Sisemised tegurid, mis mõjutavad rakkude jagunemist

Arenenud organismide rakud ei jagune pidevalt, vaid pigem planeeritult ja koordineeritult. Noored organismid kasvavad kontrollitult ja küpsete organismide rakud ei jagune nii sageli. Selle kooskõlastamise saavutamiseks kasutavad rakud jagunemise aja otsustamiseks nii väliseid kui ka sisemisi tegureid.

Aastal rakutsükkel, veedavad rakud suurema osa ajast faasidevaheline etapp kus nad täidavad spetsialiseerunud funktsioone ja kasvavad. Kui rakkude jagunemist mõjutavad sise- või välistegurid lasevad neil jagada, läbivad nad ettevalmistamiseks mitu etappi. Igas etapis võivad nad peatada jagamisprotsessi sõltuvalt olemasolevatest teguritest.

Rakkude jagunemist mõjutavad sisemised tegurid on eriti olulised, kuna need aitavad tagada rakkude jagunemise alles siis, kui organism vajab uusi rakke. Selliste tegurite hulka kuuluvad rakus endas olevad kemikaalid ja keemilised päästikud mis tulenevad teiste rakkude signaalidest. Need kemikaalid mõjutavad rakkude ja organismi kasvu ja käitumist.

Rakutsükkel koosneb osast, milles rakk tegelikult jaguneb, ja interfaasist või osast, milles rakk pole jagunemiseks valmis või teeb selleks ettevalmistusi.

Rakutsükli neli peamist etappi on järgmised:

1. 1. vahe. Rakk on edukalt jagunenud ja kaks uut tütarrakku on valmis organismis oma ülesandeid täitma. Enamik rakke veedab selles etapis peaaegu kogu oma aja.
2. Süntees. Rakk on otsustanud jagada ja korrata oma DNA-d, nii et tal on igast kromosoomist nõutavad kaks koopiat.
3. Lõhe 2. Lahter on jagamiseks valmis, kuid peab kontrollima, kas kõik on valmis. DNA terviklikkus, piisava rakumaterjali olemasolu ja teistest rakkudest pärinevate signaalide kontrollimine viiakse läbi.
4. Mitoos. Kromosoomid ja tuum jagunevad. Organellid jagatakse välja ja rakul kasvab uus jagamismembraan. Luuakse kaks identset tütarrakku.

Punktid, kus välised ja sisemised tegurid võivad rakutsüklit ja rakkude jagunemisprotsessi mõjutada, paiknevad lünkade ja mitoosi ulatuses. Need kontrollpunktid võimaldavad keemilistel signaalidel ja muudel teguritel edasist arengut peatada. Need on tegurid, mis kontrollivad rakutsüklit ja rakkude jagunemist.

Kaks peamist omadust, mida rakud kontrollpunktide ajal kontrollivad, on see, kas rakul on piisavalt materjali jagunemiseks kaheks funktsionaalseks tütarrakuks ja kas raku DNA on kahjustamata. Kuigi mõlemad need tegurid on rakusisesed, võivad neid mõjutada välised tegurid.

Tüüpiline välised tegurid mis mõjutavad rakkude jagunemist, on järgmised:

• Tooraine kättesaadavus võib mõjutada rakkude jagunemist. Kui toitaineid pole piisavalt, ei saa rakk piisavalt kasvada ega hakka jagunema.
• Kiirgus saab muuta DNA molekule. Kui DNA-l on valed järjestused, siis rakk kas ootab ja parandab DNA, lõpetab jagunemise või siseneb raku apoptoosi või rakusurma.
• Toksiinid võib kahjustada raku DNA-d. Sellised kahjustused avastatakse kontrollpunktides ja rakk lõpetab jagunemise.
• Viirused kopeerida raku ainevahetuse kaaperdamisega, et rakust koopiad teha viirus, kuid viirused võivad mõjutada ka raku DNA-d. Kui kontrollpunktis sellised kõrvalekalded avastatakse, ei lahter lahku.
• Narkootikumid võib mõjutada rakkude jagunemist. Näiteks mõjutavad vähiravimid rakkude jagunemist, blokeerides raku jagunemise jätkamiseks vajalikud sisemised tegurid või toimingud.

Sellised keskkonnamõjud mõjutavad sisemisi tegureid ja nende kaudu rakkude jagunemist. Lahter võib jagamise lõpetada, kui see parandab või lahendab probleeme. Mõnel juhul saavad rakud rakutsükli ja raku jagunemise protsessi jätkata, samal ajal kui rakud ei jagune.

Organismil on sisemised ja välised regulaatorid, mis koordineerivad rakkude jagunemist konkreetsetes elundites või kudedes. Näiteks osad naharakud jagunevad pidevalt, asendades kulunud ja surnud naharakud naha pinnalt. Sise- ja välised regulaatorid käskige madalama nahataseme naharakkudel jagada, kui on vaja rohkem naharakke.

Selliste reguleerivate asutuste hulka kuuluvad järgmised:

• Kasvuhormoon. Kontrollib noorte organismide rakkude kasvu, kuid peatab seejärel kasvu, kui organism saab küpseks.
• Tihedusest sõltuv raku signaalimine. Kui on rakke, mis saadavad signaale igast küljest, võib rakk jagunemise lõpetada. Kui ühel või mitmel küljel signaale pole, võib rakk edasi jagada.
• G1 kontrollpunkt. Lahter kontrollib, kas see on jagamisprotsessi alustamiseks valmis. Kui ei, siis võib rakk jagamise edasi lükata, mõnda juurde kasvatada või jagamise täielikult lõpetada.
• G2 kontrollpunkt. DNA replikatsioon on lõppenud ja rakk on valmis jagunema. DNA molekulide täielikkust ja täpsust kontrollitakse. Probleemi ilmnemisel proovib lahter selle lahendada või võib jagamisprotsessi peatada.
• M kontrollpunkt. Mitoos on alanud ja see on viimane võimalus viivitada või peatada raku pooldumine. Rakk kontrollib, kas õiged DNA molekulid on eraldunud ja kas nad on valmis moodustama kaks rakku.

Organismi sisemised tegurid mängivad võtmerolli selle kindlaksmääramisel, kas rakk hakkab jagunema ja kas see jaguneb edukalt. Teised rakud saadavad signaale ja jagunemisvalmid rakud reageerivad. Kontrollpunkte ise kontrollivad igas lahtrisisesed kemikaalid.

Kui rakud jõuavad rakutsükli jooksul kontrollpunkti, reguleerib see, kas nad jätkavad jagamist või katkestavad protsessi tsükliinist sõltuvad valgukinaasid. Kinaasid esinevad rakus, samal ajal kui tsükliinide kontsentratsioon tõuseb ja langeb koos rakutsükliga. Tsükliinid aktiveerivad kinaasid.

Kinaasidel on a signaali integreerimise funktsioon raku sisemiste signaalide jaoks, näiteks kahjustatud DNA olemasolu või spetsiifiliste toitainete olemasolu. Õigete signaalide olemasolul aktiveerivad tsükliinid kinaasid ja rakk läbib kontrollpunkti. Kui blokeeriv signaal on olemas või vajalik signaal puudub, ei pruugi mõned kinaasid aktiveeruda ja rakk jaguneb.

Rakkude jagunemist kontrollitakse rangelt, sest kui midagi läheb valesti, võivad rakud jagunemise lõpetada, kui on vaja uusi rakke või nad saavad jätkata jagada kontrollimatult. Sel juhul võivad organismil tekkida kasvajad või sellised haigused nagu vähk.

Rakkude jagunemist mõjutavaid sisemisi tegureid, nagu rakusignaalid ja tsükliinist sõltuvad kinaasid, reguleerivad ise organismi omad geneetiline kood. Geenid võimaldavad rakkudel toota vajalikke valke ja hormoone, mida kasutatakse rakkude jagunemise reguleerimiseks.

Kui geen muteerub või saab kahjustusi, ei saa enam rakkude jagunemist peatavaid aineid toota ja rakud võivad jagunemist jätkata, kui neid pole vaja. Erinevat tüüpi vähk tekivad siis, kui sellised soovimatud rakumassid muutuvad pahaloomuliseks ja saadavad välja kasvajarakud teistele kehaosadele.

Rakkude jagunemise sisemised regulaatorid hoiavad kudede kasvu kontrolli all ja suunavad rakke vajadusel jagunema. Need on terve organismi põhiosa, suunates kasvu küpsuseni ja seejärel ainult kaotatud või kahjustatud rakkude asendamiseks.