Stadier av en typisk cellcykel

De två typerna av levande celler har olika cellcykler. Prokaryoter är enkla organismer vars celler inte har någon kärna; dessa celler växer och delas sedan utan att följa en komplex cellcykel. Eukaryota celler har en komplex struktur med en kärna och organeller som mitokondrier. I eukaryota celler består den typiska cellcykeln av en fyrstegs celldelningsprocess som kallas mitos (nyare källor lägger till en femte etapp) och en tre till fyra steg mellanfas där cellen tillbringar större delen av sin tid.

I både prokaryota och eukaryota celler delas cellcykeln mellan celldelning och perioden mellan divisionerna. Prokaryota celler växer så länge de nödvändiga näringsämnena finns, det finns tillräckligt med utrymme och avfallet byggs inte upp. När de når en viss storlek delas de i två.

För eukaryota celler beror celltillväxt och delning på många faktorer. Eukaryota celler utgör ofta en del av en multicellulär organism, och de kan inte bara växa och dela sig självständigt. För dem samordnas mitos och mellanfascykelstadierna med de andra cellerna i organismen. Celler

Prokaryota celler har bara två steg i sin cellcykel. De är antingen i tillväxtstadiet eller, om de är tillräckligt stora, går de in i fission skede. Överlevnadsstrategin för många prokaryoter är att multiplicera snabbt tills yttre gränser som brist på näringsämnen uppnås. Som ett resultat kan klyvningsdelen av cellcykeln äga rum mycket snabbt.

Det första steget i fissionsstadiet är DNA-replikation. Prokaryota celler har en enda cirkulär DNA-sträng fäst vid cellmembranet. Under fission görs en kopia av DNA: t och fästs på cellmembranet. När cellen förlängs i förberedelse för klyvning dras de två DNA-kopiorna isär till motsatta ändar av cellen.

Nytt cellmembranmaterial deponeras mellan de två ändarna av cellen, och en ny vägg växer mellan dem. När den nya cellväggen är klar separeras två nya dotterceller och går in i tillväxtstadiet i deras cellcykel. De nya cellerna har vardera en identisk DNA-sträng och en andel av det andra cellmaterialet.

Liksom prokaryota celler måste cellerna i eukaryoter replikera sitt DNA och dela sig i två dotterceller. Denna process är komplicerad eftersom många DNA-strängar måste kopieras och den eukaryota cellstrukturen måste dupliceras. Dessutom kan specialiserade celler reproducera sig snabbt medan andra knappast delar sig och andra lämnar cellcykeln helt.

Eukaryota celler delar sig för att organismen växer eller ersätter celler som har gått förlorade. Till exempel måste unga organismer växa som helhet och deras celler måste dela sig. Hudceller dör kontinuerligt och skjuts ut från organismen. De måste dela kontinuerligt för att ersätta de förlorade cellerna. Andra celler som nervceller i hjärnan är mycket specialiserade och delar sig inte alls. Huruvida en cell har en aktiv cellcykel beror på dess roll i kroppen.

Även celler som delar sig regelbundet tillbringar större delen av sin tid i mellanfas och förbereder sig på att dela sig. Interphase har följande fyra steg:

• Det första gapsteget kallas G₁. Det är vilofasen efter att cellen har slutfört delning genom mitos och innan den börjar förbereda sig för en annan uppdelning.
• Från G1 kan cellen lämna cellcykeln och gå in i G₀ fas. I G₀celler inte längre delar eller förbereder sig för delning.
• Celler börjar förbereda sig för uppdelning genom att lämna G₁ och in i syntes eller S skede. Cellens DNA replikeras under S-steget som det första steget att delta i mitos.
• När DNA-replikering är klar kommer cellen in i det andra gapsteget, G₂. Under G₂ korrekt duplicering av DNA verifieras och cellproteiner som är nödvändiga för celldelning produceras.

Gapstegen separerar mitos från DNA-replikationsprocessen. Denna separation är avgörande för att säkerställa att endast de celler med fullständig och korrekt DNA-replikation kan dela sig. G₁ innehåller kontrollpunkter som verifierar att cellen har delats framgångsrikt och att dess DNA är korrekt uppbyggt. G₂ har olika kontrollpunkter för att se till att DNA-replikering har lyckats. DNA-integritet verifieras och celldelning kan avbrytas eller skjutas upp.

När cellen lämnar interfas och G₂delas cellen under mitos. I början av mitosen finns duplikatkopior av DNA och cellen har producerat tillräckligt material, proteiner, organeller och andra strukturella element för att möjliggöra celldelning i två dotterceller. De fyra stadierna av mitos är som följer:

• Prophase. Cell-DNA bildar par av kromosomer och kärnmembranet löses upp. Spindeln längs vilken kromosomerna kommer att separera börjar bildas. Nyare källor placeras prometafas efter profas men före metafas.
  
• Metafas. Bildningen av spindeln är fullständig. och kromosomerna ligger i linje med metafasplattan, ett plan halvvägs mellan spindelns ändar.
• Anafas. Kromosomerna börjar migrera längs spindeln, var och en av dubbletterna färdas till motsatta ändar av cellen när cellen förlängs.
• Telofas. Den kromosomala migrationen är klar och en ny kärna bildas för varje uppsättning. Spindeln löses upp och ett nytt cellmembran bildas mellan de två dottercellerna.

Mitos händer relativt snabbt. De nya cellerna går in i fas G₁ skede. Nya celler skiljer sig ofta vid denna punkt och blir specialiserade celler som leverceller eller blodceller. Vissa celler förblir odifferentierade och är källan till fler celler som kan dela sig och bli specialiserade. Signalerna för celldelning, differentiering och specialisering kommer från andra celler i organismen.

Cellcykelns huvudsakliga funktion är att producera dotterceller med en genetisk kod identisk med den ursprungliga cellen. Det är här cykeln kan bryta ner med de mest skadliga effekterna, och detta är vad kontrollpunkterna i gapstegen försöker undvika. Dotterceller med defekt DNA och därför kan en defekt genetisk kod orsaka cancer och andra sjukdomar. Celler som saknar kontrollpunkterna kan föröka sig på ett okontrollerat sätt och kan skapa tillväxt och tumörer.

När en cell upptäcker ett problem vid en kontrollpunkt kan den försöka åtgärda problemet eller, om den inte kan det, kan det utlösa celldöd eller apoptos. De utarbetade cellcykelstegen och kontrollpunkterna hjälper till att säkerställa att endast friska celler med verifierat DNA kan multiplicera och producera de miljontals nya celler som en normal kropp producerar regelbundet.

En cellcykel som inte fungerar korrekt leder snabbt till defekta celler. Om dessa inte fångas vid en kontrollpunkt kan resultatet bli en organism som inte kan utföra normala funktioner som att leta efter mat eller reproducera. Om de defekta cellerna finns i ett nyckelorgan som hjärtat eller hjärnan kan organismen dö.