Bunkový cyklus

Dĺžka života každého organizmu je individuálna a do určitej miery naprogramovaná v genetickej informácii. Napr. dĺžka života červených krviniek je približne 120 dní.

Poznanie zákonitosti na úrovni bunky, jej podmienok na existenciu, delenie, rast ale aj zánik, sú dôležité pri štúdiu mnohých chorôb. Dnes sa ochorenia neliečia iba zmierňovaním pridružených ťažkostí,ale odborníci sa snažia pochopiť chorobné, niekedy až patologické zmeny na bunkovej úrovni. Ich ovplyvňovaním je možné bunky udržať pri živote, alebo naopak vyvolať smrť bunky bez toho, aby došlo k smrti organizmu. Poznatky sa využívajú napr. pri liečbe rakoviny.

Rozmnožovaním (reprodukciou) vznikajú z materských buniek bunky nové – dcérske. Len čo sa dcérske bunky osamostatnia začnú sa opäť pripravovať na ďalšie delenie a po istom čase sa znova rozdelia. Pečeňové bunky sa delia približne raz za rok, epitelové bunky čreva alebo krvné bunky v kostnej dreni aj viackrát za deň.

Obdobie od konca jedného delenia bunky po ukončenie nasledujúceho delenia bunky je označované ako bunkový cyklus. Bunkový cyklus zahŕňa všetky procesy, ktoré sa počas života dejú v bunke (rast, delenie jadra i zvyšných bunkových organel).

Časové trvanie bunkového cyklu sa označuje ako generačná doba bunky. Táto dobaje daná geneticky a pre rozličné bunky je rozdielna (napr.: 90 – 120 minút u baktérií, pečeňové bunky 1 rok). Ak vonkajšie podmienky nie sú optimálne, delenie buniek sa spomalí a trvanie bunkového cyklu sa predĺži. Pri úplnom nedostatku živín v prostredí sa bunkový cyklus celkom zastaví v G1 fáze.




Fázy bunkového cyklu:

1. INTERFÁZA – je typická intenzívnym metabolizmom a procesy, ktoré v ňom prebiehajú možno rozdeliť do nasledujúcich fáz:
G1 fáza (postmitotická)
- trvá 30 - 40% generačnej doby bunky
- nastupuje vznikom bunky a charakteristická je pre ňu vysoká metabolická aktivita,rast bunky a bunkových organel
- v tejto fáze sa zhromažďujú látky potrebné k replikáciínukleových kyselín (nukleotidy), a tvorbe bielkovín (aminokyseliny)
- nachádza sa tu hlavný kontrolný uzol, ktorý zastavuje bunkový cyklus za nepriaznivých podmienok a ovplyvňuje nástup ďalších fáz
- niektoré bunky sú trvalo zablokované v tejto fáze bunkového cyklu, hovoríme, že zostali v G0 fáze. Sú to napr. nervové bunky, sítkovice, červené krvinky.

S fáza (syntetická)
- trvá 30 – 50% generačnej doby bunky
- prebiehajú v nej syntetické procesy spojené so syntézou (replikáciou) DNA v jadre, hmotou chromozómov a bielkovín
- nastáva zdvojenie (replikácia) jednochromatídových chromozómov na dvojchromatídové

G2fáza (postsyntetická, predmitotická)
- trvá 10 – 20% generačnej doby bunky
- pokračuje metabolická aktivita bunky, syntéza bielkovín mitotického aparátu, syntézaRNA
- pribúdajú bunkové organely

2. BUNKOVÉ DELENIE

M - fáza (mitotická)
- trvá len 5 – 10% generačnej doby bunky
- počas M – fázy sa uskutočňuje karyokinéza (delenie jadra) a cytokinéza (delenie bunky). Kontrolný mechanizmus pre tieto delenia nie je jednotný, preto pri delení môžu vzniknúť aj mnohojadrové bunky. Najčastejšie prebiehajú tieto 3 spôsoby bunkového delenia: amitóza, mitóza, meióza.


Riadenie bunkového cyklu

V mnohobunkových organizmoch fungujú regulačné mechanizmy, ktoré zabezpečujú vhodný počet buniek v jednotlivých orgánoch tela. Regulácia bunkového cyklu v mnohobunkovom organizme je jedným z hlavných mechanizmov zabezpečujúcich celistvosť organizmu. Bunkový cyklus je najčastejšie riadený látkovým (chemickým) spôsobom.

V bunkách existujú látky so stimulačným účinkom, ktoré podporujú t.j. iniciujú bunkové delenie. Označujú sa ako rastové regulátory. Rastlinnými regulátormi sú rastlinné hormóny – auxíny.Je možné zakúpiť ich v kvetinárstvach ako prostriedky k rýchlejšiemu zakoreneniu odrezkov rastlín. Rastovými regulátormi v tele človeka sú hormóny.

Naopak látky s inhibičným účinkom zastavujú bunkové delenie v G1- fáze bunkového cyklu, kde je hlavný kontrolný uzol. Medzi takéto látky patria cytostatiká (látky používané pri liečbe nádorových ochorení) a niektoré chemické látky – jedy. Mitotické jedyporušujú normálny priebeh mitóz. Najtypickejší je kolchicín (obsiahnutý v plode jesienky), ktorý blokuje činnosť deliaceho vretienka. Patria sem ešte niektoré bojové chemické látky (napr. yperit porušuje tvorbu deliaceho vretienka).


Niektoré vírusy ako aj ultrafialové alebo rádioaktívne žiarenie môžu spustiť nekontrolovateľné delenie buniek a vznik nádorov.

Bunkový cyklus je teda riadený prirodzeným spôsobom, ale vplývajú naňho aj činitele vonkajšieho prostredia, o ktorých sa v súčasnosti hovorí ako o karcinogénnych látkach (napr. cigaretový dym).

Aj napriek prítomnosti stimulátorov sa bunka nemôže deliť neustále, pretože starne. Bunky majú naprogramovanú bunkovú smrť – apoptózu. Tá prebieha bez poškodenia susedných buniek tak, že bunka sa postupne zmenšuje, odbúrava sa cytoskelet, rozkladá sa jadrová membrána a potom aj chromozómy. Bunkový povrch sa zmení natoľko, že vyvolá okamžitú fagocytózu makrofágmi.

V súčasnosti je apoptóza kľúčovým biologickým regulačným mechanizmom a študuje sa vo vzťahu k problémom starnutia, degenerácie buniek a regulácie bunkového cyklu. Zlyhanie v regulácii apoptózy môže mať katastrofické následky. Karcinóm, AIDS, Alzheimerova choroba, Parkinsonova choroba a i. sú považované za dôsledok deregulácie apoptózy.