Budowa życia: cykl komórkowy

16 Sierpień, 2020
Rozmnażanie można opisać jako rywalizację. Jest to wyścig, w którym tysiące plemników najpierw próbuje dotrzeć do komórki jajowej. Po zapłodnieniu utworzy się z nich komórka, z której ostatecznie wyrośnie żywa istota. To, jak powstają pozostałe komórki, możemy obserwować w ramach specjalnego procesu. Nosi on nazwę „cykl komórkowy”.
 

Bohaterem naszego dzisiejszego artykułu na temat genetyki i elementów budulcowych życia jest cykl komórkowy. Omawiając go postaramy się w ten sposób wyjaśnić mechanizm rozmnażania się komórek.

W rzeczywistości jednym z zadań komórek jest nieustanne namnażanie i utrwalanie linii komórkowych. Dodatkowo porozmawiamy sobie o znaczeniu, jakie ma dla nas cykl komórkowy, ponieważ pod koniec tego procesu dana komórka musi ponownie wrócić do punktu wyjścia.

Wiemy już doskonale o tym, że materiał genetyczny gromadzi się w jądrze komórkowym. To jak i kiedy ta informacja jest przekazywana, bada odrębna dziedziną, czyli biologia komórki. Odpowiada ona nie tylko za analizę faz, które zachodzą podczas rozmnażania się komórek, ale także za zmiany lub mutacje, które występują podczas trwania rozwoju tego procesu.

Ale czym właściwie jest cykl komórkowy? Ogólnie rzecz biorąc rozmnażanie można opisać jako rywalizację. Jest to wyścig, w którym tysiące plemników najpierw próbuje dotrzeć do komórki jajowej. Po zapłodnieniu utworzy się z nich komórka, z której ostatecznie wyrośnie żywa istota.

To, jak powstają pozostałe komórki, możemy obserwować w ramach specjalnego procesu. Nosi on nazwę „cykl komórkowy”.

Genetyka dla dzieci: cykl komórkowy i jego definicja

Zasadniczo cykl komórkowy to uporządkowana seria procesów prowadzących do odnowy komórek. Innymi słowy, jest to zdolność komórek do reprodukcji i tworzenia dwóch kopii, które są takie same jak oryginał.

 
Geny

Podczas cyklu komórkowego seria odpowiednich faz przebiega w dwóch etapach. Pierwszy z nich nazywamy interfazą (jest to stan niepodzielny), a drugi fazą M (stan podziału). Cały proces zaczyna się tak naprawdę w momencie, gdy po rozmnażaniu się tworzy się nowa komórka.

Następnie dochodzi do jego kulminacyjnego punktu, kiedy to daje on początek dwóm komórkom potomnym.

Czym jest interfaza?

Interfaza to po prostu okres, w którym komórka przygotowuje się do powielenia. Aby to zrobić, musi skopiować swój materiał genetyczny. Oznacza to, że musi mieć ona dwa razy więcej chromosomów, aby móc przekazać pełny ich zestaw do każdej komórki potomnej.

Interfaza podzielona jest na 3 etapy: G0 / G1, S i G2

G0 / G1 to etap początkowy. Komórka zaczyna syntetyzować RNA i białka oraz powielać swoje organelle, a konkretnie centrosom. W tym momencie podwoi się zarówno pod względem masy, jak i rozmiaru. Pod koniec tej fazy pojawia się punkt, z którego nie ma powrotu, określany jako „punkt graniczny R”, a interfazy nie można już zatrzymać.

Faza S to przygotowanie do mitozy. W tym momencie komórka replikuje swoje DNA, a także białka chromosomalne, czyli histony. Jednak nadal nie ma jeszcze w tym momencie podziału komórkowego.

 
Komórki macierzyste

W fazie G2 wszystko musi być gotowe do wejścia w fazę podziału. Poprzedza go stan zahamowania syntezy białek, w którym mechanizmy kontrolujące cykl komórkowy zapewniają prawidłową replikację DNA. Synteza RNA i białek trwa i zaczyna destabilizować błonę jądrową tworząc w ten sposób strukturę zwaną „wrzecionem achromatycznym”.

W tej chwili komórka jest gotowa do przejścia do następnego etapu. Jest nim faza M.

Cykl komórkowy: faza M

Jak powiedzieliśmy, faza M to etap, na którym zachodzi sam podział komórki. Może to być mitoza, jeśli powoduje powstanie dwóch komórek potomnych takich samych jak komórki progenitorowe. Jeśli jednak jest to mejoza, powoduje powstanie 4 komórek rozrodczych.

Wybór między tymi procesami określi koniec cyklu komórkowego. Zasadniczo ta faza M obejmuje dwa etapy: mitozę i cytokinezę.

Mitoza

Ta faza wykazuje szereg istotnych cech, które możemy podkreślić w skrócie następująco:

  • Podział jądra i późniejsza dystrybucja chromosomów między dwiema komórkami potomnymi.
  • Ciągły proces podzielony na 4 okresy: profaza, metafaza, anafaza i telofaza.
  • Gwarancja zachowania materiału dziedzicznego podczas równomiernego rozmieszczenia chromosomów.
 
  • Pod koniec tego etapu dwie powstałe komórki są genetycznie identyczne ze sobą i komórką macierzystą.

Cytokineza

Cykl komórkowy kończy się fizycznym podziałem cytoplazmy między dwiema komórkami potomnymi w procesie zwanym cytokinezą. Ten etap pokrywa się z anafazą, a podział jądra i cytoplazmy zachodzą praktycznie w tym samym czasie.

W komórkach zwierzęcych proces ten odbywa się poprzez zaciskanie pierścienia kurczliwego w płaszczyźnie równikowej komórki macierzystej. Z drugiej strony w komórkach roślinnych tworzy się specjalna przegroda separacyjna zwana fragmoplastem, która dzieli oryginalną komórkę na dwie jednostki.

Co się stanie, jeśli komórka wybierze cykl komórkowy w postaci mejozy?

W rzeczywistości proces ten ma miejsce tylko wtedy, gdy organizm jest zainteresowany wytwarzaniem komórek rozrodczych. Te komórki mają wtedy o połowę mniej chromosomów niż normalna komórka w organizmie, ponieważ są to komórki biorące udział w rozmnażaniu.

Oczywiście mejoza jest bardziej złożona niż mitoza. Ale możemy zdefiniować ją jako dwa etapy mitozy jeden po drugim, co pozwala otrzymać 4 komórki potomne. Różnią się one od komórki macierzystej tym, że każda z nich ma połowę wymaganej liczby chromosomów.

Aberracje chromosomowe a cykl komórkowy
 

Znaczenie tego procesu polega na pierwszym podziale mejotycznym. W jego trakcie chromosomy homologiczne krzyżują się ze sobą w taki sposób, że wynik końcowy jest nieco inny niż w oryginalnej komórce. W ten sposób natura wprowadza przypadkowe zmiany w genach, które teoretycznie pozwalają nam ewoluować.

„Określiłem te indywidualnie korzystne wariacje i różnice oraz niszczenie tych, które są szkodliwe, jako dobór naturalny lub przetrwanie najlepiej przystosowanych”.
– Charles Darwin-

Mamy nadzieję, że ten artykuł o cyklu komórkowym był dla Ciebie interesujący i pomógł Ci pomyśleć o tym, jak możesz wyjaśnić tę koncepcję swoim dzieciom.

 
  • Pérea Porto, J y Gardei, A. (2017). Definición del ciclo celular [artículo en web]. Recuperado de: www.definicion.de
  • Alberts, B. Biología molecular de la célula. Edición: Omega