Celični cikel je proces, v katerem celica raste in se deli, da ustvari kopijo same sebe. Nekateri organizmi se razmnožujejo izključno s tem procesom, medtem ko v kompleksnem večceličnem življenju omogoča organizmu, da raste in nadomešča celice, ko se obrabijo. Pri živalih cikel traja približno 24 ur od začetka do konca za večino tipov celic, čeprav nekatere, kot so tiste v koži, nenehno gredo skozi ta cikel, medtem ko se druge lahko redko delijo, če sploh. Nevroni, na primer, ne rastejo in se ne delijo, ko so zreli.
Organizme lahko razdelimo na dve vrsti, od katerih ima vsak svoj celični cikel. Pri prokariotih je genetska informacija organizma sestavljena iz ene same verige DNK, znane kot kromosom, ki ni v nobeni posebni strukturi. Bakterije so primeri prokariotov, skupaj z nekaterimi drugimi enoceličnimi organizmi. Evkariote sestavljajo vsi večcelični organizmi, kot so rastline in živali, skupaj z nekaterimi vrstami enoceličnih življenjskih oblik. Od prokariotov se razlikujejo predvsem po tem, da imajo jedro – samostojno strukturo, ki vsebuje genetski material v obliki kromosomov, sestavljenih iz DNK.
Prokarioti
Razmnoževanje pri prokariotih je znano kot binarna cepitev. V tem procesu se DNK, ki prosto plava znotraj celice, replicira. Dve novi verigi DNK se nato preselita na nasprotna konca celice, ki se razdeli v dve enaki kopiji, vsaka s svojo DNK; ta stopnja delitve je znana kot citokineza. Nove celice bodo nato rasle, dokler ne bodo dosegle določene velikosti, nato pa se bodo, če so razmere ugodne, ponovno razdelile in začele nov cikel. Za te primitivne organizme je postopek običajno zelo hiter – v idealnih pogojih se nekatere bakterije razdelijo vsakih 20 minut, kar vodi do zelo hitrega razmnoževanja.
Evkarionti
Evkariontske celice so bolj zapletene kot celice prokariotov, zaradi česar je delitev bolj zapletena. Poleg jedra imajo številne druge strukture, znane kot organele, ki imajo posebne funkcije in jih je treba med delitvijo prav tako podvojiti. Evkariontski cikel ima več različnih faz, pri čemer sta dve glavni medfaza in mitoza.
Med interfazo – ki je daleč najdaljša faza, ki predstavlja večino 24-urnega cikla, ki je značilen za večino živalskih celic – celica normalno raste in se povečuje. Procesi, ki sodelujejo pri delitvi, zahtevajo energijo, medfaza pa ima dve obdobji, v katerih se kopičijo zaloge spojine adenozin trifosfata (ATP), ki shranjuje energijo, in poteka rast, ločeni z obdobjem podvajanja DNK v jedru. Prvo obdobje rasti je znano kot vrzel 1 (G1) in se pojavi v novih celicah po delitvi. Temu sledi faza sinteze (S), ko se sintetizirajo nove verige DNK, ki so identične izvirnikom. Nato se začne faza Gap 2 (G2), pred mitozo.
V nasprotju s prejšnjo fazo je mitoza razmeroma kratka in običajno traja le približno eno uro. To je postopek, s katerim se dva enaka niza DNK fizično ločita drug od drugega, pri čemer tvorita dva niza kromosomov, ki se nato potegneta na različne konce celice, da tvorita ločena jedra. V tej fazi se delijo tudi organeli, kot so mitohondriji pri živalih in kloroplasti v rastlinah. Te strukture imajo svojo DNK, ki se replicira na enak način kot pri prokariontih, zaradi česar nekateri znanstveniki verjamejo, da so bili nekoč neodvisni prokariontski organizmi, ki so bili v daljni preteklosti vključeni v evkariontske celice.
Končna faza je citokineza. Takrat dejansko pride do delitve na dve ločeni enoti. Pri živalih se nasprotne celične stene vlečejo druga proti drugi na sredini, dokler se ne srečajo in tvorita dve enoti, ki se odcepita ena od druge. V rastlinah se na mestu delitve zgradi nova celična stena, ki ločuje dve novi celici.
Uredba in napake
Vsak del cikla uravnavajo beljakovine, ki celici povedo, kaj naj naredi. Te beljakovine se uporabljajo tudi med interfazo za potrditev, da so pogoji primerni za delitev. Če ni dovolj hranil ali se odkrijejo druge težave, bodo te beljakovine signalizirale celici, da ostane v mirovanju in čaka, da se razmere izboljšajo, namesto da bi bili varovalo pri delitvi.
Med postopkom se lahko pojavijo napake. Včasih se informacije med medfazo ne kopirajo natančno in nastanejo napake v genomu. Te napake se lahko izkažejo za usodne za celico ali pa so lahko neškodljive. Lahko povzročijo tudi raka, kjer napaka povzroči ponavljajoče se razmnoževanje in nenadzorovano delitev brez pregledov, kar tvori tumor.
Na srečo obstajajo beljakovine, ki lahko ustavijo proces, če pride do napak pri replikaciji DNK. V nekaterih primerih bo postopek delitve prekinjen, da se omogoči popravilo DNK, nato pa se lahko nadaljuje. V drugih, kjer je DNK močno poškodovana, lahko ti proteini povzročijo smrt celice, da preprečijo nadaljnjo replikacijo napačne DNK. Rak je pogosto posledica sprememb DNK, ki preprečujejo pravilno delovanje teh beljakovin, tako da se celicam s poškodovano DNK omogoči razmnoževanje.