G1 및 G2 단계 소개

이 게시물에서는 세포주기의 G1 및 G2 단계에서 일어나는 일에 대해 논의합니다. 셀 분할은 한 셀의 내용을 복제하여 더 많은 셀을 만든 다음이 셀을 두 개의 동일하고 동일한 셀로 분할하는 것입니다. 이 셀은 상위 셀과 동일합니다. 이것이 우리가 손상된 세포를 성장시키고 교체하는 방법입니다.

성공적인 세포 분열의 핵심은 결과 세포를 동일하게 유지하는 것입니다. 이것은 세포와 그 안에 포함 된 DNA의 완전성을 유지하는 것이 종의 생존의 핵심이기 때문입니다. DNA 무결성이 손상되어 치명적인 돌연변이로 인해 많은 유기체가 멸망합니다.

DNA 무결성이 얼마나 중요한지에 대한 단서는 세포가 필요할 때 성공적으로 증식 할 수 있는지 확인하기 위해 배치 된 품질 검사의 수에 있습니다. 하지 말아야 할 때. 세포는 생성 된 각 세포가 완벽한 상태인지 확인하기 위해 세포주기 및 관련 검사를 거칩니다. 세포주기에는 유사 분열기와 간기의 두 가지 주요 단계가 있습니다.

간기는 세포주기의 가장 긴 단계입니다. 세포 성장은 세포주기의 중심이며 이것이 간기의 주요 목적입니다. 이 단계가 끝나면 DNA 양이 두 배로 증가하고 중심체가 복제되며 세포는 세포 분열을 위해 충분히 커집니다. 간기는 첫 번째 성장 (G1), 합성 (S) 및 두 번째 성장 (G2) 단계로 나뉩니다 (그림 1). 예상했듯이 성장 단계는 세포의 성장을위한 것으로, 합성 단계에서 두 번째 성장 단계를 준비하기 위해 DNA 복제가 발생합니다.

여기에서 간기의 G 단계 (첫 번째 및 두 번째 성장). 이 단계에서 무슨 일이 일어나는지, 무엇이 뒤 따르며 생물학에 대한 우리의 이해에 왜 그렇게 중요한지 살펴볼 것입니다.

세포주기의 G1에서 무슨 일이 일어나는가?

어떤 경우에는, 기아 또는 생성중인 조직이 목표 크기에 도달하면 세포는 세포주기를 벗어나 G0이라는 정체 상태에 머물게됩니다 (그림 1). 이러한 세포의 대부분은 필요가 발생할 경우 G1에서 세포주기에 다시 들어갈 수 있습니다. 신경 세포는 정상적으로 재생되지 않습니다. 그들은 정체 상태에 있습니다.

G1에서 세포는 대부분의 성장을 수행합니다. 그들은 크기가 커지고 DNA 합성의 정상적인 기능에 필요한 단백질과 세포 기관을 만듭니다. 여기서 단백질과 RNA가 합성되고, 특히 중심체와 중심체의 다른 구성 요소가 만들어집니다. 세포는 완전히 기능합니다. 분할 임무를 수행하는 것 외에도 정상적인 기능을 수행 할 수도 있습니다. 척추 동물과 이배체 효모에서 염색체 수는이 단계에서 2n이고, 반수체 효모에서는 염색체 수가 1n입니다.

요컨대, 첫 번째 성장 단계는 출생 직후 (유사 분열에서) 세포는 DNA 합성을 준비하고 있습니다 (S 단계에서).

세포주기의 G2에서 어떤 일이 발생합니까?

첫 번째 성장 단계에서 어떤 일이 발생하는지 살펴 보았습니다. S 단계에서는 “S-Phase에서 일어나는 일”이라는 기사에 있으며 DNA 복제에 대한 자세한 내용은 “DNA 란 무엇입니까”에 제공됩니다. 이제 두 번째 성장 단계 인 G2를 빠르게 살펴 보겠습니다.

두 번째 성장 단계는 S 단계 (합성)를 따릅니다. S 단계를지나 세포는 (주기의 모든 전환점에서와 같이) DNA의 무결성이 확인되는 품질 관리 지점을 통과합니다. 그 후, 세포는 핵 외피가 핵을 둘러싸는 두 번째 성장 단계로 들어갑니다. 이 단계에서 두 개의 중심체가 형성되었습니다 (첫 번째 성장 단계에서 제공). 동물 세포에서이 중심체는 두 개의 중심체를 가지고 있습니다.

S 단계에서 복제 된 DNA가 아직 염색체로 응축되지 않았다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 세포 분열 (M 단계)에 필요한 세포 기관도 S 단계에서 합성됩니다. M 단계에서 염색체를 동원하는 데 사용될 미세 소관은 G2에서 조립됩니다.

이제 G2 동안 수행 된 모든 작업은 G2 이전의 사건이 계획대로 진행된 경우에만 제대로 수행 될 수 있습니다. 체크 포인트라고하는 피트 스탑은 셀이 각 단계 후에 달성해야하는 모든 작업을 성공적으로 완료했는지 확인하기위한 목적으로 만 존재합니다.세포주기는 M / G1 (Exit M), G1 / S (Enter S) 및 G2 / M (Enter M)의 세 가지 체크 포인트로 구성됩니다.

체크 포인트

The M 출구 및 S 체크 포인트 입력

셀이 간기의 G1 단계에 들어가기 전에 출구 M 체크 포인트를 통과합니다. 여기에서 세포가 유사 분열 단계를 완료하고 첫 번째 성장 단계에 대한 준비가되었는지 확인합니다. 특히, 세포는 세포 분열이 완료되었는지, 염색체가 제대로 정렬되었는지, 그리고 그들이 스핀들에 부착되었는지 확인하기 위해 검사됩니다.

세포가 S기에 도달하기 전에 세포가 통과합니다. 세포의 영양 상태와 DNA 무결성을 확인하는 G1 / S 체크 포인트 (Enter S라고도 함). 이것은 세포가 S기에 진입하려고하는 특히 중요한 단계입니다. 효모에서는 세포 크기를 프록시로 사용하여 다음 단계로 이동할 준비가되었는지 확인합니다.

세포주기를 통해 세포가 언제 어떻게 진행되는지는 과다한 조절 단백질에 의해 엄격하게 제어됩니다. . 이 단백질은 사이클린과 사이클린 의존성 키나제 (Cdks)라는 두 그룹으로 나뉩니다. Cdk의 활동은 사이클린과 함께 변동합니다. 사이클린은 세포주기의 타이밍을 조절하는 단백질입니다. 이들의 수치는 세포주기에 따라 달라 지므로 이름이 달라집니다.

유사 분열이 늦어지면 Cdc14 (인산 분해 효소)는 핵소체에 인질로 잡혀 있습니다. 이는 다운 스트림 사이클린을 폴리 유비퀴틴 화하는 데 필요한 APC 특이성 인자 (Cdh1)의 활성화를 방지합니다. 이것은 텔로 페이즈로의 진행을 중단시키는 성숙 촉진 인자 (사이클린 / CDK 복합체)의 활동에 필요한 감소를 방지합니다.

텔로 페이즈는 염색체가 적절하게 분리되었는지 확인할 수있을만큼 충분히 연장됩니다. 이것이 확인되면 Cdc14가 해제됩니다. 관련된 다운 스트림 캐스케이드는 MPF 수준을 낮추어 세포가 텔로 기 (telophase)를지나 세포의 진행을 촉구하고 유사 분열기를 빠져 나가 G1로 이동합니다. 텔로 기에서 일어나는 모든 일들과 그에 따른 세포질 분열은 우리가 유사 분열의 출구라고 부르는 것입니다.

유사 분열기 후에 세포는 G1기에 들어갑니다. 진입시, DNA 사전 복제 복합체는 S 단계에서 DNA 복제를 준비하는 기원에 위치합니다. G1 cyclin-CDK (cyclin D / CDK2)는 Cdh1을 비활성화하여 S-phase cyclin-CDK 성분 (예 : cyclin E / CDK2)의 발현을 활성화합니다. S 상 사이클린 -CDK 복합체의 억제제는 인산화되어 5 SCF / 프로 테아 좀에 의한 분해를 표시합니다. 이 동작은 cyclin-CDK 복합체가주기의 다음 단계 인 S 단계를 따라 세포를 시작하거나 이동할 수 있도록 자유롭게 남겨 둡니다. 이 신호 전달 단계 자체는 그룹간에 상당히 보존되지만 특정 사이클린과 해당 CDK는 다를 수 있습니다.

G1 체크 포인트는 세포주기에서 세포의 운명을 결정하는 요소 인 것 같습니다. 셀이 G1 체크 포인트에서 녹색 표시등을 받으면 일반적으로 라운드를 수행합니다 (사이클 완료 및 분할). 그렇지 않으면 사이클을 완전히 종료하여 G0 단계로 들어갑니다.

M 입력과 G2 단계의 조절

M 입력 체크 포인트는 G2 단계에서 나가는 데 영향을줍니다. 세포주기의 모든 전환에서 세포는 DNA 무결성에 대해 지속적으로 확인됩니다. 여기서 (S에서 G2로 전환하는 경우) 새로 복제 된 DNA에 돌연변이가 있는지 확인하고 필요한 경우 고정합니다. 이 전이 단계가 지나면 세포는 G2 단계를 준비합니다. 사이클린과 사이클린 의존성 키나아제 (CDK) 복합체는 G1에서와 같이 여기에서 전이를 제어합니다.

사이클린과 CDK의 활성은 인산화를 통해 조절됩니다 (CDK 활성화 키나아제에 의해, CAK). 및 CDK의 ATP 결합 부위의 특정 잔기 (일반적으로 티로신)의 탈 인산화 (인산 분해 효소 KAP에 의한).

Enter M 체크 포인트의 제어는 대부분 진핵 생물에서 유사하며 대부분의 사이클린과 상이한 진핵 생물 그룹에 걸쳐 상 동성을 갖는 CDK. 여기에서는 핵분열 효모 (Schizosaccharomycespombe)를 예로 들어 설명합니다. 4 개의 단백질이 유사 분열로의 진입을 제어하는 핵분열 효모에서 CDK의 단백질 키나제 활성 조절에 관여합니다. 계속하기 전에 핵분열 효모에는 CDK가 하나 뿐이고 척추 동물은 CDK 계열이 있습니다.

분열 효모에서 유사 분열 사이클린 Cdc13은 CDK와 복합체를 형성하여 성숙 촉진 인자를 형성합니다. (MPF). Wee1이라는 단백질-티로신 키나아제는 CDK 서브 유닛의 티로신 15를 인산화함으로써이 복합체의 억제제로 작용합니다. 그런 다음 CAK는 활성화 트레오닌 161을 인산화합니다.이 이중 인산화는 MPF를 비활성화하여 G2에서 M 단계로의 세포 진행을 지연시킵니다. 포스파타제 인 Cdc25는 티로신을 탈 인산화하여 MPF를 활성화시킵니다. 고도로 활동적인 MPF는 이제 세포를 완화하고 유사 분열 단계로 이동할 수 있습니다.

다시 한번 세포는 유사 분열, 다이빙 후 G1으로 이동합니다.여기에서 동일한 질문이 다시 묻습니다. “세포가 또 다른 세포주기 트립을 위해 운명을 정했습니까? 아니면 종료해야합니까?” 결정이 내려지면 세포는 통과하거나 빠져 나갑니다.

G1은 G2와 어떻게 다른가요?

이미 위 섹션에서 측정했으면합니다. 요점은 다음과 같습니다. 그 중 간기 전체가 세포 성장과 세포 분열을 포함한다는 것을 알 수 있습니다. 성장기의 중요한 차이점 중 하나는 첫 번째 성장기가 세포 성장이고 G2가 세포 분열이라는 것입니다.의 역할을 완전히 파악하는 것이 중요합니다. 이러한 차이 (위에 설명).

생물학 이해에서 간기의 G1 및 G2 단계가 중요한 이유는 무엇입니까?

세포주기의 주요 목적은 세포 분열입니다. 역할을 수행하지 않으면 분열 할 것이 없을 때까지 모든 세포 분열에서 세포가 반으로 줄어 듭니다. 이는 첫 번째 성장 단계에서 필요한 단백질과 세포 기관이 합성되지 않으면 DNA 복제가 성공적으로 이루어지지 않기 때문입니다.

이러한 단계가 얼마나 중요한지 강조하기 위해 어떤 상황이 발생하는지 살펴 보겠습니다. 그들이 잘못되면 ns. 잘못된 세포주기의 한 가지 유명한 예는 암입니다. 간단히 말해, 암은 확인되지 않은 세포 성장입니다. 암에서 세포는 언제 손상되었는지 알 수있는 능력을 잃어주기를 빠져 나가야하며, 가급적 아폽토시스 (프로그래밍 된 세포 사멸)를 거쳐야합니다.

암은 세포주기 제어 (종양)의 결함으로 인해 발생합니다. 억제제 및 원 종양 유전자). 종양 억제제가 세포 무결성 검사를 위해 세포주기를 늦추지 못하면 세포가 준비되기 전에 DNA 합성을 진행하여 잘못된 DNA 복제를 초래할 수 있습니다.

세포가 이전에 DNA 복제를 거치는 경우 준비가되어 있으면 재앙이 될 것입니다. 어떻게 물어봐요? 세포주기의 타이밍을 제어하는 단백질은 DNA에 의해 암호화됩니다. 따라서 복제에서 무언가 잘못되면 실수가 누적되어 다른 많은 코딩 영역에 잠재적으로 영향을 미칠 가능성이 있으며 그중에는 더 많은 규제 기관을 코딩하는 다른 영역이 될 수 있습니다. 이것은 세포주기가 완전히 중단되어 종양 세포를 증식시키는 결과를 낳을 것입니다. 이러한 손상된 세포가 다른 기관이나 조직을 침범하면 감염된 개인이 사망 할 수 있습니다.

이제 전반적인 우울과 운명을 겪었으므로 특정 문제인 G1 실패에 집중하겠습니다. 먼저 G1은 환경 조건, 건강 및 세포 크기에 따라 세포가 분할 될 수있는시기를 결정합니다. 이 결정이 사라지면 세포의 건강 상태가 확인되지 않고 다시 한 번 손상된 세포가 준비되기 전에 S기로 진행됩니다.

세포가 첫 번째 성장 단계를 통과한다고 가정합시다. 괜찮지 만 G2에서 장애물에 부딪칩니다. 이것은 예를 들어 미세 소관이 여기에 조립되지 않음을 의미합니다. 즉, 염색체가 동원되지 않습니다. 이것은 비 분리로 이어질 가능성이 높으므로 염색체 수가 동일하지 않은 세포가됩니다.

갭 (1 및 2)은 DNA 복제 및 유사 분열을 보호하는 데 필수적입니다. 어떻게 물어? 복제 된 DNA가 준비되기 전에 응축되어 부서지면 잘못된 DNA 복제로 돌아가 보겠습니다. 또한 유사 분열 직전에 복제가 발생하면 유전 물질이 불균등하게 분리됩니다. 따라서 세포를 준비하기 위해 복제와 유사 분열을 G 단계로 분리하는 것이 중요합니다. DNA 복제 및 유사 분열은 매우 중요한 이벤트이므로 이러한 이벤트가 발생하기 전에 세포의 무결성을 확인할 수있는 기회 G 단계 및 체크 포인트)가 필요한 예방 조치입니다.

이러한 단계에서 일어나는 일을 이해하는 것이 우리의 핵심입니다. 암에서 무엇이 잘못되는지 이해합니다.

결론

이것은 세포주기의 G 단계에 대한 생물학 입문 개요입니다. 이 복잡한 주제를 철저히 다루는 것은 아닙니다. 세포주기는 모든 진핵 생물의 존재에서 매우 중요한 부분입니다. 따라서 (종양 억제 인자와 원 종양 유전자에 의해) 엄격하게 통제되는 것이 중요합니다.

성장기는 아마도 세포주기에서 가장 중요한 단계 일 것입니다. 세포주기의 G1에서 어떤 일이 발생합니까? G1은 필요한 단백질과 세포 기관을 만들어 DNA 복제의 또 다른 라운드를 위해 유사 분열에서 신선한 세포를 준비합니다. G1과 G2는 둘 다 성장 단계이지만 다릅니다. 그래서, 세포주기의 G2에서 무슨 일이 일어날까요? 두 번째 성장 단계는 유사 분열에 필요한 세포 기관을 배치하여 유사 분열 단계로 진입하기 위해 새로 복제 된 DNA로 세포를 준비하는 것입니다.

세포주기는 모든 진핵 생물의 지속적인 지속성의 중요한 부분입니다. 및 원핵 생물.

생물학 연습을 찾고 계십니까?

알버트와 함께 생물학 준비를 시작하세요. 오늘 AP® 시험 준비를 시작하십시오.