Wzrost i rozwój organizmów wielokomórkowych na przestrzeni 2 pokoleń - schemat.
Rozmnażanie się komórki odbywa się przez jej podział, który może przebiegać dwoma sposobami:
bezpośrednim
pośrednim
Podział bezpośredni (amitoza, mejoza) polega na przewężeniu i rozdzieleniu się protoplazmy komórki, a jednocześnie i jądra, w wyniku czego powstają dwie komórki potomne, osiągające wkrótce swą normalną wielkość. W ustroju ludzkim ten podział występuje rzadko, zarezerwowany jest w szczególności na inne typy komórek.
Podział pośredni (mitoza) jest procesem bardzo złożonym. Występująca w kształcie ziarenek chromatyna jądra przybiera postać "kłębka nici", a następnie dzieli się na pewną określoną liczbę odcinków zwanych chromosomami. Liczba ta jest stała dla danego gatunku zwierzęcego (np. jądro komórki ludzkiej zawiera 48 chromosomów). Jednocześnie ciałko środkowe - centrosom rozpada się na dwie części przesuwające się przeciwstawnie do obu biegunów komórki. Pomiędzy obu powstałymi tak centrosomami wytwarza się na osi komórki wrzeciono podziałowe składające się z włókien protoplazmatycznych, a dookoła niego ustawiają się w postaci gwiazdy w płaszczyźnie równika chromosomy. W następnym etapie każdy chromosom dzieli się podłużnie na dwa potomne chromosomy, z których jeden przez kurczące się włókienka wrzeciona zostaje przyciągnięty do jednego bieguna komórki, a drugi do przeciwległego mu. Tu chromosomy łączą się w kłębki chromatydowe i powstają w ten sposób dwa jądra potomne. Jednocześnie komórka przewęża się w płaszczyźnie równikowej i dzieli się na dwie komórki potomne, z których każda otrzymuje taką samą liczbę chromosomów, jaką miała komórka macierzysta.
STARA WERSJA:
Cykl życiowy komórki
Wewnątrz komórki zachodzi wiele procesów chemicznych. Są one katalizowane przez katalizatory białkowe - enzymy. Enzymy są cząsteczkami bardzo dużymi, są to białka zawierające zwykle ponad sto ściśle określonych aminokwasów, z dołączonymi często częściami niebiałkowymi (koenzymami). Enzymy muszą być zsyntezowane bardzo precyzyjnie, gdyż niewielki nawet błąd może całkowicie zniszczyć aktywność katalityczną enzymu.
W tym celu każda komórka zawiera złożony system syntezy białek. Struktura łańcuchów polipeptydowych białek jest zapisana w postaci kodu DNA. Kod DNA jest przepisywany przez enzymy na mRNA. Proces ten nazywa się transkrypcją. Następnie mRNA jest używany do syntezy łańcuchów polipeptydowych w rybosomach w procesie translacji. Zarówno mRNA jak i łańcuchy polipeptydowe mogą ulec w czasie trwania procesu dodatkowej obróbce. Polipeptydy łączą się ze sobą oraz z koenzymami tworząc gotowe enzymy.
Przedstawiony tu podstawowy proces prowadzi też w innych kierunkach. Niektóre z zsyntezowanych białek nie wykazują aktywności enzymatycznej, lecz zostają użyte do budowy różnych struktur komórki. Część przepisanego RNA nie jest użyta do syntezy białek lecz pełni swoje funkcje bezpośrednio, jako rRNA oraz tRNA.
Kwas nukleinowy w komórce musi być chroniony. W praktyce ciągle zachodzą w nim mutacje, które ciągle uszkadzają zapis. Komórka posiada więc skomplikowane mechanizmy wykrywania i naprawy uszkodzeń, które ograniczają częstość zmian nawet o kilka rzędów wielkości.
Ze względu na mnogość reakcji chemicznych które komórka jest w stanie prowadzić, oraz szeroki zakres warunków w których może ona żyć, komórki wykształciły mechanizmy kontrolujące syntezę enzymów. Działają one zwykle na poziomie transkrypcji.
Każda komórka prowadzi reakcje chemiczne wymagające nakładu energii, dlatego potrzebuje ona substancji zawierających duże ilości energii chemicznej, w postaci tzw. wiązań wysokoenergetycznych. Te substancje to głównie estry kwasu fosforowego, z czego najpowszechniejszym jest ATP.
Komórki wykorzystują wiele źródeł energii, takich jak: energia chemiczna związków organicznych, energia światła czy też energia zawarta w związkach nieorganicznych.
Schemat przebiegu apoptozy komórki zwierzęcej.
Martwica centralnozrazikowa wątroby człowieka w preparacie barwionym hematoksyliną i eozyną - w środku zdjęcia widać uszkodzone komórki, utratę prawidłowej struktury tkanki oraz krwinkotoki i skąpe nacieki zapalne w otoczeniu pól martwicy.
Śmierć komórek jest konsekwencją zarazem rozwoju organizmu wielokomórkowego, jak i działania na nie niekorzystnych czynników. Jest zjawiskiem naturalnym i nie oznacza choroby, jeśli nie dotyczy większej liczby komórek.
Śmierć może nastąpić gwałtownie np. w wyniku działania wysokich temperatur, homogenizacji, działania niektórych substancji w odpowiednich stężeniach, etc. Część z tych metod używana jest przy procesie sterylizacji, czyli zabijania bakterii i ich form przetrwalnikowych. Komórka może zostać także uśmiercona w wyniku zadziałania wewnętrznego programu autolizy - mówi się wtedy o programowej śmierci komórki (ang. programmed cell death, PCD).
Programowana śmierć komórki może zostać zainicjowana czynnikami wewnętrznymi (najczęściej genetycznymi, choć także hormonalnymi[24]) lub zewnętrznymi (takimi jak promieniowanie jonizujące, temperatura, głodzenie, itd.).
Śmierć indukowana wewnątrzpochodnie nosi nazwę apoptozy, zaś zewnątrzpochodnie - martwicy (nekrozy, łac. necrosis ).
Praktycznie, procesy te najczęściej ciężko rozróżnić, niemniej w przypadku apoptozy u zwierząt powstają pęcherzyki (ciałka) apoptyczne w przeciwieństwie do martwicy. Pęcherzyki te jednak rzadko udaje się wykryć w badaniu mikroskopowym, ponieważ są pochłaniane przez sąsiednie komórki lub mieszają się z płynem tkankowym. Nekroza, ale nie apoptoza, jest związana z mobilizacją sąsiednich komórek i mechanizmów ogólnoustrojowych do usunięcia jej następstw, co nazywane jest reakcją zapalną (zapaleniem).
Mechanizm PCD służy eliminacji niechcianych komórek - to jest komórek niespełniających już swojej funkcji, komórek zakażonych, nowotworowych, itd. oraz - czasem - komórek narządów nieużywanych, tak jak w przypadku grasicy kręgowców po okresie dojrzewania, czy macicy tychże po porodzie[25]. Uśmiercanie występuje także jako następstwo stanów zaburzonego funkcjonowania całego ustroju, a nie tylko pojedynczych komórek, czy fragmentów tkanek (np. w długotrwałej suszy u roślin, głodzenia u zwierząt, nowotworów, unieruchomienia, starości). U roślin PCD jest ponadto procesem powstawania niektórych tkanek takich jak drewno, czy twardzica (to jest tkanek martwych).
Po zainicjowaniu PCD, uwalniane są do cytoplazmy enzymy z klasy hydrolaz - takie jak kaspazy - rozkładające organelle komórkowe. Z tego względu zatrzymanie zainicjowanego procesu apoptozy lub nekrozy jest niemożliwe[26]. Procesy śmierci komórek przebiegają podobnie, ale nie identycznie u roślin i u zwierząt.
U roślin PCD może przebiegać bardzo powolnie - dzieje się tak np. gdy drzewa liściaste zrzucają jesienią liście: indukcja procesu śmierci komórek następuje dużo wcześniej niż spadną one z drzewa, po to aby odzyskać część magazynowanych w nich substancji.
Z komórek, które zatraciły możliwość uruchamiania mechanizmu apoptozy powstają nowotwory.
