De celcyclus is een regelmatig voorkomende opeenvolging van verschillende fasen in een lichaamscel. De celcyclus begint altijd nadat een cel zich deelt en eindigt nadat de volgende celdeling is voltooid.
Wat is de celcyclus?
De celcyclus begint altijd na een celdeling en eindigt na voltooiing van de volgende celdeling. De celcyclus begint onmiddellijk na de celdeling met interfase. Interphase is ook bekend als G-fase. Het is opgebouwd uit de fasen G1, G2, S en 0. In de G1-fase, ook wel gap-fase genoemd, staat celgroei centraal. Verschillende celcomponenten, zoals het cytoplasma en sommige celorganellen, worden aan de cel toegevoegd. Diverse eiwitten en RNA, ribonucleïnezuur, worden geproduceerd in de cel. 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 kern bevinden. De celkern 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 gedegenereerde cellen kan deze fase extreem worden verkort. De G1-fase wordt gevolgd door de S-fase. In deze fase vindt replicatie van DNA plaats in de celkern, zodat aan het einde van deze synthesefase het DNA wordt gedupliceerd 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 deling van de celkern. Deze fase wordt ook wel het postsynthetische of premitotische interval genoemd. Celcontacten met naburige cellen worden verbroken, de cel krijgt een ronde vorm en wordt groter door een verhoogde instroom van vloeistof. Bovendien verhoogde RNA moleculen en eiwitten worden 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 mitosefase ook wel genoemd meiosis In de M-fase vindt de daadwerkelijke celdeling plaats. De chromosomen zowel delen als de kern en de cel zelf. Mitosefase is verder onderverdeeld in profase, metafase, anafase en telofase. Sommige cellen gaan na hun deling de G0-fase in. In de G0-fase worden er geen cellen meer gevormd. Zenuwcellen of epitheelcellen bevinden zich vaak in de G0-fase. Ook kunnen speciale groeifactoren cellen uit de G0-fase reactiveren, zodat de celcyclus dan ook voor deze cellen weer in de G1-fase begint.
Functie en taak
Door de periodieke celcyclus kan het lichaam gebruikte en dode cellen vervangen door nieuwe cellen. De levensduur van menselijke cellen varieert enorm. Terwijl zenuwcellen in de hersenen worden nooit vervangen, sommige lichaamscellen leven maar een paar uur. Wetenschappers schatten dat er elke seconde ongeveer 50 miljoen cellen afsterven. Tegelijkertijd wordt hetzelfde aantal cellen nieuw gevormd door de celcyclus, waarbij de verloren cellen direct worden vervangen. Zo compenseert het lichaam het verlies van stervende cellen door de constant optredende celcyclus. De celcyclus speelt ook een belangrijke rol bij de lichamelijke ontwikkeling. Cellen kunnen alleen groeien tot een bepaalde maat. Dus, zodat mensen dat kunnen groeien grotere, nieuwe cellen moeten worden gevormd. De celcyclus is ook nodig voor de regeneratie van beschadigde lichaamsdelen of weefsels. Hier dient celdeling om cellen te vervangen die door letsel zijn beschadigd. wondenkan bijvoorbeeld alleen sluiten als er nieuwe cellen worden gevormd. Daarom in de loop van wond genezenneemt de snelheid van celdeling in het wondgebied sterk toe.
Ziekten en klachten
Vanuit pathologisch oogpunt speelt de celcyclus een belangrijke rol bij de ontwikkeling van kanker Bij gezonde mensen wordt de celcyclus gecontroleerd door zogenaamde celcycluscontrolepunten. Ze dienen ter bescherming van DNA en genetisch materiaal en ter voorkoming van celdegeneratie. Bovendien remmen ze de celdeling in cellen met DNA-schade. De aangetaste cellen hebben dan de keuze om de schade te herstellen of, in het geval van onherstelbare schade, geprogrammeerde celdood te initiëren. Neoplastische cellen, dwz kanker cellen, handelen autonoom en zijn niet langer onderworpen aan deze controlemechanismen. Twee factoren dragen nu bij aan ongecontroleerde celgroei. Ten eerste muteren zogenaamde proto-oncogenen in oncogenen, die leiden tot overmatige groei van de aangetaste cel. Bovendien muteren de tumorsuppressorgenen. Deze hebben in hun normale toestand juist een groeiremmende werking. Na mutatie zijn hun functies echter aangetast en wordt apoptose, dwz de geprogrammeerde celdood van beschadigde cellen, niet langer getriggerd. De kanker cellen kunnen zich daardoor ongehinderd voortplanten. Storingen in de fasen van meiosis, dwz de deling van geslachtscellen, kan leiden tot een verkeerde verdeling van chromosomen. Het aantal chromosomen in de dochtercellen wordt dan pathologisch veranderd. Dit wordt ook wel chromosomale aberratie genoemd. De bekendste chromosoomafwijking is zeker Downsyndroom, ook bekend als trisomie 21, waarbij chromosoom 21 driemaal aanwezig is in plaats van tweemaal. In plaats van 46 chromosomen zijn er 47 chromosomen aanwezig. Kenmerken van trisomie 21 zijn ooglid as lopend naar buiten, spierhypotonie en een vier-vinger voor. In de meeste gevallen leidt de stoornis tot psychische problemen vertraging Ongeveer de helft van alle getroffen personen lijdt ook aan een hart- defect. Andere chromosomale afwijkingen veroorzaakt door een defecte celcyclus zijn Turner syndroom or syndroom van Klinefelter Hier worden de geslachtschromosomen aangetast. Chromosomale afwijkingen zijn ook vaak verantwoordelijk voor vroege miskramen.
