inajumuisha hatua tano, ambazo zinafanikisha mgawanyiko wa nyuklia. Sehemu ya pili ya awamu ya mitotic, inayoitwa cytokinesis, ni kujitenga kimwili kwa vipengele vya cytoplasmic katika seli mbili za binti.

Mitosis

Mitosis imegawanywa katika mfululizo wa awamu-prophase, prometaphase, metaphase, anaphase, na telophase-ambayo husababisha mgawanyiko wa kiini cha seli (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)).

UHUSIANO WA S

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Mitosis ya kiini ya wanyama imegawanywa katika hatua tano-prophase, prometaphase, metaphase, na telophase-visualized hapa na hadubini mwanga na fluorescence. Mitosis kawaida hufuatana na cytokinesis, iliyoonyeshwa hapa na darubini ya elektroni ya maambukizi. (mikopo “michoro”: mabadiliko ya kazi na Mariana Ruiz Villareal; mikopo “mitosis micrographs”: mabadiliko ya kazi na Roy van Heesbeen; mikopo “cytokinesis micrograph”: mabadiliko ya kazi na Kituo cha Wadsworth, Idara ya Afya ya NY; walichangia kwa msingi wa Wikimedia; data ya kiwango kutoka Matt Russell)

Ni ipi kati ya yafuatayo ni utaratibu sahihi wa matukio katika mitosis?

1. Chromatids ya dada hupanda kwenye sahani ya metapase. Kinetochore inakuwa masharti ya spindle mitotic. Kiini huunda upya na kiini hugawanyika. Chromatids dada hutofautiana.
2. Kinetochore inakuwa masharti ya spindle mitotic. Chromatids dada hutofautiana. Chromatids ya dada hupanda kwenye sahani ya metapase. Kiini huunda upya na kiini hugawanyika.
3. Kinetochore inakuwa masharti ya sahani ya metapase. Chromatids ya dada hupanda kwenye sahani ya metapase. Kinetochore hupungua na chromatids dada hutofautiana. Kiini huunda upya na kiini hugawanyika.
4. Kinetochore inakuwa masharti ya spindle mitotic. Chromatids ya dada hupanda kwenye sahani ya metapase. Kinetochore huvunja mbali na chromatids dada hutofautiana. Kiini huunda upya na kiini hugawanyika.

Wakati wa prophase, “awamu ya kwanza,” matukio kadhaa yanapaswa kutokea ili kutoa upatikanaji wa chromosomes katika kiini. Bahasha ya nyuklia huanza kuvunja ndani ya vidogo vidogo, na vifaa vya Golgi na kipande cha endoplasmic reticulum na kugawa kwenye pembeni ya seli. Nucleolus hupotea. Centrosomes huanza kuhamia kwenye miti tofauti ya seli. Microtubules ambayo huunda msingi wa spindle ya mitotic hupanua kati ya centrosomes, wakiwafukuza mbali zaidi kama nyuzi za microtubule zinaenea. Chromatids ya dada huanza kuimarisha zaidi na kuonekana chini ya darubini ya mwanga.

Wakati wa prometapase, michakato mingi ambayo ilianza katika prophase inaendelea kuendeleza na kufikia kilele katika malezi ya uhusiano kati ya chromosomes na cytoskeleton. Mabaki ya bahasha ya nyuklia hupotea. Spindle ya mitotic inaendelea kuendeleza kama microtubules zaidi hukusanyika na kunyoosha katika urefu wa eneo la zamani la nyuklia. Chromosomes hupunguzwa zaidi na kuibua wazi. Kila chromatid dada huunganisha microtubules ya spindle kwenye centromere kupitia tata ya protini inayoitwa kinetochore.

Wakati wa metafasi, chromosomes zote zimekaa katika ndege inayoitwa sahani ya metapase, au ndege ya ikweta, katikati kati ya miti miwili ya seli. Chromatids ya dada bado imefungwa kwa kila mmoja. Kwa wakati huu, chromosomes hupunguzwa kwa kiwango kikubwa.

Wakati wa anaphase, chromatids ya dada kwenye ndege ya equatorial imegawanyika kwenye centromere. Kila chromatid, sasa inaitwa chromosome, ni vunjwa haraka kuelekea centrosome ambayo microtubule yake ilikuwa imefungwa. Kiini kinakuwa wazi kama microtubules zisizo za kinetochore zinapiga slide dhidi ya kila mmoja kwenye sahani ya metapase ambako huingiliana.

Wakati wa telophase, matukio yote yaliyoanzisha chromosomes ya duplicated kwa mitosis wakati wa awamu tatu za kwanza zinabadilishwa. Chromosomes hufikia miti tofauti na kuanza kupungua (kufuta). Spindles mitotic ni kuvunjwa katika monomers ambayo itatumika kukusanya vipengele cytoskeleton kwa kila kiini binti. Bahasha za nyuklia huunda karibu na kromosom

DHANA KATIKA HATUA

Ukurasa huu wa sinema unaeleza mambo mbalimbali ya mitosis. Tazama filamu yenye kichwa “hadubini ya DIC ya mgawanyiko wa seli katika kiini kipya cha mapafu” na kutambua awamu za mitosis.

Cytokinesis

Cytokinesis ni sehemu ya pili ya awamu ya mitotic wakati mgawanyiko wa seli unakamilika na kujitenga kimwili kwa vipengele vya cytoplasmic katika seli mbili za binti. Ingawa hatua za mitosis zinafanana kwa eukaryotes nyingi, mchakato wa cytokinesis ni tofauti kabisa kwa eukaryotes zilizo na kuta za seli, kama vile seli za mimea.

Katika seli kama vile seli za wanyama ambazo hazina kuta za seli, cytokinesis huanza kufuatia mwanzo wa anaphase. Pete ya mikataba inayojumuisha filaments za actini huunda tu ndani ya utando wa plasma kwenye sahani ya zamani ya metapase. Filaments ya actin huvuta equator ya seli ndani, na kutengeneza fissure. Fissure hii, au “ufa,” inaitwa mto wa cleavage. Mto huo unaongezeka kama mikataba ya pete ya actin, na hatimaye utando na seli zimeunganishwa katika mbili (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)).

Katika seli za mimea, mto wa cleavage hauwezekani kwa sababu ya kuta za seli zenye nguvu zinazozunguka utando wa plasma. Ukuta mpya wa seli lazima uunda kati ya seli za binti. Wakati wa interphase, vifaa vya Golgi hukusanya enzymes, protini za kimuundo, na molekuli za glucose kabla ya kuvunja ndani ya vesicles na kutawanya katika kiini cha kugawa Wakati wa telophase, vilengelenge hivi vya Golgi huhamia microtubules kukusanya kwenye sahani ya metapase. Huko, vesicles fuse kutoka katikati kuelekea kuta za seli; muundo huu huitwa sahani ya seli. Kama vesicles zaidi fuse, sahani ya seli huongeza mpaka inaunganisha na ukuta wa seli kwenye pembeni ya seli. Enzymes hutumia glucose ambayo imekusanya kati ya tabaka za membrane ili kujenga ukuta mpya wa seli ya selulosi. Membrane ya Golgi huwa membrane ya plasma upande wowote wa ukuta mpya wa seli (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Katika sehemu (a), fomu ya mto wa cleavage kwenye sahani ya zamani ya metapase katika kiini cha wanyama. Utando wa plasma hutolewa na pete ya nyuzi za actini zinazoambukizwa tu ndani ya membrane. Fani ya cleavage inakua hadi seli zimepigwa kwa mbili. Katika sehemu (b), viungo vya Golgi vinashirikiana kwenye sahani ya zamani ya metapase katika kiini cha mmea. Vesicles fuse na kuunda sahani ya seli. Sahani ya seli inakua kutoka katikati kuelekea kuta za seli. Ukuta mpya wa seli hufanywa kutoka kwa yaliyomo yaliyomo.

G _{0 Awamu}

Sio seli zote zinazoambatana na muundo wa mzunguko wa kiini ambapo kiini kipya cha binti kinaingia mara moja, ikifuatiwa kwa karibu na awamu ya mitotic. Viini katika awamu ya G ₀ hazijitayarisha kikamilifu kugawanya. Kiini ni katika hatua ya utulivu (inaktiv), baada ya kuondoka mzunguko wa seli. Baadhi ya seli huingia G ₀ kwa muda mpaka ishara ya nje itasababisha mwanzo wa G ₁. Seli nyingine ambazo kamwe au hazigawanyika mara chache, kama vile misuli ya moyo ya kukomaa na seli za ujasiri, hubakia katika G ₀ kudumu (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Viini ambavyo havijitayarisha kikamilifu kugawanya kuingia awamu mbadala inayoitwa G ₀. Katika hali nyingine, hii ni hali ya muda mpaka imesababisha kuingia G ₁. Katika hali nyingine, kiini kitabaki katika G ₀ kwa kudumu.

Udhibiti wa Mzunguko wa Kiini

Urefu wa mzunguko wa seli ni tofauti sana hata ndani ya seli za kiumbe binafsi. Kwa binadamu, mzunguko wa mauzo ya seli huanzia saa chache katika maendeleo ya kiinitete mapema hadi wastani wa siku mbili hadi tano kwa seli za epithelial, au kwa maisha yote ya binadamu yaliyotumiwa katika G ₀ na seli maalumu kama vile neurons ya gamba au seli za misuli ya moyo. Pia kuna tofauti wakati ambapo kiini hutumia katika kila awamu ya mzunguko wa seli. Wakati seli za mamalia za kugawa haraka zinapandwa katika utamaduni (nje ya mwili chini ya hali bora ya kukua), urefu wa mzunguko ni takriban masaa 24. Kwa kugawa haraka seli za binadamu na mzunguko wa seli ya saa 24, awamu ya G ₁ inakaribia saa 11. Muda wa matukio katika mzunguko wa seli hudhibitiwa na taratibu ambazo ni za ndani na nje kwa seli.

Udhibiti katika Vituo vya ukaguzi

Ni muhimu kwamba seli za binti ziwe duplicates halisi ya kiini cha mzazi. Makosa katika kurudia au usambazaji wa chromosomes husababisha mabadiliko ambayo yanaweza kupitishwa mbele kwa kila seli mpya zinazozalishwa kutoka seli isiyo ya kawaida. Ili kuzuia kiini kilichoathiriwa kuendelea kugawanya, kuna mifumo ya udhibiti wa ndani ambayo inafanya kazi katika vituo vya ukaguzi vitatu vya mzunguko wa seli ambapo mzunguko wa seli unaweza kusimamishwa mpaka hali ni nzuri. Vituo vya ukaguzi hivi hutokea karibu na mwisho wa G ₁, katika mabadiliko ya G ₂ -M, na wakati wa metapase (Kielelezo\(\PageIndex{5}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{5}\): mzunguko kiini ni kudhibitiwa katika vituo vya ukaguzi tatu. Uadilifu wa DNA hupimwa katika checkpoint ya G ₁. Kurudia kwa chromosome sahihi ni tathmini katika checkpoint G ₂. Kiambatisho cha kila kinetochore kwenye fiber ya spindle ni tathmini katika kituo cha kuangalia M.

Checkpoint G ₁

Checkpoint G ₁ huamua kama hali zote zinafaa kwa mgawanyiko wa seli kuendelea. Checkpoint G ₁, pia huitwa hatua ya kizuizi, ni hatua ambayo kiini kinatenda kwa mchakato wa mgawanyiko wa seli. Mbali na hifadhi ya kutosha na ukubwa wa seli, kuna hundi ya uharibifu wa DNA ya genomic kwenye checkpoint ya G ₁. Kiini ambacho hakikidhi mahitaji yote haitatolewa katika awamu ya S.

Checkpoint G ₂

Checkpoint ya G ₂ inaweka kuingia kwenye awamu ya mitotic ikiwa hali fulani hazipatikani. Kama ilivyo katika checkpoint ya G ₁, ukubwa wa seli na hifadhi ya protini hupimwa. Hata hivyo, jukumu muhimu zaidi la checkpoint G ₂ ni kuhakikisha kwamba chromosomes zote zimeandaliwa na kwamba DNA iliyoigwa haiharibiki.

M Checkpoint

Checkpoint M hutokea karibu na mwisho wa hatua ya metapase ya mitosis. Mtazamo wa M pia unajulikana kama checkpoint ya spindle kwa sababu huamua kama chromatids zote za dada zimeunganishwa kwa usahihi kwenye microtubules za spindle. Kwa sababu mgawanyo wa chromatids dada wakati wa anaphase ni hatua isiyoweza kurekebishwa, mzunguko hauwezi kuendelea mpaka kinetochores ya kila jozi ya chromatids dada imara nanga kwa nyuzi za spindle zinazotokana na miti kinyume cha seli.

DHANA KATIKA HATUA

Angalia kile kinachotokea kwenye vituo vya G ₁, G ₂, na M kwa kutembelea uhuishaji huu wa mzunguko wa seli.

Muhtasari

Mzunguko wa seli ni mlolongo wa utaratibu wa matukio. Viini kwenye njia ya mgawanyiko wa seli huendelea kupitia mfululizo wa hatua zilizowekwa wakati na kwa uangalifu. Katika eukaryotes, mzunguko wa seli una muda mrefu wa maandalizi, inayoitwa interphase. Interphase imegawanywa katika awamu ya G ₁, S, na G ₂. Mitosis ina hatua tano: prophase, prometaphase, metaphase, anaphase, na telophase. Mitosis kawaida hufuatana na cytokinesis, wakati ambapo vipengele vya cytoplasmic vya seli za binti hutenganishwa ama kwa pete ya actin (seli za wanyama) au kwa malezi ya sahani ya seli (seli za mimea).

Kila hatua ya mzunguko wa seli hufuatiliwa na udhibiti wa ndani unaoitwa vituo vya ukaguzi. Kuna vituo vitatu vya ukaguzi kuu katika mzunguko wa seli: moja karibu na mwisho wa G ₁, pili katika mabadiliko ya G ₂ -M, na ya tatu wakati wa metapase.

Sanaa Connections

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Ni ipi kati ya yafuatayo ni utaratibu sahihi wa matukio katika mitosis?

1. Chromatids ya dada hupanda kwenye sahani ya metapase. Kinetochore inakuwa masharti ya spindle mitotic. Kiini huunda upya na kiini hugawanyika. Chromatids dada hutofautiana.
2. Kinetochore inakuwa masharti ya spindle mitotic. Chromatids dada hutofautiana. Chromatids ya dada hupanda kwenye sahani ya metapase. Kiini huunda upya na kiini hugawanyika.
3. Kinetochore inakuwa masharti ya sahani ya metapase. Chromatids ya dada hupanda kwenye sahani ya metapase. Kinetochore hupungua na chromatids dada hutofautiana. Kiini huunda upya na kiini hugawanyika.
4. Kinetochore inakuwa masharti ya spindle mitotic. Chromatids ya dada hupanda kwenye sahani ya metapase. Kinetochore huvunja mbali na chromatids dada hutofautiana. Kiini huunda upya na kiini hugawanyika.

Jibu

D. kinetochore inakuwa masharti ya spindle mitotic. Chromatids ya dada hupanda kwenye sahani ya metapase. Kinetochore huvunja mbali na chromatids dada hutofautiana. Mageuzi ya kiini na kiini hugawanyika.

faharasa

anaphase

hatua ya mitosis, wakati ambapo chromatids dada hutenganishwa kutoka kwa kila mmoja;

mzunguko wa seli

mlolongo ulioamriwa wa matukio ambayo kiini hupita kati ya mgawanyiko wa seli moja na ijayo

kiini mzunguko vituo vya ukaguzi

taratibu zinazofuatilia utayarishaji wa kiini cha eukaryotic kuendeleza kupitia hatua mbalimbali za mzunguko wa seli

sahani ya seli

muundo uliofanywa wakati wa cytokinesis ya kiini cha mimea na vidole vya Golgi vinavyotengeneza kwenye sahani ya metapase; hatimaye itasababisha kuundwa kwa ukuta wa seli ili kutenganisha seli mbili za binti

centriole

muundo uliounganishwa wa fimbo uliojengwa kwa microtubules katikati ya kila centrosome ya seli ya wanyama

mtaro wa mpasuko

kikwazo kilichoundwa na pete ya actin wakati wa cytokinesis ya kiini cha wanyama inayoongoza kwa mgawanyiko wa cytoplasmic

cytokinesis

mgawanyiko wa cytoplasm zifuatazo mitosis kuunda seli mbili za binti

G ₀ awamu

awamu ya mzunguko wa kiini tofauti na awamu ya G ₁ ya interphase; kiini katika G ₀ haijatayarisha kugawanya

G ₁ awamu

(pia, pengo la kwanza) awamu ya mzunguko wa kiini; awamu ya kwanza ya interphase inalenga ukuaji wa seli wakati wa mitosis

G ₂ awamu

(pia, pengo la pili) awamu ya mzunguko wa kiini; awamu ya tatu ya interphase ambapo seli inakabiliwa na maandalizi ya mwisho ya mitosis

interphase

kipindi cha mzunguko wa seli inayoongoza hadi mitosis; inajumuisha G ₁, S, na G ₂ awamu; mpito kati ya mgawanyiko wa seli mbili mfululizo

kinetochore

muundo wa protini katika centromere ya kila chromatid dada ambayo huvutia na kumfunga microtubules spindle wakati wa prometahase

sahani ya metapase

ndege ya ikweta katikati ya miti miwili ya kiini ambapo chromosomes huunganisha wakati wa metapase

kimetusi

hatua ya mitosis, wakati ambapo chromosomes zimewekwa kwenye sahani ya metapase;

mitosis

kipindi cha mzunguko wa seli ambapo chromosomes zilizopigwa zinajitenga katika nuclei zinazofanana; inajumuisha prophase, prometaphase, metaphase, na telophase

awamu ya mitotic

kipindi cha mzunguko wa seli wakati chromosomes zilizopigwa zinagawanywa katika viini viwili na yaliyomo ya cytoplasmic imegawanywa; inajumuisha mitosis na cytokinesis

mitotic spindle

vifaa vya microtubule ambavyo vinasimamia harakati za chromosomes wakati wa mitosis

prometapase

hatua ya mitosis, wakati ambapo nyuzi za mitotic spindle zimeunganishwa na kinetochores;

prophase

hatua ya mitosis, wakati ambapo chromosomes hupunguza, na spindle ya mitotic huanza kuunda;

kimya

inaelezea kiini kinachofanya kazi za kawaida za seli na haijaanzisha maandalizi ya mgawanyiko wa seli

Awamu ya S

pili, au awamu ya awali, ya interphase wakati ambapo replication DNA hutokea

telofasi

hatua ya mitosis wakati ambapo chromosomes hufika kwenye miti kinyume, decondense, na imezungukwa na bahasha mpya za nyuklia

Wachangiaji na Majina

• Template:ContribOpenStaxConcepts