ROZHRANÍ: TRVÁNÍ A FÁZE - BIOLOGIE - 2025

Rozhraní je stadium, kdy buňky rostou a rozvíjet, přičemž živiny z vnějšího prostředí. Obecně je buněčný cyklus rozdělen na rozhraní a mitózu.

Rozhraní je ekvivalentní „normálnímu“ stádiu buňky, kde se replikuje genetický materiál a buněčné organely a buňka se připravuje v různých ohledech na další fázi cyklu, mitózu. Je to fáze, ve které buňky tráví většinu času.

Zdroj: Soubor: Cytokinesis eukaryotic mitosis.svg: LadyofHatsderivative work: Chabacano, přes Wikimedia Commons

Rozhraní se skládá ze tří subphases: fáze G ₁, což odpovídá prvním intervalu; S fáze, syntézy a G ₂ fáze, druhý interval. Na konci této fáze přecházejí buňky do mitózy a dceřiné buňky pokračují v buněčném cyklu.

Jaké je rozhraní?

„Život“ buňky je rozdělen do několika fází, které tvoří buněčný cyklus. Cyklus je rozdělen do dvou základních událostí: rozhraní a mitóza.

Během této fáze lze pozorovat buněčný růst a kopírování chromozomů. Cílem tohoto jevu je příprava buňky k rozdělení.

Jak dlouho to trvá?

Ačkoli se časová délka buněčného cyklu mezi jednotlivými typy buněk značně liší, rozhraní je dlouhé stadium, ve kterém dochází k významnému počtu událostí. Buňka tráví přibližně 90% svého života na rozhraní.

V typické lidské buňce se buněčný cyklus může rozdělit za 24 hodin a byl by rozdělen takto: fáze mitózy trvá méně než hodinu, fáze S trvá přibližně 11–12 hodin - zhruba polovina cyklu.

Zbytek času je rozdělen do fází G ₁ a G ₂. Ta by v našem příkladu trvala čtyři až šest hodin. Pro fázi G ₁ je obtížné přiřadit číslo, protože se mezi jednotlivými typy buněk velmi liší.

Například v epiteliálních buňkách může být buněčný cyklus dokončen za méně než 10 hodin. Naproti tomu jaterní buňky trvají déle a mohou se dělit jednou ročně.

Ostatní buňky ztrácejí schopnost dělit se s věkem těla, jak je tomu v případě neuronů a svalových buněk.

Fáze

Rozhraní je rozdělen do následujících dílčích fází: G ₁ fáze, S fáze, a G ₂ fáze. Popíšeme každou z níže uvedených fází.

Fáze G

G ₁ fáze se nachází mezi mitózou a počátku replikace genetického materiálu. V této fázi buňka syntetizuje potřebné RNA a proteiny.

Tato fáze je v životě buňky zásadní. Citlivost se zvyšuje, pokud jde o vnitřní a vnější signály, což umožňuje rozhodnout, zda je buňka připravena k dělení. Jakmile je učiněno rozhodnutí pokračovat, buňka vstoupí do zbývajících fází.

S fáze

Fáze S pochází ze „syntézy“. V této fázi dochází k replikaci DNA (tento proces bude podrobně popsán v následující části).

Fáze G

Tyto G ₂ fáze odpovídá intervalu mezi S fáze a následující mitózy. Zde dochází k opravným procesům DNA a buňka připravuje konečné přípravy k zahájení dělení jádra.

Když lidská buňka vstupuje do G ₂ fáze, má dvě identické kopie genomu. To znamená, že každá z buněk má dvě sady 46 chromozomů.

Tyto identické chromozomy se nazývají sesterské chromatidy a materiál je často vyměňován během rozhraní, v procesu známém jako výměna sesterských chromatidů.

Fáze G

Existuje další fáze, G ₀. Když se buňka na dlouhou dobu přestane dělit, vstoupí do buňky „G ₀ “. V této fázi může buňka růst a být metabolicky aktivní, ale nedochází k replikaci DNA.

Zdá se, že některé buňky byly uvězněny v této téměř „statické“ fázi. Mezi nimi můžeme zmínit buňky srdečního svalu, oko a mozek. Pokud jsou tyto buňky poškozeny, nedochází k žádné opravě.

Buňka vstupuje do procesu dělení díky různým podnětům, interním nebo externím. Aby k tomu došlo, musí být replikace DNA přesná a úplná a buňka musí mít odpovídající velikost.

Replikace DNA

Nejvýznamnější a nejdelší událostí rozhraní je replikace molekuly DNA. Eukaryotické buňky představují genetický materiál v jádru, ohraničený membránou.

Aby se buňka rozdělila, musí se replikovat. Termín replikace se tedy týká události duplikace genetického materiálu.

Kopírování DNA buňky musí mít dvě velmi intuitivní vlastnosti. Za prvé, kopie musí být co nejpřesnější, jinými slovy musí proces vykazovat věrnost.

Za druhé, proces musí být rychlý a nasazení enzymatického aparátu nezbytného pro replikaci musí být efektivní.

Replikace DNA je polokonzervativní

Po mnoho let byly předloženy různé hypotézy o tom, jak může dojít k replikaci DNA. Teprve v roce 1958 dospěli vědci Meselson a Stahl k závěru, že replikace DNA je polokonzervativní.

"Polokonzervativní" znamená, že jeden ze dvou řetězců, které tvoří dvojitou spirálu DNA, slouží jako šablona pro syntézu nového řetězce. Tímto způsobem je výsledným produktem replikace dvě molekuly DNA, z nichž každá je tvořena původním řetězcem a novou.

Jak se DNA replikuje?

Aby proces replikace proběhl, musí DNA podstoupit řadu komplexních modifikací. Prvním krokem je rozbalení molekuly a oddělení řetězců - stejně jako rozbalíme naše oblečení.

Tímto způsobem jsou nukleotidy exponovány a slouží jako šablona pro nové vlákno DNA, které má být syntetizováno. Tato oblast DNA, kde se dva řetězce oddělují a vzájemně se kopírují, se nazývá replikační vidlička.

Všechny uvedené procesy jsou podporovány specifickými enzymy - mezi jinými polymerázami, topoisomerázami, helikasami - s různými funkcemi, které vytvářejí nukleoproteinový komplex.

Reference

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2003). Biologie: Život na Zemi. Pearsonovo vzdělávání.
2. Boticario, CB a Angosto, MC (2009). Inovace v rakovině. Redakční UNED.
3. Ferriz, DJO (2012). Základy molekulární biologie. Redakční UOC.
4. Jorde, LB (2004). Lékařská genetika. Elsevier Brazílie.
5. Rodak, BF (2005). Hematologie: základy a klinické aplikace. Panamerican Medical Ed.