Фазе типичног ћелијског циклуса

Две врсте живих ћелија имају различите ћелијске циклусе. Прокариоти су једноставни организми чије ћелије немају језгро; ове ћелије расту, а затим се деле, не пратећи сложени ћелијски циклус. Еукариотске ћелије имају сложену структуру са језгром и органелама као што су митохондрији. У еукариотским ћелијама типични ћелијски циклус састоји се од четворостепеног процеса деобе ћелија који се назива митоза (новији извори додају пету фазу) и а три до четири фазе интерфазна у којој ћелија проводи већину свог времена.

И у прокариотским и у еукариотским ћелијама ћелијски циклус је подељен ћелијске деобе и период између подела. Прокариотске ћелије расту све док су доступне потребне хранљиве материје, има довољно места и отпад се не накупља. Када достигну одређену величину, деле се на два дела.

За еукариотске ћелије, раст и подела ћелија зависи од многих фактора. Еукариотске ћелије често чине део вишећелијског организма и не могу само расти и делити се независно. За њих су митоза и фазе интерфазног ћелијског циклуса координисане са осталим ћелијама организма. Ћелије

Прокариотске ћелије имају само две фазе у ћелијском циклусу. Они су или у фази раста или, ако су довољно велики, улазе у фисија фаза. Стратегија преживљавања многих прокариота је да се брзо множе док се не достигну спољне границе као што је недостатак хранљивих састојака. Као резултат, фисиони део ћелијског циклуса може се одвијати врло брзо.

Први корак у фази фисије је ДНК репликација. Прокариотске ћелије имају један кружни ланац ДНК везан за ћелијску мембрану. Током фисије прави се копија ДНК која се везује и за ћелијску мембрану. Како се ћелија издужује у припреми за фисију, две ДНК копије се одвајају на супротне крајеве ћелије.

Нови материјал ћелијске мембране таложи се између два краја ћелије, а нови зид расте између њих. Када је нови ћелијски зид завршен, две нове ћерке ћелије се одвајају и улазе у фазу раста свог ћелијског циклуса. Свака од нових ћелија има идентичан ланац ДНК и удео другог ћелијског материјала.

Попут прокарионтских ћелија, ћелије еукариота морају да реплицирају своју ДНК и поделе се у две ћерке ћелије. Овај процес је компликован јер се морају копирати многи ланци ДНК и дуплирати еукариотска структура ћелија. Поред тога, специјализоване ћелије се могу брзо размножавати, док се друге ретко икад деле, а треће уопште напуштају ћелијски циклус.

Еукариотске ћелије се деле јер организам расте или замењује изгубљене ћелије. На пример, млади организми морају да расту као целина, а њихове ћелије морају да се деле. Кожне ћелије непрекидно умиру и одбацују се са површине организма. Морају непрекидно да се деле да би заменили те изгубљене ћелије. Друге ћелије попут неурона у мозгу су високо специјализоване и уопште се не деле. Да ли ћелија има активан ћелијски циклус зависи од њене улоге у телу.

Чак и ћелије које се редовно деле, већину свог времена проводе у међуфази, припремајући се за дељење. Интерфаза има следеће четири фазе:

• Прва фаза празнине се назива Г.₁. То је фаза одмора након што ћелија заврши деобу митозом и пре него што почне да се припрема за другу деобу.
• Из Г1, ћелија може изаћи из ћелијског циклуса и ући у Г.₀ фаза. У Г.₀, ћелије се више не деле нити припремају за поделу.
• Ћелије почињу да се припремају за поделу изласком из Г.₁ и улазак у синтеза или С. фаза. ДНК ћелије се реплицира током С фазе као први корак ка укључивању у митозу.
• Када се репликација ДНК заврши, ћелија улази у другу фазу празнине, Г.₂. Током Г.₂ проверава се правилно дуплирање ДНК и производе се ћелијски протеини неопходни за поделу ћелија.

Фазе празнине одвајају митозу од процеса репликације ДНК. Ово раздвајање је пресудно за осигуравање да се могу делити само оне ћелије са потпуном и тачном репликацијом ДНК. Г.₁ укључује контролне тачке које потврђују да ли се ћелија успешно поделила и да ли је њена ДНК правилно конституисана. Г.₂ има различите контролне тачке како би био сигуран да је репликација ДНК била успешна. Интегритет ДНК је верификован, а подела ћелија се може отказати или одложити.

Једном када ћелија изађе из интерфазе и Г.₂, ћелија се цепа током митозе. На почетку митозе постоје дупликати копија ДНК и ћелија је произвела довољно материјал, протеини, органеле и други структурни елементи који омогућавају поделу ћелија на два дела ћерке ћелије. Четири фазе митозе су следеће:

• Профаза. ДНК ћелије формира парове хромозома, а нуклеарна мембрана се раствара. Вретено дуж којег ће се хромозоми раздвајати почиње да се формира. Новији извори место прометафаза након профазе, али пре метафазе.
  
• Метафаза. Формирање вретена је завршено. а хромозоми се поређају на метафазној плочи, равни на пола пута између крајева вретена.
• Анапхасе. Хромозоми почињу да мигрирају дуж вретена, сваки од дупликата путује на супротне крајеве ћелије док се ћелија издужује.
• Телофаза. Хромозомска миграција је завршена и за сваки скуп се формира ново језгро. Вретено се раствара и између две ћерке ћелије настаје нова ћелијска мембрана.

Митоза дешава се релативно брзо. Нове ћелије улазе у интерфазу Г.₁ фаза. Нове ћелије се у овом тренутку често разликују и постају специјализоване ћелије као што су ћелије јетре или крвне ћелије. Неке ћелије остају недиференциране и извор су више ћелија које се могу поделити и постати специјализоване. Сигнали за поделу, диференцијацију и специјализацију ћелија долазе из других ћелија у организму.

Главна функција ћелијског циклуса је стварање ћерки ћелија са а генетски код идентична оригиналној ћелији. Овде се циклус може распасти са најштетнијим ефектима, а то је оно што контролне тачке у фазама празнина покушавају да избегну. Ћерке ћерке са оштећеном ДНК и стога неисправан генетски код може изазвати рак и друге болести. Ћелије којима недостају контролне тачке могу се неконтролисано размножавати и могу створити израслине и туморе.

Када ћелија открије проблем на контролној тачки, може покушати да је реши или, ако не може, може покренути ћелијску смрт или апоптоза. Разрађене фазе ћелијског циклуса и контролне тачке помажу да се осигура да само здраве ћелије са верификованом ДНК могу да се множе и производе милионе нових ћелија које нормално тело редовно производи.

Ћелијски циклус који не функционише исправно брзо доводи до оштећења ћелија. Ако их не ухвате на контролној тачки, резултат може бити организам који не може да испуни нормалне функције попут тражења хране или размножавања. Ако су оштећене ћелије у кључном органу као што су срце или мозак, може доћи до смрти организма.