Tüüpilise rakutsükli etapid

Seda tüüpi elusrakkudel on erinevad rakutsüklid. Prokarüootid on lihtsad organismid, mille rakkudel puudub tuum; need rakud kasvavad ja jagunevad siis keerulist rakutsüklit järgimata. Eukarüootsed rakud on keeruka struktuuriga tuuma ja organellidega nagu mitokondrid. Eukarüootsetes rakkudes koosneb tüüpiline rakutsükkel neljaetapilisest rakujagamisprotsessist, mida nimetatakse mitoos (uuemad allikad lisavad viienda etapi) ja a kolme- kuni neljaastmeline interfaas milles rakk veedab suurema osa ajast.

Nii prokarüootsetes kui ka eukarüootsetes rakkudes on rakutsükkel jaotatud raku pooldumine ja jagunemiste vaheline periood. Prokarüootsed rakud kasvavad seni, kuni vajalikud toitained on olemas, ruumi on piisavalt ja jäätmeid ei teki. Teatud suuruse saavutades jagunevad nad kaheks.

Eukarüootsete rakkude puhul sõltub rakkude kasv ja jagunemine paljudest teguritest. Eukarüootsed rakud moodustavad sageli osa mitmerakulisest organismist ning nad ei saa lihtsalt iseseisvalt kasvada ja jagada. Nende jaoks on mitoos ja faaside vaheline rakutsükli etapp kooskõlastatud organismi teiste rakkudega. Rakud

Prokarüootsete rakkude rakutsüklis on ainult kaks etappi. Nad on kas kasvufaasis või kui nad on piisavalt suured, sisenevad nad lõhustumine etapp. Paljude prokarüootide ellujäämisstrateegia on kiire paljunemine, kuni saavutatakse välised piirid, näiteks toitainete puudus. Selle tulemusena võib rakutsükli lõhustumine osa toimuda väga kiiresti.

Lõhustumisetapi esimene samm on DNA replikatsioon. Prokarüootsetes rakkudes on rakumembraanile kinnitatud üks ümmargune DNA ahel. Lõhustumise ajal tehakse DNA koopia ja kinnitatakse see ka rakumembraanile. Kui rakk lõhustumise ettevalmistamisel pikeneb, tõmmatakse kaks DNA koopiat lahku raku vastaskülgedesse.

Raku kahe otsa vahele ladestub uus rakumembraanimaterjal ja nende vahele kasvab uus sein. Kui uus rakusein on valmis, eralduvad kaks uut tütarrakku ja sisenevad oma rakutsükli kasvu staadiumisse. Kõigil uutel rakkudel on identne DNA ahel ja osa teisest rakumaterjalist.

Nagu prokarüootsed rakud, peavad ka eukarüootide rakud oma DNA paljundama ja jagunema kaheks tütarrakuks. See protsess on keeruline, kuna tuleb kopeerida paljusid DNA ahelaid ja kopeerida eukarüootse raku struktuur. Lisaks võivad spetsialiseerunud rakud paljuneda kiiresti, teised aga peaaegu kunagi ei jagu ja kolmandad väljuvad rakutsüklist üldse.

Eukarüootsed rakud jagunevad, kuna organism kasvab või see asendab kadunud rakke. Näiteks peavad noored organismid kasvama tervikuna ja nende rakud peavad jagunema. Naharakud surevad pidevalt ja eralduvad organismi pinnalt. Need peavad kaotatud rakkude asendamiseks pidevalt jagunema. Teised rakud, näiteks aju neuronid, on väga spetsialiseerunud ja ei jagune üldse. Kas rakul on aktiivne rakutsükkel, sõltub selle rollist kehas.

Isegi regulaarselt jagunevad rakud veedavad suurema osa ajast faasides, valmistudes jagunemiseks. Interphase'il on järgmised neli etappi:

• Esimest lõheetappi nimetatakse G₁. See on puhkefaas pärast seda, kui rakk on mitoosi teel jagunemise lõpetanud ja enne kui ta hakkab valmistuma uueks jagunemiseks.
• Alates G1 võib lahter rakutsüklist väljuda ja siseneda G₀ faas. G-s₀, rakud enam ei jagune ega valmistu jagunemiseks.
• Rakud hakkavad jagunemiseks valmistuma G-st väljumisel₁ ja sisenemine süntees või S etapp. Raku DNA replikatsioon toimub S-staadiumis esimese sammuna mitoosiga tegelemisel.
• Kui DNA replikatsioon on lõpule jõudnud, läheb rakk teise lõhe staadiumisse, G₂. G ajal₂ kontrollitakse DNA õiget dubleerimist ja toodetakse rakkude jagunemiseks vajalikke rakuvalke.

Lünga etapid eraldavad mitoosi DNA replikatsiooniprotsessist. See eraldamine on kriitilise tähtsusega tagamaks, et ainult täieliku ja täpse DNA replikatsiooniga rakud saaksid jagada. G₁ sisaldab kontrollpunkte, mis kontrollivad, kas rakk on edukalt jagunenud ja kas selle DNA on korralikult moodustatud. G₂ omab erinevaid kontrollpunkte, et veenduda, et DNA replikatsioon on olnud edukas. DNA terviklikkust kontrollitakse ja rakkude jagunemist saab tühistada või edasi lükata.

Kui rakk väljub interfaasist ja G₂, rakk mitoosi ajal lõheneb. Mitoosi alguses on DNA duplikaatkoopiad olemas ja rakk on tootnud piisavalt materjalid, valgud, organellid ja muud struktuurielemendid, mis võimaldavad rakkude jagunemist kaheks tütarrakud. Mitoosi neli etappi on järgmised:

• Ettekujutus. Raku DNA moodustab kromosoomipaare ja tuumamembraan lahustub. Hakkab moodustuma spindel, mida mööda kromosoomid eralduvad. Uuemate allikate koht prometafaas pärast profaasi, kuid enne metafaasi.
  
• Metafaas. Spindli moodustumine on täielik. ja kromosoomid asuvad metafaasiplaadi ääres, spindli otste vahel pool tasapinda.
• Anafaas. Kromosoomid hakkavad mööda spindlit migreeruma, kusjuures iga duplikaat liigub raku pikenedes raku vastassuundadesse.
• Telefaas. Kromosoomide ränne on täielik ja iga komplekti jaoks moodustub uus tuum. Spindel lahustub ja kahe tütraku vahel moodustub uus rakumembraan.

Mitoos juhtub suhteliselt kiiresti. Uued lahtrid sisenevad faasi G₁ etapp. Uued rakud eristuvad sel hetkel sageli ja muutuvad spetsiaalseteks rakkudeks, näiteks maksarakkudeks või vererakkudeks. Mõni rakk jääb diferentseerimata ja on nende rakkude allikas, mis võivad jagada ja spetsialiseeruda. Rakkude jagunemise, diferentseerumise ja spetsialiseerumise signaalid pärinevad organismi teistest rakkudest.

Rakutsükli põhiülesanne on tütarrakkude tootmine a-ga geneetiline kood identne algse lahtriga. See on koht, kus tsükkel võib laguneda kõige kahjulikumate mõjudega ja seda püütakse vältida lõheetappide kontrollpunktides. Tütarrakud defektse DNA-ga ja seetõttu võib defektne geneetiline kood põhjustada vähki ja muid haigusi. Rakud, millel puudub kontrollpunkt, võivad kontrollimatult paljuneda ning võivad tekitada kasvajaid ja kasvajaid.

Kui rakk avastab probleemi kontrollpunktis, võib ta proovida probleemi lahendada või kui see ei õnnestu, võib see põhjustada rakusurma või apoptoos. Keerulised rakutsükli etapid ja kontrollpunktid aitavad tagada, et ainult kontrollitud DNA-ga terved rakud suudavad paljuneda ja toota miljoneid uusi rakke, mida normaalne keha regulaarselt toodab.

Rakutsükkel, mis ei tööta korralikult, viib kiiresti defektsete rakkudeni. Kui neid kontrollpunktis ei tabata, võib tulemuseks olla organism, mis ei suuda täita tavalisi funktsioone, näiteks toidu otsimine või paljunemine. Kui defektsed rakud asuvad võtmeorganis, näiteks südames või ajus, võib see põhjustada organismi surma.