מחזור תאים

כפי ש מחזור תאים הוא מונח המשמש לתיאור רצף המתרחש באופן קבוע של שלבים שונים בתא גוף. מחזור התא מתחיל תמיד לאחר שהתא מתחלק ומסתיים בסיום חלוקת התא הבאה.

מה מחזור התא?

מחזור התא מתחיל מיד לאחר חלוקת התאים עם הממשק. הממשק ידוע גם כשלב ה- G. זה מורכב מהשלבים G1, G2, S ו- 0.

בשלב ה- G1, המכונה גם שלב הפער, המיקוד הוא בצמיחת תאים. התא מורחב על ידי רכיבי תאים שונים, כמו ציטופלזמה וכמה אברוני תאים. בתאים מיוצרים חלבונים שונים וה- RNA, חומצה ריבונוקלאית. ה- RNA ממלא תפקיד בתא כמוביל מידע גנטי.

בשלב G מתחלקים מה שמכונה הצנטריוזים. צנטריולים הם אברונים של תאים מן החי שנמצאים בסמוך לגרעין התא. הגרעין נראה כעת בבירור. בשלב ה- G1 כל כרומוזום מורכב מכרומטיד אחד בלבד. שלב ה- G1 נמשך בדרך כלל שעה עד 12 שעות. במקרה של תאים מנווונים, ניתן לקצר שלב זה בצורה קיצונית.

אחרי שלב ה- G1 אחריו מופיע שלב ה- S. בשלב זה, שכפול ה- DNA בגרעין התא מתרחש, כך שבסוף שלב סינתזה זה הכפיל את ה- DNA וכל כרומוזום נוצר משני כרומטידים. שלב ה- S נמשך בין 7 ל -8 שעות.

שלב ה- G2 מייצג את המעבר למיטוזה, חלוקת גרעין התא, שלב זה ידוע גם כמרווח הפוסט-סינטטי או הפרמיטוטי. מגעי התא לתאים הסמוכים מומסים, התא מקבל צורה מעוגלת והופך להיות גדול יותר בגלל זרם מוגבר של נוזלים. בנוסף, יותר ויותר מולקולות RNA וחלבונים מסונתזות לחלוקת תאים. תהליך זה אורך כארבע שעות.

גורם שנקרא M-phase-stimulating (MPF) מוביל לאחר מכן למעבר לשלב ה- M, השלב המיטוטי. בתאי הנבט, השלב המיטוטי נקרא גם מיוזה. חלוקת התאים בפועל מתרחשת בשלב M. הכרומוזומים מתחלקים ממש כמו גרעין התא והתא עצמו, השלב המיטוטי מחולק עצמו לפרובאז, מטאפזה, אנאפזה וטלופאז.

חלק מהתאים עוברים לשלב ה- G0 לאחר שהם התפלגו. לא נוצרים יותר תאים בשלב G0. תאי עצב או תאי אפיתל נמצאים לרוב בשלב G0. ניתן להפעיל מחדש תאים משלב ה- G0 על ידי גורמי צמיחה מיוחדים, כך שמחזור התא מתחיל שוב בתאים אלה בשלב ה- G1.

פונקציה ומשימה

מחזור התאים התקופתי מאפשר לגוף להחליף תאים משומשים ומתים בתאים חדשים. אורך החיים של תאים אנושיים משתנה מאוד. בעוד שתאי עצב במוח לעולם אינם מוחלפים, חלק מתאי הגוף חיים רק כמה שעות. מדענים מעריכים כי כ -50 מיליון תאים מתים בכל שנייה. במקביל, אותו מספר תאים מתחדש מחדש על ידי מחזור התא וכך מחליפים ישירות את התאים האבודים. הגוף מפצה על אובדן התאים הגוססים דרך מחזור התא הקבוע.

מחזור התא גם ממלא תפקיד חשוב בהתפתחות הגופנית. תאים יכולים לגדול רק לגודל מסוים. כדי שאנשים יוכלו לצמוח גדולים יותר, יש ליצור תאים חדשים. מחזור התא נחוץ גם לצורך התחדשותם של חלקי גוף או רקמות פגומים. חלוקת תאים משמשת להחלפת תאים שנפגעו מפגיעות. לדוגמה, פצעים יכולים להיסגר רק כאשר נוצרים תאים חדשים. במהלך ריפוי הפצע קצב חלוקת התא באזור הפצע עולה אפוא באופן משמעותי.

מחלות ומחלות

מנקודת מבט פתולוגית מחזור התאים משחק תפקיד חשוב בהתפתחות סרטן. אצל אנשים בריאים מחזור התאים נשלט על ידי מה שמכונה מחסומי מחזור תאים. הם משמשים להגנה על ה- DNA ועל הגנום וצריכים למנוע התנוונות של תאים. הם גם מעכבים את חלוקת התאים בתאים עם נזק ל- DNA. לאחר מכן לתאים הנגועים יש אפשרות לתקן את הנזק או, במקרה של נזק בלתי הפיך, להתחיל מוות בתאים מתוכנת. תאים ניאו-פלסטיים, כלומר תאים סרטניים, פועלים באופן אוטונומי ואינם כפופים עוד למנגנוני בקרה אלה.

שני גורמים תורמים כעת לצמיחת תאים בלתי מבוקרת. מצד אחד, מה שנקרא פרוטו-אונקוגנים, משתנים לאונקוגנים. אלה מעוררים צמיחה מוגזמת בתא הפגוע. בנוסף, הגנים המדכאים את הגידול משתנים. במצבם הרגיל, אלה למעשה מעכבים צמיחה. עם זאת, לאחר המוטציה, תפקודיהם מופרעים ואופטופטוזיס, כלומר מות התאים המתוכנת של תאים פגומים, כבר לא מופעל. תאי הסרטן יכולים אפוא להתרבות ללא הפרעה.

הפרעות בשלבי המיוזה, כלומר חלוקת תאי הנבט, עלולות להוביל להפצה מוטלת של הכרומוזומים. לאחר מכן משתנה מספר הכרומוזומים בתאי הבת באופן פתולוגי. במקרה זה מדברים על סטייה בכרומוזום. הסטייה הכרומוזומית הידועה ביותר היא ללא ספק תסמונת דאון, גם טריזומיה 21. כאן הכרומוזום 21 קיים שלוש פעמים במקום פעמיים. במקום 46 כרומוזומים, ישנם 47 כרומוזומים. תכונות של טריזומיה 21 הן צירי מכסה המורחבים כלפי מעלה, היפוטוניה של שרירים ותלם עם ארבע אצבעות. ברוב המקרים המחלה מובילה לנכות שכלית. כמחצית מכלל הנפגעים סובלים גם ממום לב.

סטיות כרומוזומים אחרות הנגרמות כתוצאה ממחזור תאים לקוי הן תסמונת טרנר או תסמונת קלינפלטר. כאן כרומוזומי המין מושפעים. סטיות כרומוזומים אחראיות לעיתים קרובות גם להפלות מוקדמות.