מחזור התא

מחזור התא הוא רצף של שלבים בתא, מהיווצרותו מתא-הורה ועד חלוקה לתאי בת. המחזור חוזר על עצמו כל פעם שהתא מתחלק. קיימים מנגנוני בקרה שמווסתים את קצב החלוקה ואת משך כל שלב. מנגנונים אלה יכולים אף לעצור את המחזור ולקבע תא בשלב מסוים. לדוגמה, בתאי עצב המחזור נעצר בשלב G1 והם אינם מתחלקים; לעתים הם עוברים לשלב מיוחד שנקרא G0, בו התא נשאר פעיל אך לא מתחלק. תא יכול להישאר ב-G0 לתקופה קצרה או לכל חייו.

האינטרפאזה היא השלב הארוך ביותר של המחזור. היא כוללת שלושה תת־שלבים: G1, S ו-G2. בשלב S מתרחשת שכפול ה-DNA, החומר התורשתי בתא. תאי הגוף שונים בעיקר באורכו של שלב G1, כי זה השלב שהנקבע לפי תנאי הסביבה ומצבי התא.

שלב M הוא שלב החלוקה. ביצורים פרוקריוטיים מתחוללת פליגה. ביצורים איקריוטיים יש שני מסלולים: מיטוזה ותאים סומטיים, ומיוזה בתאי נבט (המייצרת תאים הפלואידיים עם חצי מספר הכרומוזומים). במיטוזה גרעין דיפלואידי מתחלק לשניים עם אותו מספר כרומוזומים. מיוזה גורמת לשתי חלוקות עוקבות ועד ארבעה תאים עם חצי הכמות. בסיום שלב M מתרחשת ציטוקינזה, חלוקת הציטופלזמה והתא כולו. לאחר מכן תאי הבת חוזרים לשלב G1.

מחזור התא נשלט בעיקר על ידי קומפלקסים של חלבונים בשם קינאזות תלויות ציקלין (Cdk). ציקלינים הם תת־יחידות רגולטוריות; רמותיהם עולות ויורדות בשלבים שונים. קינאזות אלה פעילות רק כשהן קשורות לציקלין. זה אומר שכל Cdk מבצע פעולות שונות לפי זהות הציקלין שאליו הוא קשור.

בקצה G1 קומפלקסי Cdk-ציקלין מפעילים תהליכים שמכינים את התא ל-S. קומפלקסי G1 מקדמים את פירוק מעכבים שמנעו את פעילות קומפלקסי ה-S, וכך מאפשרים כניסה לשלב השכפול. קומפלקסי ה-S מזרחנים חלבונים בקומפלקס הקדם-שכפול (Pre-replication complex). זרחון זה מפעיל את אתחול שכפול ה-DNA ומונע הקמה מחדש של קומפלקסים כאלה, כדי שכל כרומוזום ישוכפל פעם אחת בלבד במחזור אחד.

קומפלקסי Cdk-ציקלין של שלב המיטוזה נוצרים עוד ב-S ו-G2 אך נשארים מעוכבים עד להשלמת שכפול ה-DNA. לאחר הפעלתם הם גורמים לדחיסה של הכרומוזומים, לשבירת מעטפת הגרעין ולארגון סיבי הכישור. אז הם מאפשרים הקמת קומפלקס בשם APC, קומפלקס רב־חלבוני שמכוון פירוק ממוקד של מעכבים. פירוק זה משחרר את הכרומטידות האחיות, ומאפשר את האנפאזה, הפרדה והובלה של כל חלק אל הקוטב המתאים. בהמשך APC מכוון גם לפירוק הציקלינים של המיטוזה. כתוצאה מזה פעילות קומפלקסי המיטוזה יורדת, הכרומוזומים נרפים ומיבנה מעטפת גרעינית חדש נוצר סביב כל גרעין בת. לבסוף מתרחשת הציטוקינזה ונוצרות שתי תאי בת.

כאשר בקרה זו נשברת, התא עלול להתחלק ללא שליטה וליצור גידול סרטני. לכן וויסות הציקלינים וה-Cdk קריטי לשמירה על יציבות הגנום ולתפקוד התקין של הרקמות.

מחזור התא הוא סדרת שלבים בתא. בכל מחזור תא אחד הופך לשני תאי בת. יש מערכת בקרה ששומרת על הסדר. אם הבקרה נשברת, התא יכול להתחלק יותר מדי.

האינטרפאזה היא החלק הארוך של המחזור. היא מחולקת ל-G1, S ו-G2. בשלב S ה-DNA, החומר התורשתי, משוכפל. אחרי G1 תא יכול לעצור ולעבור ל-G0. G0 הוא מצב מנוחה בו התא לא מתחלק.

בשלב M התא מתחלק. במיטוזה גרעין תא מתחלק לשני גרעינים זהים. במיוזה, שמתרחשת בתאי רבייה, יש שתי חלוקות ויוצרים ארבעה תאים עם חצי מספר הכרומוזומים. בסוף שלב M יש ציטוקינזה, חלוקת הציטופלזמה, והתא מתחלק לשני תאים חדשים.

יש חלבונים שמנהלים את המעבר בין השלבים. ציקלינים (חלבונים שמתחלפים ברמותיהם) מתחברים ל-Cdk (חלבון שמוסיף תג זרחן לחלבונים, "תג" כימי). רק כשתחברו הם עובדים. הם מפעילים את תחילת שכפול ה-DNA. הם גם מונעים שכפול חוזר, כך שכל כרומוזום משוכפל פעם אחת.

בסוף, קומפלקס שנקרא APC גורם לפירוק מעכבים. זה משחרר את הכרומטידות, חלקי הכרומוזומים, והן נפרדות לכל צד. אחר כך הציקלינים נהרסים והגרעין מתחדש. בסוף מתבצעת הציטוקינזה והופכים לשני תאים.

המנגנון הזה שומר על סדר והבטיחות בתאים.