שלבי מחזור תא אופייני

לשני סוגי התאים החיים יש מחזורי תאים שונים. פרוקריוטים הם אורגניזמים פשוטים שלתאים אין גרעין; תאים אלה צומחים ואז מתפצלים מבלי לעקוב אחר מחזור תאים מורכב. תאים איקריוטיים בעלי מבנה מורכב עם גרעין ואברונים כמו מיטוכונדריה. בתאים אוקריוטיים, מחזור התא האופייני מורכב מתהליך חלוקת תאים בן ארבעה שלבים הנקרא מיטוזה (מקורות חדשים יותר מוסיפים שלב חמישי) ו- a שלוש-ארבע שלבים שלב בו התא מבלה את רוב זמנו.

בתאים פרוקריוטיים ותאים אוקריוטיים מחזור התא מחולק בין חלוקת תא והתקופה שבין החלוקה. תאים פרוקריוטים גדלים כל עוד קיימים חומרי המזון הנדרשים, יש מספיק מקום ופסולת לא מצטברת. כשהם מגיעים לגודל מסוים הם מתפצלים לשניים.

עבור תאים אוקריוטיים, צמיחת תאים וחלוקה תלויה בגורמים רבים. תאים אוקריוטיים מהווים לעתים קרובות חלק מאורגניזם רב-תאי, והם אינם יכולים רק לגדול ולהתחלק באופן עצמאי. מבחינתם, המיטוזה ושלבי מחזור התאים הבין-פאזיים מתואמים עם התאים האחרים של האורגניזם. תאים לְהַבחִין לקחת על עצמו תפקידים ספציפיים. רבים מהתאים הללו מבלים כמעט את כל זמנם בקטע הביניים, ומבצעים את הפונקציות המיוחדות שלהם.

לתאים פרוקריוטיים יש רק שני שלבים במחזור התא שלהם. הם נמצאים בשלב הצמיחה או, אם הם גדולים מספיק, הם נכנסים ל ביקוע שלב. אסטרטגיית ההישרדות של פרוקריוטים רבים היא להתרבות במהירות עד שמגיעים לגבולות חיצוניים כמו מחסור בחומרים מזינים. כתוצאה מכך, חלק הביקוע של מחזור התא יכול להתקיים במהירות רבה.

השלב הראשון של שלב הביקוע הוא שכפול הדנ"א. לתאים פרוקריוטיים יש גדיל מעגלי יחיד של DNA המחובר לקרום התא. במהלך הביקוע יוצר עותק של ה- DNA ומחובר גם לקרום התא. ככל שהתא מתארך לקראת ביקוע, שני עותקי ה- DNA נמשכים זה לזה לקצוות מנוגדים של התא.

חומר קרום תא חדש מופקד בין שני קצוות התא, וקיר חדש צומח ביניהם. לאחר השלמת דופן התא החדש, נפרדים שני תאי בת חדשים ונכנסים לשלב הגדילה של מחזור התא שלהם. בתאים החדשים יש כל גדיל DNA זהה וחלק מחומר התא האחר.

כמו תאים פרוקריוטיים, תאי האיקריוטים צריכים לשכפל את ה- DNA שלהם ולהתחלק לשני תאי בת. תהליך זה מסובך מכיוון שיש להעתיק קווצות DNA רבות ויש לשכפל את מבנה התא האוקריוטי. בנוסף, תאים מיוחדים עשויים להתרבות במהירות בעוד שאחרים כמעט ולא מתחלקים ואחרים יוצאים לחלוטין ממעגל התאים.

תאים אוקריוטים מתחלקים מכיוון שהאורגניזם גדל, או שהוא מחליף תאים שאבדו. למשל, אורגניזמים צעירים צריכים לגדול בכללותם, והתאים שלהם צריכים להתחלק. תאי עור מתים ללא הרף ונשפכים מפני השטח של האורגניזם. עליהם להתחלק ברציפות כדי להחליף את התאים האבודים. תאים אחרים כמו נוירונים במוח הם מאוד מיוחדים ואינם מתחלקים כלל. האם לתא יש מחזור תאים פעיל תלוי בתפקידו בגוף.

אפילו תאים שמתחלקים באופן קבוע מבלים את מרבית זמנם ברגע זה, ומתכוננים לחלוקה. Interphase כולל את ארבעת השלבים הבאים:

• שלב הפער הראשון נקרא ז₁. זהו שלב המנוחה לאחר שהתא השלים חלוקה על ידי מיטוזה ולפני שהוא מתחיל להתכונן לחלוקה אחרת.
• מ- G1, התא עשוי לצאת ממחזור התא ולהיכנס ל- ז₀ שלב. ב- G₀, תאים כבר לא מתחלקים או מתכוננים לחלוקה.
• תאים מתחילים להתכונן לחלוקה על ידי יציאה מ- G.₁ ונכנסים ל סינתזה או ס שלב. ה- DNA של התא משוכפל בשלב S כצעד הראשון לעסוק במיטוזה.
• לאחר השלמת שכפול ה- DNA התא נכנס לשלב הפער השני, ז₂. במהלך G₂ הכפלה הנכונה של ה- DNA מאומתת ומייצרים חלבוני תאים הדרושים לחלוקת תאים.

שלבי הפער מפרידים מיטוזה מתהליך שכפול הדנ"א. הפרדה זו היא קריטית להבטחה שרק אותם תאים עם שכפול DNA מלא ומדויק יכולים להתחלק. ז₁ משלב מחסומים המאמתים כי התא התחלק בהצלחה וכי ה- DNA שלו הורכב כהלכה. ז₂ יש מחסומים שונים כדי לוודא ששכפול ה- DNA הצליח. תקינות ה- DNA מאומתת, וניתן לבטל או לדחות את חלוקת התאים.

ברגע שהתא יוצא מהשלב ו- G₂, התא מתפצל במהלך המיטוזה. בתחילת המיטוזה קיימים עותקים כפולים של ה- DNA והתא ייצר מספיק חומר, חלבונים, אברונים ואלמנטים מבניים אחרים כדי לאפשר חלוקת תאים לשניים תאי בת. ארבעת השלבים של המיטוזה הם כדלקמן:

• נבואה. ה- DNA של התא יוצר זוגות כרומוזומים, והקרום הגרעיני מתמוסס. הציר שלאורכו נפרדים הכרומוזומים מתחיל להיווצר. מקורות חדשים יותר במקום פרמטאפאזה אחרי פרופאז אבל לפני מטאפאזה.
  
• מטאפאזה. היווצרות הציר הושלמה. והכרומוזומים מסתדרים בקו אחד עם לוח המטאפאזה, מישור באמצע הדרך בין קצות הציר.
• אנאפאזה. הכרומוזומים מתחילים לנדוד לאורך הציר, כל אחד מהכפילויות נע לקצוות מנוגדים של התא ככל שהתא מאריך.
• טלופאז. הנדידה הכרומוזומלית הושלמה, ונוצר גרעין חדש לכל קבוצה. הציר מתמוסס וקרום תא חדש נוצר בין שני תאי הבת.

מיטוזה קורה במהירות יחסית. התאים החדשים נכנסים לשלב הבין ג '₁ שלב. לעתים קרובות תאים חדשים מתמיינים בשלב זה והופכים לתאים מיוחדים כמו תאי כבד או תאי דם. חלק מהתאים נותרים בלתי מובחנים ומהווים מקור לתאים נוספים שיכולים להתחלק ולהתמחות. האותות לחלוקת תאים, בידול והתמחות מגיעים מתאים אחרים באורגניזם.

התפקיד העיקרי של מחזור התא הוא לייצר תאי בת עם קוד גנטי זהה לתא המקורי. זה המקום בו המחזור יכול להישבר עם ההשפעות המזיקות ביותר, וזה מה שמחסומים בשלבי הפער מנסים להימנע ממנו. תאי בת עם DNA לקוי ולכן קוד גנטי לקוי עלול לגרום לסרטן ולמחלות אחרות. תאים חסרי מחסומים יכולים להתרבות באופן בלתי נשלט ויכולים ליצור גידולים וגידולים.

כאשר תא מגלה בעיה במחסום, הוא יכול לנסות לתקן את הבעיה, ואם הוא לא מצליח, זה יכול לגרום למוות של תאים או אפופטוזיס. שלבי מחזור התאים המורכבים ונקודות הבידוק מסייעים להבטיח שרק תאים בריאים עם DNA מאומת יכולים להתרבות ולייצר את מיליוני התאים החדשים שגוף רגיל מייצר באופן קבוע.

מחזור תאים שאינו מתפקד כראוי מוביל במהירות לתאים פגומים. אם אלה לא נתפסים במחסום, התוצאה יכולה להיות אורגניזם שלא יכול למלא פונקציות רגילות כמו חיפוש מזון או רבייה. אם התאים הפגומים נמצאים באיבר מפתח כמו הלב או המוח, המוות של האורגניזם יכול להיגרם.