Cellcykeln sammanfattar cellens födelse, liv och död

Cellcykeln
Cellcykeln

Cellcykeln är detsamma som cellens livscykel, då cellen växer i storlek, fördubblar sitt DNA, växer ännu mer och delar sig. Cykeln består av flera faser som återkommer. Interfas består av tre delfaser kallade G1-fas, S-fas och G2-fas. Därutöver finns också en G0-fas och mitos. Faserna beskrivs utförligt nedan. Mellan de olika faserna finns kontrollstationer som har till uppgift att kontrollera att allt gått rätt till, innan cellcykeln fortsätter. Om det är något fel stannar cykeln av, och i värsta fall kan cellen självdö. Om en  cellcykel misslyckats på något sätt och cellen inte dör kan det leda till cancer. Cellcykeln är superviktig kunskap i många sammanhang, bland annat om du som biomedicinsk analytiker vill ägna dig åt cellodling eller histopatologi.

Cellcykeln styrs av cykliner och cyklinberoende proteinkinaser

Två ämnen av avgörande för att cellcykeln ska fungera: cykliner och cyklinberoende proteinkinaser (CDK). Mängden CDK är ungefär densamma under hela cellens livscykel. Men det finns olika typer av cykliner som är aktiva i olika faser av cellcykeln. Det är först när ”rätt” sorts cyklin är aktivt som det kan aktivera CDK. Detta styr i sin tur cellcykeln, tillsammans med ämnen som finns utanför cellen.

Cellcykeln startar i G0-fas

Cellcykeln aktiveras när den är i G0-fas. Det sker genom att den extracellulära omgivningen (cellernas omgivning), som  består av en tillväxtfaktor kallad mitogen och som innehåller ett visst protein, binder till receptorerna på cellens yta. Därmed startar en process i cellen som gör att stora mängder av proteiner kinas signalerar in i cellen. Cellen befinner sig då precis mellan två olika faser: G1 och S.

Kontrollstation; från G0- till  S-fas

Cellen känner av sin omgivning och väntar tills dess att det finns tillräckligt mycket näring och enzymer för att DNA ska kunna replikeras (kopieras). Så fort cellen känner att det finns tillräckligt går den över till S-fas.

S-fas

S-fasen tar mellan 6 och 8 timmar. När cellen befinner sig i S-fas börjar den att replikera (kopiera) och syntetisera (skapa) DNA. Proteinet histon syntetiseras också, de viras senare upp på kromatintrådar.  Centromerna dupliceras. Därefter övergår cellen till G2-fas.

Kontrollstation; från S- till G2-fas

Cellen kontrollerar om allt DNA är replikerat och om det finns några skador på det, om den är tillräckligt stor och m förhållandena är tillräckligt bra för att den ska kunna gå vidare i cellcykeln.

G2-fas

G2-fasen tar mellan 2 och 5 timmar och är en relativt kort fas, och är en slags vilofas. Cellen har replikerat sitt DNA, men ännu inte övergått till mitos (celldelning). Under denna fas ökar mängden av det protein som behövs för att mitosen ska kunna genomföras. Cellen förbereder sig också för mitos genom att skapa den mitotiska spolen och andra proteiner som behövs för att skapa två dotterceller.

Kontrollstation; från G2-fas till mitos

En av de viktigaste kontrollfaserna. Här kontrollerar cellen om att kromosomer är uppradade för delning, innan den går vidare till den fas där själva delningen sker.

Mitos

Mitos är den fas där cellens kärna delar på sig, medan cytokinesis innebär att hela cellen delar på sig. En ny cell bildas vid varje celldelning. Organeller fördelas, bryts ner och byggs upp igen. Cellen fungerar på ett annorlunda sätt genom hela processen, dess interaktion med omgivningen förändras. Mitosprocessen tar ungefär 80 minuter och delas in i fem delprocesser; profas, prometafas, metafas, anafas och telofas.

Profas. Cellens centrosomer seprarerar från varandra och rör sig mot varsin pool i cellen. I mitten av cellen skapas polära mikrotubuli. Kromosomerna kondenserar, vilket innebär att kromatin packas ihop till tjocka systerkromatider. Den mitotiska spolen skapas i cellens kärna, och kärnans membran börjar lösas upp. Cellen hålls ihop av koesim och centrosomer.

Prometafas. Mikrotubuli är nu bundet till kromosomerna i deras kinetokor, i mitten på dem. Kärnmembranet går sönder och den mitotiska spolen når kromosomerna.

Metafas. Kromosomerna radar upp sig i mitten på cellen, vilket kallas ekvatorialplan eller metafasplan. Centriolerna fäster på kromosomernas centromerer (i mitten på dem).

Anafas. Kohesin bryts ner av proteolytiska enzymer. Systerkromatiderna skiljs åt. Nu skapas dotterkromosomer. Anafasen kan ibland också delas upp i a och b. Anafas a innebär då att mikrotubuli förkortas, dotterkromosomerna finns i varsin pool av cellen. I anafas b förlängs mikrotubuli de glider längs med varandra medhjälp av ett motorprotein. Polerna dras isär av motorproteinerna som är fäst vid cell-barken (cell cortex).

Telofas. Nya cellmembran bildar dottercellernas kärnhöljen. Proteiner importeras till kärnan. Kromosomerna dekondenserar, de virar alltså ut sig igen. Nukleoner bildas, dessa bildar sedan ribosomer. Generna kan transkriberas (översättas). Jag återkommer till transkription senare. Centriolerna försvinner.

Cytokinesis

Cytokinesis hör inte till mitosen, men är ändå viktig att nämna. Cellerna delar cytoplasman mellan sig i denna fas, och det är först nu som celldelningen har lett till att det finns en ny cell.

G1-fas

G1-fasen tar minst 8 timmar och är den längsta fasen i cellcykeln. Det är en form av vilofas då cellen fortfarande fungerar normalt. Fasen reglerar dubbleringshastigheten. ATP, som är cellens energi, skapas. Cellens storlek som halverades under mitosen återgår till normal storlek. Fler proteiner skapas, antalet organeller fördubblas.

Kontrollstation; från G1- till S- eller Go-fas

En av de viktigaste kontrollfaserna. Cellen kontrollerar om den är tillräckligt stor, om det finns några skador på DNA och om förhållandena är tillräckligt gynnsamma för att cellen ska kunna gå vidare i cellcykeln.

G0-fas (igen)

Under denna fas saknar cellen både CDK och cykliner. Cellen lämnar sin cykel och är tillbaka i Go-fas, fasen då cellen kan börja specialisera sig (bli den typ av cell den är ämnad att vara; nervcell, muskelcell, bencell…). Vad som sker beror på vad det är för cell. Leverceller återgår till cellcykeln om rätt förutsättningar råder, medan exempelvis muskel- och nervceller specialiserar sig för all framtid. Vilken typ av specialisering det blir, beror helt på cellens omgivning. En cell som omges av muskelceller blir till en muskelcell på grund av den kemiska miljön.

science-41575
Meios.

Läs gärna mitt inlägg Cellodling – att bygga ett nytt organ på sitt eget laboratorium. Det ger en bra inblick i vad cellodling är och hur det går till.

Källa: 

Kungliga Tekniska Högskolan. Celldelning, mitos, cellcykelreglering, meios. Föreläsningskompendium. 2013-11-15.

Lindqvist Appell, M. Cellodling. Föreläsning. Linköpings Universitet. 2013-12-02.

Paulsen, D F. 2010. Histology and Cell biology: Examination and board review. USA: The McGraw-Hill Companies.

 

Vad tycker du?

Denna webbplats använder Akismet för att minska skräppost. Lär dig hur din kommentardata bearbetas.