Stadia van een typische celcyclus

De twee soorten levende cellen hebben verschillende celcycli. prokaryoten zijn eenvoudige organismen waarvan de cellen geen kern hebben; deze cellen groeien en splitsen zich vervolgens zonder een complexe celcyclus te volgen. Eukaryotische cellen hebben een complexe structuur met een kern en organellen zoals mitochondriën. In eukaryote cellen bestaat de typische celcyclus uit een celdelingsproces in vier fasen, genaamd mitose (nieuwere bronnen voegen een vijfde fase toe) en a drie- tot viertraps interfase waarin de cel de meeste tijd doorbrengt.

In zowel prokaryotische als eukaryote cellen is de celcyclus verdeeld over: celverdeling en de periode tussen afdelingen. Prokaryote cellen groeien zolang de benodigde voedingsstoffen beschikbaar zijn, er voldoende ruimte is en er geen afvalstoffen ontstaan. Wanneer ze een bepaalde grootte bereiken, splitsen ze zich in tweeën.

Voor eukaryote cellen hangt celgroei en celdeling af van vele factoren. Eukaryote cellen maken vaak deel uit van een meercellig organisme en kunnen niet zomaar zelfstandig groeien en delen. Voor hen worden mitose en de interfase celcyclusstadia gecoördineerd met de andere cellen van het organisme. Cellen

Prokaryote cellen hebben slechts twee fasen in hun celcyclus. Ze bevinden zich ofwel in de groeifase of, als ze groot genoeg zijn, komen ze in de splijting stadium. De overlevingsstrategie van veel prokaryoten is om zich snel te vermenigvuldigen totdat externe grenzen, zoals een gebrek aan voedingsstoffen, zijn bereikt. Hierdoor kan het splijtingsdeel van de celcyclus zeer snel plaatsvinden.

De eerste stap van de splijtingsfase is DNA-replicatie. Prokaryote cellen hebben een enkele cirkelvormige DNA-streng die aan het celmembraan is bevestigd. Tijdens splitsing wordt een kopie van het DNA gemaakt en ook aan het celmembraan gehecht. Naarmate de cel langer wordt ter voorbereiding op splitsing, worden de twee DNA-kopieën uit elkaar getrokken naar tegenoverliggende uiteinden van de cel.

Tussen de twee uiteinden van de cel wordt nieuw celmembraanmateriaal afgezet en daartussen groeit een nieuwe wand. Wanneer de nieuwe celwand compleet is, scheiden twee nieuwe dochtercellen zich en komen ze in de groeifase van hun celcyclus. De nieuwe cellen hebben elk een identieke DNA-streng en een deel van het andere celmateriaal.

Net als prokaryotische cellen moeten de cellen van eukaryoten hun DNA repliceren en zich verdelen in twee dochtercellen. Dit proces is ingewikkeld omdat veel DNA-strengen moeten worden gekopieerd en de eukaryote celstructuur moet worden gedupliceerd. Bovendien kunnen gespecialiseerde cellen zich snel voortplanten, terwijl andere zich bijna nooit delen en weer anderen de celcyclus helemaal verlaten.

Eukaryotische cellen delen zich omdat het organisme groeit, of het vervangt cellen die verloren zijn gegaan. Jonge organismen moeten bijvoorbeeld als geheel groeien en hun cellen moeten zich delen. Huidcellen sterven continu af en worden van het oppervlak van het organisme afgestoten. Ze moeten zich continu delen om die verloren cellen te vervangen. Andere cellen zoals neuronen in de hersenen zijn zeer gespecialiseerd en delen helemaal niet. Of een cel een actieve celcyclus heeft, hangt af van zijn rol in het lichaam.

Zelfs cellen die zich regelmatig delen, brengen het grootste deel van hun tijd door in de interfase en bereiden zich voor op deling. Interphase kent de volgende vier fasen:

• De eerste gap stage heet is G₁. Het is de rustfase nadat de cel deling door mitose heeft voltooid en voordat deze zich begint voor te bereiden op een nieuwe deling.
• Vanaf G1 kan de cel de celcyclus verlaten en de binnengaan G₀ fase. in G₀, cellen delen niet langer of bereiden zich niet langer voor op deling.
• Cellen beginnen zich voor te bereiden op deling door G. te verlaten₁ en het betreden van de synthese of zo stadium. Het DNA van de cel wordt gerepliceerd tijdens het S-stadium als de eerste stap om deel te nemen aan mitose.
• Zodra de DNA-replicatie is voltooid, gaat de cel de tweede gap-fase in, G₂. tijdens G₂ de juiste duplicatie van het DNA wordt geverifieerd en celeiwitten die nodig zijn voor celdeling worden geproduceerd.

De gap-stadia scheiden mitose van het DNA-replicatieproces. Deze scheiding is van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat alleen die cellen met volledige en nauwkeurige DNA-replicatie zich kunnen delen. G₁ bevat controlepunten die verifiëren dat de cel zich met succes heeft gedeeld en dat het DNA op de juiste manier is samengesteld. G₂ heeft verschillende controlepunten om er zeker van te zijn dat de DNA-replicatie is geslaagd. DNA-integriteit wordt geverifieerd en celdeling kan worden geannuleerd of uitgesteld.

Zodra de cel de interfase verlaat en G₂, splitst de cel zich tijdens de mitose. Aan het begin van de mitose bestaan ​​er dubbele kopieën van het DNA en heeft de cel genoeg geproduceerd materiaal, eiwitten, organellen en andere structurele elementen om celdeling in tweeën mogelijk te maken dochtercellen. De vier stadia van mitose zijn als volgt:

• profase. Het cel-DNA vormt chromosomenparen en het kernmembraan lost op. De spil waarlangs de chromosomen zullen scheiden, begint zich te vormen. Nieuwere bronnen plaatsen prometafase na profase maar vóór metafase.
  
• metafase. De vorming van de spil is voltooid. en de chromosomen liggen op de metafaseplaat, een vlak halverwege tussen de uiteinden van de spil.
• Anafase. De chromosomen beginnen langs de spil te migreren, waarbij elk van de duplicaten naar tegenovergestelde uiteinden van de cel reist terwijl de cel langer wordt.
• Telofase. De chromosomale migratie is voltooid en voor elke set vormt zich een nieuwe kern. De spoel lost op en er vormt zich een nieuw celmembraan tussen de twee dochtercellen.

Mitose gaat relatief snel. De nieuwe cellen gaan de interfase G. in₁ stadium. Nieuwe cellen differentiëren zich vaak op dit punt en worden gespecialiseerde cellen zoals levercellen of bloedcellen. Sommige cellen blijven ongedifferentieerd en zijn de bron van meer cellen die zich kunnen delen en zich kunnen specialiseren. De signalen voor celdeling, differentiatie en specialisatie komen van andere cellen in het organisme.

De belangrijkste functie van de celcyclus is het produceren van dochtercellen met a genetische code identiek aan de oorspronkelijke cel. Dit is waar de cyclus kan mislukken met de meest schadelijke effecten, en dit is wat de checkpoints in de gap-fasen proberen te vermijden. Dochtercellen met defect DNA en daarom kan een gebrekkige genetische code kanker en andere ziekten veroorzaken. Cellen die de controlepunten missen, kunnen zich ongecontroleerd vermenigvuldigen en kunnen gezwellen en tumoren creëren.

Wanneer een cel een probleem ontdekt bij een controlepunt, kan hij proberen het probleem op te lossen of, als hij dat niet kan, celdood of apoptose. De uitgebreide stadia en controlepunten van de celcyclus helpen ervoor te zorgen dat alleen gezonde cellen met geverifieerd DNA zich kunnen vermenigvuldigen en de miljoenen nieuwe cellen kunnen produceren die een normaal lichaam regelmatig produceert.

Een celcyclus die niet goed functioneert leidt al snel tot defecte cellen. Als deze niet worden gevangen bij een controlepost, kan het resultaat een organisme zijn dat geen normale functies kan vervullen, zoals voedsel zoeken of zich voortplanten. Als de defecte cellen zich in een belangrijk orgaan bevinden, zoals het hart of de hersenen, kan de dood van het organisme het gevolg zijn.