Celcyclus

Net zo Celcyclus een beschrijft een regelmatig voorkomende opeenvolging van verschillende fasen in een lichaamscel. De celcyclus begint altijd nadat de cel zich heeft gedeeld en eindigt wanneer de volgende celdeling is voltooid.

Wat is de celcyclus?

De celcyclus begint direct na de celdeling met de interfase. De interfase is ook bekend als de G-fase. Het is samengesteld uit de fasen G1, G2, S en 0.

In de G1-fase, ook wel de gap-fase genoemd, ligt de focus op celgroei. De cel wordt uitgebreid met verschillende celcomponenten, zoals het cytoplasma en enkele celorganellen. In de cel worden verschillende eiwitten en het RNA, ribonucleïnezuur, aangemaakt. Het RNA speelt een rol in de cel als drager van genetische informatie.

In de G-fase delen de zogenaamde centriolen zich. Centriolen zijn organellen van dierlijke cellen die zich nabij de celkern bevinden. De kern is nu duidelijk zichtbaar. In de G1-fase bestaat elk chromosoom uit slechts één chromatide. De G1-fase duurt meestal 1 tot 12 uur. In het geval van gedegenereerde cellen kan deze fase extreem worden verkort.

De G1-fase wordt gevolgd door de S-fase. In deze fase vindt de replicatie van het DNA plaats in de celkern, zodat aan het einde van deze synthesefase het DNA wordt verdubbeld en elk chromosoom wordt gevormd uit twee chromatiden. De S-fase duurt tussen de 7 en 8 uur.

De G2-fase vertegenwoordigt de overgang naar mitose, de celkerndeling, ook wel het postsynthetische of premitotische interval genoemd. De celcontacten met naburige cellen worden opgelost, de cel krijgt een ronde vorm en wordt groter door een verhoogde instroom van vloeistof. Daarnaast worden er steeds meer RNA-moleculen en eiwitten gesynthetiseerd voor celdeling. Dit proces duurt ongeveer vier uur.

De zogenaamde M-fase-stimulerende factor (MPF) leidt dan tot een overgang naar de M-fase, de mitotische fase. In kiemcellen wordt de mitotische fase ook wel meiose genoemd. De feitelijke celdeling vindt plaats in de M-fase. De chromosomen delen zich net als de celkern en de cel zelf De mitotische fase is zelf verdeeld in profase, metafase, anafase en telofase.

Sommige cellen gaan in de G0-fase nadat ze zich hebben gedeeld. In de G0-fase worden geen cellen meer gevormd. Zenuwcellen of epitheelcellen bevinden zich vaak in fase G0. Cellen uit de G0-fase kunnen ook worden gereactiveerd door speciale groeifactoren, zodat de celcyclus in deze cellen opnieuw begint in de G1-fase.

Functie en taak

De periodieke celcyclus stelt het lichaam in staat gebruikte en dode cellen te vervangen door nieuwe cellen. De levensduur van menselijke cellen varieert enorm. Hoewel zenuwcellen in de hersenen nooit worden vervangen, leven sommige lichaamscellen maar een paar uur. Wetenschappers schatten dat er elke seconde ongeveer 50 miljoen cellen afsterven. Tegelijkertijd wordt hetzelfde aantal cellen geregenereerd door de celcyclus en zo de verloren cellen direct vervangen. Het lichaam compenseert het verlies van stervende cellen door de constante celcyclus.

De celcyclus speelt ook een belangrijke rol bij de lichamelijke ontwikkeling. Cellen kunnen maar tot een bepaalde grootte uitgroeien. Om mensen groter te laten worden, moeten er nieuwe cellen worden gevormd. De celcyclus is ook nodig voor de regeneratie van beschadigde lichaamsdelen of weefsels. Celdeling dient ter vervanging van door verwondingen beschadigde cellen. Wonden kunnen bijvoorbeeld alleen sluiten als er nieuwe cellen worden gevormd. In de loop van de wondgenezing neemt de celdelingssnelheid in het wondgebied dus aanzienlijk toe.

Ziekten en aandoeningen

Pathologisch gezien speelt de celcyclus een belangrijke rol bij het ontstaan ​​van kanker. Bij gezonde mensen wordt de celcyclus gecontroleerd door zogenaamde celcycluscontrolepunten. Ze dienen ter bescherming van het DNA en het genoom en zijn bedoeld om celdegeneratie te voorkomen. Ze remmen ook de celdeling in cellen met DNA-schade. De aangetaste cellen hebben dan de keuze om de schade te herstellen of, in geval van onherstelbare schade, geprogrammeerde celdood te initiëren. Neoplastische cellen, d.w.z. kankercellen, werken autonoom en zijn niet langer onderworpen aan deze controlemechanismen.

Twee factoren dragen nu bij aan ongecontroleerde celgroei. Enerzijds muteren zogenaamde proto-oncogenen in oncogenen. Deze veroorzaken overmatige groei in de aangetaste cel. Bovendien muteren de tumorsuppressorgenen. In hun normale toestand remmen deze in feite de groei. Na de mutatie zijn hun functies echter verstoord en wordt apoptose, d.w.z. de geprogrammeerde celdood van beschadigde cellen, niet langer geactiveerd. De kankercellen kunnen zich zo ongehinderd voortplanten.

Storingen in de fasen van de meiose, d.w.z. de deling van de geslachtscellen, kunnen leiden tot een verkeerde verdeling van de chromosomen. Het aantal chromosomen in de dochtercellen wordt dan pathologisch veranderd. In dit geval spreekt men van een chromosoomafwijking. De bekendste chromosoomafwijking is zeker het syndroom van Down, ook trisomie 21. Hier is chromosoom 21 driemaal aanwezig in plaats van tweemaal. In plaats van 46 chromosomen zijn er 47 chromosomen. Kenmerken van trisomie 21 zijn zich naar boven uitstrekkende ooglidassen, spierhypotonie en een groef met vier vingers. In de meeste gevallen leidt de ziekte tot een verstandelijke beperking. Ongeveer de helft van alle getroffenen lijdt ook aan een hartafwijking.

Andere chromosoomafwijkingen die worden veroorzaakt door een defecte celcyclus zijn het syndroom van Turner of het syndroom van Klinefelter. Hier worden de geslachtschromosomen aangetast. Chromosoomafwijkingen zijn ook vaak verantwoordelijk voor vroege miskramen.