Bunkový cyklus

Bunkový cyklus predstavuje obdobie života bunky od jej vzniku delením až po opätovné rozdelenie. Život bunky však samozrejme nie je obmedzený len na jej rast a delenie, pretože by tak nemohlo dôjsť k vzniku integrovaného mnohobunkového organizmu so špecializovanými skupinami buniek (tkanivami alebo pletivami). Podľa prítomnosti extracelulárnych faktorov a fyziologického stavu môže bunka reagovať rôzne:

  • bunkový cyklus - rozdelenie bunky na dve dcérske bunky
  • kviescencia - kľudové štádium (G0-fáza), ktoré je reverzibilné a bunka môže opäť po čase vstúpiť do bunkového cyklu
  • diferenciácia - procesy vedúce k vzniku funkčne špecializovaných a morfologicky diferencovaných tkanív
  • senescenia - bunky sa už z G0-fázy nemôžu vrátiť do bunkového cyklu - terminálna diferenciácia
  • apoptóza - programovaná bunková smrť

Pomenovanie fáz bunkového cyklu zaviedli v roku 1953 HOWARD a PELC a dnes má všeobecnú platnosť. Bunkový cyklus sa rozdeľuje na štyri fázy, pričom posledná M-fáza predstavuje samotné delenie bunky a zvyšné tri fázy pod spoločným názvom interfáza predstavujú prípravu bunky na delenie. Nasledujúci diagram ilustruje postupnosť fáz bunkového cyklu ako aj ich relatívne časové trvanie:

Interfáza

G0-fáza

Niektoré bunky sa po poslednom rozdelení už ďalej nedelia, ale sa morfologicky diferencujú a funkčne špecializujú na určitú "prácu", ktorú v organizme vykonávajú. Podľa toho sa toto obdobie v živote bunky nazýva pracovné obdobie. Z hľadiska bunkového cyklu je to pokojové štádium (už ďalšie delenie nenastane) a označuje sa aj ako G0-fáza.

U mnohobunkových organizmov sa prevažná väčšina buniek nachádza práve v tejto fáze. Niektoré bunky môžu znova vstúpiť do bunkového cyklu a deliť sa. Čím je však stupeň diferenciácie vyšší, tým je pravdepodobnosť návratu do bunkového cyklu nižšia (napr. neuróny po poškodení miechy alebo mozgu sa nedelia, čím vzniká ochrnutie). V organizme sa často stretávame s prípadmi, že diferencované tkanivo alebo pletivo sa regeneruje z nediferencovaných deliacich sa prvobuniek, pretože špecializované bunky tkaniva už po prechode do G0-fázy schopnosť delenia stratili.

G1-fáza

Nazýva sa aj postmitotická (nasleduje po M-fáze) alebo presyntetická (bude pokračovať S-fázou). Niekedy nasleduje po G0-fáze, niekedy priamo po mitóze. Predstavuje začiatok prípravy delenia jadra a celej bunky. V tomto období sa syntetizujú ribozómy, bielkoviny, vytvára sa zásoba nukleotidov (nukleozidtrifosfátov, NTP), syntetizujú sa enzýmy potrebné pre replikáciu DNA. Ku koncu tejto fázy vstupujú do jadra históny a kyslé proteíny (spomínané enzýmy + ďalšie). Taktiež dochádza k zväčšovaniu objemu cytoplazmy a delia sa aj mitochondrie. Je to časovo najvariabilnejšia ale zväčša najdlhšia fáza bunkového cyklu. Na konci G1-fázy sa nachádza hlavný kontrolný uzol, ktorý v prípade nevhodných podmienok zastavuje bunkový cyklus.

S-fáza

Prebieha v nej replikácia - syntéza DNA, preto sa táto fáza nazýva syntetická. Výsledkom je zdvojnásobenie genetického materiálu v bunke. V tejto fáze je bunka fyziologicky tetraploidná (2 x 2n = 4n). Koncom S-fázy každý chromozóm pozostáva z dvoch identických chromatíd. Dochádza aj k replikácii centriol.

G2-fáza

Nastupuje po ukončení syntetickej fázy, preto sa nazýva postsyntetická. Zároveň ukončuje interfázu a predchádza deleniu bunky, preto má prívlastok aj premitotická. Prebieha syntéza tubulínu na deliace vretienko. Časové trvanie tejto fázy je za normálnych podmienok najkratšie.

Delenie buniek

Delenie buniek je jedným zo základných biologických fenoménov. Zabezpečuje reprodukciu jedincov, je podmienkou rastu a vývoja organizmu a nahradzujú sa ním straty vzniknuté fyziologickým opotrebovaním. Existecia života závisí od stálej produkciu buniek. Z časového hľadiska predstavuje samotné delenie bunky zhruba 10% celkového trvania bunkového cyklu.

M-fáza

M-fáza má prívlastok mitotická, pretože v nej dochádza k rozdeleniu buniek na dve geneticky identické dcérske bunky. Mitóza je základný spôsob reprodukcie jadra bunky - karyokinéza, za ktorým nasleduje delenie tela bunky - cytokinéza. Výsledkom mitotického delenia je vznik dvoch dcérskych buniek, ktoré majú rovnakú genetickú výbavu ako mala ich materská bunka. V dozrievajúcich pohlavných bunkách sa vyskytuje zvláštny typ redukčného delenia - meióza.