Stanice se u naprednim organizmima ne dijele kontinuirano, već planirano, koordinirano. Mladi organizmi rastu kontrolirano, a stanice zrelih organizama ne dijele se tako često. Da bi postigle ovu koordinaciju, stanice koriste i vanjske i unutarnje čimbenike da bi odlučile kada će se podijeliti.
U stanični ciklus, stanice provode većinu svog vremena u međufazna faza gdje obavljaju specijalizirane funkcije i rastu. Kad im unutarnji ili vanjski čimbenici koji utječu na diobu stanica kažu da se dijele, oni prolaze nekoliko faza kako bi se pripremili. U svakoj fazi mogu zaustaviti postupak podjele, ovisno o prisutnim čimbenicima.
Unutarnji čimbenici koji utječu na diobu stanica posebno su važni jer pomažu u osiguranju dijeljenja stanica samo kada organizam trebaju nove stanice. Takvi čimbenici uključuju kemikalije prisutne u samoj stanici i kemijski okidači koji proizlaze iz signala drugih stanica. Te kemikalije utječu na rast i ponašanje stanica i organizma.
Stanični ciklus upravlja odjelom stanica
Stanični ciklus sastoji se od dijela u kojem se stanica zapravo dijeli i međufaze, ili dijela u kojem stanica nije spremna za diobu ili se za nju priprema.
Četiri glavne faze staničnog ciklusa su kako slijedi:
- Razmak 1. Stanica se uspješno podijelila i dvije nove stanice kćeri spremne su preuzeti svoje uloge u organizmu. Većina stanica provodi gotovo cijelo svoje vrijeme u ovoj fazi.
- Sinteza. Stanica je odlučila podijeliti i replicirati svoju DNK, tako da će imati potrebne dvije kopije svakog kromosoma.
- Razmak 2. Stanica je spremna za dijeljenje, ali mora provjeriti je li sve spremno. Provodi se integritet DNA, prisutnost dovoljno staničnog materijala i provjera signala iz drugih stanica.
- Mitoza. Kromosomi i jezgra se dijele. Organele se dijele, a stanici raste nova dijeljiva membrana. Stvorene su dvije identične stanice kćeri.
Točke u kojima vanjski i unutarnji čimbenici mogu utjecati na stanični ciklus i proces stanične diobe smještene su kroz praznine i mitozu. Ovi kontrolne točke omogućiti kemijskim signalima i drugim čimbenicima da zaustave daljnji napredak. To su čimbenici koji kontroliraju stanični ciklus i diobu stanica.
Okoliš i bolesti mogu pokrenuti unutarnje čimbenike
Dvije glavne karakteristike koje stanice provjeravaju tijekom kontrolnih točaka su imaju li stanica pri ruci dovoljno materijala da se podijeli u dvije funkcionalne stanice kćeri i je li stanična DNA neoštećena. Iako su oba ova čimbenika unutarnja u stanici, na njih mogu utjecati vanjski čimbenici.
Tipično vanjski faktori koji utječu na diobu stanica su sljedeći:
- Dostupnost sirovina mogu utjecati na diobu stanica. Ako nema dovoljno hranjivih sastojaka, stanica ne može rasti dovoljno i neće se dijeliti.
- Radijacija limenka mijenjati molekule DNA. Ako DNA ima netočne sekvence, stanica će ili pričekati i popraviti DNK, zaustaviti se dijeljenje ili ući u staničnu apoptozu ili staničnu smrt.
- Otrovima može oštetiti DNA stanice. Takva će se šteta otkriti na kontrolnim točkama i stanica će se prestati dijeliti.
- Virusi replicirati otmicom metabolizma stanice kako bi se napravile kopije virus, ali virusi mogu utjecati i na staničnu DNA. Ako se na kontrolnoj točki otkriju takve anomalije, stanica se neće dijeliti.
- Droge mogu utjecati na diobu stanica. Na primjer, lijekovi protiv raka utječu na staničnu diobu blokirajući unutarnje čimbenike ili radnje bitne za nastavak stanične diobe.
Takva utjecaji okoline utječu na unutarnje čimbenike i preko njih utječu na diobu stanica. Stanica se može prestati dijeliti dok popravlja ili rješava probleme. U nekim slučajevima stanice tada mogu nastaviti stanični ciklus i proces diobe stanica, dok se u drugim slučajevima stanica neće dijeliti.
Unutarnji i vanjski regulatori izravno utječu na podjelu stanica
Organizam ima unutarnje i vanjske regulatore koji koordiniraju diobu stanica unutar određenih organa ili tkiva. Primjerice, neke se stanice kože neprestano dijele kako bi nadomjestile istrošene i mrtve stanice kože izlizane s površine kože. Unutarnji i vanjski regulatori recite stanicama kože na nižoj razini kože da se podijele ako je potrebno više stanica kože.
Takvi regulatori uključuju sljedeće:
- Hormon rasta. Kontrolira rast stanica u mladim organizmima, ali zatim smanjuje rast kad organizam dosegne zrelu veličinu.
- Signalizacija stanica ovisna o gustoći. Ako postoje stanice koje šalju signale sa svih strana, stanica se može prestati dijeliti. Ako nema signala na jednoj ili više strana, stanica bi se mogla nastaviti dijeliti.
- G1 kontrolna točka. Stanica provjerava je li spremna za početak postupka dijeljenja. Ako ne, stanica može odgoditi dijeljenje, još više narasti ili uopće prestati dijeliti.
- G2 kontrolna točka. Replikacija DNA je dovršena i stanica je spremna za cijepanje. Provjerava se cjelovitost i točnost molekula DNA. Ako postoji problem, stanica ga pokušava popraviti ili može zaustaviti postupak diobe.
- M kontrolna točka. Mitoza je započela i ovo je zadnja šansa za odgodu ili zaustavljanje dijeljenje stanica. Stanica provjerava jesu li se ispravne molekule DNA odvojile i spremne su za stvaranje dvije stanice.
Čimbenici koji su unutar organizma igraju ključnu ulogu u određivanju započinje li stanica dijeljenje i dijeli li se uspješno. Ostale stanice šalju signale i stanice koje su spremne za dijeljenje reagiraju. Sama kontrolna mjesta kontroliraju kemikalije unutar svake stanice.
Kinaze i ciklini su unutarnji čimbenici koji reguliraju podjelu
Kad stanice dosegnu kontrolnu točku unutar staničnog ciklusa, regulira li se nastavak dijeljenja ili prekid postupka protein-kinaze ovisne o ciklinima. Kinaze su prisutne u stanici, dok koncentracija ciklina raste i opada sa staničnim ciklusom. Ciklini aktiviraju kinaze.
Kinaze imaju a funkcija integracije signala za unutarnje stanične signale poput prisutnosti oštećene DNA ili prisutnosti specifičnih hranjivih sastojaka. Ako su prisutni pravi signali, kinaze aktiviraju ciklini i stanica prolazi kontrolnu točku. Ako je prisutan signal blokiranja ili odsutni potreban signal, neke od kinaza možda neće biti aktivirane, a stanica se prestaje dijeliti.
Kad odjel ćelija pogriješi
Podjela stanica strogo se kontrolira jer, ako nešto pođe po zlu, stanice se mogu prestati dijeliti kad su potrebne nove stanice ili mogu nastaviti podijeliti nekontrolirano. U tom slučaju organizam može razviti tumore ili bolesti poput raka.
Unutarnji čimbenici koji utječu na staničnu diobu, poput staničnih signala i ciklin-ovisnih kinaza, sami reguliraju organizmi genetski kod. Geni omogućuju stanicama da proizvode potrebne proteine i hormone koji se koriste za regulaciju diobe stanica.
Ako gen mutira ili pretrpi štetu, više se ne mogu stvarati tvari koje bi normalno zaustavile diobu stanica, a stanice se mogu nastaviti dijeliti kada nisu potrebne. Različite vrste raka nastaju kada takve neželjene stanične mase postanu zloćudne i pošalju se van tumorske stanice na druge dijelove tijela.
Unutarnji regulatori stanične diobe kontroliraju rast tkiva i usmjeravaju stanice da se dijele po potrebi. Oni su ključni dio zdravog organizma, usmjeravajući rast ka zrelosti, a zatim samo za nadomještanje izgubljenih ili oštećenih stanica.
