ขั้นตอนของวัฏจักรเซลล์ทั่วไป

เซลล์ที่มีชีวิตทั้งสองชนิดมีวัฏจักรเซลล์ต่างกัน โปรคาริโอต เป็นสิ่งมีชีวิตธรรมดาที่เซลล์ไม่มีนิวเคลียส เซลล์เหล่านี้เติบโตและแยกออกโดยไม่ต้องติดตามวัฏจักรของเซลล์ที่ซับซ้อน เซลล์ยูคาริโอต มีโครงสร้างซับซ้อนที่มีนิวเคลียสและออร์แกเนลล์ เช่น ไมโตคอนเดรีย ในเซลล์ยูคาริโอต วัฏจักรของเซลล์โดยทั่วไปประกอบด้วยกระบวนการแบ่งเซลล์สี่ขั้นตอนที่เรียกว่า ไมโทซิส (แหล่งที่ใหม่กว่าเพิ่มขั้นตอนที่ห้า) และ a สามถึงสี่ขั้นตอน อินเตอร์เฟส ที่เซลล์ใช้เวลาส่วนใหญ่

ในเซลล์โปรคาริโอตและยูคาริโอต วัฏจักรของเซลล์จะถูกแบ่งระหว่าง การแบ่งเซลล์ และระยะเวลาระหว่างดิวิชั่น เซลล์โปรคาริโอตจะเติบโตตราบเท่าที่สารอาหารที่จำเป็นยังมีอยู่ มีพื้นที่เพียงพอและของเสียไม่สะสม เมื่อถึงขนาดที่กำหนด พวกมันก็แยกออกเป็นสองส่วน

สำหรับเซลล์ยูคาริโอต การเจริญเติบโตและการแบ่งตัวของเซลล์ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เซลล์ยูคาริโอตมักเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ และไม่สามารถเติบโตและแบ่งแยกอย่างอิสระได้ สำหรับพวกเขา ไมโทซิสและระยะวัฏจักรเซลล์ระหว่างเฟสจะประสานกับเซลล์อื่นๆ ของสิ่งมีชีวิต เซลล์

เซลล์โปรคาริโอตมีเพียงสองขั้นตอนในวัฏจักรเซลล์ พวกเขาอยู่ในระยะการเจริญเติบโตหรือถ้ามีขนาดใหญ่เพียงพอก็จะเข้าสู่ ฟิชชัน เวที. กลยุทธ์การเอาตัวรอดของโปรคาริโอตจำนวนมากคือการเพิ่มจำนวนอย่างรวดเร็วจนกว่าจะถึงขีดจำกัดภายนอก เช่น การขาดสารอาหาร เป็นผลให้ส่วนฟิชชันของวัฏจักรเซลล์สามารถเกิดขึ้นได้อย่างรวดเร็ว

ขั้นตอนแรกของระยะฟิชชันคือ การจำลองดีเอ็นเอ. เซลล์โพรคาริโอตมี DNA ที่เป็นวงกลมเส้นเดียวติดอยู่กับเยื่อหุ้มเซลล์ ในระหว่างการแยกตัว สำเนาของ DNA จะถูกสร้างขึ้นและแนบกับเยื่อหุ้มเซลล์ด้วย เมื่อเซลล์ยืดออกเพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการแยกตัว สำเนาดีเอ็นเอสองชุดจะถูกแยกออกจากกันไปยังปลายอีกด้านของเซลล์

วัสดุเยื่อหุ้มเซลล์ใหม่ถูกฝากไว้ระหว่างปลายทั้งสองของเซลล์ และผนังใหม่จะก่อตัวขึ้นระหว่างปลายทั้งสอง เมื่อผนังเซลล์ใหม่เสร็จสมบูรณ์ เซลล์ลูกสาวใหม่ 2 เซลล์จะแยกจากกันและเข้าสู่ระยะการเติบโตของวัฏจักรเซลล์ เซลล์ใหม่แต่ละเซลล์มีสายดีเอ็นเอที่เหมือนกันและมีส่วนแบ่งของวัสดุเซลล์อื่นๆ

เช่นเดียวกับเซลล์โปรคาริโอต เซลล์ของยูคาริโอตต้องทำซ้ำ DNA ของพวกมันและแบ่งออกเป็นสองเซลล์ลูกสาว กระบวนการนี้ซับซ้อนเนื่องจากต้องคัดลอก DNA หลายเส้น และโครงสร้างเซลล์ยูคาริโอตต้องทำซ้ำ นอกจากนี้ เซลล์พิเศษอาจขยายพันธุ์อย่างรวดเร็วในขณะที่เซลล์อื่นๆ แทบจะไม่มีการแบ่งตัวเลย และยังมีเซลล์อื่นๆ ที่ออกจากวัฏจักรเซลล์โดยสิ้นเชิง

เซลล์ยูคาริโอตแบ่งตัวเนื่องจากสิ่งมีชีวิตกำลังเติบโตหรือกำลังแทนที่เซลล์ที่สูญเสียไป ตัวอย่างเช่น สิ่งมีชีวิตอายุน้อยต้องเติบโตโดยรวม และเซลล์ของพวกมันต้องแบ่งตัว เซลล์ผิวหนังตายอย่างต่อเนื่องและหลั่งออกจากผิวของสิ่งมีชีวิต ต้องแบ่งอย่างต่อเนื่องเพื่อทดแทนเซลล์ที่เสียไป เซลล์อื่นๆ เช่น เซลล์ประสาทในสมองนั้นมีความเชี่ยวชาญสูงและไม่แบ่งตัวเลย เซลล์มีวัฏจักรเซลล์ที่ใช้งานอยู่หรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับบทบาทของเซลล์ในร่างกาย

แม้แต่เซลล์ที่แบ่งตัวเป็นประจำก็ใช้เวลาส่วนใหญ่ในเฟสเดียวกันเพื่อเตรียมแบ่ง อินเตอร์เฟสมีสี่ขั้นตอนต่อไปนี้:

• ระยะช่องว่างแรกเรียกว่า G₁. เป็นช่วงพักหลังจากเซลล์แบ่งเซลล์ตามไมโทซิสเสร็จสิ้น และก่อนที่จะเริ่มเตรียมการแบ่งส่วนอื่น
• จาก G1 เซลล์อาจออกจากวัฏจักรเซลล์และเข้าสู่ G₀ เฟส. ในG₀, เซลล์ไม่แบ่งหรือเตรียมการหารอีกต่อไป
• เซลล์เริ่มเตรียมการแบ่งตัวโดยออกจาก G₁ และเข้าสู่ การสังเคราะห์หรือ ส เวที. DNA ของเซลล์ถูกจำลองแบบในช่วง S ซึ่งเป็นขั้นตอนแรกในการสร้างไมโทซิส
• เมื่อการจำลองแบบดีเอ็นเอเสร็จสมบูรณ์ เซลล์จะเข้าสู่ระยะช่องว่างที่สอง G₂. ระหว่าง G₂ มีการตรวจสอบการทำซ้ำของ DNA ที่ถูกต้องและมีการสร้างโปรตีนของเซลล์ที่จำเป็นสำหรับการแบ่งเซลล์

ระยะช่องว่างแยกไมโทซิสออกจากกระบวนการจำลองดีเอ็นเอ การแยกนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการสร้างความมั่นใจว่ามีเพียงเซลล์ที่มีการจำลองดีเอ็นเอที่สมบูรณ์และถูกต้องเท่านั้นที่สามารถแบ่งออกได้ G₁ รวมจุดตรวจที่ตรวจสอบว่าเซลล์แบ่งได้สำเร็จและมีการสร้าง DNA อย่างถูกต้อง G₂ มีจุดตรวจที่แตกต่างกันเพื่อให้แน่ใจว่าการจำลองแบบดีเอ็นเอทำได้สำเร็จ ความสมบูรณ์ของ DNA ได้รับการตรวจสอบแล้ว และการแบ่งเซลล์สามารถยกเลิกหรือเลื่อนออกไปได้

เมื่อเซลล์ออกจากเฟสและ G₂, เซลล์แตกตัวระหว่างไมโทซิส ในช่วงเริ่มต้นของไมโทซิส มี DNA ที่ซ้ำกัน และเซลล์ได้ผลิตเพียงพอแล้ว วัสดุ โปรตีน ออร์แกเนลล์ และองค์ประกอบโครงสร้างอื่นๆ เพื่อให้สามารถแบ่งเซลล์ออกเป็นสองส่วนได้ เซลล์ลูกสาว สี่ขั้นตอนของไมโทซิสมีดังนี้:

• คำทำนาย. DNA ของเซลล์ก่อตัวเป็นคู่ของโครโมโซม และเยื่อหุ้มนิวเคลียสจะละลาย แกนหมุนที่โครโมโซมจะแยกออกจากกันเริ่มก่อตัว แหล่งที่ใหม่กว่า โปรเมตาเฟส หลังพยากรณ์ แต่ก่อนเมตาเฟส
  
• เมตาเฟส. การก่อตัวของแกนหมุนเสร็จสมบูรณ์ และโครโมโซมจะเรียงกันที่แผ่นเมตาเฟส ซึ่งเป็นระนาบกึ่งกลางระหว่างปลายแกนหมุน
• อนาเฟส. โครโมโซมเริ่มเคลื่อนไปตามแกนหมุน โดยแต่ละโครโมโซมจะเคลื่อนที่ไปยังปลายอีกด้านของเซลล์เมื่อเซลล์ยืดออก
• เทโลเฟส. การย้ายโครโมโซมเสร็จสมบูรณ์ และนิวเคลียสก่อตัวขึ้นสำหรับแต่ละชุด แกนหมุนละลาย และเยื่อหุ้มเซลล์ใหม่ก่อตัวขึ้นระหว่างเซลล์ลูกสาวทั้งสอง

ไมโทซิส เกิดขึ้นค่อนข้างเร็ว เซลล์ใหม่เข้าสู่เฟส G₁ เวที. เซลล์ใหม่มักจะสร้างความแตกต่าง ณ จุดนี้และกลายเป็นเซลล์พิเศษ เช่น เซลล์ตับหรือเซลล์เม็ดเลือด เซลล์บางเซลล์ยังคงไม่แตกต่างกันและเป็นแหล่งของเซลล์จำนวนมากขึ้นที่สามารถแบ่งตัวและกลายเป็นเซลล์เฉพาะได้ สัญญาณสำหรับการแบ่งตัว การแยกตัว และความเชี่ยวชาญพิเศษมาจากเซลล์อื่นๆ ในร่างกาย

หน้าที่หลักของวัฏจักรเซลล์คือการสร้างเซลล์ลูกสาวด้วย a รหัสพันธุกรรม เหมือนกับเซลล์เดิม นี่คือจุดที่วงจรสามารถพังทลายด้วยผลกระทบที่อันตรายที่สุด และนี่คือสิ่งที่จุดตรวจในระยะช่องว่างพยายามหลีกเลี่ยง เซลล์ลูกสาวที่มี DNA บกพร่อง ดังนั้นรหัสพันธุกรรมที่บกพร่องสามารถทำให้เกิดมะเร็งและโรคอื่นๆ ได้ เซลล์ที่ไม่มีจุดตรวจสามารถทวีคูณในลักษณะที่ไม่สามารถควบคุมได้และสามารถสร้างการเติบโตและเนื้องอกได้

เมื่อเซลล์พบปัญหาที่จุดตรวจ เซลล์สามารถพยายามแก้ไขปัญหาได้ หรือหากไม่สามารถแก้ปัญหาได้ เซลล์อาจตายหรือ อะพอพโทซิส. ขั้นตอนและจุดตรวจสอบของวัฏจักรเซลล์ที่ซับซ้อนช่วยให้แน่ใจว่ามีเพียงเซลล์ที่มีสุขภาพดีที่มี DNA ที่ผ่านการตรวจสอบแล้วเท่านั้นที่สามารถขยายพันธุ์และผลิตเซลล์ใหม่นับล้านที่ร่างกายปกติผลิตได้เป็นประจำ

วัฏจักรเซลล์ที่ทำงานไม่ถูกต้องอย่างรวดเร็วนำไปสู่เซลล์ที่บกพร่อง หากไม่ถูกจับที่ด่าน ผลลัพธ์อาจเป็นสิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถทำงานได้ตามปกติ เช่น หาอาหารหรือขยายพันธุ์ หากเซลล์ที่บกพร่องอยู่ในอวัยวะสำคัญ เช่น หัวใจหรือสมอง อาจส่งผลให้ร่างกายเสียชีวิตได้