If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ha webszűrőt használsz, győződj meg róla, hogy a *.kastatic.org és a *.kasandbox.org nincsenek blokkolva.

Fő tartalom

A sejtciklus szakaszai

A sejtciklus fő szakaszai: az interfázis (G₁-, S- és G₂-fázis) és a mitotikus (M-)fázis (mitózis és citokinézis). G₀-fázis.

Bevezetés

Megfigyelted valaha a folyamatot, amely során egy hernyó először bebábozódik, majd pillangóvá alakul? Ha már tapasztaltál hasonlót, ismerős lesz az életciklus gondolata is. A lepkék életciklusában különösen látványos átváltozások zajlanak: egy egyszerű kis féregből (egy bábállapoton keresztül) egy csodálatos, szellőtáncot járó teremtény jön létre. Az emberektől kezdve a növényeken át a baktériumokig minden fajnak van rá jellemző életciklusa, ami fejlődési fázisok sorozata a születéstől az ivaréretté válásig.
A sejtciklus nem más, mint a sejtek életciklusa. Másképp fogalmazva, növekedési és fejlődési fázisok sorozata a sejtek „születésétől” a „szaporodásig”. Születés alatt a sejtek esetében azt a folyamatot értjük, amely során egy anyasejt osztódásával (két) utódsejt jön létre. Szaporodás a sejtek szintjén pedig sejtosztódást jelent, amelynek eredménye két új utódsejt lesz.

A sejtciklus szakaszai

A sejtek előtt számos fontos feladat áll, mielőtt el tudják kezdeni az osztódást: először is növekedniük kell, majd másolatot kell készíteniük a genetikai anyagukat kitevő DNS-ről. Csak ezután következhet az osztódás, amely során két utódsejtté hasadnak. Az egyes folyamatok szigorú sorrendben követik egymást a sejtciklusban. Azért nevezzük ciklusnak (például életút helyett), mert megvalósul a körkörösség: az első életciklus vége a következő kezdete is egyben. A két utódsejt ugyanazokon a fejlődési fázisokon megy keresztül (és ugyanolyan sorrendben), mint az őket létrehozó sejt.
A sejtmaggal rendelkező eukarióta sejtek esetében a sejtciklust két nagy szakaszra bontjuk, az interfázisra és a mitotikus (M) fázisra.
  • Az interfázis alatt a sejtek növekednek és másolatot készítenek a DNS-ükről.
  • A mitotikus (M) fázisban zajlik a sejtosztódás: a korábban megkettőződött DNS először különválik, két új sejtmagot formázva, ezt követi a sejtplazma kettéosztódása. Az M fázis eredménye két új sejt.

Az interfázis

Magyarul az interfázist kissé pontatlanul nyugalmi szakasznak is nevezik. A pontatlanság oka az, hogy e szakasz során a sejtek egyáltalán nincsenek nyugalomban, hiszen számos anyagcsere-folyamat működik teljes sebességgel. A továbbiakban ezért e kifejezést kerülni fogjuk. Képzeljünk el egy frissen létrejött sejtet! Mi a teendője ennek az újszülött sejtnek, ha a végső célja az, hogy maga is osztódjon? Az osztódásra történő felkészülés (vagyis maga az interfázis) három szakaszból áll:
  • G1-fázis. A G1-fázis G-betűje az angol „gap” (rés, hézag) szóra utal, mert az első kutatók megfelelő felbontású eszközök híján csak annyit tudtak megfigyelni, hogy a DNS megkettőződését és a sejtosztódást látszólag eseménytelen időszakok választják el egymástól. A G1-fázisban az újszülött sejtünk megnövekszik, a sejtszervecskéiből több másolatot készít, valamint „legyártja” azokat a molekuláris építőelemeket, amelyekre a későbbiekben szüksége lesz.
  • S-fázis. Az S betű a szintézis szóra, a nukleáris DNS megkettőződésére utal. A mikrotubulusok szerveződését szabályozó centroszóma (sejtközpont) is megkettőződik. A centroszómák irányítják végső soron a DNS szétválását az M-fázisban.
  • G2-fázis. A G2-fázisban a sejt tovább nő, folytatódik a fehérjeszintézis és a sejtszervecskék többszörözése, majd a mitózisra történő készülés jegyében átrendeződik a sejttartalom. A G2-fázis vége a mitózis elejét is jelenti egyben.
A G1-, S-, és G2-fázist együtt interfázisnak nevezzük. Az inter- előtag azt jelenti, hogy „között”, ami jelen esetben a két M-fázis közti eseményekre utal.
A sejtciklus. Az interfázis három rövidebb szakaszból épül fel: a G1-fázisból (sejtnövekedés), amelyet az S-fázis (DNS-szintézis) követ, majd a G2-fázis (sejtnövekedés) zár. Az interfázis vége a mitotikus fázis kezdetét jelenti. Az M-fázis két kisebb szakasza a mitózis (a sejtmag osztódása) és a citokinézis (amely során kialakul a két utódsejt). A mitózis hamarabb kezdődik, mint a citokinézis, de a két folyamat kisebb-nagyobb mértékben jellemzően átfedi egymást.
Az ábra forrása az OpenStax College, Biology: "The cell cycle: Figure 1" c. ábrája (CC BY 3,0).

Az M fázis

A mitotikus (M-) fázisban a sejt kettéosztja a korábbiakban megkettőzött DNS-t, illetve a sejtplazmát, és így két utódsejtet hoz létre. Az M-fázis két részre osztható: a mitózisra és a citokinézisre.
A mitózis során a nukleáris DNS látható kromoszómákká tekeredik (vagyis kondenzálódik). A kromoszómákat a mikrotubulusokból felépülő, mitotikus orsónak nevezett speciális apparátus választja ketté. A mitózist öt szakaszra osztjuk: profázis, prometafázis (egyes források ezt a két szakaszt nem különítik el), metafázis, anafázis és telofázis. E fázisok részleteivel kapcsolatban lásd a mitózisról szóló videót.
A citokinézis során a sejtplazma kettéosztódik, vagyis megformálódik a két utódsejt. A citokinézis általában a mitózis vége előtt nem sokkal kezdődik el, így a két folyamat kissé átfedi egymást. A növényi és állati sejtekben a citokinézis eltérően zajlik.
Citokinézis állati és növényi sejtekben.
Állati sejtekben a sejtváz egyes elemei egy összhúzékony kontraktilis gyűrűt alakítanak ki a sejt közepe tájékán. A gyűrű összehúzódása teljesen elszorítja a kiindulási sejtet, másképpen fogalmazva lefűződik egymásról a két utódsejt.
A növényi sejtekben a Golgi-készülékről lefűződő vezikulumok összegyűlnek a sejt közepe tájékánál. A vezikulumok összeolvadása hozza létre a sejtlemeznek nevezett struktúrát. A sejtlemez addig épül (terjeszkedik), amíg hozzá tud kapcsolódni a kiindulási sejt oldalsó sejtfalaihoz. Az így létrejövő új sejtfalkezdemény szétválasztja a kiindulási sejtet két utódsejtté.
Az ábra forrása az OpenStax College, Biology: "The cell cycle: Figure 4" c. ábrája (CC BY 3,0).
  • Állati sejtekben a citokinézis lefűződéssel történik. Ennek során a sejtváz bizonyos elemei ún. kontraktilis gyűrűt hoznak létre a sejt középsíkjában a felszín mentén. A kontrakció (összehúzódás) következtében a gyűrű átmérője egyre kisebb lesz, egyre jobban bemélyed az osztódó sejtbe. Képzelj el egy övet, ami egyre szorosabbra húzódik, végül kettéválasztja a sejt tartalmát. A lefűződés azért lehetséges, mert az állati sejtek viszonylag puhák és ruganyosak.
  • A növényi sejtek sokkal kevésbé ruganyosak, mint az állati sejtek, hiszen merev sejtfal határolja őket, ami nagy belső nyomást (turgornyomást) eredményez. Emiatt a növényi sejtek osztódásuk során egy merev struktúrát, sejtlemezt építenek a sejt közepe táján. A sejtlemez plazmamembránból, illetve sejtfalkomponensekből épül fel, amelyeket vezikulumok szállítanak a felhasználási helyükre. A sejtlemez létrehozása kettéválasztja a kiindulási sejtet.

Kilépés a sejtciklusból és a G0 fázis

Vajon mi történik egy sejtosztódás után a létrejött két utódsejttel? A válasz az, hogy ez a sejttípus függvénye. Vannak olyan esetek, amikre a sejtek sorozatos osztódása jellemző, ilyenkor az utódsejtek azonnal osztódnak tovább. Így osztódik például a korai embriók számos sejtje, vagy éppen a tumorsejtek.
Más sejtek azonban lassan osztódnak, sőt, vannak olyanok is, amelyek egyáltalán nem osztódnak. Ezek a sejtek elhagyják a G1-fázist és belépnek egy nyugalmi szakaszba, amit G0-fázisnak nevezünk. A G0-fázisban a sejt nem készül aktívan a sejtosztódásra, hanem a mindennapi működésének megfelelően létezik. Például neuronként jeleket továbbít (ilyen neuron az alábbi ábrán látható sejt is), vagy májsejtként szénhidrátokat tárol. A G0-fázis végleges állapot egyes sejtek számára, ugyanakkor vannak olyanok is, amelyek visszatérhetnek a sejtciklusba és újrakezdhetik az osztódást – amennyiben megkapják a megfelelő jeleket.
Egy neuron ábrája, amely bonyolult, elágazó sejtnyúlványokkal rendelkezik. Ezt a típusú neuront Purkinje-sejtnek nevezzük.
Módosított ábra az OpenStax College "Neurons and glial cells: Figure 3" nyomán (CC BY 3,0).

Mennyi ideig tart a sejtciklus?

A sejtciklus hossza minden sejttípusnál más és más. Egy tipikus emberi sejt esetében körülbelül egy napba telik, mire lezajlik egy osztódás, de egyes gyorsan osztódó emlőssejtek, mint amilyenek például a belek belső falát alkotó hámsejtek, 9-10 óra alatt befejeznek egy ciklust (in vitro, vagyis mesterséges körülmények között növesztve)1,2.
Vannak olyan sejttípusok is, amelyek a sejtciklus egyes szakaszaira eltérő hosszúságú időt fordítanak. Például a békák korai embrionális sejtjei szinte egyáltalán nem időznek a G1- és G2-fázisban, hanem sűrűn váltogatják S- és M-fázisaikat. Ez azt eredményezi, hogy a kezdeti nagy sejt, a zigóta sok apró sejtből álló sejtkupaccá alakul.2,3 Kattints ide, hogy megnézz egy felgyorsított videót békaembriók sorozatos osztódásáról!

Szeretnél részt venni a beszélgetésben?

Még nincs hozzászólás.
Tudsz angolul? Kattints ide, ha meg szeretnéd nézni, milyen beszélgetések folynak a Khan Academy angol nyelvű oldalán.