Cykl komórkowy

Tak jak Cykl komórkowy to termin używany do opisania regularnie występującej sekwencji różnych faz w komórce ciała. Cykl komórkowy zawsze zaczyna się po podziale komórki i kończy się po zakończeniu następnego podziału.

Jaki jest cykl komórkowy?

Cykl komórkowy rozpoczyna się natychmiast po podziale komórki przez interfazę. Interfaza jest również nazywana fazą G. Składa się z faz G1, G2, S i 0.

W fazie G1, znanej również jako faza przerwy, nacisk kładzie się na wzrost komórek. Komórka jest namnażana przez różne składniki komórki, takie jak cytoplazma i niektóre organelle komórkowe. W komórce wytwarzane są różne białka i RNA, kwas rybonukleinowy. RNA odgrywa rolę w komórce jako nośnik informacji genetycznej.

W fazie G dzielą się tzw. Centriole. Centriole to organelle komórek zwierzęcych, które znajdują się w pobliżu jądra komórkowego. Jądro jest teraz wyraźnie widoczne. W fazie G1 każdy chromosom składa się tylko z jednej chromatydy. Faza G1 trwa zwykle od 1 do 12 godzin. W przypadku komórek zdegenerowanych faza ta może ulec skrajnemu skróceniu.

Po fazie G1 następuje faza S. W tej fazie replikacja DNA zachodzi w jądrze komórkowym, tak że pod koniec tej fazy syntezy DNA jest podwojone i każdy chromosom jest tworzony z dwóch chromatyd. Faza S trwa od 7 do 8 godzin.

Faza G2 to przejście do mitozy, czyli podziału jądra komórkowego, zwana również okresem postsyntetycznym lub premitotycznym. Kontakty komórki z sąsiednimi komórkami ulegają rozpuszczeniu, komórka nabiera zaokrąglonego kształtu i powiększa się z powodu zwiększonego napływu płynu. Ponadto coraz więcej cząsteczek RNA i białek jest syntetyzowanych w celu podziału komórek. Ten proces trwa około czterech godzin.

Tak zwany czynnik stymulujący fazę M (MPF) prowadzi następnie do przejścia do fazy M, fazy mitotycznej. W komórkach płciowych faza mitotyczna jest również nazywana mejozą. Właściwy podział komórki ma miejsce w fazie M. Chromosomy dzielą się tak, jak jądro komórkowe i sama komórka, a faza mitotyczna sama dzieli się na profazę, metafazę, anafazę i telofazę.

Niektóre komórki po podzieleniu przechodzą do fazy G0. W fazie G0 nie tworzy się więcej komórek. Komórki nerwowe lub komórki nabłonkowe są często w fazie G0. Komórki z fazy G0 można także reaktywować za pomocą specjalnych czynników wzrostu, dzięki czemu cykl komórkowy w tych komórkach rozpoczyna się ponownie w fazie G1.

Funkcja i zadanie

Okresowy cykl komórkowy umożliwia organizmowi zastąpienie zużytych i martwych komórek nowymi komórkami. Żywotność ludzkich komórek jest bardzo zróżnicowana. Podczas gdy komórki nerwowe w mózgu nigdy nie są wymieniane, niektóre komórki ciała żyją tylko przez kilka godzin. Naukowcy szacują, że co sekundę umiera około 50 milionów komórek. Jednocześnie taka sama liczba komórek jest regenerowana w trakcie cyklu komórkowego i tym samym bezpośrednio zastępuje utracone komórki. Organizm kompensuje utratę obumierających komórek poprzez stały cykl komórkowy.

Cykl komórkowy również odgrywa ważną rolę w rozwoju fizycznym. Komórki mogą urosnąć tylko do określonego rozmiaru. Aby ludzie mogli się powiększać, muszą powstać nowe komórki. Cykl komórkowy jest również niezbędny do regeneracji uszkodzonych części ciała lub tkanek. Podział komórek służy do wymiany komórek uszkodzonych przez urazy. Na przykład rany mogą się zamknąć tylko wtedy, gdy powstają nowe komórki. Dlatego w trakcie gojenia się rany tempo podziału komórek w okolicy rany znacznie wzrasta.

Choroby i dolegliwości

Z patologicznego punktu widzenia cykl komórkowy odgrywa ważną rolę w rozwoju raka. U osób zdrowych cykl komórkowy jest kontrolowany przez tak zwane punkty kontrolne cyklu komórkowego. Służą do ochrony DNA i genomu oraz powinny zapobiegać degeneracji komórek. Hamują również podziały komórkowe w komórkach z uszkodzeniem DNA. Zaatakowane komórki mają wówczas możliwość naprawy uszkodzenia lub, w przypadku nieodwracalnego uszkodzenia, zainicjowania zaprogramowanej śmierci komórki. Komórki nowotworowe, czyli komórki rakowe, działają autonomicznie i nie podlegają już tym mechanizmom kontrolnym.

Obecnie dwa czynniki przyczyniają się do niekontrolowanego wzrostu komórek. Z jednej strony tak zwane protoonkogeny mutują w onkogeny. Powodują one nadmierny wzrost w dotkniętej komórce. Ponadto mutują geny supresorowe guza. W swoim normalnym stanie faktycznie hamują wzrost. Po mutacji następuje jednak zaburzenie ich funkcji i zaprzestanie apoptozy, czyli zaprogramowanej śmierci komórek uszkodzonych. W ten sposób komórki rakowe mogą się rozmnażać bez przeszkód.

Zaburzenia w fazach mejozy, czyli podziału komórek rozrodczych, mogą prowadzić do nieprawidłowego rozmieszczenia chromosomów. Liczba chromosomów w komórkach potomnych jest wtedy patologicznie zmieniona. W tym przypadku mówi się o aberracji chromosomowej. Najbardziej znaną aberracją chromosomową jest z pewnością zespół Downa, również trisomia 21. Tutaj chromosom 21 występuje trzykrotnie zamiast dwukrotnie. Zamiast 46 chromosomów jest 47 chromosomów. Cechy trisomii 21 to skierowane ku górze osie powieki, hipotonia mięśniowa i bruzda na cztery palce. W większości przypadków choroba prowadzi do niepełnosprawności intelektualnej. Około połowa wszystkich dotkniętych chorobą cierpi również na wadę serca.

Inne aberracje chromosomowe spowodowane nieprawidłowym cyklem komórkowym to zespół Turnera lub zespół Klinefeltera. W tym przypadku dotyczy to chromosomów płciowych. Aberracje chromosomowe są również często odpowiedzialne za wczesne poronienia.