Šūnu cikls

Kā Šūnu cikls ir termins, ko izmanto, lai aprakstītu ķermeņa šūnā regulāri notiekošu dažādu fāžu secību. Šūnu cikls vienmēr sākas pēc šūnas dalīšanās un beidzas, kad ir pabeigta nākamā šūnas dalīšana.

Kāds ir šūnu cikls?

Šūnu cikls sākas tūlīt pēc šūnu dalīšanas ar starpfāzi. Starpfāze ir pazīstama arī kā G fāze. To veido fāzes G1, G2, S un 0.

G1 fāzē, kas pazīstama arī kā plaisa fāze, galvenā uzmanība tiek pievērsta šūnu augšanai. Šūnu paplašina dažādi šūnu komponenti, piemēram, citoplazma un daži šūnu organeli. Šūnā tiek ražoti dažādi proteīni un RNS, ribonukleīnskābe. RNS šūnā spēlē lomu kā ģenētiskās informācijas nesējs.

G fāzē tā sauktās centrioles dalās. Centrioles ir dzīvnieku šūnu organellas, kas atrodas netālu no šūnas kodola. Kodols tagad ir skaidri redzams. G1 fāzē katra hromosoma sastāv tikai no viena hromatīda. G1 fāze parasti ilgst 1 līdz 12 stundas. Deģenerētu šūnu gadījumā šo fāzi var ārkārtīgi saīsināt.

G1 fāzei seko S fāze. Šajā fāzē DNS replikācija notiek šūnas kodolā, tā ka šīs sintēzes fāzes beigās DNS tiek dubultota un katra hromosoma tiek veidota no diviem hromatīdiem. S fāze ilgst no 7 līdz 8 stundām.

G2 fāze atspoguļo pāreju uz mitozi, šūnu kodola dalīšanos.Šo fāzi sauc arī par postintētisko vai premitotisko intervālu. Šūnas kontakti ar kaimiņu šūnām tiek izšķīdināti, šūna iegūst noapaļotu formu un palielināta šķidruma pieplūduma dēļ kļūst lielāka. Turklāt šūnu dalīšanai tiek sintezēts arvien vairāk RNS molekulu un olbaltumvielu. Šis process ilgst apmēram četras stundas.

Tā sauktais M-fāzes stimulējošais faktors (MPF) noved pie pārejas uz M fāzi, mitotisko fāzi. Dzimumšūnās mitotisko fāzi sauc arī par mejozi. Faktiskā šūnu dalīšana notiek M fāzē. Hromosomas sadalās tāpat kā šūnas kodols un pati šūna.Mitozes fāze pati tiek sadalīta fāzēs, metafāzēs, anafāzēs un teofāzēs.

Pēc šūnu sadalīšanas dažas šūnas nonāk G0 fāzē. G0 fāzē vairs neveidojas šūnas. Nervu šūnas vai epitēlija šūnas bieži atrodas G0 fāzē. Šūnas no G0 fāzes var arī atkārtoti aktivizēt ar īpašiem augšanas faktoriem, lai šajās šūnās G1 fāzē atkal sāktu šūnu cikls.

Funkcija un uzdevums

Periodiskais šūnu cikls ļauj ķermenim aizstāt izlietotās un atmirušās šūnas ar jaunām šūnām. Cilvēka šūnu dzīves ilgums ir ļoti atšķirīgs. Kaut arī smadzeņu nervu šūnas nekad netiek aizstātas, dažas ķermeņa šūnas dzīvo tikai dažas stundas. Zinātnieki lēš, ka katru sekundi mirst apmēram 50 miljoni šūnu. Tajā pašā laikā šūnu cikls atjauno tādu pašu skaitu šūnu un tādējādi tieši aizstāj zaudētās šūnas. Ķermenis kompensē mirstošo šūnu zaudēšanu pastāvīgā šūnu cikla laikā.

Šūnu ciklam ir liela nozīme arī fiziskajā attīstībā. Šūnas var izaugt tikai līdz noteiktam izmēram. Lai cilvēki varētu izaugt lielāki, ir jāveido jaunas šūnas. Šūnu cikls ir nepieciešams arī bojātu ķermeņa daļu vai audu reģenerācijai. Šūnu dalīšana kalpo traumu bojāto šūnu aizstāšanai. Piemēram, brūces var aizvērties tikai tad, kad veidojas jaunas šūnas. Tāpēc brūču dzīšanas laikā ievērojami palielinās šūnu dalīšanās ātrums brūces apvidū.

Slimības un kaites

No patoloģiskā viedokļa šūnu ciklam ir liela nozīme vēža attīstībā. Veseliem cilvēkiem šūnu ciklu kontrolē ar tā sauktajiem šūnu cikla kontrolpunktiem. Tie kalpo DNS un genoma aizsardzībai, un tiem jānovērš šūnu deģenerācija. Viņi arī kavē šūnu dalīšanos šūnās ar DNS bojājumiem. Pēc tam skartajām šūnām ir iespēja labot bojājumus vai neatgriezeniska bojājuma gadījumā sākt ieprogrammēto šūnu nāvi. Neoplastiskās šūnas, t.i., vēža šūnas, darbojas autonomi un vairs nav pakļautas šiem kontroles mehānismiem.

Tagad nekontrolētu šūnu augšanu veicina divi faktori. No vienas puses, tā sauktie proto onkogēni mutējas par onkogēniem. Tie izraisa pārmērīgu augšanu skartajā šūnā. Turklāt audzēja nomācēja gēni mutē. Parastā stāvoklī tie faktiski kavē augšanu. Pēc mutācijas tomēr tiek traucētas viņu funkcijas un vairs netiek aktivizēta apoptoze, t.i., ieprogrammēta bojātu šūnu nāve. Tādējādi vēža šūnas var netraucēti vairoties.

Traucējumi mejozes fāzēs, t.i., dzimumšūnu dalīšana, var izraisīt hromosomu nepareizu sadalījumu. Pēc tam patoloģiski mainās hromosomu skaits meitas šūnās. Šajā gadījumā runā par hromosomu aberāciju. Pazīstamākā hromosomu aberācija noteikti ir Dauna sindroms, arī 21. trizomija. Šeit 21. hromosoma atrodas trīs reizes, nevis divas reizes. 46 hromosomu vietā ir 47 hromosomas. 21. trisisomijas pazīmes ir augšupvērstas vāku asis, muskuļu hipotonija un četru pirkstu vaga. Vairumā gadījumu slimība noved pie intelektuālās attīstības traucējumiem. Apmēram puse no visiem skartajiem cieš arī no sirds defektiem.

Citas hromosomu aberācijas, ko izraisa kļūdains šūnu cikls, ir Tērnera sindroms vai Klinefeltera sindroms. Šeit tiek ietekmētas dzimuma hromosomas. Hromosomu aberācijas bieži ir saistītas arī ar agrīniem abortiem.