Животни циклус ћелије — разлика између измена

Сви [[организам|организми]] се састоје од ћелија које се умножавају [[ћелијска деоба|деобом]]. Одрасла особа има око 100 000 билиона [[ћелија]] које су настале од једне једине оплођене [[Јајна ћелија|јајне ћелије]]. Код одраслих особа постоји и велики број константно делећих ћелија које замењују умрле ћелије. Пре него што се ћелија подели она мора да се повећа, да удвоји свој генетски материјал, а потом раздвоји тај материјал на ћерке ћелије. Ти различити процеси се одвијају у [[ЦелијскиЋелијски циклус|ћелијском циклусу]]. Ћелијски циклус или генерационо време је најфундементалнији процес [[Еукариоте|еукариота]]. Он је суштина живота и смрти. Ћелија је основна јединица грађе и функције свих [[жива бића|живих бића]]. Скуп ћелија сличног или истог изгледа, ембрионалног порекла и функције назива се [[ткива|ткиво]], а наука која проучава ћелију назива се [[цитологија]]. У челији се налазе [[Органско једињење|органска]] и [[Неорганско једињење|неорганска]] једињења. Од неорганских једињења најзаступљенији су [[Вода|вода]] и [[солисо]]ли. Од органских једињења у ћелији се налазе [[Угљени хидрати у исхрани|угљени хидрати]], [[масти]] и [[протеин]]и. ОбаОва органска једињења садрже [[Угљеник|угљеник]]. Упознавање грађе и функције ћелије представља основу за свако дубље проучавање у [[Биологија|биологији]] и [[медицина|медицини]]. Резултати проучавања ћелије доприносе познавању и нормалног и патолошког стања организма. Као што је претходно наведено, ћелија је иосновнаи основна градивна и функционалана јединица сваког живог бића, осим [[Вирус|вируса]]. У природи постоје бројни организми чије се тело састоји из једне ћелије, као што су [[Бактерија|бактерије]], [[Праживотиње|праживотиње]], неке [[Алге|алге]] и [[Гљиве|гљиве]]. Са друге стране вишећелијски организми могу имати више милиона, билиона, квадрилиона ћелија. Тако се у организму одраслог човека налази око 10 на 14 ћелија.

Верује се да су сви [[организмиорганизам|организми]] и челијећелије које их чине настали од заједничког претка. Иако су еволутивни процеси недовољно познати и објашњени, ипак се на основу података које пружају фосили и упоредног изучавање данашњих огранизама може претпоставити како је еволуција текла. Израчунато је да је сунчев[[Сунчев систем]] настао пре око 4,6 милијарди година и познато је да од 9 Планетапланета тог система живот постоји само на [[Земља|Земљи]] (није искључено да на другим планетама у галаксији постоји живот). Сматра се да је појави живота на Земљи претходио дуг период хемијске еволуције.

Прва ћелија настала је пре, отприлике, 3,5 или 4 милијарде година. Најстарији до сада откривени фосили нађени су у стенама старим 3,4 милијарде година у [[Јужна Африка|Јужној Африци]]. Ови фосили, видљиви само помоћу електронског микроскопа, слични су данашњим [[Прокариоте|прокариотама]] (бактерије, модрозелене алге). На основу тога можемо претпоставити да је живот почео веома рано, у првој милијарди земљине историје. Налази фосила, такође, указују да је пре око 1,6 милијарди година дошло до преласка прокариота ка знатно сложенијим [[еукариоте|еукариотским]] ћелијама. Данас је најприхватљивија [[симбиотска теорија]] која објашњава настанак еукариотских ћелија. По тој теорији се сматра да су прокариоте ушле у ћелију еукариота и постале њене органеле ([[митохондрија|митохондрије]] и хлоропласти[[хлоропласт]]и). Тако је настала симбиоза у којој је еукариотска ћелија обезбеђивала храну, а прокариотска енергију. Ова теорија се потврђује грађом митохондрија и хлоропласта која је слична грађи прокариотске ћелије, али има и недостатака (не објашњава нпр. појаву унутрашњег ћелијског скелета у еукариотској ћелији). Еволуција ћелија је трајала од 3-4 милијарде година, док су се остали облици живота, као и најсавршенији, развили у периоду од само 600 милиона година. Изгледа да се тога дошло до стварања еволуција живота дуго одвијала у ћелији, усавршавајући њену грађу и функције, да би после различитих организама за релативно кратко време.

Величина јединке зависи пре свега од укупног броја ћелија. Код одраслог човека, тај број приближно износи око 100 билиона ћелија, или у просеку око и милијарду ћелија по граму ткива. У свим вишећелијским организмима током читавог живота одвија се континуирано стварање нових ћелија и уклањање остарелих, а сталност укупног броја ћелија одраслих јединики представља резултат финог баланса између ћелијске пролиферације ([[митоза|митозе]]) и ћелијске смрти ([[апоптоза|апоптозе]]). Деоба ћелије обезбеђује да новонастале ћерке ћелије добију подеднаку количину [[ДНК]] (односно хромозома[[хромозом]]а), али у већини случајева приближно подједнаку количину цитоплазме са органелама и молекулима. Ћелијски циклус обухвата време и догађаје који се одвијају између две ћелијске деобе, укључујући и саму ћелијску деобу. Његова дужина зависи од врсте и може да траје од 1,5-2 сата код ћелија квасца које расту, до неколико година, код ћелија јетре човека. Међутим, минимално време ћелијског циклуса за ћелије човека износи око 24 сата. традиционално се ћелијски циклус дели у четири стадијума или фазе: М, Г1, С И Г2. У току М фазе (митозе), одигравају се микроскопом најуочљивији догађаји, када се врши подела једровог материјала – кариокинеза, и подела ћелије – цитокинеза. Ово је уједно и најкраћа фаза циклуса и код типичне ћелије сисара траје око једног сата. Остали период између две М фазе ћелијског циклуса назива се интерфаза. Иако се помоћу микроскопа не уочавају неке значајније промјенепромене изузев увећања ћелијске масе, током интерфазе се дешавају многобројни догађаји током којих се ћелија припрема за деобу и састоји се из преостале 3 фазе ћелијског циклуса: Г1, С и Г2 фазе.<ref>{{cite book|last=Milenković|first=Sanja|title=Ćelijski ciklus|year=2007|publisher=Srž života|location=Univerzitet u Beogradu}}</ref>

Током С фазе (С=синтеза), одвија се [[Репликација ДНК|репликација]], односно синтеза нуклеусне ДНК. Г1 фаза (Г=гап, пукотина Енгл.) је интервал између завршене митозе (М фазе) и почетка С фазе, док је Г2 фаза интервал између С фазе и почетка М фазе. Током читаве интерфазе, у ћелији се одвија транскрипција генао и синтеза протеина неопходних за увећање ћелијске масе, као и за контролу и одвијање ћелијског циклуса. Г1 и Г2 фаза омогућавају додатно време ћелији да увећа своју масу и удвостручи количину ћелијских органела, да би после деобе, ћерке ћелије имале одговарајућу количину органела и ћелијску масу. (када би интерфаза трајала само онолико колико је потребно ћелији да изврши репликацију ДНК, ћелија не би имала времена да удвостручи своју масу, па би после сваке деобе ћелије постајале прогресивно све мање и мање. То се заиста и дешава у посебним околностима. Наиме, у току првих неколико деоба оплођене јајне ћелије ([[браздање]] јајне ћелије) долази до прогресивног смањења новонасталих ћелија. У току ових ћелијских циклуса, Г1 и Г2 фаза су драстично скраћене и практично не постоје.)

Поред ове ''Производне'' машинерије, постоје и молекули који учествују у контроли ћелијског циклуса, тзв. Контролни систем ћелијског циклуса. Овај систем обезбеђује правилност у напредовању ћелијског циклуса, спречавајући напредовање уколико у одређеној фази циклуса нису стекли сви неопходни услови за прелазак у следећу фазу. За један вишећелијски организам веома је важно да се ћелије деле када је то потребно и у оноликој мери колико је то потребно. Недовољно или прекомерно дељење ћелија може да доведе до озбиљних поремећаја у нормалном функционисању организма. Значајан напредак у разумјевању догађаја током ћелијског циклуса учињен је током последње три деценије. Почетком '70 година 20 века, испитивањем сазревања ооцита[[ооцит]]а жабе учињени су први кораци у разумевању механизама ћелијског циклуса, открићем фактора који индукују започињање митозе. За касније откриће кључних молекула за одвијање и контролу ћелијског циклуса, Леланд[[Лиланд ХартwеллХ. Хартвел]], Тимотхy[[Р. ХунтТимоти Хант]] и Паул[[Пол НурсеМ. Нерс]] добили су [[Нобелова награда за физиологију или медицину|Нобелову награду за медицину и физиологију]] 2001. године.

Данас знамо да су за одвијање ћелијског циклуса најважније три групе протеина и то: циклинзависне[[Ciklin-zavisna kinaza|циклин-зависне киназе]] (цдк, Ћцлин Депендент Кинасес-{CDK}-), циклини[[циклин]]и и инхибитори циклин-зависних киназа. Циклин-зависне киназе су ензими који врше фосфорилацију (додавање фосфатних група на специфичне аминокиселине у протеинима) одређених кључних протеина, па их тако најчешће активирају. Циклини су протеини који када су присутни у довољном броју активирају цдк-{CDK}-, док инхибитори циклин-зависних киназа када су присутни у довољној концентрацији спречавају њихову активност.

[[Мејоза]] је ћелијска деоба која се одвија у [[Гамет|полним ћелија]]. Образовање полних ћелија (гамета) човека назива се [[гаметогенеза ]]. Разликујемо [[сперматогенеза|сперматогенезу]] (образовање спрматозоида[[спрматозоид]]а) и [[оогенеза|оогенезу]] (образовање јајне ћелије). У процесу мејозе се од диплоидних, матичних ћелија сперматогонија и оогонија стварају полне ћелије, тј. мушке и женске гамете које садрже хаплоидан број хромозома (Н), односно за половину мање од соматских. Значај мејозе се огледа у одржавању сталног броја хромозома из генерације у генерацију. У супротном би се број хромозома дуплирао у свакој следећој генерацији, и на крају десете генерације број хромозома код човека би износио 23552. Хаплоидан број хромозома настаје у процесу тзв. редукционе деобе (Лат. Редуцтио{{јез-лат|Reductio}} = смањење) матичних полних ћелија. Ова деоба се одвија кроз две брзе, узастопне деобе које су означене као прва и друга мејотичка деоба. У овој деоби се једна диплоидна ћелија два пута дели и настају четири хаплоидне ћелије. редукција броја хромозома обавља се у првој деоби, означенојкКао мејоза и, када се мајка-ћелија (2н-{2n}- број хромозома) подели на две ћерке ћелије (Н-{N}- број хромозома). У другој деоби, мејози ИИ-{II}-, се обе ћерке ћелије (са Н-{N}- бројем хромозома) поделе тако да настаје укупно 4 ћелије. Резултат ове деобе су полне ћелије - гамети који су генетски различити. Још један значај мејозе је у одржавању огромне генетичке разноврсности што омогућује случајан распоред мајчиних и очевих хромозома у полним ћелијама. У овим хромозомима је претходно дошло и до Црссинг-овера што такође доприноси разноврсности. У гаметима човека од 23 хромозома могуће је 223 комбинација, што заначи да човек може да образује 8 000 000 различитих полних ћелија.

У лептотену почиње кондезовање хроматина па се хромозоми уочавају као кончасте творевине које су крајевима везане за једрову мембрану. Хромозом се састоји од 2 [[Хроматида|хроматиде]], али су оне приљубљене једна уз другу па се не уочавају. Дакле, у лептотену се у једру герминативне ћелије као и примарне сперматоците и примарне оците налази диплоидан. Број уских и дугачких хромозома који ће се у следећој подфази, груписати у биваленте.

У пахитену[[пахитен]]у се између хомологих хроматида на одређеним местима успостављају везе, хијазме (мостови), којима се везују хомологи генски парови. Преко хијазми се врши размјена одговарајућих фрагмената хроматида између хомологих хромозома, што се назива цроссинг-овер, а има за резултат стварање нове генске конфигурације, односно генетску рекомбинацију. После извршеног цроссинг-овера хромозом из мајчине гарнитуре садржи део очевог хомологог хромозома и обрнуто, фаза 3-пахитен у диплотену хромозоми се раздвајају, али спојеви на хијазмама остају у дијакинези хромозоми се максимално кондензују, а за њих се закаче кинетохорне микротубуле и почиње њихово померање ка екваторијалном региону ћелије. [[Једарце]] нестаје, а једрова мембрана се дезинтегрише.

Ћелије које немају способност дељења, као што су [[мишићна ћелија|попречно-пругасте мишићне ћелије]], [[неурон|нервне ћелије]] или, рецимо, [[црвена крвна зрнца|еритроцити]] уласком у Г1 фазу у њој трајно остају. Пошто Г1 фаза истовремено представља читав ћелијски циклус ових ћелија, она се у том случају означава као '''Г₀ фаза'''. Ћелије које се током целог свог живота налазе у Г₀ фази називају се '''[[нециклична ћелија|нецикличне ћелије]]'''. Оне свој животни век окончавају [[ћелијско умирањеапоптоза|ћелијским умирањем]], а ћелије које имају способност деобе завршавају деобом на нове ћелије.