Bunkový cyklus

ako Bunkový cyklus jeden opisuje pravidelne sa vyskytujúcu sekvenciu rôznych fáz v telesnej bunke. Bunkový cyklus sa začína vždy po rozdelení bunky a končí po dokončení nasledujúceho delenia buniek.

Čo je bunkový cyklus?

Bunkový cyklus sa začína okamžite po delení buniek pomocou interfázy. Interfáza je tiež známa ako G fáza. Skladá sa z fáz G1, G2, S a 0.

Vo fáze G1, tiež známej ako medzerová fáza, je dôraz kladený na rast buniek. Bunka je expandovaná rôznymi zložkami bunky, ako je napríklad cytoplazma a niektoré bunkové organely. V bunke sa produkujú rôzne proteíny a RNA, kyselina ribonukleová. RNA hrá úlohu v bunke ako nosič genetickej informácie.

Vo fáze G sa delia tzv. Centrioly. Centrioly sú organely živočíšnych buniek, ktoré sa nachádzajú v blízkosti bunkového jadra. Jadro je teraz jasne viditeľné. Vo fáze G1 každý chromozóm pozostáva iba z jedného chromatidu. G1 fáza zvyčajne trvá 1 až 12 hodín. V prípade degenerovaných buniek sa táto fáza môže skrátiť.

Po fáze G1 nasleduje fáza S. V tejto fáze prebieha replikácia DNA v bunkovom jadre, takže na konci tejto syntéznej fázy sa DNA zdvojnásobí a každý chromozóm sa vytvorí z dvoch chromatidov. Fáza S trvá 7 až 8 hodín.

Fáza G2 predstavuje prechod na mitózu, delenie bunkového jadra, ktoré je známe aj ako postsyntetický alebo premitotický interval. Bunkové kontakty so susednými bunkami sa rozpustia, bunka získa zaoblený tvar a vďaka zväčšenému prítoku tekutiny sa zväčšuje. Okrem toho sa syntetizuje stále viac molekúl a proteínov RNA na delenie buniek. Tento proces trvá asi štyri hodiny.

Tzv. Faktor stimulujúci M-fázu (MPF) potom vedie k prechodu na M-fázu, mitotickú fázu. V zárodočných bunkách sa mitotická fáza nazýva aj meióza. Skutočné delenie buniek prebieha vo fáze M. Chromozómy sa delia rovnako ako jadro bunky a samotná bunka, mitotická fáza sa sama delí na profázu, metafázu, anafázu a telopázu.

Niektoré bunky prechádzajú do fázy G0 po ich rozdelení. Vo fáze GO sa nevytvorili žiadne ďalšie bunky. Nervové bunky alebo epitelové bunky sú často vo fáze G0. Bunky z G0 fázy sa môžu tiež reaktivovať špeciálnymi rastovými faktormi, takže bunkový cyklus sa v týchto bunkách začína znova vo fáze G1.

Funkcia a úloha

Periodický bunkový cyklus umožňuje telu nahradiť použité a odumreté bunky novými bunkami. Životnosť ľudských buniek sa veľmi líši. Aj keď sa nervové bunky v mozgu nikdy nevymieňajú, niektoré bunky tela žijú iba niekoľko hodín. Vedci odhadujú, že každú sekundu zomrie okolo 50 miliónov buniek. Súčasne sa bunkovým cyklom regeneruje rovnaký počet buniek, a teda priamo nahrádza stratené bunky. Telo kompenzuje stratu umierajúcich buniek počas konštantného bunkového cyklu.

Bunkový cyklus tiež hrá dôležitú úlohu vo fyzickom vývoji. Bunky môžu rásť iba do určitej veľkosti. Aby sa ľudia mohli zväčšovať, musia sa vytvárať nové bunky. Bunkový cyklus je tiež potrebný na regeneráciu poškodených častí tela alebo tkanív. Delenie buniek slúži na nahradenie buniek poškodených zranením. Rany sa môžu napríklad uzavrieť, len keď sa vytvoria nové bunky. V priebehu hojenia rán sa teda významne zvyšuje rýchlosť delenia buniek v oblasti rany.

Choroby a choroby

Z patologického hľadiska hrá bunkový cyklus dôležitú úlohu vo vývoji rakoviny. U zdravých ľudí je bunkový cyklus riadený tzv. Kontrolnými bodmi bunkového cyklu. Slúžia na ochranu DNA a genómu a mali by zabrániť degenerácii buniek. Inhibujú tiež delenie buniek v bunkách s poškodením DNA. Postihnuté bunky majú potom možnosť buď opraviť poškodenie, alebo v prípade nenapraviteľného poškodenia iniciovať programovanú bunkovú smrť. Neoplastické bunky, t.j. rakovinové bunky, pôsobia autonómne a už nie sú predmetom týchto kontrolných mechanizmov.

K nekontrolovanému bunkovému rastu teraz prispievajú dva faktory. Na jednej strane takzvané protoonkogény mutujú na onkogény. Tieto spúšťajú nadmerný rast v postihnutej bunke. Okrem toho mutujú gény potlačujúce nádor. V normálnom stave tieto inhibujú rast. Po mutácii sú však ich funkcie narušené a apoptóza, t. J. Programovaná bunková smrť poškodených buniek, sa už nespúšťa. Rakovinové bunky sa tak môžu množiť neobmedzene.

Poruchy vo fázach meiózy, t. J. Delenie zárodočných buniek, môžu viesť k nesprávnemu rozdeleniu chromozómov. Počet chromozómov v dcérskych bunkách sa potom patologicky zmení. V tomto prípade sa hovorí o chromozómovej aberácii. Najznámejšou chromozómovou aberáciou je určite Downov syndróm, známy tiež ako trizómia 21. Tu je chromozóm 21 prítomný trikrát namiesto dvakrát. Namiesto 46 chromozómov je 47 chromozómov. Trizómiou 21 sú osi veka vychádzajúce smerom von, svalová hypotónia a ryha so štyrmi prstami. Vo väčšine prípadov vedie choroba k mentálnemu postihnutiu. Približne polovica všetkých postihnutých trpí tiež srdcovou vadou.

Ďalšie chromozómové aberácie spôsobené chybným bunkovým cyklom sú Turnerov syndróm alebo Klinefelterov syndróm. Tu sú ovplyvnené pohlavné chromozómy. Za včasné potraty sú často zodpovedné aj chromozómové aberácie.