Etapele unui ciclu celular tipic

Cele două tipuri de celule vii au cicluri celulare diferite. Procariote sunt organisme simple ale căror celule nu au nucleu; aceste celule cresc și apoi se împart fără a urma un ciclu celular complex. Celulele eucariote au o structură complexă cu un nucleu și organite precum mitocondriile. În celulele eucariote, ciclul celular tipic este alcătuit dintr-un proces de diviziune celulară în patru etape numit mitoză (sursele mai noi adaugă a cincea etapă) și a trei-patru etape interfază în care celula își petrece cea mai mare parte a timpului.

Atât în ​​celulele procariote, cât și în celulele eucariote, ciclul celular este împărțit diviziune celulara și perioada dintre diviziuni. Celulele procariote cresc atâta timp cât sunt disponibili nutrienții necesari, există suficient spațiu și nu se acumulează deșeuri. Când ating o anumită dimensiune, se împart în două.

Pentru celulele eucariote, creșterea și divizarea celulelor depinde de mulți factori. Celulele eucariote fac adesea parte dintr-un organism multicelular și nu pot să crească și să se împartă independent. Pentru ei, mitoza și etapele ciclului celular interfazic sunt coordonate cu celelalte celule ale organismului. Celulele

Celulele procariote au doar două etape în ciclul lor celular. Sunt fie în stadiul de creștere, fie, dacă sunt suficient de mari, intră în fisiune etapă. Strategia de supraviețuire a multor procariote este să se înmulțească rapid până la atingerea limitelor externe, cum ar fi lipsa nutrienților. Ca urmare, partea de fisiune a ciclului celular poate avea loc foarte repede.

Primul pas al etapei de fisiune este Replicarea ADN-ului. Celulele procariote au un singur fir circular de ADN atașat la membrana celulară. În timpul fisiunii, o copie a ADN-ului este făcută și atașată și la membrana celulară. Pe măsură ce celula se alungește în pregătirea pentru fisiune, cele două copii ale ADN-ului sunt îndepărtate spre capetele opuse ale celulei.

Material nou de membrană celulară este depus între cele două capete ale celulei și între ele crește un nou perete. Când noul perete celular este complet, două celule fiice noi se separă și intră în stadiul de creștere al ciclului lor celular. Noile celule au fiecare o catenă identică de ADN și o parte din celălalt material celular.

La fel ca celulele procariote, celulele eucariotelor trebuie să-și reproducă ADN-ul și să se împartă în două celule fiice. Acest proces este complicat, deoarece multe fire de ADN trebuie copiate, iar structura celulei eucariote trebuie duplicată. În plus, celulele specializate se pot reproduce rapid, în timp ce altele nu se împart niciodată și altele ies complet din ciclul celular.

Celulele eucariote se divid pentru că organismul crește sau înlocuiește celulele care s-au pierdut. De exemplu, organismele tinere trebuie să crească ca un întreg, iar celulele lor trebuie să se împartă. Celulele pielii mor continuu și sunt aruncate de pe suprafața organismului. Ei trebuie să se împartă continuu pentru a înlocui acele celule pierdute. Alte celule, cum ar fi neuronii din creier, sunt extrem de specializate și nu se împart deloc. Dacă o celulă are un ciclu celular activ depinde de rolul său în organism.

Chiar și celulele care se divid în mod regulat își petrec cea mai mare parte a timpului în interfază, pregătindu-se să se împartă. Interphase are următoarele patru etape:

• Se numește prima etapă a decalajului G₁. Este faza de odihnă după ce celula a finalizat divizarea prin mitoză și înainte de a începe să se pregătească pentru o altă diviziune.
• De la G1, celula poate ieși din ciclul celulei și poate intra în G₀ fază. În G₀, celulele nu se mai divid sau nu se pregătesc pentru divizare.
• Celulele încep să se pregătească pentru divizare ieșind din G₁ și intrând în sinteza sau S etapă. ADN-ul celulei este reprodus în timpul etapei S ca primul pas pentru a se angaja în mitoză.
• Odată ce replicarea ADN-ului este completă, celula intră în a doua etapă a decalajului, G₂. În timpul G₂ se verifică duplicarea corectă a ADN-ului și se produc proteinele celulare necesare diviziunii celulare.

Etapele decalajului separă mitoza de procesul de replicare a ADN-ului. Această separare este esențială pentru a se asigura că numai acele celule cu replicare completă și precisă a ADN-ului se pot diviza. G₁ încorporează puncte de control care verifică dacă celula s-a divizat cu succes și că ADN-ul său este constituit în mod corespunzător. G₂ are puncte de control diferite pentru a se asigura că replicarea ADN a avut succes. Integritatea ADN-ului este verificată, iar diviziunea celulară poate fi anulată sau amânată.

Odată ce celula iese din interfază și G₂, celula se desparte în timpul mitozei. La începutul mitozei, există copii duplicate ale ADN-ului, iar celula a produs suficient material, proteine, organite și alte elemente structurale pentru a permite divizarea celulelor în două celule fiice. Cele patru etape ale mitozei sunt după cum urmează:

• Profază. ADN-ul celulei formează perechi de cromozomi, iar membrana nucleară se dizolvă. Fusul de-a lungul căruia se vor separa cromozomii începe să se formeze. Locul surselor mai noi prometafaza după profază dar înainte de metafază.
  
• Metafaza. Formarea fusului este completă. iar cromozomii se aliniază la placa metafazică, un plan la jumătatea distanței dintre capetele fusului.
• Anafaza. Cromozomii încep să migreze de-a lungul fusului, fiecare dintre duplicatele călătorind spre capetele opuse ale celulei pe măsură ce celula se alungeste.
• Telofazat. Migrația cromozomială este completă și se formează un nou nucleu pentru fiecare set. Fusul se dizolvă și se formează o nouă membrană celulară între cele două celule fiice.

Mitoză se întâmplă relativ rapid. Noile celule intră în interfaza G₁ etapă. Celulele noi se diferențiază adesea în acest moment și devin celule specializate, cum ar fi celulele hepatice sau celulele sanguine. Unele celule rămân nediferențiate și sunt sursa mai multor celule care se pot diviza și specializa. Semnalele pentru divizarea, diferențierea și specializarea celulară provin de la alte celule din organism.

Funcția principală a ciclului celular este de a produce celule fiice cu a cod genetic identic cu celula originală. Aici ciclul se poate defecta cu cele mai dăunătoare efecte și asta încearcă să evite punctele de control din etapele de decalaj. Celule fiice cu ADN defect și, prin urmare, un cod genetic defect poate provoca cancer și alte boli. Celulele care nu au punctele de control se pot multiplica într-un mod necontrolat și pot crea creșteri și tumori.

Când o celulă descoperă o problemă la un punct de control, poate încerca să remedieze problema sau, dacă nu poate, poate declanșa moartea celulei sau apoptoza. Etapele elaborate ale ciclului celular și punctele de control ajută la asigurarea faptului că numai celulele sănătoase cu ADN verificat se pot înmulți și produce milioanele de celule noi pe care un corp normal le produce în mod regulat.

Un ciclu celular care nu funcționează corect duce rapid la celule defecte. Dacă acestea nu sunt prinse la un punct de control, rezultatul poate fi un organism care nu poate îndeplini funcții normale, cum ar fi căutarea hranei sau reproducerea. Dacă celulele defecte se află într-un organ cheie, cum ar fi inima sau creierul, poate rezulta moartea organismului.