Étapes d'un cycle cellulaire typique

Les deux types de cellules vivantes ont des cycles cellulaires différents. Procaryotes sont des organismes simples dont les cellules n'ont pas de noyau; ces cellules se développent puis se divisent sans suivre un cycle cellulaire complexe. Des cellules eucaryotes ont une structure complexe avec un noyau et des organites comme les mitochondries. Dans les cellules eucaryotes, le cycle cellulaire typique est constitué d'un processus de division cellulaire en quatre étapes appelé mitose (des sources plus récentes ajoutent une cinquième étape) et une trois à quatre étapes interphase dans laquelle la cellule passe le plus clair de son temps.

Dans les cellules procaryotes et eucaryotes, le cycle cellulaire est divisé entre la division cellulaire et la période entre les divisions. Les cellules procaryotes se développent tant que les nutriments nécessaires sont disponibles, qu'il y a suffisamment de place et que les déchets ne s'accumulent pas. Lorsqu'ils atteignent une certaine taille, ils se séparent en deux.

Pour les cellules eucaryotes, la croissance et la division cellulaires dépendent de nombreux facteurs. Les cellules eucaryotes font souvent partie d'un organisme multicellulaire, et elles ne peuvent pas simplement croître et se diviser indépendamment. Pour eux, la mitose et les étapes interphases du cycle cellulaire sont coordonnées avec les autres cellules de l'organisme. Cellules différencier assumer des rôles spécifiques. Beaucoup de ces cellules passent presque tout leur temps dans l'interphase, accomplissant leurs fonctions spécialisées.

Les cellules procaryotes n'ont que deux étapes dans leur cycle cellulaire. Ils sont soit en phase de croissance, soit, s'ils sont suffisamment gros, ils entrent dans la fission étape. La stratégie de survie de nombreux procaryotes est de se multiplier rapidement jusqu'à ce que des limites externes telles qu'un manque de nutriments soient atteintes. En conséquence, la partie fission du cycle cellulaire peut avoir lieu très rapidement.

La première étape de l'étape de fission est Réplication de l'ADN. Les cellules procaryotes ont un seul brin circulaire d'ADN attaché à la membrane cellulaire. Au cours de la fission, une copie de l'ADN est créée et également attachée à la membrane cellulaire. Au fur et à mesure que la cellule s'allonge en vue de la fission, les deux copies d'ADN sont séparées aux extrémités opposées de la cellule.

Un nouveau matériau de membrane cellulaire est déposé entre les deux extrémités de la cellule et une nouvelle paroi se développe entre elles. Lorsque la nouvelle paroi cellulaire est terminée, deux nouvelles cellules filles se séparent et entrent dans la phase de croissance de leur cycle cellulaire. Les nouvelles cellules ont chacune un brin d'ADN identique et une part de l'autre matériel cellulaire.

Comme les cellules procaryotes, les cellules des eucaryotes doivent répliquer leur ADN et se diviser en deux cellules filles. Ce processus est compliqué car de nombreux brins d'ADN doivent être copiés et la structure des cellules eucaryotes doit être dupliquée. De plus, des cellules spécialisées peuvent se reproduire rapidement tandis que d'autres ne se divisent presque jamais et d'autres encore sortent complètement du cycle cellulaire.

Les cellules eucaryotes se divisent parce que l'organisme se développe ou remplace des cellules perdues. Par exemple, les jeunes organismes doivent se développer dans leur ensemble et leurs cellules doivent se diviser. Les cellules de la peau meurent continuellement et sont éliminées de la surface de l'organisme. Ils doivent se diviser en continu pour remplacer ces cellules perdues. D'autres cellules telles que les neurones du cerveau sont hautement spécialisées et ne se divisent pas du tout. Le fait qu'une cellule ait un cycle cellulaire actif dépend de son rôle dans l'organisme.

Même les cellules qui se divisent régulièrement passent la plupart de leur temps en interphase, se préparant à se diviser. L'interphase comporte les quatre étapes suivantes :

• La première étape de l'écart est appelée g₁. C'est la phase de repos après que la cellule a terminé sa division par mitose et avant qu'elle ne commence à se préparer pour une autre division.
• De G1, la cellule peut sortir du cycle cellulaire et entrer dans le g₀ phase. en sol₀, les cellules ne se divisent plus ou ne se préparent plus à la division.
• Les cellules commencent à se préparer à la division en quittant G₁ et en entrant dans le synthèse ou S étape. L'ADN de la cellule est répliqué au cours du stade S comme première étape pour s'engager dans la mitose.
• Une fois la réplication de l'ADN terminée, la cellule entre dans la deuxième étape de brèche, g₂. Pendant G₂ la duplication correcte de l'ADN est vérifiée et les protéines cellulaires nécessaires à la division cellulaire sont produites.

Les étapes de brèche séparent la mitose du processus de réplication de l'ADN. Cette séparation est essentielle pour garantir que seules les cellules ayant une réplication complète et précise de l'ADN peuvent se diviser. g₁ intègre des points de contrôle qui vérifient que la cellule s'est divisée avec succès et que son ADN est correctement constitué. g₂ a différents points de contrôle pour s'assurer que la réplication de l'ADN a réussi. L'intégrité de l'ADN est vérifiée et la division cellulaire peut être annulée ou reportée.

Une fois que la cellule sort de l'interphase et G₂, la cellule se divise au cours de la mitose. Au début de la mitose, des copies en double de l'ADN existent et la cellule a produit suffisamment matériel, protéines, organites et autres éléments structurels pour permettre la division cellulaire en deux Cellules filles. Les quatre étapes de la mitose sont les suivantes :

• Prophase. L'ADN cellulaire forme des paires de chromosomes et la membrane nucléaire se dissout. Le fuseau le long duquel les chromosomes vont se séparer commence à se former. Lieu de sources plus récentes prométaphase après la prophase mais avant la métaphase.
  
• Métaphase. La formation du fuseau est terminée. et les chromosomes s'alignent sur la plaque métaphasique, un plan à mi-chemin entre les extrémités du fuseau.
• Anaphase. Les chromosomes commencent à migrer le long du fuseau, chacun des doublons se déplaçant vers les extrémités opposées de la cellule à mesure que la cellule s'allonge.
• Télophase. La migration chromosomique est terminée et un nouveau noyau se forme pour chaque ensemble. Le fuseau se dissout et une nouvelle membrane cellulaire se forme entre les deux cellules filles.

Mitose arrive relativement vite. Les nouvelles cellules entrent dans l'interphase G₁ étape. De nouvelles cellules se différencient souvent à ce stade et deviennent des cellules spécialisées telles que des cellules hépatiques ou des cellules sanguines. Certaines cellules restent indifférenciées et sont à l'origine de plusieurs cellules qui peuvent se diviser et se spécialiser. Les signaux de division cellulaire, de différenciation et de spécialisation proviennent d'autres cellules de l'organisme.

La fonction principale du cycle cellulaire est de produire des cellules filles avec un code génétique identique à la cellule d'origine. C'est là que le cycle peut s'effondrer avec les effets les plus nocifs, et c'est ce que les points de contrôle dans les étapes de brèche tentent d'éviter. Cellules filles avec ADN défectueux et donc un code génétique défectueux peut provoquer le cancer et d'autres maladies. Les cellules dépourvues de points de contrôle peuvent se multiplier de manière incontrôlée et créer des excroissances et des tumeurs.

Lorsqu'une cellule découvre un problème à un point de contrôle, elle peut essayer de résoudre le problème ou, si elle ne le peut pas, elle peut déclencher la mort cellulaire ou apoptose. Les étapes et les points de contrôle élaborés du cycle cellulaire permettent de garantir que seules les cellules saines avec un ADN vérifié peuvent se multiplier et produire les millions de nouvelles cellules qu'un corps normal produit régulièrement.

Un cycle cellulaire qui ne fonctionne pas correctement conduit rapidement à des cellules défectueuses. Si ceux-ci ne sont pas capturés à un point de contrôle, le résultat peut être un organisme qui ne peut pas remplir des fonctions normales telles que la recherche de nourriture ou la reproduction. Si les cellules défectueuses se trouvent dans un organe clé tel que le cœur ou le cerveau, la mort de l'organisme peut en résulter.