Zelula ziklo

Zelula zikloa edo ziklo zelularra zelula batean izaten diren gertaera saila da, zatiketa eta bikoizketa (erreplikazioa) eragiten dituena. Ziklo hau funtsezko prozesua da biziaren garapenean, organismo ororen ugalketaren oinarrian baitago, eta baita ere ilea, azala, odola eta barne organo batzuk berritzen diren prozesuan. Zelula guztiak lehendik dagoen beste zelula batetik bakarrik sortzen dira. Ziklo zelularra zelula berri bat agertzen den unean hasten da, zatitzen den beste zelula baten ondorengoa, eta zelula horrek, hurrengo zatiketaz, bi zelula alaba berri sortzen dituen unean amaitzen da.

Espezie prokariotoetan, zatiketa fisio bitar edo erdibiketa bidez egiten da. Zelula hauek, oro har, kromosoma bakarra izaten dute, erreplikatu egiten dena geroago banandu eta zelula zatitu aurretik.

Eukariotoetan (animalia, landare, onddo eta zelula protistetan), ziklo zelularra bi fase nagusitan banatzen da: interfasea eta fase mitotikoa edo zatiketa fasea (M) (mitosia eta zitokinesia barne). Interfasean zehar, zelula hazi egiten da, mitosirako behar diren elikagaiak metatuz, eta bere DNA eta organulu batzuk bikoizten ditu. Fase mitotikoan, kromosoma, organulu eta zitoplasma erreplikatuak bi alaba zelula berrietan banatzen dira.

Espezie eukariota plurizelularretan bi zelula mota bereiz ditzakegu:
 Zelula diploideak: Kromosoma mota bakoitzeko bi ale dituzten zelulei deritzo, eta 2n bezalaxe irudikatzen dira, non n zelula batek dituen kromosoma kopurua den.
 Zelula haploideak: Kromosoma mota bakoitzeko ale bakar bat dutenei deritze, n bezala irudikatzen dira.

Zelula diploideak izaki plurizelularren estrukturaren oinarri dira eta hau dela eta somatikoak deitzen zaie. Izaki plurizelularretan gametoak zelula haploideak dira, eta germinalak direla esaten da.

Dualismo honetan oinarrituz bi ugalketa mota bereiz ditzakegu:

 Kromosoma kopuru bereko zelulak sortarazten dituen banaketa, mitosia izeneko prozesu nuklearrarekin eta ugalketa asexualarekin lotuko diren zelulek ordea kromosoma mota bakoitzaren informazio erdia bakarrik jasoko dute eta honi esker indibiduo berri bat sortzeko gaitasuna edukiko dute; hau dela eta gameto izena jasotzen dute.urik dagoena.

 Kromosomen erdia dituzten zelulak sortarazten dituen banaketa, meiosia izeneko prozesu nuklearrarekin eta ugalketa sexualarekin loturik dagoena.

Ziklo zelularra eta ugalketa asexuala 

Ziklo zelularra oinarrizko lau etapatan bereiz daiteke: jaiotza, hazkuntza, banaketa eta ugalketa edo heriotza. Ziklo honen iraupena oso aldakorra izan daiteke eta bai barne zein kanpo eragileen menpe egon daiteke, adibidez lehenengo kasuan hormonen menpe eta bigarrenean tenperaturarenean. Azken etapa bezala normalean ugalketa bakarrik kontuan hartzen bada askotan, hau egiteko gaitasuna galdu duten zelulak ere aurki daitezke, neurona edo eritrozitoen kasuan bezalaxe.

Izaki unizelularretan eboluzioak hazkunde eta ugalketa azkarraren alde egin du, hau da bizitza zelular motzera. Era honetan aniztasuna eta ondoriozko espeziaren biziraupen gaitasuna handitu egiten dira.

Mikroskopiotik begiratuz gero bitan bana daiteke ziklo zelurra, interfasea (G1, S eta G2); hau da, zelulak nukleoa aurkezten duen epe luze bat, eta zatiketa, honen azken ondorioa bi zelula alaba izango direlarik. Interfasearen amaieran hasten da DNA-ren bikoizketa, eta honek gero banaketa ematen denean zelula alaba bakoitzak informazio genetiko bera edukitzen baimentzen du.

Interfasea ikuspuntu biokimiko batetik oso fase aktiboa da, bertan zelula batek behar dituen sustantzia guztiak sintesia gertatzen baita, DNA-rena barne. Zatiketan, sintesi biokimikoa murritza da eta DNA-aren banaketa bitan egiten den prozesua da. M fase hau ziklo zelularraren hamarren bat bakarrik irauten du.

Interfasea 

S fasea (ingeleseko synthesis-etik) DNAren bikoizketa gertatzen deneko faseari deritzo, ondoren mitosia, hau da, honen zatiketa gerta dadin. (G1, S eta G2) faseak gertatzen dira bertan:

G1 fasea 

RNAm-ren eta proteinen sintesia gertatzen da fase honetan, hau da zelula hazten jarraitzen du. Fase honen luzera zelula mota bakoitzaren araberakoa da, baina guztietan R izeneko puntua aurki daiteke, eta puntu hori pasaz gero beste faseak gertatzea geldiezina da.

Zenbait zelulatan puntu honetara iritsi baino lehenago gene batzuk adierazten dira, hauek bereizketa zelularra izeneko prozesuaren bidez zelula espezializatu bihurtu arte. Era honetan R puntura iritsi gabe denbora asko egon daitezke G0 deitu den fasean, baina aktibatzaile mitotiko edo hormona batzuen eraginez G fasera itzul daitezke denbora bat pasa ondoren. Baina beste batzuk, neuronak bezalakoak, G0 fase horretan geratzen dira, ugaltzeko gaitasuna galduz.

S fasea 

DNA-ren bikoizketa gertatzen da fase honetan, hurrengo fasean kromatida harizpi bikoitzeko kromosometan kondentsatu dadin. Fase honetan zehar RNA eta proteinen sintesiak aurrera jarraitzen du, bereziki histona izeneko proteinaren, honek prozentriolo izeneko organulua eratuz.

G2 fasea 

DNA-ren sintesi guztia amaitzerakoan hasten da eta kromosomak desberdintzen hasten direnean amaitzen da. Fase honetan zehar G1 faseko informazio genetikoaren bikoitza dago eta proteinen sintesia jarraitzen du, histonarena zehazki lehen esan bezalaxe. Honen bukaeran bi diplosoma osaturik aurki ditzakegu.

M fasea

Mitosia 

Amaren zelularen kromosoma berdineko zelulak sortu behar direnean mitosia egiten da. Mitosia mitos-etik dator, filamentuak edo harizpiak esan nahi du. Izaki diploideetan honela defini daiteke prozesua, zelula bat 2n kromosomekin 2 zelula 2n kromosomekin lortzen diren, n kromosoma desberdineko zenbakia izanik.
                                           
Mitosiari esker, izaki diploideetan, zelula somatiko guztiak kromosomenen dotazio berdina dute, zigotoaren berdina, hau da, organismoaren lehengo zelula bezalakoa. Baina adibidez gizakiaren kasuan edo beste izaki plurizelularretan zelulak desberdinak dira, hau ez da DNA desberdina dutelako garapen enbrioarioan emandako diferentziatzen zelularraren ondorio da.
Mitosian 4 fase desberdintzen dira: Profase, Metafase, Anafase eta Telofasea.

Zitozinesia 

Zitoplasmaren zatiketa deritzo. Zelula animalietan, zitoplasmaren itotzearekin gertatzen da eta zelula begetaletan, tabikazio intrazelularraren bitartez. Animalien kasuan honelaxe gertatzen da:

Anafasearen amaieran hasten da. Mintz plasmatikoaren inbaginatzean hasten da plano ekuatorialen maila berdinean. Ildo banaketa agertzen da zitoplasma guztia inguratzen duena. Eraztun kizkurbera sortzen da. Eraztun kizkurbera aktina polimeroz osatuta dago mintz plasmatikoaren barruko aurpegiari lotuta. Horrela zitoplama iratopena doa, banatzeko mintza mikrotubulo interzonalarekin kontaktuan jarri arte, sustantzia dentsoaren maila berdinean. Horrela zitoplasma banatzen da eta bi zelula alaba sortzen dira.

Ugalketa sexuala eta meiosia 

Gametoek parte hartzen duten ugalketa motari deritzo ere, bertako zelula sexualak meiosis izeneko zelula banaketaren bidez lortzen direlarik. Zelula sexual hauen aurrekoak meiosi izeneko zelula banaketaren bidez lortzen dira, azarez kromosoma homologoek crossing over eginez eta kromosoma ezberdinak lortuz.

Zelula diploide bakar batetik lau gameto sortzen dituen zelularen zatiketa mekanismoari deritzo meiosia.

Meiosiaren helburua kromosomen erdiak dituzten zelulak sortaraztea da eta bi zatitan bana daiteke prozesua: lehen zatiketa meiotikoa (I. Meiosia) eta bigarren zatiketa meiotikoa (II. Meiosia). Lehen zatiketa honetan bi zelula haploide lortzen dira (2n) eta bigarrenean bi zelula haploidetik (2n) bi zelula sexual (n).

Meiosirik egongo ez balitz gametoek zelula haploideak izango lirateke eta bat egiterakoan informazio bikoitza luketen zelulak sortuko lituzkete. Era honetan kromosoma kopuru handitzen joango litzateke belaunaldiz belaunaldi zelula ez egonkor eginez.

Meiosiaren garrantzia genetikoa 

Ugalketa sexuala egoteko kromosomen kopurua erdira jaitsi behar du, honetan baitatza gametoen ugalketa. Zelula somatikoen kromosoma kopuru bera balute kromosoma kopura bikoiztuz joango litzateke belaunaldiz belaunaldi bestela. Aipatu beharra dago meiosiak ere indibiduoen eta espezieen aldakortasun genetikoa handitzen duela, crossing over-aren ondorioz sor daitezkeen aldaketa kopurua oso zabala baita; bereziki kromosoma kopurua altua bada. Era honetan eboluzioari bultzada handi bat ematen baita.

Ziklo zelularraren erregulazioa 
Ziklo zelularraren erregulazioak zelula baten biziraupenerako funtsezkoak diren prozesuak barne hartzen ditu, baita kalte genetikoak detektatu eta konpontzea eta kontrolik gabeko zelula-zatiketaren prebentzioa ere. Ziklo zelularra kontrolatzen duten gertaera molekularrak ordenatuak eta gidatuak dira, hau da, prozesu bakoitza modu sekuentzialean gertatzen da eta ezinezkoa da zikloa "alderantzikatzea".

Nola bikoizten da DNA behin bakarrik?

G1 fasean, CDK-k (ziklina) DNAren erreplikazioaren jatorria ezagutzeko konplexuari Cdc6 izeneko erreguladore batzuk gehitzea sustatzen du, hauek Mcm erreplikazio aurreko DNA konplexu bat eratuz, erreplikazio genetikoaren makineria biltzen duena. S fasea hasten denean, Cdk-S delakoak Cdc6ren disoziazioa eta haren ondorengo proteolisia sortzen ditu, baita Mcm-ren zitosolera esportatzea ere; beraz, erreplikazioaren jatorriak ezin du erreplikazio aurreko konplexu bat bildu hurrengo zikloraino (degradazio proteolitikoek beti dakarte atzeraezintasuna, gire zikloa gertatu arte). G2 eta m bitartean, aurreerreplikazio-egituraren bakartasuna mantentzen da, harik eta, mitosiaren ondoren, Cdk jarduera-maila erori eta hurrengo ziklorako Cdc6 eta Mdm gehitu arte.

Nola sartzen da mitosi fasean?

B ziklina, Cdk-Mn ohikoa, ziklo zelular osoan dago. Normalean Cdk ziklina fosforilazio bidez inhibitzen da Wee proteinaren eraginez, baina, G2ren amaieran, Cdc25 izeneko fosfatasa bat aktibatzen da, fosfato inhibitzailea ezabatzen duena eta bere jarduera handitzea ahalbidetzen duena. Cdc25 Wee inhibitu eta Cdk-M aktibatu egiten du, eta horrek atzeraelikadura positiboa eragiten du, Cdk-M metatzea ahalbidetzen duena.

Nola banatzen dira ahizpa kromatidoak?

Mitosian, ardatz akromatikoa sortu eta zinetokoroak lotzeko muga gainditu ondoren, kromatidek beren kohesina-hezurdura ezabatu behar dute, elkartzen dituena. Horretarako, Cdk-Mk APC aktibatzen laguntzen du, ubikuitina ligasa bat, Cdc20rekin lotuz. APC horrek segurinaren proteasomaren ondorengo degradazioa ubikuitinizatu eta errazten du, kohesinak bereizi behar dituen separasa entzimaren inhibitzailea baita.

Nola bukatzen da mitosia?

Behin Cdk-M mailak altuak direnean, zaila dirudi mitosi-dinamika gelditzea eta zitozinesian sartzea: bada, hori gertatzen da Cdk-Mk aktibatutako APCak, eta oraindik ezagutzen ez den kontrol-mekanismoa duen denbora-tarte baten ondoren, B zikloina ubikuitinizatzen duelako, Cdk-M jarduera erabat etetea eraginez.

Nola mantentzen da G1 fasea?

G1 fasean, Cdk jarduera oso murriztua dago: APC-Hct1 (Cdc20 soilik mitosian jarduten du) B zikloi oro ezabatzen du; CDKren inhibitzaileak metatzen dira; ziklinen transkripzioa gutxitzen da. Atseden horretatik ihes egiteko, G1 ziklinak pilatu behar dira. Hau, zelulen ugaltze faktoreen bidez kontrolatzen da, kanpoko seinaleekin. Zikloa jarraitzeko beharrezkoak diren s eta G2 faseetako geneen transkripzioa aktibatzeko mekanismo molekularrak zirraragarriak dira: gene horiek E2F proteina erregulatzaileak erregulatzen ditu, G1/s eta S. E2F zikloetako DNAren sustatzaileekin batera, erretinoblastomaren proteinak (Rb) kontrolatzen du, zeinak, faktore trofikorik ezean, jarduera sustatzen duen. Ugaltze-seinaleak daudenean, Cdk-G1 fosforila Rb, E2F-rekin kidetasuna galtzen duena, hortik bereizten da, eta, gainera, s fasearen geneak adieraztea ahalbidetzen du, E2F-k bere gene propioaren transkripzioa bizkortzen duen bezala, Cdk-S eta G1/s fosforilan ere bai Rb eta Hct1 (APCren aktibatzaile positiboa), zeinak ziklo horiek degradatzen dituen.

Ziklo zelularra eta minbizia 
Tumore asko urrats askoren emaitza direla uste da, eta horietatik DNAren alterazio mutageniko konpondu gabea lehen urratsa izan liteke. Ondoriozko alterazioen ondorioz, zelulek kontrolik gabeko ugaltze prozesu bat hasten dute eta ehun normalak inbaditzen dituzte. Tumore gaizto baten garapenak eraldaketa genetiko asko eskatzen ditu. Alterazio genetikoak aurrera egiten du, zelulek zikloaren mekanismo erregulatzaile normalari erantzuteko duten gaitasuna gero eta gehiago murriztuz.

Kartzinogenesian parte hartzen duten geneak ziklo zelularraren kontrolean, DNAn izandako kalteen konponketan eta alboko zelulen arteko itsaspenean inplikatuta dauden geneen eraldaketatik sortzen dira. Zelula neoplasiko bihurtzeko, gutxienez bi mutazio behar dira: bata, tumoreak ezabatzen dituen gene batean, eta, bestea, protoonkomen batean, onkomen bat sortzen duena.

Erreferentziak

Ikus, gainera 
 ADNaren erreplikazioa

Kanpo estekak 

Biologia zelularra
Zelulen zikloa
Zelulen seneszentzia