Stanični ciklus je proces u kojem stanica raste i dijeli se kako bi stvorila svoju kopiju. Neki se organizmi razmnožavaju isključivo ovim procesom, dok u složenom višestaničnom životu on omogućuje organizmu da raste i zamijeni stanice kada se istroše. Kod životinja ciklus traje oko 24 sata od početka do kraja za većinu tipova stanica, iako neke, poput onih na koži, stalno prolaze kroz ovaj ciklus, dok se druge mogu rijetko dijeliti, ako se uopće mogu podijeliti. Neuroni, na primjer, ne rastu i ne dijele se nakon što su zreli.
Organizmi se mogu podijeliti u dvije vrste, od kojih svaki ima svoj stanični ciklus. Kod prokariota, genetska informacija organizma sastoji se od jednog lanca DNK, poznatog kao kromosom, koji se ne nalazi ni u jednoj posebnoj strukturi. Bakterije su primjeri prokariota, uz neke druge jednostanične organizme. Eukarioti se sastoje od svih višestaničnih organizama, kao što su biljke i životinje, zajedno s nekim vrstama jednostaničnih oblika života. Razlikuju se od prokariota uglavnom po tome što imaju jezgru – samostalnu strukturu koja sadrži genetski materijal u obliku kromosoma koji se sastoji od DNK.
prokariota
Reprodukcija u prokariota poznata je kao binarna fisija. U tom procesu, DNK, koja slobodno pluta unutar stanice, sama se replicira. Dva nova lanca DNK tada migriraju na suprotne krajeve stanice, koja se dijeli u dvije identične kopije, svaka sa svojom DNK; ova faza diobe poznata je kao citokineza. Nove stanice će tada rasti sve dok ne dostignu određenu veličinu, a zatim će se, ako su uvjeti povoljni, ponovno podijeliti, započinjući novi ciklus. Za ove primitivne organizme proces je obično vrlo brz – u idealnim uvjetima, neke bakterije će se podijeliti svakih 20 minuta, što dovodi do vrlo brzog razmnožavanja.
eukariota
Eukariotske stanice su složenije od onih u prokariota, što čini podjelu složenijom. Osim jezgre, imaju niz drugih struktura, poznatih kao organele, koje imaju specifične funkcije, a koje se također moraju duplicirati tijekom diobe. Eukariotski ciklus ima niz različitih faza, a dvije glavne su interfaza i mitoza.
Tijekom interfaze – koja je daleko najduža faza, koja čini većinu 24-satnog ciklusa koji je tipičan za većinu životinjskih stanica – stanica normalno raste i povećava se u veličini. Procesi uključeni u diobu zahtijevaju energiju, a međufaza ima dva razdoblja tijekom kojih se stvaraju rezerve spoja adenozin trifosfata (ATP) koji čuva energiju i odvija se rast, odvojeno razdobljem umnožavanja DNK u jezgri. Prvo razdoblje rasta poznato je kao jaz 1 (G1) i javlja se u novim stanicama nakon diobe. Nakon toga slijedi faza sinteze (S), tijekom koje se sintetiziraju novi lanci DNK koji su identični originalima. Tada počinje faza Gap 2 (G2), prije mitoze.
Za razliku od prethodne faze, mitoza je relativno kratka i obično traje samo oko jedan sat. Ovo je proces kojim se dva identična skupa DNK fizički odvajaju jedan od drugog, tvoreći dva seta kromosoma, koji se zatim privlače na različite krajeve stanice kako bi formirali zasebne jezgre. Tijekom ove faze dijele se i organele, kao što su mitohondriji kod životinja i kloroplasti u biljkama. Ove strukture imaju vlastitu DNK, koja se replicira na isti način kao u prokariota, što neke znanstvenike navodi na uvjerenje da su oni nekada mogli biti neovisni prokariotski organizmi koji su ugrađeni u eukariotske stanice u nekom trenutku u dalekoj prošlosti.
Posljednja faza je citokineza. Tada se zapravo događa podjela na dvije različite cjeline. Kod životinja su suprotne stanične stijenke povučene jedna prema drugoj oko sredine dok se ne sretnu, tvoreći dvije jedinice koje se odvajaju jedna od druge. Kod biljaka se na mjestu diobe gradi nova stanična stijenka koja odvaja dvije nove stanice.
Regulativa i pogreške
Svaki dio ciklusa reguliraju proteini koji govore stanici što treba učiniti. Ovi proteini se također koriste tijekom interfaze kako bi se potvrdilo da su uvjeti prikladni za diobu. Ako nije prisutno dovoljno hranjivih tvari ili se identificiraju drugi problemi, ovi će proteini signalizirati stanici da ostane u stanju mirovanja i čekati da se uvjeti poprave, radije poput čuvara križanja za podjelu.
Pogreške se mogu i događaju se tijekom procesa. Ponekad se informacije ne kopiraju točno tijekom interfaze i stvaraju se greške u genomu. Ove greške mogu se pokazati kobnim za stanicu, ili mogu biti bezopasne. Oni također mogu rezultirati rakom, gdje pogreška uzrokuje ponovljeno umnožavanje i nekontroliranu diobu, bez provjera, stvarajući tumor.
Na sreću, postoje proteini koji mogu zaustaviti proces ako postoje greške u replikaciji DNK. U nekim slučajevima, proces podjele bit će obustavljen kako bi se omogućio popravak DNK, nakon čega se može nastaviti. U drugim slučajevima, gdje je DNK jako oštećena, ti proteini mogu uzrokovati smrt stanice, kako bi spriječili daljnju replikaciju pogrešne DNK. Rak je često rezultat promjena u DNK koje onemogućuju pravilno funkcioniranje ovih proteina, tako da se stanicama s oštećenom DNK omogućuje reprodukcija.