Buněčný cyklus

Růst a dělení buňky je organizováno do vysoce kontrolovaného a uspořádaného procesu zvaného buněčný cyklus.

Uznání: mirela377 / .com

Buněčný cyklus obsahuje 4 fáze; Fáze 1 (G1), fáze syntézy (S), fáze 2 (G2) a fáze mitózy (M). U většiny lidských buněk trvá cyklus jedné buňky přibližně 24 hodin. Avšak v tkáních, kde je neustálá potřeba obnovy a náhrady buněk, jako je výstelka střeva, je proces mnohem kratší a trvá pouhých 9 hodin.

Mezifáze

G1, S a G2 fáze jsou všechny kumulativně označovány jako mezifáze zahrnující růst buňky a replikaci její DNA. Zpočátku ve fázi G1 buňka fyzicky roste a zvyšuje objem bílkovin i organel. V S fázi buňka kopíruje svoji DNA za vzniku dvou sesterských chromatid a replikuje své nukleosomy. Konečně fáze G2 zahrnuje další růst buněk a organizaci buněčného obsahu.

Mitóza

Během fáze M se buňka dělí na dvě dceřiné buňky. DNA zpočátku kondenzuje za vzniku chromozomů, které jsou rozděleny mitotickým vřetenem. Tato M fáze je dále rozdělena do 4 fází; profáze, metafáze, anafáze a telofáze.

Profáza: DNA kondenzuje za vzniku chromozomů a mezi dvěma nukleosomy se začnou tvořit mitotická vřeténka. Tato vřetena se poté začnou vázat na kinetochory na chromozomech a organizovat je ve středu buňky.

Metafáze: Chromozomy, které jsou vázány svými kinetochory, jsou taženy do středu buňky a tvoří linii zvanou metafázová deska. Buňka pak zajišťuje, že všechny chromozomy jsou vázány na dva samostatné kinetochory, jeden na každý sesterský chromatid, ve fázi zvané kontrolní bod vřetena. To potvrzuje, že každá nová buňka bude po rozdělení buňky obsahovat sudé množství materiálu DNA.

Anafáze: Poté, co buňka úspěšně projde tímto kontrolním bodem, vstoupí do anafáze. Cohesiny, které drží chromozomy pohromadě, se štěpí a vázané mikrotubuly se začínají zkracovat. Tento proces odděluje sesterské chromatidy od sebe na opačné póly buňky. Zbývající mikrotubuly, které nejsou vázány na chromozomy, se poté prodlužují a tlačí dvě poloviny buňky dále od sebe.

Telophase: V tomto okamžiku je buňka téměř úplně rozdělena. V telofázi se DNA dekondenzuje a mitotické vřeteno se rozloží, než se vyvinou dvě samostatná jádra.

Cytokineze

Jakmile je DNA rozdělena, rozdělí se fyzická buňka procesem zvaným cytokineze. Zpočátku se ve středu vytvoří kontraktilní prstenec, který rozděluje a svírá buňku na polovinu. Tím se vytvoří zářez nazývaný štěpná brázda, která nakonec rozdělí buňku na dvě identické dceřiné buňky.

Řízení buněčného cyklu

Tento proces je celkově vysoce řízen různými proteiny, které působí jak na stimulaci, tak na inhibici buněčného cyklu. Cyklin a cyklin dependentní kinázy (CDK) patří mezi nejdůležitější proteiny podílející se na stimulaci cyklu. Úrovně cyklinů se zvyšují a snižují v různých fázích cyklu, což stimuluje funkci CDK, jejichž přítomnost je stabilní, ale může fungovat pouze v přítomnosti cyklinů. Funkce CDK fosforylují mnoho různých proteinů, které jsou nutné pro průchod důležitých bodů v buněčném cyklu, nazývaných kontrolní body.

Tyto kontrolní body jsou přítomny na konci G1 a na začátku G2 a fungují tak, aby zajistily, že životně důležité procesy každého stupně se provádějí před tím, než se buňka přesune na S fázi nebo ji opustí. K dispozici je také kontrolní bod M fáze (kontrolní bod vřetena), který zajišťuje správné zarovnání chromozomů, jak bylo popsáno výše.

Tyto kontrolní body celkově fungují tak, aby zajistily integritu genomu a zabránily poškození DNA. Pokud buňka nesplňuje požadavky kontrolního bodu, je buněčný cyklus zastaven a DNA může být opravena, nebo pokud je DNA neopravitelná, lze stimulovat apoptózu.

Pokud jsou tyto kontrolní body ztráta způsobená mutovanými proteiny, pak buněčný cyklus již není kontrolován a může vést k neřízené replikaci, například mutace v genu TP53 vedou k mnoha typům rakoviny.

Tento protein se účastní buněčného cyklu zástava a transkripce proteinů zapojených do opravy DNA nebo apoptózy. Ztráta tohoto genu proto znamená, že nelze zastavit buněčný cyklus a opravit DNA, což vede k nádorovému růstu.

Celkově je buněčný cyklus nezbytným procesem pro růst a opravu tkání. Je organizována do 4 odlišných fází; Fáze G1, fáze S, fáze G2 a fáze M a řízena přítomností kontrolních bodů.Ztráta kontroly je spojena s rakovinou, například s mutacemi, které vedou ke ztrátě zastavení cyklu a opravě DNA, což dokazuje důležitost správné regulace.

Další čtení

• Celý obsah buněčné biologie
• Struktura a funkce buněčného jádra
• Co jsou organely?
• Struktura ribozomu
• Produkce bílkovin: zahájení, Prodloužení a ukončení

Citace