Ćelijski ciklus

Ćelijski ciklus je niz događaja koji se odvijaju u ćeliji koji vodi ka podjeli i ponovnom dupliranju u procesu postanka dvije kćeri ćelije od jedne materinske. U ćelijama bez jedra (prokarioti), ćelijski ciklus se javlja preko procesa zvanog binarna fisija. U ćelijama s jedrom (eukarioti), ovaj proces se može podijeliti u tri faze:

• Interfaza,
• Diobna (M) faza i
• Citokineza.
  ^[2][3][4]

Ćelijski ciklus – vanjski prsten: I = Interfaza, M = Mitoza; unutrašnji prsten: M = Mitoza, G₁ = G₁ faza, G₂ = G₂ faza, S = S faza (sinteze);: G₀ = G₀ faza.^[1]

Ćelije luka (Allium cepa) u različitim fazama ćelijskog ciklusa. Rast organizma je precizno kontroliran putem regulatora ćelijskog ciklusa.

Paul Nurse, laureat Nobelove nagrade (Leland H. Hartwell, R. Timothy Hunt, i Paul M. Nurse dobili su 2001. Nobelovu nagradu za fiziologiju i medicinu za otkriće dvije centralne molekule – ciklin i ciklin-zavisnu kinazu – za kontrolu ćelijskog ciklusa).

U međufaznom razdoblju ćelije rastu, akumuliraju hranjive tvari potrebne za mitozu i „pripremaju“ za ćelijsku diobu i umnožavanje svoje DNK. U fazi mitoze ćeliju dijeli sama u dvije nove ćelije, često nazivane „kćerke ćelije“. U završnoj fazi, citokinezi, ćelija je potpuno podijeljena u dvije nove. Ćelijski ciklus je vitalni proces kojim se od jednostavnog, zigota (oplođene jajne ćelije) razvija zreli organizam, kao i proces u kojem se obnavlja kosa, koža, krvna zrnaca ili neki unutrašnji organi.

Stupanj		Skraćenica	Opis
Mirovanje/ Starenje	G0 faza	G0	"Faza mirovanja": ćelija je prekinula ciklus i prestala se dijeliti.
Interfaza	G1 faza	G1	Ćelije povećavaju veličinu u G1. Mehanizam kontrole osigurava da bude sve spremno za DNK sintezu.
	S faza	S	Tokom ove faze odvija se DNK replikacija.
	G2 faza	G2	Tokom prekida sinteze DNK i mitoze, ćelije nastavljaju rast: G2-M DNK kontrolna tačka za oštećenja (G2 čekpoint kontrolni mehanizam osigurava da sve bude spremno za M mitoznu fazu i diobu).
Dioba ćelije	Mitoza	M	Rast ćelije prestaje na ovom stupnju i ćelijska energija se fokusira na urednu podjelu na dvije ćerke ćelije. Tačka u sredini diobenog vretena (metafazna kontrolna tačka) osigurava spremnost ćelije da završi podjelu.

G0 faza

Glavni članak: G0 faza

Ćelijski ciklus kod biljaka

Ćelijski ciklus kod životinja.

Nakon podjele, svaka ćerka ćelija ulazi u interfazu novog ciklusa. Ćelijski ciklus je proces u kojem je pojedine faze ( morfološki) teško diferencirati, svaka od njih ima poseban skup specijaliziranih biohemijskih procesa koji pripremaju ćelije za pokretanje podjele. Termin "post-mitotska" se ponekad odnosi na G₀ fazu mirova nja i na starenje ćelije. Neproliferative ćelije kod višećelijskih eukariota s uglavnom uvod u mirovanje. G₀ stupanj iz G₁ i može ostati mirovanja za duže vrijeme, možda u nedogled (kao što je to često slučaj sa neuronima). To je vrlo uobičajena za ćelije koje su u potpunosti diferencirane. Ćelijsko starenje se javlja kao odgovor na oštećenje DNK ili degradaciju koja bi uzrokovala nevijabilno ćelijsko potomstvo. To je čest odgovor na mgućnost da ćelija postane kancerogena. Neke ćelije ulaze u G ₀ fazu polupropusnosti (jetra, bubreg, želudac. Mnoge ćelije i ne uđu u G₀ i dalje se dijele čitavog života organizma (npr. epitelne ćelije).

Interfaza

Glavni članak: Interfaza

Prije nego ćelija može ući podjelu, ćelija treba uzeti hranljive tvari. Sve pripreme za to su ostvarene tokom interfaze. Interfaza obuhvata niz promjena koje se odvijaju u novoformiranoj ćeliji i njenom jedru, prije nego što postane opet sposobna za dijeljenje. Naziva se pripremna faza ili intermitoza. Ranije se zvala „faza mirovanja“, jer nema vidljive aktivnosti koje se odnose na ćeliju diobu.Tipska interfaza traje najmanje 90% od ukupnog vremena potrebnog za ćelijski ciklus. Interfaza obuhvata tri faze: G₁, S i G₂ , koje prethode novom ciklusu mitoze i citokineze. Hromosomi ćelija sa jedrom se dupliraju u S fazi.

G₁ faza

Prva faza u okviru interfaze, od kraja prethodne M faze do početka sinteze DNK, zove se G₁(simbol G ukazuje na gap = jaz, praznina). Naziva se još i faza rasta. U ovoj fazi biosintetskih aktivnosti ćelije, koje su znatno usporen tokom M faze, one se intenzivno nastavljaju. Trajanje G ₁ je veoma varijabilno, čak i među različitim ćelijama iste vrste. U ovoj fazi, ćelije povećavaju dotok proteina, povećavaju broj organela (kao što su mitohondrije, ribosomi), a rastu i u veličini.

S faza

Glavni članak: S faza

Naredna, S faza počinje kada započne replikacija (dupliranje) molekula DNK. Kada je kompletirana, svi hromosomi su udvojeni, odnosno svaki hromosoma ima dvije (sestrinske) hromatide. Dakle, u ovoj fazi, kolićina DNK u ćeliji je potpuno udvostručena, iako je ploidija ćelije ostala ista. U ovoj fazi, sinteza se završena što je brže moguće, zbog izloženosti parova baza štetnim vanjskim faktorima, na koje su osjetljive (kao što su mutageni i tereatogeni).

G₂ faza

Koncem S-faze iz citoplazme iščezava signalna supstanca: S-fazni aktivator, kada ćelija prelazi u G₂ fazu interfaze. Ova faza je obično najkraći dio interfaze. U njoj se replicira centrosom, tako da svaka postojeća centriola pokreće formiranje po jednog novog, što rezultira pojavom po dva diplosoma sa po jednom starom i jednom novom centriolom. Centrosomi se međusobno udaljavaju i počinje priprema za M fazu. G₂ je završni period interfaze u pripremi za sintezu tzv. MPF-kinaze (M-phase Promoting Factor : faktor aktivacije M faze).

M faza (mitoza)

Glavni članak: Mitoza

Relativno kratka M faza se sastoji od nuklearne diobe (kariokineza). To je relativno kratak period ćelijskog ciklusa. M fazia je složen i visoko reguliran proces. Slijed događaja u njemu je podijeljen u faze, što odgovara završetku jednog seta aktivnosti i početak narednog. Ove faze su hronološki poznate kao:

• profaza,
• metafaza,
• anafaza,
• telofaza
• citokineza, koja
  strogo govoreći, nije dio mitoze, ali je pojava koja izravno prati mitozu u kojoj se citoplazma dijeli u dvije kćeri ćelije.

Reference

1. Cooper G. M. (2000): The cell: a molecular approach. ASM Press, Washington, D.C, ISBN 0-87893-106-6.
2. Bajrović K, Jevrić-Čaušević A., Hadžiselimović R., Ed. (2005): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 9958-9344-1-8.
3. Sofradžija A., Šoljan D., Hadžiselimović R. (2004): Biologija 1, Svjetlost, Sarajevo, ISBN 9958-10-686-8.
4. Ibrulj S., Haverić S., Haverić A. (2008): Citogenetičke metode – Primjena u medicini . Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo,ISBN 978-9958-9344-5-2.

Također pogledajte

• Mitoza
• Ćelija
• Hromosomska garnitura
• Hromosom