Stadier av en typisk cellesyklus

De to typer levende celler har forskjellige cellesykluser. Prokaryoter er enkle organismer hvis celler ikke har noen kjerne; disse cellene vokser og splittes uten å følge en kompleks cellesyklus. Eukaryote celler har en kompleks struktur med en kjerne og organeller som mitokondrier. I eukaryote celler består den typiske cellesyklusen av en firetrinns celledelingsprosess kalt mitose (nyere kilder legger til et femte trinn) og en tre- til firetrinns mellomfase der cellen tilbringer mesteparten av tiden sin.

I både prokaryote og eukaryote celler er cellesyklusen delt mellom celledeling og perioden mellom divisjoner. Prokaryote celler vokser så lenge de nødvendige næringsstoffene er tilgjengelige, det er nok plass og avfall bygger seg ikke opp. Når de når en viss størrelse, deles de i to.

For eukaryote celler er cellevekst og divisjon avhengig av mange faktorer. Eukaryote celler utgjør ofte en del av en flercellet organisme, og de kan ikke bare vokse og dele seg uavhengig. For dem koordineres mitose og interfase cellesyklusstadier med de andre cellene i organismen. Celler

Prokaryote celler har bare to trinn i cellesyklusen. De er enten i vekstfasen, eller hvis de er store nok, går de inn i fisjon scene. Overlevelsesstrategien til mange prokaryoter er å formere seg raskt til ytre grenser som mangel på næringsstoffer er nådd. Som et resultat kan splittelsesdelen av cellesyklusen finne sted veldig raskt.

Det første trinnet i fisjonstrinnet er DNA-replikasjon. Prokaryote celler har en enkelt sirkulær DNA-streng festet til cellemembranen. Under fisjon blir det laget en kopi av DNA og festet til cellemembranen også. Når cellen forlenger seg som forberedelse for fisjon, trekkes de to DNA-kopiene fra hverandre til motsatte ender av cellen.

Nytt cellemembranmateriale avsettes mellom de to endene av cellen, og en ny vegg vokser mellom dem. Når den nye celleveggen er ferdig, skilles to nye datterceller og går inn i vekstfasen av deres cellesyklus. De nye cellene har hver sin identiske DNA-streng og en andel av det andre cellematerialet.

I likhet med prokaryote celler, må cellene til eukaryoter replikere sitt DNA og dele seg i to datterceller. Denne prosessen er komplisert fordi mange DNA-tråder må kopieres, og den eukaryote cellestrukturen må dupliseres. I tillegg kan spesialiserte celler reprodusere raskt, mens andre nesten aldri deler seg, og atter andre forlater cellesyklusen helt.

Eukaryote celler deler seg fordi organismen vokser, eller den erstatter celler som har gått tapt. For eksempel må unge organismer vokse som en helhet, og cellene deres må dele seg. Hudceller dør kontinuerlig og kastes fra overflaten av organismen. De må dele seg kontinuerlig for å erstatte de tapte cellene. Andre celler som nevroner i hjernen er høyt spesialiserte og deler seg ikke i det hele tatt. Hvorvidt en celle har en aktiv cellesyklus, avhenger av dens rolle i kroppen.

Selv celler som deler seg jevnlig bruker mesteparten av tiden i mellomfase og forbereder seg på å dele seg. Interphase har følgende fire trinn:

• Det første gap-trinnet kalles G₁. Det er hvilefasen etter at cellen har fullført divisjon ved mitose og før den begynner å forberede seg på en annen divisjon.
• Fra G1 kan cellen gå ut av cellesyklusen og gå inn i G₀ fase. I G₀celler ikke lenger dele eller forberede seg på deling.
• Cellene begynner å forberede seg på deling ved å gå ut av G₁ og inn i syntese eller S scene. Cellens DNA replikeres under S-fasen som det første trinnet for å delta i mitose.
• Når DNA-replikering er fullført, går cellen inn i det andre gap-trinnet, G₂. Under G₂ riktig duplisering av DNA blir bekreftet og celleproteiner som er nødvendige for celledeling produseres.

Gapstadiene skiller mitose fra DNA-replikasjonsprosessen. Denne separasjonen er viktig for å sikre at bare de cellene med fullstendig og nøyaktig DNA-replikasjon kan dele seg. G₁ inneholder sjekkpunkter som verifiserer at cellen har delt seg med hell og at dens DNA er riktig konstruert. G₂ har forskjellige sjekkpunkter for å sikre at DNA-replikering har vært vellykket. DNA-integritet er verifisert, og celledeling kan avbrytes eller utsettes.

Når cellen går ut av mellomfase og G₂, cellen deler seg under mitose. I begynnelsen av mitosen eksisterer duplikatkopier av DNA, og cellen har produsert nok materiale, proteiner, organeller og andre strukturelle elementer for å tillate celledeling i to datterceller. De fire stadiene av mitose er som følger:

• Prophase. Celle-DNA danner par av kromosomer, og kjernemembranen oppløses. Spindelen som kromosomene vil skille seg etter, begynner å danne seg. Nyere kilder plasserer prometafase etter profase men før metafase.
  
• Metafase. Dannelsen av spindelen er fullført. og kromosomene stiller seg opp ved metafaseplaten, et plan halvveis mellom endene av spindelen.
• Anafase. Kromosomene begynner å migrere langs spindelen, hver av duplikatene beveger seg til motsatte ender av cellen når cellen forlenger.
• Telofase. Den kromosomale migrasjonen er fullført, og en ny kjerne dannes for hvert sett. Spindelen oppløses, og en ny cellemembran dannes mellom de to dattercellene.

Mitose skjer relativt raskt. De nye cellene går inn i mellomfasen G₁ scene. Nye celler skiller seg ofte ut på dette punktet og blir spesialiserte celler som leverceller eller blodceller. Noen celler forblir udifferensierte og er kilden til flere celler som kan dele seg og bli spesialiserte. Signalene for celledeling, differensiering og spesialisering kommer fra andre celler i organismen.

Hovedfunksjonen til cellesyklusen er å produsere datterceller med en genetisk kode identisk med den opprinnelige cellen. Det er her syklusen kan bryte ned med de mest skadelige effektene, og dette er hva kontrollpunktene i gapstadiene prøver å unngå. Datterceller med defekt DNA og derfor kan en defekt genetisk kode forårsake kreft og andre sykdommer. Celler som mangler kontrollpunktene kan formere seg på en ukontrollert måte og kan skape vekster og svulster.

Når en celle oppdager et problem ved et kontrollpunkt, kan den prøve å fikse problemet, eller hvis den ikke kan det, kan det utløse celledød eller apoptose. De forseggjorte cellesyklusstadiene og kontrollpunktene bidrar til å sikre at bare sunne celler med verifisert DNA kan formere seg og produsere de millioner av nye celler en normal kropp produserer regelmessig.

En cellesyklus som ikke fungerer som den skal, fører raskt til defekte celler. Hvis disse ikke blir fanget ved et kontrollpunkt, kan resultatet være en organisme som ikke kan oppfylle normale funksjoner som å lete etter mat eller reprodusere. Hvis de defekte cellene er i et nøkkelorgan som hjertet eller hjernen, kan organismen dø.