Bunky vo vyspelých organizmoch sa nedelia nepretržite, ale skôr plánovaným a koordinovaným spôsobom. Mladé organizmy rastú kontrolovane a bunky zrelých organizmov sa nedelia tak často. Na dosiahnutie tejto koordinácie používajú bunky pri rozhodovaní, kedy sa rozdelia, vonkajšie aj vnútorné faktory.
V bunkový cyklus, bunky trávia väčšinu času v medzifázové štádium kde vykonávajú špecializované funkcie a rastú. Keď im vnútorné alebo vonkajšie faktory, ktoré ovplyvňujú delenie buniek, povedia, aby sa rozdelili, pripravia sa niekoľkými fázami. V každej fáze môžu zastaviť proces delenia v závislosti od prítomných faktorov.
Vnútorné faktory, ktoré ovplyvňujú delenie buniek, sú obzvlášť dôležité, pretože pomáhajú zabezpečiť, aby sa bunky delili iba vtedy, keď organizmus potrebuje nové bunky. Medzi tieto faktory patria chemikálie prítomné v samotnej bunke a chemické spúšťače vyplývajúce zo signálov iných buniek. Tieto chemikálie ovplyvňujú rast a správanie buniek a organizmu.
Bunkový cyklus riadi bunkové delenie
Bunkový cyklus je tvorený časťou, v ktorej sa bunka skutočne delí, a medzifázou, alebo časťou, v ktorej bunka nie je pripravená na delenie alebo sa na ňu pripravuje.
Štyri hlavné stupne bunkového cyklu sú nasledujúce:
- Medzera 1. Bunka sa úspešne rozdelila a dve nové dcérske bunky sú pripravené prevziať svoju úlohu v organizme. Väčšina buniek trávi v tejto fáze takmer všetok svoj čas.
- Syntéza. Bunka sa rozhodla rozdeliť a replikovať svoju DNA, takže bude mať požadované dve kópie každého chromozómu.
- Medzera 2. Bunka je pripravená na rozdelenie, musí však skontrolovať, či je všetko pripravené. Uskutoční sa integrita DNA, prítomnosť dostatočného množstva bunkového materiálu a overenie signálov z iných buniek.
- Mitóza. Chromozómy a jadro sa delia. Organely sú zdieľané a bunka rastie novou deliacou sa membránou. Vytvoria sa dve identické dcérske bunky.
Body, v ktorých vonkajšie a vnútorné faktory môžu ovplyvňovať bunkový cyklus a proces bunkového delenia, sa nachádzajú medzi medzerami a mitózami. Títo kontrolné body umožniť chemickým signálom a iným faktorom zastaviť ďalší pokrok. Toto sú faktory, ktoré riadia bunkový cyklus a delenie buniek.
Životné prostredie a choroby môžu vyvolať vnútorné faktory
Dve hlavné charakteristiky, ktoré bunky overujú počas kontrolných bodov, sú to, či má bunka po ruke dostatok materiálu na rozdelenie na dve funkčné dcérske bunky a či je bunková DNA nepoškodená. Aj keď sú oba tieto faktory v bunke vnútorné, môžu byť ovplyvnené vonkajšími faktormi.
Typické vonkajšie faktory ktoré ovplyvňujú bunkové delenie, sú nasledujúce:
- Dostupnosť surovín môže ovplyvniť delenie buniek. Ak nie je k dispozícii dostatok výživných látok, bunka nemôže dostatočne rásť a nebude sa deliť.
- Žiarenie môcť meniť molekuly DNA. Ak má DNA nesprávne sekvencie, bunka buď počká a opraví DNA, zastaví sa delenie alebo vstúpi do apoptózy alebo smrti bunky.
- Toxíny môže poškodiť bunkovú DNA. Takéto poškodenie bude zistené na kontrolných bodoch a bunka sa prestane deliť.
- Vírusy replikujte únosom bunkového metabolizmu a vytvorte z neho kópie vírus, ale vírusy môžu tiež ovplyvniť bunkovú DNA. Ak sa takéto anomálie zistia na kontrolnom mieste, bunka sa nerozdelí.
- Drogy môže ovplyvniť delenie buniek. Napríklad lieky na rakovinu ovplyvňujú bunkové delenie blokovaním vnútorných faktorov alebo akcií nevyhnutných na uskutočnenie bunkového delenia.
Taký vplyvy prostredia ovplyvňujú vnútorné faktory a prostredníctvom nich ovplyvňujú delenie buniek. Bunka sa môže prestať deliť, kým opravuje alebo opravuje problémy. V niektorých prípadoch potom môžu bunky obnoviť bunkový cyklus a proces bunkového delenia, zatiaľ čo v iných prípadoch sa bunka nerozdeľuje.
Interní a externí regulátori priamo ovplyvňujú delenie buniek
Organizmus má vnútorné a vonkajšie regulátory, ktoré koordinujú delenie buniek v konkrétnych orgánoch alebo tkanivách. Napríklad niektoré kožné bunky sa delia nepretržite, aby nahradili opotrebované a odumreté kožné bunky odlúpnuté z povrchu kože. Interné a externé regulátory povedzte kožným bunkám na nižšej úrovni kože, aby sa rozdelili, ak je potrebných viac kožných buniek.
Medzi také regulačné orgány patria:
- Rastový hormón. Riadi rast buniek v mladých organizmoch, ale potom spomalí rast, keď organizmus dosiahne zrelú veľkosť.
- Bunková signalizácia závislá od hustoty. Ak existujú bunky vysielajúce signály zo všetkých strán, môže sa bunka prestať deliť. Ak na jednej alebo viacerých stranách nie sú žiadne signály, bunka by sa mohla ďalej deliť.
- Kontrolný bod G1. Bunka skontroluje, či je pripravená začať proces rozdelenia. Ak nie, bunka môže odložiť delenie, niektoré ešte zväčšiť alebo sa úplne prestať deliť.
- Kontrolný bod G2. Replikácia DNA je dokončená a bunka je pripravená na štiepenie. Kontroluje sa úplnosť a presnosť molekúl DNA. Ak nastane problém, bunka sa ho pokúsi opraviť, alebo môže zastaviť proces delenia.
- M kontrolný bod. Mitóza začala a toto je posledná šanca na zdržanie alebo zastavenie bunkové delenie. Bunka kontroluje, či sa správne molekuly DNA oddelili a či sú pripravené na vytvorenie dvoch buniek.
Faktory vnútorné pre organizmus zohrávajú kľúčovú úlohu pri určovaní toho, či sa bunka začne deliť a či sa úspešne delí. Ostatné bunky vysielajú signály a bunky, ktoré sú pripravené na rozdelenie, reagujú. Samotné kontrolné body sú kontrolované chemikáliami vnútornými pre každú bunku.
Kinázy a cyklíny sú interné faktory, ktoré regulujú delenie
Keď bunky dosiahnu kontrolný bod v bunkovom cykle, je regulované, či pokračujú v delení alebo prerušia proces cyklín-dependentné proteínkinázy. Kinázy sú prítomné v bunke, zatiaľ čo koncentrácia cyklínov stúpa a klesá s bunkovým cyklom. Cyklíny aktivujú kinázy.
Kinázy majú a funkcia integrácie signálu pre signály vnútorných buniek, ako je prítomnosť poškodenej DNA alebo prítomnosť špecifických živín. Ak sú prítomné správne signály, kinázy sú aktivované cyklínmi a bunka prechádza kontrolným bodom. Ak je prítomný blokovací signál alebo chýba požadovaný signál, niektoré z kináz sa nemusia aktivovať a bunka sa prestane deliť.
Keď sa pokazí bunkové delenie
Delenie buniek je prísne kontrolované, pretože ak sa niečo pokazí, bunky sa môžu prestať deliť, keď sú potrebné nové bunky, alebo môžu pokračovať nekontrolovateľne rozdeliť. V takom prípade môže z organizmu vzniknúť nádor alebo choroba, ako je rakovina.
Vnútorné faktory, ktoré ovplyvňujú delenie buniek, ako sú bunkové signály a cyklín-dependentné kinázy, sú samy regulované organizmom genetický kód. Gény umožňujú bunkám produkovať požadované proteíny a hormóny používané na reguláciu bunkového delenia.
Ak gén mutuje alebo je poškodený, látky, ktoré by normálne zastavili bunkové delenie, sa už nemôžu produkovať a bunky sa môžu naďalej deliť, keď to nie je potrebné. Rôzne druhy rakoviny nastať, keď také nežiaduce bunkové hmoty zhubnú a odošlú sa nádorové bunky do iných častí tela.
Vnútorné regulátory bunkového delenia udržujú rast tkaniva pod kontrolou a podľa potreby usmerňujú bunky, aby sa delili. Sú kľúčovou súčasťou zdravého organizmu, smerujú rast k zrelosti a potom iba nahrádzajú stratené alebo poškodené bunky.
