Cykl komórkowy

Wzrost i podział komórki odbywa się za pomocą ściśle kontrolowanego i uporządkowanego procesu zwanego cyklem komórkowym.

Źródło: mirela377 / .com

Cykl komórkowy składa się z 4 etapów; Faza przerwy 1 (G1), faza syntezy (S), faza przerwy 2 (G2) i faza mitozy (M). W przypadku większości komórek ludzkich pojedynczy cykl komórkowy trwa około 24 godzin. Jednak w tkankach, w których istnieje ciągła potrzeba odnowy i wymiany komórek, takich jak wyściółka jelita, proces ten jest znacznie krótszy, trwa zaledwie 9 godzin.

Interfaza

G1, S i G2 są łącznie nazywane interfazą obejmującą wzrost komórki i replikację jej DNA. Początkowo w fazie G1 komórka rośnie fizycznie i zwiększa objętość zarówno białka, jak i organelli. W fazie S komórka kopiuje swoje DNA, tworząc dwie siostrzane chromatydy i replikuje nukleosomy. Wreszcie faza G2 obejmuje dalszy wzrost komórek i organizację zawartości komórkowej.

Mitoza

Podczas fazy M komórka dzieli się na dwie komórki potomne. DNA początkowo kondensuje, tworząc chromosomy, które są rozrywane przez mitotyczne wrzeciono. Ta faza M jest dalej podzielona na 4 etapy; profaza, metafaza, anafaza i telofaza.

Profaza: DNA kondensuje, tworząc chromosomy, a między dwoma nukleosomami zaczynają tworzyć się wrzeciona mitotyczne. Wrzeciona te następnie zaczynają wiązać się z kinetochorami na chromosomach i organizować je w środku komórki.

Metafaza: Chromosomy, które są związane ich kinetochorami, są wciągane do środka komórki, tworząc linię zwaną płyta metafazy. Następnie komórka zapewnia, że wszystkie chromosomy są związane na dwóch oddzielnych kinetochorach, po jednym na każdej chromatydzie siostrzanej, w fazie zwanej punktem kontrolnym wrzeciona. Potwierdza to, że każda nowa komórka będzie zawierała parzystą ilość materiału DNA po jej rozszczepieniu.

Anafaza: Po pomyślnym przejściu przez ten punkt kontrolny komórka przejdzie do anafazy. Cohezyny, które utrzymują razem chromosomy, są rozszczepiane, a związane mikrotubule zaczynają się skracać. Ten proces rozciąga siostrzane chromatydy na przeciwległe bieguny komórki. Pozostałe mikrotubule, które nie są związane z chromosomami, wydłużają się i odciągają dwie połowy komórki dalej od siebie.

Telofaza: W tym momencie komórka jest prawie całkowicie podzielona. W telofazie DNA ulega dekondensacji, a wrzeciono mitotyczne ulega rozpadowi, zanim rozwiną się dwa oddzielne jądra.

Cytokineza

Po podzieleniu DNA komórka fizyczna dzieli się w procesie zwanym cytokinezą. Początkowo pośrodku tworzy się kurczliwy pierścień, który dzieli i ściska komórkę na pół. Tworzy to wgłębienie zwane bruzdą rozszczepiającą, które ostatecznie dzieli komórkę na dwie identyczne komórki potomne.

Kontrola cyklu komórkowego

Ogólnie proces ten jest silnie kontrolowany przez różne białka, które działają zarówno w celu stymulowania, jak i hamowania cyklu komórkowego. Kinazy cyklinowe i zależne od cyklin (CDK) należą do najważniejszych białek zaangażowanych w stymulację cyklu. Poziomy cyklin są podwyższane i obniżane na różnych etapach cyklu, co stymuluje funkcję CDK, których obecność jest stabilna, ale mogą funkcjonować tylko w obecności cyklin. CDK działają w celu fosforylacji wielu różnych białek, które są wymagane do przejścia ważnych punktów cyklu komórkowego, zwanych punktami kontrolnymi.

Te punkty kontrolne są obecne na końcu G1 i na początku G2, zapewniając, że niezbędne procesy na każdym etapie są przeprowadzane, zanim komórka przejdzie lub opuści fazę S. Istnieje również punkt kontrolny fazy M (punkt kontrolny wrzeciona), który zapewnia prawidłowe wyrównanie chromosomów, jak opisano wcześniej.

Ogólnie te punkty kontrolne działają w celu zapewnienia integralności genomu i zapobiegania uszkodzeniom DNA. Jeśli komórka nie spełnia wymagań punktu kontrolnego, cykl komórkowy zostaje zatrzymany, a DNA może zostać naprawione, a jeśli DNA nie jest w stanie naprawić, można stymulować apoptozę.

Jeśli te punkty kontrolne są utracone z powodu zmutowanych białek, cykl komórkowy nie jest już kontrolowany i może prowadzić do niekontrolowanej replikacji, na przykład mutacje w genie TP53 prowadzą do wielu rodzajów raka.

To białko jest zaangażowane w cykl komórkowy zatrzymanie i transkrypcja białek zaangażowanych w naprawę DNA lub apoptozę. Dlatego utrata tego genu oznacza, że cykl komórkowy nie może zostać zatrzymany, a DNA nie może zostać naprawione, co skutkuje wzrostem guza.

Ogólnie cykl komórkowy jest niezbędnym procesem wzrostu i naprawy tkanek. Jest podzielony na 4 odrębne fazy; Faza G1, faza S, faza G2 i faza M i kontrolowane przez obecność punktów kontrolnych.Utrata kontroli jest powiązana z rakiem, na przykład w przypadku mutacji powodujących utratę zatrzymania cyklu i naprawy DNA, co pokazuje, jak ważna jest prawidłowa regulacja.

Dodatkowe informacje

• Cała zawartość biologii komórkowej
• Struktura i funkcja jądra komórkowego
• Czym są organelle?
• Struktura rybosomu
• Produkcja białek: inicjacja, Wydłużenie i wypowiedzenie

Cytaty