Wszystkie komórki mają zaprogramowany okres życia, w trakcie którego są syntetyzowane, rozmnażają się i ostatecznie ulegają apoptozie (śmierci komórki), gdy przestają spełniać swoją funkcję.
Często pomocne jest myślenie o replikacji komórkowej jako o staromodnej maszynie do kopiowania: im więcej komórka kopiuje siebie, tym bardziej rozmazany i nierówny staje się obraz. Z czasem materiał genetyczny komórki ( DNA ) zaczyna pękać, a sama komórka staje się bladą kopią oryginału. Kiedy tak się dzieje, zaprogramowana śmierć komórki pozwala nowej komórce przejąć kontrolę i utrzymać działanie systemów.
Liczba podziałów, jakie może wykonać komórka, jest ograniczona zjawiskiem znanym jako limit Hayflicka. Opisuje ono działanie, w wyniku którego proces podziału (znany jako mitoza) stopniowo degraduje materiał genetyczny, a w szczególności część DNA zwaną telomerem.
Limit Hayflicka oznacza, że przeciętna komórka dzieli się od 40 do 60, a następnie od 50 do 70 razy przed apoptozą.
Spis treści
Zrozumienie telomerów
Chromosomy to nitkowate struktury zlokalizowane wewnątrz jądra komórki. Każdy chromosom składa się z białka i pojedynczej cząsteczki DNA.
Na każdym końcu chromosomu znajduje się telomer, który ludzie często porównują do plastikowych końcówek sznurowadła. Telomery są ważne, ponieważ zapobiegają rozplątywaniu się chromosomów, przyklejaniu się do siebie lub łączeniu się w pierścień.
Za każdym razem, gdy komórka się dzieli, dwuniciowy DNA rozdziela się, aby informacja genetyczna mogła zostać skopiowana. Kiedy to się dzieje, kodowanie DNA jest duplikowane, ale nie telomer. Kiedy kopia jest ukończona i zaczyna się mitoza, miejscem, w którym komórka jest rozcinana, jest telomer.
aż nie jest już w stanie utrzymać integralności chromosomu.4 Wtedy właśnie następuje apoptoza.
Związek telomerów ze starzeniem się i rakiem
Naukowcy mogą wykorzystać długość telomeru do określenia wieku komórki i liczby pozostałych replikacji. W miarę jak podział komórkowy zwalnia, ulega on stopniowemu pogorszeniu znanemu jako starzenie się , które potocznie nazywamy starzeniem się . Starzenie się komórkowe wyjaśnia, dlaczego nasze organy i tkanki zaczynają się zmieniać wraz z wiekiem. Ostatecznie wszystkie nasze komórki są „śmiertelne” i podlegają starzeniu się .
Wszystkie, oprócz jednej. Komórki nowotworowe to jedyny typ komórek, który można uznać za „nieśmiertelny”. W przeciwieństwie do normalnych komórek, komórki nowotworowe nie podlegają zaprogramowanej śmierci komórkowej, ale mogą się mnożyć bez końca.
To samo w sobie zaburza równowagę replikacji komórkowej w organizmie. Jeśli jednemu typowi komórek pozwoli się na niekontrolowaną replikację, może on zastąpić wszystkie inne i podważyć kluczowe funkcje biologiczne. To właśnie dzieje się w przypadku raka i dlatego te „nieśmiertelne” komórki mogą powodować choroby i śmierć.
Uważa się, że przyczyną powstawania nowotworów jest mutacja genetyczna, która może wywołać produkcję enzymu zwanego telomerazą, zapobiegającego skracaniu się telomerów.
Podczas gdy każda komórka w ciele ma kod genetyczny do produkcji telomerazy, tylko niektóre komórki faktycznie jej potrzebują. Na przykład plemniki muszą wyłączyć skracanie telomerów, aby utworzyć więcej niż 50 kopii samych siebie; w przeciwnym razie ciąża nigdy nie mogłaby się zdarzyć.
Jeśli w wyniku błędu genetycznego produkcja telomerazy zostanie przypadkowo uruchomiona, może to doprowadzić do namnażania się nieprawidłowych komórek i tworzenia guzów. Uważa się, że wraz ze wzrostem średniej długości życia prawdopodobieństwo wystąpienia takiego zdarzenia nie tylko wzrośnie, ale w końcu stanie się nieuniknione.