فاز G2: آخرین ایستگاه قبل از یک سفر بزرگ
چرخهٔ سلولی: یک سفر منظم
تصور کنید یک سلول قرار است به دو سلول کاملاً مشابه تقسیم شود. این سفر پرماجرا «چرخهٔ سلولی» نام دارد و مانند یک خط تولید کارخانه است که در آن مواد اولیه بررسی، کپی و در نهایت توزیع می‌شوند. چرخهٔ سلولی به طور کلی به دو مرحلهٔ اصلی تقسیم می‌شود:
| نام مرحله | شرح کوتاه | وضعیت DNA |
|---|---|---|
| اینترفاز4 | مرحلهٔ استراحت و آماده‌سازی. سلول بیشتر وقت خود را در این مرحله می‌گذراند. | در حال رشد و تکثیر |
| فاز G1 | سلول رشد کرده و حجم آن افزایش می‌یابد. | 1n (تک‌نسخه‌ای) |
| فاز S | سنتز DNA؛ در این مرحله DNA سلول کپی‌برداری می‌شود. | 1n → 2n |
| فاز G2 | سلول برای تقسیم نهایی آماده می‌شود و رشد نهایی خود را انجام می‌دهد. | 2n (دو نسخه‌ای) |
| میتوز5 | تقسیم هستهٔ سلول رخ می‌دهد. | 2n → دو هستهٔ 1n |
فاز G2: کارخانه در حال انجام بازرسی نهایی
پس از آنکه در فاز S، DNA سلول به طور کامل کپی‌برداری شد، سلول وارد فاز G2 می‌شود. این فاز را می‌توان به بخش کنترل کیفیت یک کارخانه تشبیه کرد. در این بخش، محصول نهایی (DNA کپی‌شده) از نظر صحت و سلامت بررسی می‌شود و همچنین اطمینان حاصل می‌گردد که تمام ماشین‌آلات و ابزار مورد نیاز برای مرحلهٔ بعد (تقسیم هسته) به مقدار کافی موجود است.
وظایف اصلی فاز G2 عبارتند از:
- بازرسی DNA: سلول بررسی می‌کند که آیا DNA در حین کپی‌برداری در فاز S آسیب دیده است یا خیر. اگر آسیب جدی وجود داشته باشد، فرآیند تقسیم متوقف می‌شود تا DNA ترمیم گردد.
- سنتز پروتئین‌ها و اندامک‌ها: سلول به ساخت پروتئین‌ها و اندامک‌های ضروری ادامه می‌دهد. به ویژه، پروتئین‌هایی که برای تشکیل دوک تقسیم6 لازم هستند، در این فاز ساخته می‌شوند. دوک تقسیم مانند یک جرثقیل مولکولی عمل می‌کند که در مرحلهٔ میتوز، کروموزوم‌ها را از هم جدا می‌کند.
- رشد نهایی سلول: سلول به رشد خود ادامه می‌دهد تا اطمینان حاصل شود که پس از تقسیم، هر سلول دختر به اندازهٔ کافی بزرگ است.
- ذخیره‌سازی انرژی: سلول مولکول‌های پرانرژی (مانند ATP) ذخیره می‌کند تا انرژی لازم برای فرآیند پیچیدهٔ تقسیم را داشته باشد.
نقاط وارسی: چراغ قرمزهای چرخهٔ سلولی
سلول برای اطمینان از صحت تقسیم، از مکانیسم‌های کنترلی بسیار دقیقی به نام نقاط وارسی7 استفاده می‌کند. این نقاط مانند چراغ‌های راهنمایی هستند که تنها در صورت فراهم بودن همهٔ شرایط، اجازهٔ عبور به مرحلهٔ بعد را می‌دهند. یکی از مهم‌ترین این نقاط وارسی، نقطهٔ وارسی G2/M است که در پایان فاز G2 قرار دارد.
این نقطهٔ وارسی موارد زیر را بررسی می‌کند:
| مورد بررسی | سؤال کلیدی | نتیجه در صورت موفقیت |
|---|---|---|
| تمامیت DNA | آیا همهٔ DNA بدون خطا کپی شده و آسیب‌دیدگی ندارد؟ | اجازهٔ عبور |
| تکمیل سنتز DNA | آیا فاز S به طور کامل به پایان رسیده است؟ | اجازهٔ عبور |
| اندازه و ذخایر انرژی سلول | آیا سلول به اندازهٔ کافی بزرگ است و انرژی کافی برای تقسیم دارد؟ | اجازهٔ عبور |
| وجود آسیب در DNA | آیا DNA شکستگی یا آسیب جدی دارد؟ | توقف و ترمیم |
اهمیت فاز G2 در سلامت و بیماری
فاز G2 یک سپر محافظتی در برابر سرطان است. اگر DNA یک سلول آسیب ببیند و نقطهٔ وارسی G2/M به درستی عمل نکند، سلول با وجود DNA معیوب وارد مرحلهٔ تقسیم می‌شود. این موضوع می‌تواند منجر به ایجاد جهش8 و در نهایت سرطان گردد. بسیاری از داروهای شیمی‌درمانی با هدف قرار دادن سلول‌های سرطانی که به سرعت در حال تقسیم هستند، طراحی شده‌اند. برخی از این داروها به طور خاص فاز G2 را تحت تأثیر قرار می‌دهند و با فعال کردن نقاط وارسی، سلول‌های سرطانی را در این فاز به دام می‌اندازند و از ادامهٔ تقسیم آن‌ها جلوگیری می‌کنند.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
پاورقی
1 G2 Phase: Gap 2 Phase - مرحلهٔ فاصله‌ای ۲.
2 Nuclear Division - تقسیم هستهٔ سلول.
3 Cell Division - فرآیندی که در آن یک سلول به دو یا چند سلول دختر تقسیم می‌شود.
4 Interphase - مرحله‌ای از چرخهٔ سلولی که در آن سلول برای تقسیم آماده می‌شود.
5 Mitosis - فرآیند تقسیم هستهٔ سلول به دو هستهٔ یکسان.
6 Spindle Apparatus - ساختاری متشکل از رشته‌های پروتئینی که در تقسیم سلولی برای جدا کردن کروموزوم‌ها نقش دارد.
7 Checkpoints - مکانیسم‌های کنترلی که پیشرفت چرخهٔ سلولی را در مراحل کلیدی تنظیم می‌کنند.
8 Mutation - تغییر در توالی DNA یک ارگانیسم.