Buněčný cyklus

• Buněčný cyklus je sled vzájemně koordinovaných dějů, které vedou od jednoho buněčného dělení k následujícímu buněčnému dělení.

• Buněčný cyklus je definován obdobím od vzniku buňky (která vznikla dělením mateřské buňky) až do stadia, kdy dojde opět k rozdělení na dvě buňky dceřiné.

• Toto období může trvat u některého typu buněk 20–24 hodin (např. buňky kůže), u jiného mnohem déle (např. jaterní buňky se dělí dvakrát do roka).

Obr. 1: Buněčný cyklus

• Buněčný cyklus má dvě stadia:

  • Interfáze (buňka se nedělí). Interfáze je dále členěna:

    • G1 fáze – buňka roste, vytváří se zásoba nukleotidů a syntetizují se enzymy pro budoucí replikaci jaderné DNA.

      • 30-40 % délky buněčného cyklu

    • S fáze – jaderná DNA se replikuje (molekula DNA se kopíruje a vznikají dvě identické molekuly DNA s toutéž genetickou informací).

      • 30-50 % délky buněčného cyklu

    • G2 fáze – buňka se připravuje na rozdělení. Dochází k syntéze a aktivaci proteinů, které jsou zodpovědné za kondenzaci chromozómů, za tvorbu mitotického aparátu a destrukci jaderného obalu. G2 fáze končí zahájením mitózy.

      • 10-20 % délky buněčného cyklu

    • Některé buňky přechází po mitóze do klidové fáze, takzvané fáze G0. V tomto stavu může buňka zůstat trvale jako například neurony nebo buňky oční čočky, nebo po různě dlouhé době může opět vstoupit do buněčného cyklu a začít se dělit.

  • M fáze (mitotická fáze, dělení jádra a buňky; trvá asi 30 minut) je poslední etapa buněčného cyklu. Sestává ze dvou většinou úzce propojených procesů - jaderného dělení (karyokineze) a dělení cytoplazmy (cytokineze):

    • chromozomy duplikované v S fázi jsou ohraničeny, sesterské chromatidy odděleny a přemístěny k protilehlým pólům buňky (vlastní mitóza);

    • dceřiné buňky obdrží dvě kompletní sady chromozómů a shodnou výbavu cytoplazmatických organel.

 

Regulace buněčného cyklu

• Regulace buněčného cyklu je klíčová a její poruchy mohou vést až k nádorovému bujení.

• U eukaryotických buněk se vyvinul složitý systém regulačních proteinů, které řídí průběh buněčného cyklu. Tento systém musí „hlídat“, zda jednotlivé kroky buněčného cyklu jsou kompletní, musí reagovat na velikost buňky, replikaci DNA a signály z okolí. V případě zjištění neúplnosti dochází k vyslání signálů, které blokují buněčný cyklus v tzv. kontrolních bodech.

• 3 kontrolní body:

Obr. 2: Regulace buněčného cyklu

• Kontrolní bod G1 se nachází na konci G1 fáze, těsně před vstupem do S fáze. Je velmi důležitý a zde se rozhoduje, zda se bude buňka dělit, nebo zda bude dělení oddáleno, případně zda buňka vstoupí do klidové fáze G0.

• Kontrolní bod G2 se nachází na konci G2 fáze a rozhoduje o vstupu buňky do mitózy. Aby buňka prošla tímto kontrolním bodem, je nutné zkontrolovat řadu faktorů (např. replikaci DNA a případné poškození DNA).

• Kontrolní bod na přechodu metafáze/anafáze kontroluje zda jsou chromozómy řádně připevněny k mitotickému vřeténku, aby mohlo dojít k správnému rozchodu chromozómů k opačným pólům buňky.

Zdroje

• CAMPBELL, Neil A. a kol. Biology: concepts. 4. vyd. San Francisco: Benjamin Cummings, 2003, 781 s. ISBN 080536627X.

• REECE Jane B., Lisa A. URRY, Michael L. CAIN, Steven A. WASSERMAN, Peter V. MINORSKY a Robert B. JACKSON. Campbell Biology. 9. vyd. San Francisco: Benjamin Cummings, 2011, 1309 s. ISBN 978-0321558237.

• Pokud není uvedeno jinak je autorem obrázků Mgr. František Brauner, Ph.D.