De celcyclus doorlooptt verschillende fasen om een cel om zich te delen in twee dochtercellen.

Deze fases kunnen ingedeeld in de interfase en de mitotische fase (M-fase). Een overzicht:

1. Interfase

De interfase is de voorbereidingstijd waarin de cel groeit, zijn DNA verdubbelt, en zich voorbereidt op de celdeling. Dit omvat drie fasen:

a. G1-fase (Groeifase 1)

• De cel groeit in grootte.
• Synthese van RNA, eiwitten, en organellen vindt plaats.
• De cel controleert of het klaar is om DNA te repliceren. (dit duurt bij de mens tot 8 u)
• G1-checkpoint: Controleert op DNA-schade en voldoende voedingsstoffen.

b. S-fase (Synthesefase)

• DNA-replicatie vindt plaats: elk chromosoom wordt verdubbeld en bestaat nu uit twee zusterchromatiden.
• Synthese van histonen (eiwitten die DNA omwikkelen) voor nieuwe chromatiden.

c. G2-fase (Groeifase 2)

• De cel groeit verder en voltooit de voorbereiding op de mitose.

• Controleert of het DNA volledig en correct is gerepliceerd.
• G2-checkpoint: Controleert op schade aan het gerepliceerde DNA.

2. Mitotische fase (M-fase)

De M-fase omvat de daadwerkelijke celdeling en bestaat uit twee belangrijke processen: mitose en cytokinese.

a. Mitose (kerndeling)

Mitose verdeelt de genetische inhoud over twee dochtercellen. Het heeft vijf subfasen:

1. Profase:
   • Chromosomen condenseren en worden zichtbaar.
   • De nucleolus verdwijnt en de mitotische spoel begint te vormen.
2. Prometafase:
   • De kernmembraan breekt af.
   • Spoeldraden hechten zich aan de kinetochoren (eiwitstructuren) van de chromatiden.
3. Metafase:
   • Chromosomen lijnen op in het midden van de cel (metafaseplaat).
   • Metafase-checkpoint: Controleert of alle chromatiden correct verbonden zijn met de spoeldraden.
4. Anafase:
   • Zusterchromatiden worden van elkaar gescheiden en naar tegenoverliggende polen van de cel getrokken.
5. Telofase:
   • Nieuwe kernmembranen vormen zich rond de gescheiden chromatiden.
   • Chromosomen decondenseren en worden weer onzichtbaar onder een microscoop.
   • De nucleolus herstelt zich.

b. Cytokinese (cytoplasmadeling)

• Het cytoplasma wordt verdeeld over twee dochtercellen.
• In dierlijke cellen gebeurt dit door een insnoering (cleavage furrow).
• In plantencellen wordt een celplaat gevormd om de dochtercellen te scheiden.

3. G0-fase (rustfase, optioneel)

• Sommige cellen verlaten de celcyclus en gaan in een rustfase, de G0-fase.
• In deze fase voeren cellen hun gespecialiseerde functies uit en delen niet meer (bijvoorbeeld zenuwcellen).

Samenvatting van de fasen

1. Interfase:
   • G1-fase
   • S-fase
   • G2-fase
2. Mitotische fase:
   • Mitose: Profase, Prometafase, Metafase, Anafase, Telofase.
   • Cytokinese.
3. Optioneel: G0-fase (rustfase).

Deze cyclus zorgt voor een nauwkeurige verdeling van genetisch materiaal en het ontstaan van twee genetisch identieke dochtercellen.

De deling van de cel bestaat uit verschillende fasen die nauwkeurig worden gecontroleerd om ervoor te zorgen dat alles goed verloopt. Controlepunten in de celcyclus zijn als "veiligheidsstations" waar de cel controleert of alles in orde is voordat het verder gaat naar de volgende fase. Deze controlepunten helpen om fouten te voorkomen, zoals beschadigd DNA dat wordt doorgegeven aan dochtercellen, wat kan leiden tot kanker of andere ziektes.

We bekijken de belangrijkste controlepunten in de celcyclus:

1. G1-controlepunt (G1/S-controlepunt)

Dit controlepunt komt aan het einde van de G1-fase, net voordat de cel overgaat naar de S-fase, waarin het DNA wordt verdubbeld. Hier controleert de cel:

• Of de celgrootte voldoende is om te kunnen delen.
• Of er voldoende voedingsstoffen en groeifactoren aanwezig zijn.
• Of het DNA onbeschadigd is.

Als de cel niet aan deze voorwaarden voldoet, zal ze niet doorgaan naar de volgende fase en kan ze in een rustfase (G0) terechtkomen. Dit is belangrijk om te voorkomen dat cellen met beschadigd DNA doorgaan naar de DNA-replicatie.

2. G2-controlepunt (G2/M-controlepunt)

Dit controlepunt bevindt zich aan het einde van de G2-fase, voordat de cel overgaat naar de mitose (M-fase), waarin de cel zich daadwerkelijk gaat delen. Op dit punt controleert de cel:

• Of al het DNA correct en volledig is verdubbeld.
• Of er geen schade of fouten in het DNA zijn ontstaan tijdens de S-fase.

Als er schade wordt gedetecteerd, wordt de celcyclus tijdelijk gestopt om het DNA te repareren. Pas als de cel alle problemen heeft verholpen, zal ze doorgaan naar de M-fase.

3. M-controlepunt (spilcontrolepunt of metafase-anafase controlepunt)

Dit controlepunt vindt plaats tijdens de mitose, vlak voor de overgang van metafase naar anafase. Hier controleert de cel:

• Of alle chromosomen correct zijn vastgehecht aan de spoeldraden, die ervoor zorgen dat de chromosomen tijdens de deling gelijkmatig worden verdeeld over de dochtercellen.
• Of de chromosomen zich goed op de evenaar van de cel hebben geordend.

Dit is cruciaal, want als de chromosomen niet goed zijn vastgemaakt, kunnen ze ongelijk verdeeld worden tussen de dochtercellen, wat kan leiden tot afwijkingen in het aantal chromosomen, zoals in het geval van sommige kankers.

Hoe werken de controlepunten?

Controlepunten worden gereguleerd door cyclines en cycline-afhankelijke kinasen (Cdks), twee soorten eiwitten die samenwerken om de voortgang door de celcyclus te reguleren. Cyclines binden aan Cdks om complexe enzymen te vormen die specifieke stappen in de celcyclus activeren. De aanwezigheid van de juiste cycline-Cdk-complexen op het juiste moment zorgt ervoor dat de cel verder kan naar de volgende fase.

Daarnaast spelen tumorsuppressorgenen, zoals p53, een belangrijke rol bij controlepunten. Bijvoorbeeld, als p53 DNA-schade detecteert, kan het de celcyclus stilleggen en DNA-reparatie activeren. Als de schade niet kan worden gerepareerd, kan p53 ook een celdoodproces (apoptose) in gang zetten om te voorkomen dat beschadigde cellen zich verder delen.

Belang van Controlepunten en Ziektes

Controlepunten zijn cruciaal voor het voorkomen van ongecontroleerde celdeling en de ophoping van genetische schade. Als deze controlemechanismen niet goed werken, bijvoorbeeld door mutaties in tumorsuppressorgenen, kan dit leiden tot kanker. Cellen kunnen dan ongecontroleerd blijven delen, zelfs als er fouten of beschadigingen in hun DNA zijn.

Controlepunten in de celcyclus zijn dus essentieel om de integriteit en gezondheid van cellen te bewaren en om ziektes zoals kanker te voorkomen.