Ćelijski ciklus

Ćelijski ciklus je život ćelije između dve deobe, pri čemu je jedna deoba uključena u ciklus. Prema tome, ćelijski ciklus se sastoji od dve faze – faze deobe (D-faza) i interfaze. Interfaza obuhvata period u toku koga se ćelija priprema za deobu. Pre deobe ćelija mora da udvostruči svoju masu, da bi sve svoje delove podjednako podelila između kćerki-ćelija. Faza deobe kod eukariotskih ćelija obuhvata podelu jedra (kariokineza) i podelu citoplazme i njenih organela (citokineza). Ćelijski ciklus ima različito vreme trajanja kod različitih ćelija (kod bakterija najčešće traje 20-30 min, a različitih ljudskih i životinjskih ćelija od 16 – 25 sati).

Sadržaj

1 Interfaza
2 Ciklirajuće i diferencirane ćelije
3 Kontrolne tačke ćelijskog ciklusa eukariota
4 Faza deobe
5 Ćelijski ciklus animirano
- 5.1 Literatura

Interfaza

Interfaza (lat. inter = između) je period ćelijskog ciklusa između dve deobe. Ona je najduža faza u životu ćelije zato što se za vreme te faze obavljaju obimne pripreme za deobu.(Kao što je već rečeno, ceo ćelijski ciklus ljudskih ćelija traje 16-25 sati, od čega deoba traje oko 1 sat, a sve ostalo vreme je interfaza.)

Deli se na tri faze:

presintetička (G₁),
sintetička (S) i
postintetička (G₂).

Iz naziva ovih faza se uočava da je ključna S-faza prema kojoj i ostale faze dobijaju naziv. U svim ovim fazama se odvija transkripcija RNK, neophodnih za sintezu proteina.

G₁ faza

Presintetička (G₁ - od engl. the growth = rast; po nekim autorima i G od engl. gap = prekid) je period koji obuhvata, s jedne strane, rast ćelije do veličine koja odgovara datoj vrsti ćelija i, sa druge strane, procese koji pripremaju jedro da uđe u S-fazu. Zbog rasta ćelije sinteza proteina u citoplazmi je u ovoj fazi vrlo intezivna. U ovoj fazi svaki hromozom se sastoji od jedne hromatide, odnosno jednog molekula DNK. Kod sisarskih ćelija ova faza traje 6-12 h u zavisnosti od tipa ćelije.

S faza

Tokom S-faze u jedru se odvija udvajanje (replikacija) DNK. Svaki hromozom, koji je u prethodnoj G₁ fazi imao 1 molekul DNK, na kraju S-faze izgrađen je od dva molekula DNK (dve hromatide). Replikacija homologih parova hromozoma obično se odvija istovremeno, osim jednog X hromozoma kod žene. To je inaktivni X hromozom koji formira Barovo telo.

U ovoj fazi se odvija i sinteza histona i dupliranje centriola (od jednog nastaju dva para centriola koji se u deobi raspoređuju na polove ćelije). Sintetička faza traje 6-8 h.

G₂ faza

Postsintetička faza (G₂) je period u kome se ćelija priprema da uđe u deobu, a hromozomi počinju da se kondezuju. Rast ćelije se nastavlja i sintetišu se proteini neophodni za deobu. Pošto se odvija posle replikacije, u ovoj fazi je količina DNK u ćeliji duplo veća nego u G₁ fazi. Posle G₂ faze ćelija ulazi u deobu.

Prokariotske ćelije imaju ćelijski ciklus u kome nema G₂ faza. One ulaze u fisionu deobu odmah po replikaciji DNK. Ćelije embriona, dok ne dostignu određeni broj ćelija, u tzv. procesu brazdanja, uopšte nemaju G-faze. Njihov ćelijski ciklus se sastoji samo od S-faze i deobe (mitoze).

Najvažnije o interfazi

Ključni procesi u interfazi su:

rast ćelije do veličine karakteristične za njenu vrstu; ćelija koja ne dostigne određenu veličinu neće moći da se podeli;
replikacija DNK koja omogućava da u deobi kćerke ćelije dobiju međusobno istu količinu DNK, odnosno iste gene; sestrinske hromatide su, ustvari, budući hromozomi kćerki-ćelija koje će nastati deobom.

Ćelijski ciklus se odvija od momenta nastanka neke ćelije (deobom majke-ćelije) pa sve do momenta kada se ta ćelija deli na dve nove ćelije (sada su one unuke-ćelije one početne). Smene ćelijskih ciklusa (majka > kćerke > unuke) omogućavaju rast i obnavljanje tkiva kod višećelijskih organizama, dok kod jednoćelijskih dovode do uvećanja broja jedinki.

Kontrolne tačke ćelijskog cikluca - G1, S i G2 podfaze intefaze, M - mitoza

Ciklirajuće i diferencirane ćelije

U višećelijskim odraslim organizmima eukariota tipičan ćelijski ciklus koji se sastoji od sve četiri faze (deoba, G1, S i G2) ima samo jedna malobrojna grupa ćelija, nazvane ciklirajuće ćelije. Ciklirajućim ćelijama pripadaju stem ćelije (matične ćelije) i ćelije koje su u deobi. Te ćelije deobom daju dve ćerke ćelije od kojih će jedna zadržati ciklus života identičan majčinom (ostaće stem ćelija), a druga će ući u diferencijaciju i nepovratnu G₀ fazu. Većina ćelija višećelijskih adultnih organizama ima upravo takvu sudbinu ulaska u G₀ fazu u kojoj živi svoj vek i završava ga smrću. Ta velika grupa ćelija (gotovo 90%) nazivaju se diferencirane (interfazne ili neciklične) ćelije. One se nikada ne dele pa je njihov ćelijski život ravna linija a ne krug (ciklus). među diferenciranim ćelijama ima izuzetaka kao što su hepatociti (ćelije jetre). Ove ćelije mogu da posle diferenciranja zadrže sposobnost da se vrate u ćelijski ciklus, da iz G₀ uđu u S fazu ( da se dediferenciraju).

Ćelije koje nemaju sposobnost deljenja, kao što su poprečno-prugaste mišićne ćelije, nervne ćelije ili, recimo, eritrociti ulaskom u G₁ fazu u njoj trajno ostaju. Pošto G₁ faza istovremeno predstavlja čitav ćelijski ciklus ovih ćelija, ona se u tom slučaju označava kao G₀ faza. Ćelije koje se tokom celog svog života nalaze u G₀fazi nazivaju se neciklične ćelije. One svoj životni vek okončavaju ćelijskim umiranjem, a ćelije koje imaju sposobnost deobe završavaju deobom na nove ćelije.

Kontrolne tačke ćelijskog ciklusa eukariota

Smenjivanje podfaza ćelijskog ciklusa, odnosno, prelazak ćelije iz jedne u narednu fazu kontrolisano je mehanizmima iz same ćelije (intarcelularno) ili ekstracelularno (iz spoljašnje, vanćelijske sredine). Mehanizmi same ćelije koji kontrolišu njen ćelijski ciklus jesu tzv. kontrolne tačke. Nalaze se u interfazi i mitozi na prelazu jedne podfaze u drugu i obezbeđuju pravilnu podelu ćelije:

G₁ tačka je prva kontrolna tačka koja se nalazi na prelazu iz G₁ u S fazu; njome ćelija proverava da li je sredina povoljna za ulazak u S fazu, u replikaciju DNK; povoljna sredina zanči da nema oštećenja na molekulima DNK, da u ćeliji ima dovoljno hranljivih materija, vitamina, da je ćelija dovoljno porasla; ako ovi uslovi nisu zadovoljeni ili ako je npr, temperatura okoline neodgovarajuća, ćelija ulazi u G₀ fazu u kojoj miruje sve dok se uslovi ne promene i postanu povoljni;
G₂ tačka se nalazi na prelazu iz G₂ faze u mitozu; njome se proverava da li je pravilno izvršena replikacija DNK;
M tačka se nalazi u samoj mitozi na prelazu između metafaze i anafaze; tada ćelija proverava da li su svi hromozomi pravilno zakačeni za konce deobnog vretena i kada se utvrdi da jesu, započinje se podela hromozoma na sestrinske hromatide i njihovo razdvajanje (anafaza).

Faza deobe

Ćelija koja je završila interfazu i pripremila se za podelu na dve nove ćelije, ulazi u deobu. Prokariotske ćelije se dele amitozom, fisionom deobom (direktnom ili prostom deobom), dok se eukariotske dele mitozom ili mejozom. Promene, koje se u ćeliji deševaju za vreme deobe, mogu se uočiti mikroskopom što sa promenama tokom interfaze nije slučaj.

Za više podataka pogledati Intracelularna kontrola ćelijske proliferacije