Vidiniai veiksniai, darantys įtaką ląstelių dalijimuisi

Pažangių organizmų ląstelės nesidalija nuolat, o planingai, koordinuotai. Jauni organizmai auga kontroliuojamai, o subrendusių organizmų ląstelės nesidalija taip dažnai. Norėdami pasiekti šį koordinavimą, ląstelės naudoja tiek išorinius, tiek vidinius veiksnius, kad nuspręstų, kada reikia dalytis.

Viduje konors ląstelių ciklasląstelės didžiąją laiko dalį praleidžia tarpfazis etapas kur jie atlieka specializuotas funkcijas ir auga. Kai vidiniai ar išoriniai veiksniai, turintys įtakos ląstelių dalijimuisi, liepia jiems dalytis, jie pereina kelis etapus, kad pasirengtų. Kiekviename etape jie gali sustabdyti dalijimosi procesą, atsižvelgdami į esamus veiksnius.

Vidiniai veiksniai, darantys įtaką ląstelių dalijimuisi, yra ypač svarbūs, nes jie padeda įsitikinti, kad ląstelės dalijasi tik tada, kai organizmui reikia naujų ląstelių. Tokie veiksniai apima chemines medžiagas, esančias pačioje ląstelėje ir cheminiai veiksniai atsirandančių dėl kitų ląstelių signalų. Šios cheminės medžiagos daro įtaką ląstelių ir organizmo augimui ir elgesiui.

Ląstelių ciklą sudaro dalis, kurioje ląstelė iš tikrųjų dalijasi, ir tarpfazė, arba dalis, kurioje ląstelė nėra pasirengusi dalytis arba ruošiasi tam.

Keturi pagrindiniai ląstelių ciklo etapai yra šie:

1. 1 spraga. Ląstelė sėkmingai pasidalijo, o dvi naujos dukterinės ląstelės yra pasirengusios užimti savo vaidmenį organizme. Dauguma ląstelių šiame etape praleidžia beveik visą savo laiką.
2. Sintezė. Ląstelė nusprendė padalinti ir atkartoti savo DNR, taigi ji turės reikalingas dvi kiekvienos chromosomos kopijas.
3. 2 tarpas. Ląstelė yra pasirengusi dalytis, tačiau turi patikrinti, ar viskas paruošta. Atliekamas DNR vientisumas, pakankamai ląstelių medžiagos buvimas ir kitų ląstelių signalų tikrinimas.
4. Mitozė. Chromosomos ir branduolys dalijasi. Organeliai dalijasi ir ląstelė užauga naują dalijančią membraną. Sukuriamos dvi vienodos dukterinės ląstelės.

Taškai, kuriuose išoriniai ir vidiniai veiksniai gali paveikti ląstelių ciklą ir ląstelių dalijimosi procesą, yra visose spragose ir mitozėje. Šie kontroliniai punktai leisti cheminiams signalams ir kitiems veiksniams sustabdyti tolesnę pažangą. Tai yra veiksniai, kontroliuojantys ląstelių ciklą ir ląstelių dalijimąsi.

Dvi pagrindinės savybės, kurias ląstelės patikrina patikrinimo taškų metu, yra tai, ar ląstelė turi pakankamai medžiagos, kad galėtų padalyti į dvi funkcines dukterines ląsteles, ir ar ląstelės DNR nėra pažeista. Nors abu šie veiksniai yra ląstelės vidiniai, juos gali įtakoti išoriniai veiksniai.

Tipiškas išoriniai veiksniai įtakos ląstelių dalijimuisi yra šie:

• Žaliavų prieinamumas gali paveikti ląstelių dalijimąsi. Jei nėra pakankamai maistinių medžiagų, ląstelė negali pakankamai išaugti ir nesidalins.
• Spinduliavimas gali pakeisti DNR molekules. Jei DNR yra neteisingų sekų, ląstelė arba palauks, ir suremontuos DNR, nustos dalytis, arba pateks į ląstelės apoptozę ar ląstelės mirtį.
• Toksinai gali pakenkti ląstelių DNR. Tokia žala bus nustatyta kontroliniuose punktuose ir ląstelė nustos dalytis.
• Virusai pakartoti užgrobiant ląstelės metabolizmą, kad būtų padarytos virusas, tačiau virusai taip pat gali paveikti ląstelių DNR. Jei patikrinimo punkte nustatomos tokios anomalijos, ląstelė nesidalija.
• Narkotikai gali paveikti ląstelių dalijimąsi. Pavyzdžiui, vėžiniai vaistai veikia ląstelių dalijimąsi, blokuodami vidinius veiksnius ar veiksmus, būtinus ląstelių dalijimuisi.

Toks aplinkos įtaka paveikti vidinius veiksnius ir per juos įtakoti ląstelių dalijimąsi. Ląstelė gali nustoti dalytis, kol ji taiso ar išsprendžia problemas. Kai kuriais atvejais ląstelės gali atnaujinti ląstelių ciklą ir ląstelių dalijimosi procesą, o kitais atvejais ląstelės neskaidys.

Organizmas turi vidinius ir išorinius reguliatorius, kurie koordinuoja ląstelių dalijimąsi konkrečiuose organuose ar audiniuose. Pavyzdžiui, kai kurios odos ląstelės dalijasi nuolat, kad pakeistų susidėvėjusias ir negyvas odos ląsteles, nutrauktas nuo odos paviršiaus. Vidiniai ir išoriniai reguliatoriai nurodykite, kad odos ląstelės, esančios žemesniame odos lygyje, pasidalytų, jei reikia daugiau odos ląstelių.

Tarp tokių reguliavimo institucijų yra:

• Augimo hormonas. Kontroliuoja ląstelių augimą jaunuose organizmuose, bet tada sustabdo augimą, kai organizmas pasiekia subrendusį dydį.
• Nuo tankio priklausomas ląstelių signalizavimas. Jei yra ląstelių, siunčiančių signalus iš visų pusių, ląstelė gali nustoti dalytis. Jei vienoje ar daugiau pusių nėra signalų, ląstelė gali toliau dalytis.
• G1 kontrolinis punktas. Ląstelė patikrina, ar ji pasirengusi pradėti dalijimosi procesą. Jei ne, ląstelė gali atidėti dalijimąsi, dar šiek tiek išaugti arba visiškai nutraukti dalijimąsi.
• G2 kontrolinis punktas. DNR replikacija baigta ir ląstelė yra pasirengusi skilti. Tikrinamas DNR molekulių išsamumas ir tikslumas. Jei yra problema, langelis bando ją išspręsti arba gali sustabdyti dalijimosi procesą.
• M kontrolinis punktas. Prasidėjo mitozė ir tai paskutinė galimybė atidėti ar sustoti ląstelių dalijimasis. Ląstelė patikrina, ar teisingos DNR molekulės atsiskyrė ir yra pasirengusios suformuoti dvi ląsteles.

Organizmo vidiniai veiksniai vaidina pagrindinį vaidmenį nustatant, ar ląstelė pradeda dalytis ir ar ji sėkmingai dalijasi. Kitos ląstelės siunčia signalus, o ląstelės, kurios yra pasirengusios dalytis, reaguoja. Patys kontroliniai taškai yra kontroliuojami kiekvienoje ląstelėje esančiomis cheminėmis medžiagomis.

Kai ląstelės pasiekia kontrolinį tašką per ląstelių ciklą, ar jos tęsia dalijimąsi, ar nutraukia procesą, reguliuoja nuo ciklino priklausomos baltymų kinazės. Kinazės yra ląstelėje, o ciklinų koncentracija didėja ir krinta kartu su ląstelės ciklu. Ciklinai aktyvina kinazes.

Kinazės turi a signalo integravimo funkcija vidiniams ląstelių signalams, pavyzdžiui, pažeistai DNR ar specifinėms maistinėms medžiagoms. Jei yra teisingi signalai, kinazes aktyvina ciklinai ir ląstelė praeina kontrolinį tašką. Jei yra blokuojantis signalas arba nėra reikalingo signalo, kai kurios kinazės gali būti neįsijungusios ir ląstelė nustoja dalytis.

Ląstelių dalijimasis yra griežtai kontroliuojamas, nes, jei kas nors nepavyksta, ląstelės gali nustoti dalytis, kai reikia naujų ląstelių arba jos gali tęsti toliau skaldyti nekontroliuojamai. Tokiu atveju organizmui gali išsivystyti navikai ar tokios ligos kaip vėžys.

Vidinius veiksnius, turinčius įtakos ląstelių dalijimuisi, tokius kaip ląstelių signalai ir nuo ciklino priklausomos kinazės, patys reguliuoja organizmo genetinis kodas. Genai leidžia ląstelėms gaminti reikalingus baltymus ir hormonus, naudojamus ląstelių dalijimuisi reguliuoti.

Jei genas mutuoja arba patiria žalą, nebegali būti gaminamos medžiagos, kurios paprastai sustabdytų ląstelių dalijimąsi, o ląstelės gali toliau dalytis, kai jų nereikia. Įvairių rūšių vėžys atsiranda, kai tokios nepageidaujamos ląstelių masės tampa piktybinės ir išsiunčia naviko ląstelės į kitas kūno dalis.

Vidiniai ląstelių dalijimosi reguliatoriai palaiko audinių augimą ir nukreipia ląsteles dalytis, jei reikia. Jie yra pagrindinė sveiko organizmo dalis, nukreipianti augimą į brandą, o vėliau tik pakeičianti prarastas ar pažeistas ląsteles.