Livets byggstenar: Cellcykeln

10 december, 2019
Reproduktion kan beskrivas som en tävling - en tävling där tusentals spermier försöker nå ägget först. När det har befruktats bildas en cell som så småningom kommer att växa till en levande varelse. Hur resten av cellerna uppstår är vad vi kommer att se i något som kallas cellcykeln.

I den här artikeln om genetik och livets byggstenar försöker vi förklara cellcykeln. I själva verket är en av cellernas uppgifter att dela sig och bevara cellinjer. Vi kallar det en cellcykel eftersom cellen i slutet av processen måste återgå till startpunkten igen.

illustration av kromosomer som ser ut som ett Y och ett X
Vi vet att genetiskt material ligger samlat i DNA i cellkärnan. Hur och när denna information överförs är vad cellbiologi forskar om. De ansvarar inte bara för att analysera de faser som äger rum under celldelningen, utan också förändringar eller mutationer som inträffar under denna process.

Men exakt vad är cellcykeln?

Genetik: Definition av cellcykeln

I huvudsak är cellcykeln en ordnad serie processer som leder till förnyelse av celler. Med andra ord är det cellernas förmåga att reproducera sig och producera två kopior av originalet.

Under cellcykeln sker en serie faser i två steg: en som vi kallar interfasen (icke-mitotiska fasen) och den andra som kallas M-fasen (mitos). Processen börjar i det ögonblick då, efter befruktning, en ny cell bildas. Det kulminerar sedan i att ge upphov till två dotterceller.

Vad är interfasen?

Detta är den period under vilken cellen förbereder sig för att duplicera sig själv. För att göra detta måste den kopiera sitt genetiska material. Det betyder att den måste ha dubbelt så många kromosomer för att kunna överföra en komplett uppsättning till varje dottercell.

Denna fas är indelad i tre steg: G0/G1, S och G2

  • G0/G1 är det första steget. Cellen börjar syntetisera RNA och proteiner och duplicera sina organeller, speciellt centrosomen. Vid denna punkt har den blivit dubbelt så stor i både massa och storlek. I slutet av den här fasen finns det en punkt med ingen återvändo, ”restriktionspunkt R”, och interfasen kan inte längre stoppas.
  • S-fasen är förberedelsen för mitos. Vid denna punkt replikerar cellen sitt DNA, såväl som de kromosomala proteinerna, histonerna. Det förekommer dock fortfarande ingen celldelning.
  • Under G2-fasen måste allt vara redo för att gå in i delningsfasen. Den föregås av ett stadium där cellcykelstyrmekanismerna säkerställer att dupliceringen av DNA har genomförts korrekt. Syntesen av RNA och proteiner fortsätter och börjar destabilisera kärnmembranet och bilda en struktur som kallas en ”akromatisk spindel.”
  • Först nu är cellen redo att gå vidare till nästa steg: M-fasen.

illustration av befruktning: spermier möter äggCellcykeln: M-fasen

Som sagt är M-fasen då själva celldelningen inträffar. Det är mitos om det ger upphov till två dotterceller som är kopior av moderceller. Om det är meios ger det istället upphov till fyra könsceller.

Vilken av dessa processer det blir avgör slutet på cellcykeln. I grund och botten innehåller M-fasen två steg: mitos och cytokinesis.

Mitos

Denna fas karaktäriseras av följande:

  • Uppdelningen av kärnan och efterföljande fördelning av kromosomerna mellan de två dottercellerna.
  • Det är en kontinuerlig process uppdelad i fyra faser: profas, metafas, anafas och telofas.
  • Det garanterar bevarandet av arvsmassan under fördelningen av kromosomerna.
  • I slutet av denna fas har vi två resulterande celler som är genetiskt identiska med varandra och modercellen.

Cytokines

Cellcykeln kulminerar i den fysiska delningen av cytoplasma mellan de två dottercellerna under cytokinesen. Detta steg överlappar med anafasen, och delningen av kärnan och cytoplasma sker praktiskt taget samtidigt.

I djurceller sker denna process genom att modercellens ekvatorialarea snörps åt. I växtceller växer en separationsseptum som vi kallar phragmoplast fram, och detta delar den ursprungliga cellen i två enheter.

Vad händer om cellen väljer att gå in i meios?

I själva verket sker denna process endast när organismen är intresserad av att generera könsceller. Dessa celler har hälften så många kromosomer som en normal cell i kroppen, eftersom de är cellerna som är involverade i reproduktionen.

Man kan betrakta meios som mer komplex än mitos. Men vi kan definiera det som två mitoser efter varandra för att få fyra dotterceller. Dessa skiljer sig från modercellen, eftersom var och en har hälften av modercellens antal kromosomer.

Vikten av denna process ligger i den första meiotiska uppdelningen. I den korsar de homologa kromosomerna varandra på så sätt att resultatet skiljer sig något från den ursprungliga cellen. På detta sätt introducerar naturen slumpmässigt variationer i gener som teoretiskt sett tillåter oss att utvecklas som art.

”Jag har benämnt denna princip, genom vilken varje liten variation som är till nytta bevaras, med termen naturligt urval, för att betona dess förhållande till människans förmåga att göra urval.”

-C. Darwin-

Vi hoppas att den här artikeln om cellcykeln har varit intressant och hjälpt dig att tänka på hur du kan förklara konceptet för dina barn.

  • Pérea Porto, J y Gardei, A. (2017). Definición del ciclo celular [artículo en web]. Recuperado de: www.definicion.de
  • Alberts, B. Biología molecular de la célula. Edición: Omega