A sejtosztódás folyamata és a sejtciklus részei

Daganatok.hu
Megosztás:

Az emberi szervezet minden sejtjének a sejtmagban lévő gének mondják meg, hogy miként működjön, és mikor osztódjon. Ezt a bonyolult mechanizmust nevezik sejtciklusnak. A felnőtt szervezet sejtjei típusuktól függően őrzik meg osztódóképességüket: egyes sejtek - például a bőr és a belek hámborítása, vagy a vérképző rendszer sejtjei - rendszeresen osztódnak, de ez teljesen normális, hiszen ezeken a helyeken a sejtpusztulás üteme is nagy. Az új sejtek itt elsősorban az őssejtekből alakulnak ki: ezek az osztódóképességüket a születés utáni életben is megőrző, csak részben elkötelezett sejtek. Más sejtek végérvényesen elköteleződnek, ami azt jelenti, hogy teljesen elveszítik osztódóképességüket. Rák, vagyis rosszindulatú daganat abban az esetben alakul ki, ha a sejtciklus során hiba lép fel: a normálisan zajló, kontrollált osztódás helyett ebben az esetben szabályozatlan sejtburjánzás indul be. Az alábbiakban először azt tekintjük át, hogy hogyan zajlik az egészséges sejtek osztódása.

A sejtek elköteleződése, avagy a differenciáció folyamata

A sejtosztódás nem más, mint a szaporodás legősibb módja: az egysejtű élőlények bizonyos sejtméret elérésekor két, egymással és az anyasejttel is funkcionálisan egyenértékű, önállóan életképes egyedre válnak szét. A többsejtű élőlények esetében azonban a sejtosztódás nem annyira a szaporodás, mint az egyedfejlődés és az önfenntartás eszközévé vált.

A többsejtűek, így az ember fejlődése is egyetlen sejttel - a megtermékenyített petesejttel - veszi kezdetét. A megtermékenyített petesejt sorozatos osztódásai nyomán keletkező utódsejtek azonban nem válnak szét (mint az egysejtűeknél), hanem együtt maradnak, és csoportosan alkotják az egyed szervezetét. Az egysejtűekhez képest további különbség, hogy az osztódásokkor keletkező leánysejtek nem maradnak okvetlenül egyenértékűek: a sejtek úgynevezett leszármazási vonalakkal rendelkeznek, amelyeknek szétválik a sorsa. A különböző sejtcsoportok ennek során változatos funkciók ellátása irányában köteleződnek el, idegen szóval differenciálódnak. Az elköteleződés mértékétől függően a sejtek megőrizhetik osztódóképességüket, vagy - a végérvényesen elkötelezett sejtek esetében - teljesen el is veszíthetik azt.

A sejtciklus: a sejtosztódás folyamata és konkrét szakaszai

Milyen szakaszokra osztható fel az osztódó sejtek élete és milyen szakaszokból áll maga az osztódás? Az intenzíven osztódó sejtek életében két szakasz váltakozik, az interfázis és a mitózis.

Az interfázis a sejt osztódásra való felkészülését foglalja magában, míg a mitózis a szoros értelemben vett osztódást jelenti. Ezek együttesen alkotják a sejtciklust. Az elnevezés onnan származik, hogy az események kötött sorrendben zajlanak, ismétlődésük pedig ciklikus jellegű.

A sejt felkészülése az osztódásra: az interfázis szakaszai

Az interfázis három további szakaszra osztható, az S, a G1 és a G2 szakaszra.

Az interfázis központi eseménye a középső szakasz, amelyet szintézisnek neveznek és S betűvel jelölnek. Ekkor zajlik az örökítőanyag, helyesebben a teljes kromatinállomány (a DNS és a hozzá kapcsolódó fehérjék) megkettőzése. A szakasz neve az új DNS szálak szintézisére utal.

Mivel ehhez először nagy mennyiségben elő kell teremteni a DNS építőköveit, a nukleotidokat, illetve meg kell kétszerezni a kromatinállományt alkotó fehérjék mennyiségét, az S fázist egy igen intenzív felkészülési periódus, a G1 szakasz előzi meg. A sejt ennek során szinte kizárólag ezekre a feladatokra koncentrál.

Az S fázist követően a sejt már az osztódásra összpontosítja erejét. Ez a mitózist közvetlenül megelőző G2 szakasz, amelynek során - egyebek mellett - az osztódási orsó fehérjéi készülnek el.

Az interfázis szakaszainak egymásutánja tehát G1 - S - G2. A G fázisok az angol "gap" (rés, köz) szóról kapták nevüket, a kutatók ugyanis eleinte csak azt tudták megfigyelni, hogy a DNS megkettőzését és a sejtosztódást látszólag (de csak látszólag!) eseménytelen időközök választják el.

A mitózis, azaz a tényleges sejtosztódás időszaka

A mitózis - a tényleges sejtosztódás időszaka, amit M-mel jelölnek - két fő részből áll. A megkettőzött kromoszómák egy-egy példánya először a két majdani leánysejtbe vándorol, majd a leánysejtek lefűződéssel fizikailag is elkülönülnek egymástól.

A mitózis szakaszai

A mitózis főbb szakaszai a kromatinállomány tömörödése, a kromoszómák vándorlása, majd az osztódási orsó húzófonalainak a kromoszómákhoz történő kapcsolódása. A kromoszómák ezt követően rendeződnek a sejt középsíkjába, majd kettéválnak, végül a sejt mindkét pólusán összegyűlik egy-egy teljes kromoszómaszerelvény. Nézzük részletesebben!

A mitózis a kromatinállomány tömörödésével veszi kezdetét: az addig hosszú, szálvékonyságú, kusza fonálhoz hasonlóan tekergőző kromatinszálak szorosan feltekerednek. Ez a kompaktálódás eredményezi a fénymikroszkóp alatt is jól látható, vastag szárú X-hez hasonlító kromoszómaalakot, és általa válnak a kromoszómák könnyen mozgathatóvá.

A kromoszómák alakja az X betűre hasonlít

Ezzel párhuzamosan szétesik a sejtmaghártya, utat engedve a kromoszómák vándorlásának. A kromoszómák középső részéhez ezalatt kapcsolódnak hozzá az osztódó sejt két pólusáról kiinduló és a sejt közepe felé növekvő osztódási orsó húzófonalai. Mindegyik kromoszómához pontosan két húzófonál kapcsolódik, az egyik az egyik pólus felől, másik pedig a másik felől.

A húzófonalak először a sejt középsíkjába rendezik a kromoszómákat (ezt nevezik metafázisnak). A kromoszómák ezután kettéválnak, és egy-egy felüket - a testvér-kromatidákat, melyek egymásnak pontos másai - a sejt egyik, illetve másik pólusa felé húzzák. Így a sejt mindkét pólusán összegyűlik egy-egy teljes kromoszómaszerelvény.

Végezetül, az időközben hosszúkássá vált sejt középen befűződik, és a befűződés mélyülésével két különálló sejtre oszlik. A sejtmag ezalatt mindkét utódsejtben újraalakul, s magába zárja a kromoszómákat.

A rák kialakulása és a sejtciklus zavarai

A rák kialakulása minden esetben az örökítőanyagot (DNS-t) érintő mutációk felhalmozódásának köszönhető. Nem minden mutáció okoz azonban daganatot, csak azok, amelyek bizonyos szabályozófehérjék működését érintik. A rákos elváltozások kialakulásához általában öt-hat egymást követő mutáció szükséges. Bővebben a mutációk kialakulásáról: Hogyan alakulnak ki szervezetünkben a mutációk? 

A rák kialakulására jellemző, hogy a mutációk következtében hibásan zajlik le a sejtosztódás folyamata, vagyis a sejtciklus. Ennek során többféle probléma léphet fel: károsodik vagy hibásan másolódik le a DNS, illetve hibásan válnak szét az örökítőanyagot hordozó kromoszómák. Bővebben a sejtciklusról: A sejtosztódás folyamata és a sejtciklus részei

Ezeket a problémákat a sejtciklus ellenőrzési pontjai hivatottak kiküszöbölni azáltal, hogy leállítják a sejtciklust addig, amíg a hibák kijavításra kerülnek, vagy ha ez nem lehetséges, öngyilkosságra késztetik a sejtet (programozott sejthalál vagy apoptózis). Ha azonban egyik sem következik be, akkor rákos elfajulás jöhet létre: a sejt irányíthatatlan módon osztódni kezd, a hibás utasítások pedig minden utódsejtbe bejutnak. Az eredeti hibás sejtből így egy tumoros sejtvonal alakul ki, amely halhatatlanná vált. Bővebben a sejtciklus ellenőrzési pontjairól: Mit tesz a sejt annak érdekében, hogy ne alakulhasson ki a rák?

Daganatot négyféle, a fentebb már említett szabályozófehérjéket érintő gén mutációja okozhat: ezek a fehérjék a sejtek növekedését és osztódását szabályozzák. A daganatkialakulás szempontjából érintett gének a proto-onkogének, a tumor-szuppresszorok, a DNS-hibajavítók és az apoptózis-szabályozók. Bővebben a szabályozófehérjék génjeit érintő mutációkról

Rák az őssejtekből is kialakulhat. Bár korábban úgy gondolták, hogy a daganatok a véglegesen elkötelezett sejtekből fejlődnek az elköteleződés "visszaprogramozódásával", a kutatók ma már inkább úgy vélik, hogy számos daganat kiindulópontjául a sejtciklust csak átmenetileg elhagyó, de abba bármikor könnyen visszabillenthető őssejtek szolgálnak. Bővebben: A rák kialakulása és az őssejtek

Kapcsolódó anyagunk: Kényes egyensúly, a sejtciklus

* * *

Ha minden a normális módon zajlott, a sejt a fentieknek megfelelően osztódik. A következőkben azokkal az ellenőrzési pontokkal ismerkedünk meg, amelyeken a sejtnek át kell haladnia ahhoz, hogy a sejtosztódás imént leírt folyamata végbemenjen. Mire szolgálnak ezek az ellenőrzési pontok? Mikor történik meg a sejtek öngyilkossága, más néven a programozott sejthalál? Mikor csúszik ki ez alól a sejt, és válik tumorossá?

Tisztelt Olvasónk! Felhívjuk a figyelmét, hogy anyagaink tájékoztató és ismeretterjesztő jellegűek, így nem adhatnak választ minden olyan kérdésre, amely egy adott betegséggel vagy más témával kapcsolatban felmerülhet, és főképp nem pótolhatják az orvosokkal, gyógyszerészekkel vagy más egészségügyi szakemberekkel való személyes találkozást, beszélgetést és gondos kivizsgálást.

Ajánló