Rakutsükkel

Nagu Rakutsükkel üks kirjeldab keharakus regulaarselt esinevat erinevate faaside jada. Rakutsükkel algab alati pärast lahtri jagunemist ja lõpeb järgmise lahtrijaotuse lõppedes.

Mis on rakutsükkel?

Rakutsükkel algab kohe pärast rakkude jagunemist interfaasiga. Interfaasi tuntakse ka kui G-faasi. See koosneb faasidest G1, G2, S ja 0.

Gl faasis, mida tuntakse ka lõhefaasina, keskendutakse rakkude kasvule. Rakku laiendavad mitmesugused rakukomponendid, näiteks tsütoplasma ja mõned raku organellid. Rakus toodetakse mitmesuguseid valke ja RNA, ribonukleiinhape. RNA mängib rakus rolli geneetilise teabe kandjana.

G-faasis jagunevad nn tsentrioolid. Tsentrioolid on loomsete rakkude organellid, mis asuvad raku tuuma lähedal. Tuum on nüüd selgelt nähtav. G1 faasis koosneb iga kromosoom ainult ühest kromatiidist. G1 faas kestab tavaliselt 1 kuni 12 tundi. Degenereerunud rakkude korral saab seda faasi äärmiselt lühendada.

Gl-faasile järgneb S-faas. Selles faasis toimub DNA replikatsioon rakutuumas, nii et selle sünteesi faasi lõpus DNA kahekordistub ja iga kromosoom moodustatakse kahest kromatiidist. S-faas kestab 7 kuni 8 tundi.

G2 faas tähistab üleminekut mitoosile ehk raku tuuma jagunemisele.See faas on tuntud ka kui sünteesi järgne või premitoosne intervall. Rakkude kontaktid naaberrakkudega lahustatakse, rakk omandab ümardatud kuju ja suurenenud vedeliku sissevoolu tõttu muutub see suuremaks. Lisaks sünteesitakse rakkude jagunemiseks üha enam RNA molekule ja valke. See protsess võtab umbes neli tundi.

Niinimetatud M-faasi stimuleeriv faktor (MPF) viib seejärel üleminekule M-faasi, mitootilisse faasi. Idurakkudes nimetatakse mitootilist faasi ka meioosiks. Rakkude tegelik jagunemine toimub M-faasis. Kromosoomid jagunevad samamoodi nagu raku tuum ja rakk ise.Mitootiline faas jaguneb ise faasideks, metafaasideks, anafaasideks ja teofaasideks.

Mõned rakud lähevad pärast jaotumist G0 faasi. G0 faasis ei moodustu enam rakke. Närvirakud või epiteelirakud on sageli faasis G0. G0 faasi rakke saab uuesti aktiveerida ka spetsiaalsete kasvufaktorite abil, nii et rakutsükkel algab nendes rakkudes G1 faasis uuesti.

Funktsioon ja ülesanne

Perioodiline rakutsükkel võimaldab kehal asendada kasutatud ja surnud rakud uute rakkudega. Inimese rakkude eluiga on väga erinev. Kui aju närvirakke ei asendata kunagi, siis mõned keharakud elavad vaid mõni tund. Teadlaste hinnangul sureb iga sekund umbes 50 miljonit rakku. Samal ajal regenereerib rakutsükkel sama arvu rakke ja asendab seega kaotatud rakke otseselt. Keha kompenseerib surevate rakkude kaotuse pideva rakutsükli kaudu.

Rakutsükkel mängib olulist rolli ka füüsilises arengus. Rakud saavad kasvada ainult teatud suuruseni. Et inimesed saaksid suuremaks kasvada, tuleb moodustada uued rakud. Rakutsükkel on vajalik ka kahjustatud kehaosade või kudede regenereerimiseks. Rakkude jagunemine asendab vigastuste tõttu kahjustatud rakke. Näiteks haavad saavad sulgeda ainult uute rakkude moodustumisel. Haava paranemise käigus suureneb seetõttu haava piirkonnas rakkude jagunemiskiirus märkimisväärselt.

Haigused ja tervisehäired

Patoloogilisest aspektist mängib rakutsükkel vähi tekkes olulist rolli. Tervetel inimestel kontrollivad rakutsüklit nn rakutsükli kontrollpunktid. Need kaitsevad DNA ja genoomi ning peaksid takistama rakkude degeneratsiooni. Samuti pärsivad nad raku jagunemist DNA kahjustusega rakkudes. Seejärel saavad mõjutatud rakud kahjustuse parandada või korvamatu kahjustuse korral alustada programmeeritud rakusurma. Neoplastilised rakud, s.o vähirakud, toimivad autonoomselt ega allu enam nendele kontrollmehhanismidele.

Rakkude kontrollimatut kasvu soodustavad nüüd kaks tegurit. Ühest küljest muteeruvad nn protoonkogeenid onkogeenideks. Need käivitavad kahjustatud rakus liigse kasvu. Lisaks muteeruvad kasvaja supressorigeenid. Normaalses olekus pärsivad need tegelikult kasvu. Pärast mutatsiooni on nende funktsioonid siiski häiritud ja apoptoosi, st kahjustatud rakkude programmeeritud rakusurma enam ei käivitu. Vähirakud võivad seega takistamatult paljuneda.

Häired meioosi faasides, see tähendab sugurakkude jagunemine, võivad põhjustada kromosoomide väärast jaotumist. Seejärel muutub patoloogiliselt tütarrakkude kromosoomide arv. Sel juhul räägitakse kromosoomi aberratsioonist. Kromosoomi aberratsioon on kõige tuntum kindlasti Downi sündroom, samuti trisoomia 21. Siin on 21. kromosoom kaks, mitte kolm korda. 46 kromosoomi asemel on 47 kromosoomi. Trisoomia 21 tunnused on kaaneteljed, mis kulgevad väljapoole, lihaste hüpotoonia ja nelja sõrme vagu. Enamikul juhtudel põhjustab haigus intellektipuude. Ligikaudu pooltel kõigist kannatanutest on ka südamepuudulikkus.

Muud valest rakutsüklist põhjustatud kromosoomaberratsioonid on Turneri sündroom või Klinefelteri sündroom. Siin mõjutavad sugukromosoomid. Kromosoomaberratsioonid põhjustavad sageli ka varaseid raseduse katkemisi.