16.CYKL KOMÓRKOWY I JEGO REGULACJA
Jest to szereg zmian biofizycznych i biochemicznych komórki zachodzących między końcem jednego i końcem następnego podziału. Składa się on z interfazy, czyli okresu między podziałami, oraz samego podziału, czyli mitozy lub mejozy. W interfazie zachodzi podwojenie materiału genetycznego, zaś w czasie mitozy podwojony materiał genetyczny jest rozdzielany w równych częściach do dwóch komórek potomnych.
INTERFAZA- W interfazie cyklu komórkowego wyróżnia się fazę G1- między końcem mitozy a rozpoczęciem syntezy DNA, fazę S - syntezy DNA, oraz fazę G2- między końcem syntezy DNA a początkiem mitozy. W większości komórek roślin i zwierząt występuje pełny cykl tj. typu G1+S+G2+M, jednak u części komórek może on być skrócony, i tak w komórkach szybko proliferujących, rosnących w intrefazie np. nici spermatogeniczne w plemniach ramienic brak jest fazy G1, cykl typu S+G2+M. Zaś w kom. szybko proliferujących bez wzrostu kom. np. pierwsze podziały zygoty u ssaków, występuje cykl typu S+M.
FAZA M- jest okresem życia komórki od końca mitozy do rozpoczęcia syntezy DNA, faza podziału komórek, dzieli się jądro komórkowe w procesie kariokinezy oraz cytoplazma w procesie cytokinezy.
KARIOKINEZA-czyli podział mitotyczny lub mejotyczn.
CYTOKINEZA- pod koniec anafazy rozpoczyna się proces podziału cytoplazmy. W komórkach roślinnych powstaje wrzeciono cytokinetyczne zbudowane z mikrotubul. W płaszczyźnie równikowej wrzeciona cytokinetycznego gromadzą się pęcherzyki wytwarzane przez układ Golgiego. Stopniowo zlewają się tworząc tzw. Przegrodę pierwotną. Z błoń pęcherzyków powstają blony cytoplazmatyczne ograniczające protoplasty komórek potomnych, a z zawartości pęcherzyków formuje się pektynowa blaszka środkowa. Na blaszce tej obie kmorki odkładaja cząsteczki celulozy i hemiceluloz, z cząsteczek tych powstaja pierwotne ściany komórkowe obu komórek potomnych.
FAZA G1-faza odbudowy komórek po podziale, następuje intensywna synteza białek, pomnażanie fosfolipidow, błona komórkowa odzyskuje objętość sprzed podziału pod koniec tej fazy jest podejmowana decyzja o tym czy komórka będzie dalej się dzielić(faza S) czy specjalizować się (faza G0).
FAZA S- faza syntezy DNA, replikacji informacji genetycznej przed kolejnym podziałem, jedynymi syntetyzowanymi białkami są histony. Przed każdym podziałem ilość DNA przypadająca na jądro podwaja się, dokonuje się to w ograniczonym czasie tej fazy.
FAZA G2-obejmuje okres od zakończenia replikacji do rozpoczęcia mitozy i trwa kilka godzin. Jest to faza intensywnej syntezy białek, które będą potrzebne do kolejnego podzialu komórki.). Pod koniec fazy następuje uaktywnienie kinazy fazy M, co prowadzi do rozpoczęcia i przeprowadzenia mitozy.
FAZA G0- faza spoczynku komórka najczęściej traci zdolnośc do dalszych podziałów , wycofanie komórki do fazy G0 może być wynikiem np. braku składników odżywczych w środowisku zakończenie procesu różnicowania komórek lub wykrycie rozległych szkodzę.
Mitoza- dzieli się ją na kariokinezę i cytokinezę. W kariokinezie dzielonej na profazę, metafazę, anafazę i telofazę zachodzi kondensacja chromatyny, wytworzenie chromosomów, ich podział na chromatydy i przemieszczenie chromatyd do 2 potomnych komórek. Towarzyszy temu zanik jąderek, otoczki jądrowej oraz wytworzenie aparatu mitotycznego a następnie odbudowa jądra. W cytokinezie następuje podział cytoplazmy.
PROFAZA-W tym stadium z siateczki chromatynowej wyodrębniają się chromosomy, które początkowo są długie i cienkie. Stopniowo zachodzi ich skręcanie i grubienie w wyniku spiralizacji. W później profanie w każdym chromosomie można wyróżnić dwie chromatyny(chromosomy siostrzane) złączone w miejscu zwanym centromerem.
Pod koniec profazy zanika błona jądrowa i jąderko. Wykształca się wrzeciono kariokinetyczne. Część włókien wrzeciona kariokinetycznego łączy się z chromosomami w centromerze, w wytwarzaniu włókna udział biorą centriole.
METAFAZA- chromosomy ustawiają się w płaszczyźnie równikowej wrzeciona. Każdy chromosom zbudowany jest z dwóch chromatyd co jest tu wyraźnie widoczne.
ANAFAZA- początkuje je podział centromerów. Chromatyny, oddalają się od siebie do biegunów w wyniku funkcjonowania wrzeciona kariokinetycznego.
TELOFAZA- chromosomy siostrzane na dwóch biegunach komórki ulegają procesowi despiralizacji i tworzą siateczkę chromatynową. Odtwarzane są jąderko i błona jądrowa.
Na tym kończy się kariokineza. Powstają dwa jądra potomne o tej samej liczbie i tym samym kształcie chromosomów co komórka macierzysta, ale każde z jąder ma o połowę mniejszą ilość DNA niż jądro komorki macierzystej.
Regulacja cyklu komórkowego-obejmuje kluczowe dla komórki elementy, w tym wykrywanie i naprawę materiału genetycznego, różne systemy nadzoru zapobiegające niekontrolowanym podziałom komórkowym. Procesy molekularne, które sterują cyklem komórkowym są uporządkowane i ukierunkowane, co oznacza, że każdy proces następuje w sposób sekwencyjny i niemożliwe jest "odwrócenie" cyklu. Obywa się przez uruchamianie kaskadowych reakcji fosforylacji i defosforylacji białek. Fosforylacja (przeniesienie grupy fosforanowej z ATP na odpowiednią resztę aminokwasową białka docelowego) jest katalizowana przez różnorodne kinazy białkowe, a defosforylacja przez fosfatazy. Substratami kinaz białkowych są różne białka jądra i cytoplazmy, a najczęściej fosforylowanymi aminokwasami tych białek są tyrozyna i treonina. Fosforylacja (i defosforylacja) jest jednym z najczęściej używanych przez komórkę sposobów zmiany aktywności białek.
Kinazy białkowe układu kontroli cyklu komórkowego są obecne w komórkach dzielących się podczas całego cyklu. Są jednak aktywowane tylko w odpowiednim okresie cyklu, po czym szybko tracą aktywność. Stąd aktywność każdej z tych kinaz cyklicznie zwiększa się i zmniejsza.
Akwność kinaz białkowych zależy to od innego zestawu białek układu kontroli — od cyklin. Cykliny same nie mają aktywności enzymatycznej, ale muszą się przyłączyć do kinaz cyklu komórkowego, zanim kinazy te mogą zyskać aktywność enzymatyczną. Stąd kinazy układu kontroli cyklu komórkowego są nazywane kinazami białkowymi zależnymi od cyklin (Cdk - ang. cyclin-dpendent protein kinases). Nazwa cyklin pochodzi stąd, że przeciwnie niż poziom Cdk, ich stężenie zmienia się cyklicznie w cyklu komórkowym.