Εσωτερικοί παράγοντες που επηρεάζουν την κυτταρική διαίρεση

Τα κύτταρα σε προχωρημένους οργανισμούς δεν χωρίζονται συνεχώς αλλά μάλλον με προγραμματισμένο, συντονισμένο τρόπο. Οι νεαροί οργανισμοί αναπτύσσονται με ελεγχόμενο τρόπο και τα κύτταρα των ώριμων οργανισμών δεν χωρίζονται τόσο συχνά. Για να επιτευχθεί αυτός ο συντονισμός, τα κύτταρα χρησιμοποιούν τόσο εξωτερικούς όσο και εσωτερικούς παράγοντες για να αποφασίσουν πότε θα χωριστούν.

Στο κυτταρικός κύκλος, τα κύτταρα περνούν το μεγαλύτερο μέρος του χρόνου τους στο ενδιάμεσο στάδιο όπου εκτελούν εξειδικευμένες λειτουργίες και αναπτύσσονται. Όταν εσωτερικοί ή εξωτερικοί παράγοντες που επηρεάζουν τη διαίρεση των κυττάρων τους λένε να χωρίσουν, περνούν διάφορα στάδια για να προετοιμαστούν. Σε κάθε στάδιο, μπορούν να σταματήσουν τη διαδικασία διαίρεσης ανάλογα με τους παράγοντες που υπάρχουν.

Οι εσωτερικοί παράγοντες που επηρεάζουν τη διαίρεση των κυττάρων είναι ιδιαίτερα σημαντικοί επειδή βοηθούν στη διασφάλιση της διάσπασης των κυττάρων μόνο όταν χρειάζονται νέα κύτταρα από τον οργανισμό. Τέτοιοι παράγοντες περιλαμβάνουν χημικές ουσίες που υπάρχουν στο ίδιο το κύτταρο και

Ο κυτταρικός κύκλος αποτελείται από το μέρος στο οποίο το κύτταρο πραγματικά διαιρείται και την ενδιάμεση φάση, ή μέρος στο οποίο το κύτταρο δεν είναι έτοιμο για διαίρεση ή κάνει προετοιμασίες για αυτό.

Τα τέσσερα κύρια στάδια του κυτταρικού κύκλου είναι τα εξής:

1. Κενό 1. Το κελί χωρίστηκε με επιτυχία και τα δύο νέα θυγατρικά κύτταρα είναι έτοιμα να αναλάβουν τους ρόλους τους στον οργανισμό. Τα περισσότερα κύτταρα περνούν σχεδόν όλο το χρόνο τους σε αυτό το στάδιο.
2. Σύνθεση. Το κύτταρο αποφάσισε να διαιρέσει και να αναπαράγει το DNA του, ώστε να έχει τα απαιτούμενα δύο αντίγραφα κάθε χρωμοσώματος.
3. Κενό 2. Το κελί είναι έτοιμο να χωρίσει, αλλά πρέπει να ελέγξει για να βεβαιωθεί ότι όλα είναι έτοιμα. Διεξάγεται η ακεραιότητα του DNA, η παρουσία αρκετού κυτταρικού υλικού και η επαλήθευση σημάτων από άλλα κύτταρα.
4. Μίτωσις. Τα χρωμοσώματα και ο πυρήνας διαιρούνται. Τα οργανίδια μοιράζονται και το κύτταρο αναπτύσσει μια νέα μεμβράνη διαχωρισμού. Δημιουργούνται δύο πανομοιότυπα θυγατρικά κελιά.

Τα σημεία στα οποία εξωτερικοί και εσωτερικοί παράγοντες μπορούν να επηρεάσουν τον κυτταρικό κύκλο και τη διαδικασία διαίρεσης των κυττάρων βρίσκονται σε όλα τα κενά και τη μίτωση. Αυτά τα σημεία ελέγχου επιτρέπουν στα χημικά σήματα και άλλους παράγοντες να σταματήσουν την περαιτέρω πρόοδο. Αυτοί είναι οι παράγοντες που ελέγχουν τον κυτταρικό κύκλο και την κυτταρική διαίρεση.

Τα δύο κύρια χαρακτηριστικά που τα κελιά επαληθεύουν κατά τη διάρκεια των σημείων ελέγχου είναι εάν το κελί έχει αρκετό υλικό στο χέρι για να χωριστεί σε δύο λειτουργικά θυγατρικά κύτταρα και εάν το κυτταρικό DNA δεν είναι κατεστραμμένο. Ενώ και οι δύο αυτοί παράγοντες είναι εσωτερικοί στο κελί, μπορούν να επηρεαστούν από εξωτερικούς παράγοντες.

Τυπικός εξωτερικοί παράγοντες που επηρεάζουν την κυτταρική διαίρεση είναι οι εξής:

• Διαθεσιμότητα πρώτων υλών μπορεί να επηρεάσει την κυτταρική διαίρεση. Εάν δεν υπάρχουν αρκετά θρεπτικά συστατικά, το κύτταρο δεν μπορεί να αναπτυχθεί αρκετά και δεν θα διαιρεθεί.
• Ακτινοβολία μπορώ αλλαγή μορίων DNA. Εάν το DNA έχει λανθασμένες αλληλουχίες, το κύτταρο είτε θα περιμένει και θα επισκευάσει το DNA, θα σταματήσει να διαιρείται ή θα εισέλθει στην απόπτωση των κυττάρων ή στον κυτταρικό θάνατο.
• Τοξίνες μπορεί να βλάψει το κυτταρικό DNA. Τέτοιες ζημιές θα εντοπιστούν στα σημεία ελέγχου και το κελί θα σταματήσει να διαιρείται.
• Ιοί επαναλάβετε με πειρατεία του μεταβολισμού ενός κυττάρου για να δημιουργήσετε αντίγραφα του ιός, αλλά οι ιοί μπορούν επίσης να επηρεάσουν το DNA των κυττάρων. Εάν εντοπιστούν τέτοιες ανωμαλίες σε ένα σημείο ελέγχου, το κελί δεν θα διαιρεθεί.
• Φάρμακα μπορεί να επηρεάσει την κυτταρική διαίρεση. Για παράδειγμα, τα καρκινικά φάρμακα επηρεάζουν την κυτταρική διαίρεση αποκλείοντας εσωτερικούς παράγοντες ή ενέργειες που είναι απαραίτητες για να προχωρήσει η κυτταρική διαίρεση.

Τέτοιος περιβαλλοντικές επιρροές επηρεάζουν τους εσωτερικούς παράγοντες και μέσω αυτών επηρεάζουν την κυτταρική διαίρεση. Το κελί μπορεί να σταματήσει να διαιρείται ενώ επιδιορθώνει ή διορθώνει προβλήματα. Σε ορισμένες περιπτώσεις τα κύτταρα μπορούν στη συνέχεια να συνεχίσουν τη διαδικασία κυτταρικού κύκλου και διαίρεσης κυττάρων ενώ σε άλλες περιπτώσεις το κύτταρο δεν θα διαιρεθεί.

Ο οργανισμός έχει εσωτερικούς και εξωτερικούς ρυθμιστές που συντονίζουν την κυτταρική διαίρεση εντός συγκεκριμένων οργάνων ή ιστών. Για παράδειγμα, ορισμένα κύτταρα του δέρματος διαιρούνται συνεχώς για να αντικαταστήσουν τα φθαρμένα και νεκρά κύτταρα του δέρματος που απομακρύνονται από την επιφάνεια του δέρματος. Εσωτερικοί και εξωτερικοί ρυθμιστές πείτε στα κύτταρα του δέρματος σε χαμηλότερο επίπεδο δέρματος να χωρίσουν εάν χρειάζονται περισσότερα δερματικά κύτταρα.

Τέτοιοι ρυθμιστές περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:

• Ορμόνη ανάπτυξης. Ελέγχει την ανάπτυξη των κυττάρων σε νεαρούς οργανισμούς, αλλά στη συνέχεια μειώνει την ανάπτυξη όταν ο οργανισμός φτάσει σε ώριμο μέγεθος.
• Κυτταρική σηματοδότηση που εξαρτάται από την πυκνότητα. Εάν υπάρχουν κελιά που στέλνουν σήματα από όλες τις πλευρές, ένα κελί μπορεί να σταματήσει να διαιρείται. Εάν δεν υπάρχουν σήματα σε μία ή περισσότερες πλευρές, το κελί θα μπορούσε να συνεχίσει να διαιρείται.
• Σημείο ελέγχου G1. Το κελί ελέγχει για να βεβαιωθεί ότι είναι έτοιμο να ξεκινήσει η διαδικασία διαίρεσης. Εάν όχι, το κελί μπορεί να αναβάλει τη διαίρεση, να αναπτυχθεί περισσότερο ή να σταματήσει να διαιρείται εντελώς.
• Σημείο ελέγχου G2. Η αντιγραφή του DNA ολοκληρώθηκε και το κελί είναι έτοιμο να διαχωριστεί Τα μόρια DNA ελέγχονται για πληρότητα και ακρίβεια. Εάν υπάρχει πρόβλημα, το κελί προσπαθεί να το διορθώσει ή μπορεί να σταματήσει τη διαδικασία διαίρεσης.
• Μ σημείο ελέγχου. Η μίωση έχει ξεκινήσει και αυτή είναι η τελευταία ευκαιρία να καθυστερήσετε ή να σταματήσετε κυτταρική διαίρεση. Το κύτταρο ελέγχει ότι τα σωστά μόρια DNA έχουν διαχωριστεί και είναι έτοιμα να σχηματίσουν δύο κύτταρα.

Παράγοντες εσωτερικοί στον οργανισμό διαδραματίζουν βασικό ρόλο στον προσδιορισμό του κατά πόσον ένα κύτταρο αρχίζει να διαιρείται και εάν διαιρείται με επιτυχία. Άλλα κελιά στέλνουν σήματα και τα κελιά που είναι έτοιμα να διαχωριστούν αντιδρούν. Τα ίδια τα σημεία ελέγχου ελέγχονται από χημικές ουσίες εσωτερικές σε κάθε κελί.

Όταν τα κελιά φτάνουν σε ένα σημείο ελέγχου εντός του κυτταρικού κύκλου, είτε συνεχίζουν τη διαίρεση είτε ακυρώνουν τη διαδικασία ρυθμίζεται από εξαρτώμενες από κυκλίνη πρωτεϊνικές κινάσες. Οι κινάσες υπάρχουν στο κύτταρο ενώ η συγκέντρωση των κυκλίνων αυξάνεται και μειώνεται με τον κυτταρικό κύκλο. Οι κυκλίνες ενεργοποιούν τις κινάσες.

Οι κινάσες έχουν συνάρτηση ολοκλήρωσης σήματος για σήματα εσωτερικών κυττάρων όπως η παρουσία κατεστραμμένου DNA ή η παρουσία συγκεκριμένων θρεπτικών ουσιών. Εάν υπάρχουν τα σωστά σήματα, οι κινάσες ενεργοποιούνται από τις κυκλίνες και το κελί περνά από το σημείο ελέγχου. Εάν υπάρχει σήμα αποκλεισμού ή απουσιάζει ένα απαιτούμενο σήμα, ορισμένες από τις κινάσες ενδέχεται να μην είναι ενεργοποιημένες και το στοιχείο σταματά να διαιρείται.

Η κυτταρική διαίρεση ελέγχεται αυστηρά επειδή, εάν κάτι πάει στραβά, τα κύτταρα μπορούν να σταματήσουν να διαιρούνται όταν χρειάζονται νέα κελιά ή μπορούν να συνεχίσουν διαιρέστε ανεξέλεγκτα. Σε αυτήν την περίπτωση, ο οργανισμός μπορεί να αναπτύξει όγκους ή ασθένειες όπως ο καρκίνος.

Οι εσωτερικοί παράγοντες που επηρεάζουν την κυτταρική διαίρεση, όπως τα κυτταρικά σήματα και οι εξαρτώμενες από κυκλίνη κινάσες, οι ίδιοι ρυθμίζονται από τον οργανισμό γενετικός κώδικας. Τα γονίδια επιτρέπουν στα κύτταρα να παράγουν τις απαιτούμενες πρωτεΐνες και ορμόνες που χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση της κυτταρικής διαίρεσης.

Εάν ένα γονίδιο μεταλλαχθεί ή υποστεί βλάβη, ουσίες που κανονικά θα σταματούσαν την κυτταρική διαίρεση δεν μπορούν πλέον να παραχθούν και τα κύτταρα μπορεί να συνεχίσουν να διαιρούνται όταν δεν είναι απαραίτητα. Διαφορετικά είδη καρκίνου συμβαίνει όταν τέτοιες ανεπιθύμητες κυτταρικές μάζες γίνονται κακοήθεις και αποστέλλονται καρκινικά κύτταρα σε άλλα μέρη του σώματος.

Οι εσωτερικοί ρυθμιστές της διαίρεσης των κυττάρων διατηρούν τον έλεγχο των ιστών σε έλεγχο και και κατευθύνουν τα κύτταρα να διαιρεθούν ανάλογα με τις ανάγκες. Αποτελούν βασικό μέρος ενός υγιούς οργανισμού, που κατευθύνει την ανάπτυξη έως την ωριμότητα και στη συνέχεια μόνο για την αντικατάσταση χαμένων ή κατεστραμμένων κυττάρων.