Voordat een cel zich deelt, moeten de DNA-strengen in de kern worden gekopieerd, op fouten worden gecontroleerd en vervolgens worden verpakt in nette vingerachtige structuren. De celdelingsstadia omvatten een gecompliceerd proces dat veel veranderingen in de cel met zich meebrengt. Veel eiwitten wikkelen DNA af om het te kopiëren, waardoor het kwetsbaar is voor breuk. Tijdens de celdeling wordt het DNA heen en weer getrokken, waardoor het kan breken als het niet zorgvuldig wordt verpakt.
De celcyclus: synthese en celdelingsstadia
Celverdeling, of mitose, maakt deel uit van de celcyclus. De cel heeft een voorbereidingsfase die interfase wordt genoemd en een delingsfase die de M-fase wordt genoemd. De M-fase bestaat op zijn beurt uit mitose en cytokinese, de splitsing van de cel in dochtercellen. De vier klassieke mitosefasen zijn: profase, metafase, anafase en telofase. Samen resulteren deze in de vorming van identieke dochterkernen.
De voorbereidingsfase, interfase, heeft drie kleinere fasen, genaamd
G1, S en G2. De G1 (eerste gap) fase is wanneer de cel groeit door meer eiwitten aan te maken. De S-fase (synthese) is wanneer het zijn DNA kopieert zodat het twee exemplaren van elke streng heeft, die worden genoemd chromosomen. G2 (tweede gap) fase is wanneer de cel een kopie maakt van zijn organellen en het DNA controleert op fouten voordat het proces van celdeling begint.Wanneer het DNA in de S-fase wordt gekopieerd, worden de resulterende identieke strengen zusterchromatiden genoemd. Bij mensen heeft de cel, nadat het kopiëren is voltooid, twee volledige kopieën van alle 46 chromosomen, 23 elk van de moeder en van de vader. Maar bij mitose associëren de gelijkaardige genummerde chromosomen van elke ouder, homologe chromosomen genoemd, zich niet fysiek.
DNA-synthese
Ter voorbereiding op de celdeling maakt de cel een replica van zijn gehele DNA. Dit gebeurt tijdens de S- of synthesefase van de celcyclus. Mitose is de deling van een cel in twee cellen die elk een kern en dezelfde hoeveelheid DNA hebben als de oorspronkelijke cel. DNA-synthese is een gecompliceerd proces dat het DNA kwetsbaar maakt voor breuk, omdat het DNA moet worden uitgepakt en afgewikkeld in zijn eenvoudigste vorm. S-fase vereist ook veel energiemoleculen. Het is zo'n groot engagement dat de cel er een aparte fase voor reserveert.
DNA-verpakking
De DNA-strengen in de kern van een cel moeten worden verpakt in korte, dikke, vingerachtige X-vormen. DNA bestaat niet op zichzelf, maar is eerder om eiwitten en door eiwitten gewikkeld, zodat het een mengsel vormt van DNA en eiwit dat chromatine wordt genoemd. DNA is als een lange tuinslang die kan worden gewikkeld en rondgedraaid in een cilindrische stapel, een gecondenseerd chromosoom genoemd.
Deze strakke verpakking maakt het DNA sterker en beter bestand tegen breken. Gecondenseerde chromosomen hebben sterke regio's die centromeren worden genoemd, die als riemen zijn waaraan kan worden getrokken om chromosomen van plaats naar plaats in een cel te verplaatsen.
Controleren op pauzes
Na het maken van een kopie van alle DNA-strengen, moet de cel het DNA controleren op eventuele breuken voordat met mitose wordt begonnen. Dit gebeurt tijdens de G2 fase van de celcyclus. De cel heeft eiwitmachines die breuken in het DNA kunnen detecteren. Als er problemen worden gevonden, stoppen de DNA-schade-responseiwitten de cel om vooruit te gaan in de procesmitose totdat het DNA is gefixeerd. Om mitose te starten, moet de cel passeren wat de G2-M checkpoint. Dit is de laatste keer dat een cel in de G2 fase kan vastlopen voor reparatie voordat mitose wordt gestart.