5. CHARAKTERYSTYKA CYKLU KOMÓRKOWEGO KOMÓREK

EUKARIOTYCZNYCH

Cykl komórkowy- to szereg zmian biofizycznych i biochemicznych komórki zachodzących między końcem jednego i końcem następnego podziału. Jest to proces życiowy, który umożliwia jednokomórkowej zygocie rozwinąć się w dojrzały organizm, jest to również proces, dzięki któremu skóra, włosy, komórki krwi i niektóre inne narządy wewnętrzne ulegają odnowie.

Składa  się on z:

1. INTERFAZY(okresu między podziałami), w trakcie której komórka wzrasta, gromadząc

składniki odżywcze niezbędne do cytokinezy i podziału swojego (DNA), czyli kariokinezy. Interfaza to niemal 90% cyklu komórkowego.

Dzieli się na 3 fazy:

• FAZA G₁- zaczyna się od końca fazy M poprzedniego cyklu i trwa do początku syntezy DNA. Komórki wchodzące w tą fazę są 2-krotnie mniejsze niż kom. matka. Czas trwania tej fazy jest najbardziej zmienny i wynosi od kilku do kilkunastu godzin. Faza ta charakteryzuje się intensywnymi  procesami  anabolicznymi, znacznym stopniem wymian chemicznych z otoczeniem oraz wzrostem innych przejawów aktywności jak ruchliwość, pinocytoza, transport przez błony  itp., co prowadzi  do  wzrostu masy i objętości komórki. Ponadto zachodzą procesy związane z przygotowaniem do replikacji DNA.

We wczesnej fazie G₁ komórka osiąga punkt restrykcyjny R i jeśli go przekroczy, wówczas  podejmie syntezę DNA i zakończy cykl podziałem. Jeśli go nie przekroczy wchodzi w fazę spoczynkową G₀. Mechanizm przechodzenia lub nie przez punkt R wiąże się z syntezą, nagromadzeniem i stopniem fosforylacji białek niestabilnych tzw. białek U, które są cyklinami.

• FAZA S - W tej fazie ulega replikacji niemal cały jądrowy DNA (tzw. programowana synteza DNA)  tj. podwójna spirala ulega rozdzieleniu a na każdej z jej obu nici syntetyzowana jest nowa. Istnieje też nieprogramowana synteza DNA dotycząca niewielkich jego fragmentów (synteza naprawcza). Jest ona następstwem uszkodzeń , mutacji nici DNA i nie jest związana z cyklem komórkowym.

Tempo syntezy RNA i białek w tej fazie jest niskie. Wyjątek stanowi produkcja histonów, która w większości odbywa się w fazie S. Czas trwania tej fazy jest zazwyczaj względnie stały w komórkach tego samego gatunku ( u człowieka zazwyczaj 8 godzin).

• FAZA G₂ - obejmuje okres od zakończenia replikacji do rozpoczęcia mitozy i trwa kilka godzin. W tym czasie zachodzi synteza białek wrzeciona podziałowego

gł. tubuliny oraz składników potrzebnych do odtwarzania błon otoczki jądrowej

i plazmalemmy w telofazie i  cytokinezie,  jak  również  wyznaczenie  płaszczyzny podziału (pierścień preprofazowy). W tej fazie następuje podział organelli półautonomicznych (mitochondriów, plastydów). Pod koniec fazy następuje uaktywnienie kinazy

fazy M.(czynnika przyspieszającego dojrzewanie)  co prowadzi do rozpoczęcia

i przeprowadzenia mitozy.

2. FAZA M (okresów samego  podziału- kariokineza),

Literka M relatywnie może oznaczać nazwę podziału komórki: mitozy lub mejozy.

• MITOZA  - podlegają jej kom. somatyczne, w wyniku tego procesu powstają 2 komórki potomne o materiale genetycznym takim samym jak komórka macierzysta (2n lub 1n).

Etapy mitozy:

• profaza- pojawiają się długie chromosomy, centriole zaczynają się rozsuwać, zanika jąderko, zaczyna pojawiać się wrzeciono kariokinetyczne

• metafaza- chromosomy tworzą płytkę metafazową, w tej fazie chromosomy są najlepiej widoczne

• anafaza- centromery chromosomów pękają, chromosomy potomne wraz z włókienkami kariokinetycznymi wędrują do dwóch przeciwległych biegunów.

• telofaza- chromosomy potomne rozkręcają się i stają się dłuższe, pojawia się cienka błona.

• MEJOZA- ulegają jej komórki generatywne zwierząt (gamety) oraz niektóre komórki somatyczne roślin (komórki macierzyste zarodników). W wyniku tego procesu powstają

4 komórki potomne, ich materiał genetyczny jest zredukowany do połowy.

Etapy mejozy:

• PODZIAŁ REDUKCYJNY:

• Profaza I :

• Laptoten- wyodrębnienie chromosomów z nici chromatynowej

• Zygoten- chrom. homologiczne układają się w pary tworząc biwalenty

• Pachyten - zachodzi tu proces crossing- over

• Diploten- chromosomy homolog. odsuwają się od siebie

• Diakineza- zanika bł. jądrowa i jąderko, zaczyna powstawać wrzeciono kariokinetyczne

• Metafaza I - biwalenty ustawiają się w płytkę metafazową

• Anafaza I - chrom. homologiczne wędrują do przeciwległych centrioli

• Telofaza I - powstają 2 kom., każda z nich ma po 1 chromosomie z każdej pary

• PODZIAŁ ZACHOWAWCZY ( przypomina mitozę, interfaza często nie występuje )

• Profaza II - tworzą się lekkie wrzeciona kariokinetyczne

• Metafaza II - chrom. układają się w płaszczyźnie równikowej

• Anafaza II - siostrzane chromatydy rozchodzą się ku przeciwległym biegunom

• Telofaza II - odtworzenie jąder w powstałych komórkach

3. CYTOKINEZA - następuje tu podział cytoplazmy. (U roślin i glonów cytokinezie

towarzyszy wytworzenie ściany komórkowej.)

Czasami zdarza się że komórka wchodzi w stan spoczynku czyli tzw.

FAZĘ G₀ - komórki w tej fazie funkcjonują lecz tracą zdolność  odtwarzania materiału genetycznego i dzielenia się. Przejście w tą fazę może nastąpić u zwierząt z G₁,u roślin z G₁ lub G₂. Komórki charakteryzują się obniżonym tempem metabolizmu, mniejszą  aktywnością transkrypcyjną. Czas trwania tej  fazy jest różny, od kilku dni do miesięcy i dłużej. Pod wpływem różnych bodźców komórki z fazy G₀ mogą wchodzić w cykl komórkowy, zawsze do fazy w której nastąpiło jego przerwanie. Im dłużej komórki pozostają w fazie G₀, tym więcej czasu zabiera im wejście w cykl po pobudzeniu.

Aktywacja każdej fazy w cyklu komórkowym jest zależna od właściwego postępu i ukończenia

poprzedzającej ją fazy.

---