ממשק: משך ושלבים - ביולוגיה - 2025

הממשק הוא שלב שבו תאים לגדול ולהתפתח, לקיחת חומרים מזינים מן הסביבה החיצונית. באופן כללי מחזור התא מחולק לממשק ומיטוזה.

הממשק שווה לשלב ה"רגיל "של התא, בו שכפול של חומר גנטי ואברונים תאיים והתא מכין עצמו במובנים שונים לשלב הבא של המחזור, מיטוזה. זהו השלב בו התאים מבלים את רוב זמנם.

מקור: קובץ: Cytokinesis eukaryotic mitosis.svg: עבודת LadyofHatsderivative: Chabacano, באמצעות Wikimedia Commons

הממשק מורכב משלושה תת-שלבים: שלב G ₁ , המתאים למרווח הראשון; בשלב S, של הסינתזה ואת G ₂ שלב , את המרווח השני. בסיום שלב זה, התאים עוברים למיטוזה, ותאי הבת ממשיכים את מחזור התא.

מה הממשק?

"חייו" של התא מחולקים למספר שלבים, ואלה מהווים את מחזור התא. המחזור מחולק לשני אירועים מהותיים: ממשק ומיטוזה.

בשלב זה ניתן לראות צמיחת תאים והעתקת כרומוזומים. מטרת התופעה היא הכנת התא לחלוקה.

כמה זמן זה נמשך?

למרות שהאורך הזמני של מחזור התא משתנה במידה ניכרת בין סוגי התאים, הממשק הוא שלב ארוך, בו מתרחשים מספר משמעותי של אירועים. התא מבלה כ 90% מחייו בממשק.

בתא אנושי טיפוסי, מחזור התא יכול להתחלק תוך 24 שעות והוא יופץ באופן הבא: שלב המיטוזה אורך פחות משעה, שלב ה- S אורך 11-12 שעות - בערך חצי מהמחזור.

בשאר הזמן זה מחולק לשלבים G ₁ ו- G ₂ . האחרון יימשך בדוגמא שלנו בין ארבע לשש שעות. לשלב ה- G ₁ קשה להקצות מספר, מכיוון שהוא משתנה מאוד בין סוגי התאים.

בתאי אפיתל למשל, ניתן להשלים את מחזור התאים בפחות מעשר שעות. לעומת זאת, תאי הכבד אורכים זמן רב יותר, והם עשויים להתחלק פעם בשנה.

תאים אחרים מאבדים את היכולת להתחלק ככל שהגוף מתיישן, כמו שקורה לתאי עצב ותאי שריר.

שלבים

הממשק מחולק לתתי השלבים הבאים: שלב G ₁ , שלב S ושלב G ₂ . נתאר כל אחד מהשלבים שלהלן.

שלב ז

שלב ה- G ₁ נמצא בין מיטוזה לבין תחילת שכפול החומר הגנטי. בשלב זה התא מסנתז את ה- RNA והחלבונים הנחוצים.

שלב זה הוא קריטי בחיי התא. הרגישות עולה, מבחינת האותות הפנימיים והחיצוניים, המאפשרים להחליט אם התא מוכן להתחלק. ברגע שמתקבלת ההחלטה להמשיך, התא נכנס לשאר השלבים.

שלב S

שלב ה- S מגיע מ"סינתזה ". בשלב זה מתרחשת שכפול DNA (תהליך זה יתואר בפירוט בסעיף הבא).

שלב ז

שלב ה- G ₂ תואם את המרווח בין שלב ה- S למיטוזה הבאה. כאן מתרחשים תהליכי תיקון DNA, והתא מבצע את ההכנות הסופיות להתחיל את חלוקת הגרעין.

כאשר תא אנושי נכנס G ₂ שלב , יש לו שני עותקים זהים של הגנום שלו. כלומר, לכל אחד מהתאים שני קבוצות של 46 כרומוזומים.

כרומוזומים זהים נקראים כרומטידיות אחות, ולעיתים קרובות מחליפים חומר במהלך הממשק, בתהליך המכונה חילופי כרומטיד אחות.

שלב ז

יש שלב נוסף, G ₀ . תא אמור להיכנס "G ₀ " כשהוא מפסיק לחלק למשך זמן רב. בשלב זה התא יכול לצמוח ולהיות פעיל במטבולית, אך שכפול DNA אינו מתרחש.

נראה כי ישנם תאים שנלכדו בשלב כמעט "סטטי" זה. בין אלה ניתן להזכיר את התאים של שריר הלב, העין והמוח. אם תאים אלה נפגעים, אין תיקון.

התא נכנס לתהליך החלוקה בזכות גירויים שונים, פנימיים או חיצוניים. כדי שזה יקרה, שכפול ה- DNA חייב להיות מדויק ומלא, והתא צריך להיות בגודל מתאים.

שכפול של DNA

האירוע המשמעותי והארוך ביותר של הממשק הוא שכפול של מולקולת ה- DNA. תאים אוקריוטיים מציגים חומר גנטי בגרעין, המופרדים על ידי קרום.

על DNA זה לשכפל על מנת שהתא יחלק. לפיכך, המונח שכפול מתייחס לאירוע הכפילות של החומר הגנטי.

להעתקת ה- DNA של תא חייבים להיות שני מאפיינים אינטואיטיביים מאוד. ראשית, על העותק להיות מדויק ככל האפשר, או במילים אחרות, על התהליך להראות נאמנות.

שנית, התהליך צריך להיות מהיר, והפריסה של המכונות האנזימטיות הנחוצות לשכפול חייבת להיות יעילה.

שכפול ה- DNA הוא שמרני למחצה

במשך שנים רבות הועלו השערות שונות כיצד יכול להתרחש שכפול של DNA. רק בשנת 1958 הסיקו החוקרים מסלסון וסטהל כי שכפול ה- DNA הוא שמרני למחצה.

"חצי-שמרני" פירושו שאחד משני הגדילים המהווים את הסליל הכפול של ה- DNA משמש תבנית לסינתזה של הגדיל החדש. בדרך זו, התוצר הסופי של שכפול הוא שתי מולקולות DNA, שכל אחת מהן מורכבת משרשרת מקורית ומחדשת חדשה.

כיצד DNA משכפל?

על ה- DNA לעבור סדרה של שינויים מורכבים כדי שתהליך השכפול יתקיים. השלב הראשון הוא לפרוס את המולקולה ולהפריד בין השרשראות - ממש כמו שאנו מפרסים את הבגדים שלנו.

באופן זה נחשפים הנוקלאוטידים ומשמשים תבנית לסינתזה של גדיל DNA חדש. אזור זה של DNA בו שתי השרשראות נפרדות ומעתיקות זו את זו נקרא מזלג שכפול.

כל התהליכים המוזכרים נעזרים באנזימים ספציפיים - כמו פולימראזות, טופואיזומראזות, הליקים, בין היתר - עם פונקציות מגוונות היוצרים קומפלקס נוקלאופרוטאינים.

הפניות

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2003). ביולוגיה: חיים על כדור הארץ. חינוך פירסון.
2. Boticario, CB, & Angosto, MC (2009). חידושים בסרטן. עריכה UNED.
3. פרייז, DJO (2012). יסודות הביולוגיה המולקולרית. UOC עריכה.
4. Jorde, LB (2004). גנטיקה רפואית. אלזביברזיל.
5. רודק, BF (2005). המטולוגיה: יסודות ויישומים קליניים. פנמריקנית רפואית אד.