Buněčný cyklus je definován jako období od vzniku buňky (která vznikla dělením mateřské buňky) až do stadia, kdy dojde opět k rozdělení na dvě buňky dceřiné. Toto období, trvající u některého typu buněk 20–24 hodin, u jiného mnohem déle (např. hepatocyty se dělí dvakrát do roka), má dvě stadia: M fázi (mitotická fáze, dělení jádra a buňky; asi 30 minut) a interfázi. Průběh buněčného dělení byl popsán teprve na přelomu 70. a 80. let 19. století. Zasloužili se o to Walther Fleming a Eduard Adolf Strasburger, kteří ve svých výzkumech dokázali, že základem buněčného dělení je dělení jádra.
Interfáze
Interfáze je nejdelší část životního cyklu buňky, kde buňka roste a připravuje se na dělení. Interfázi dělíme do tří samostatných fází:
G1 fáze
Začíná v okamžiku, kdy se po rozdělení mateřské buňky stává dceřiná buňka soustavou schopnou samostatné existence. Buňka roste, vykonává své běžné funkce a syntetizuje proteiny a organely. Dochází ke dvojení buněčné hmoty, intenzivním syntetickým procesům (RNA, proteiny). Buňka roste, vytváří se zásoba nukleotidů a syntetizují se enzymy pro budoucí replikaci jaderné DNA. Během této fáze má buňka možnost opravit pomocí svých reparačních mechanismů ty části molekul DNA, které byly předtím poškozeny mutacemi (např. ztrátami některých úseků, zlomy atd.) Součástí této fáze je také významný hlavní kontrolní bod buněčného cyklu, který umožňuje, aby měly reparační mechanismy dostatek času na odstranění poruch. Fáze G1 končí zahájením replikace jaderné DNA.
S fáze (syntetická fáze)
V této fázi dochází k replikaci (syntézy nové molekuly) DNA. Během tohoto děje se z původní molekuly DNA vytvářejí dvě vlákna, která nesou zcela shodnou genetickou informaci. Následkem replikace DNA dochází ke zdvojení chromatidy a vytvoření dvouchromatidového chromozomu. Vznikají tak dvě identické kopie nových vláken DNA, kde každá z chromatid nese jedno z těchto vláken.
G2 fáze
V této fázi se buňka připravuje na jaderné dělení (mitózu) a to tak, že dochází k syntéze specifických proteinů umožňující jeho správný průběh. Také v této fázi mají reparační mechanismy možnost opravit případné mutace, proto se zde nachází další kontrolní bod buněčného cyklu. Touto fází končí interfáze a buňka vstupuje do M – fáze (mitózy).
M – fáze (mitotická fáze)
Mitóza, nebo-li jaderné dělení, je zpravidla časově nejkratší ze všech fází buněčného cyklu a skládá se ze čtyř po sobě jdoucích fází.
Profáze
Je počátkem mitotického dělení. Jaderný obal se začne rozpadat na drobné měchýřky a chromozomy opouští jádro. V této fázi pozorujeme chromozomy jako tenké útvary, které se postupně zkracují a ztlušťují. Současně vznikají kolem centriol vlákna budoucího dělicího/mitotického vřeténka. Jsou to mikrotubuly. V závěru této fáze se mikrotubuly připojují k centromerám chromozomů.
Metafáze
V této fázi už pozorujeme dělící vřeténko, na jehož opačných koncích jsou centrioly. Uprostřed dělícího vřeténka leží chromozomy, seřazené v centrální rovině. V metafázi jsou chromozomy maximálně kondenzované, takže je lze velmi dobře rozlišit a spočítat, což se velmi hodí v klinické genetice, protože vyšetření chromozomů umožňuje v mnoha případech stanovit diagnózu pacienta.
Anafáze
V této fázi se vlákna dělícího vřeténka postupně zkracují a jejich tahem dochází k rozdělení každého dvouchromatidového chromozomu na dva jednochromatidové chromozomy, které se přesouvají k opačným pólům buňky.
Telofáze
Je závěrem jaderného dělení. Chromozomy se na opačných pólech buňky opět prodlužují a jsou postupně obklopovány jaderným obalem. Vznikají tak dceřiná jádra a dělící vřeténko se rozpadá.
Cytokineze
Po jaderném dělení zpravidla následuje vlastní dělení buňky neboli cytokineze. Cytokineze je tedy proces, při kterém dochází k rozdělení cytoplazmy a organel mezi dvě dceřiné buňky. U živočišných buněk se vytváří kontraktilní prstenec, který „škrtí“ buňku na dvě části.
Cytokineze začíná tvorbou kontraktilního prstence, který je tvořen aktinovými filamenty a myozinem. Tento prstenec se vytváří pod membránou buňky na místě, kde se buňka rozdělí. Jak se kontraktilní prstenec stahuje, způsobuje zúžení cytoplazmy na ekvatoriální ploše buňky, což vede k jejímu oddělení (odškrcení) na dvě části. Nakonec dojde k úplnému rozdělení buňky, čímž vzniknou dvě dceřiné buňky, každá s vlastními organelami a cytoplazmou.
V rostlinných buňkách, které mají tuhou buněčnou stěnu, se cytokineze provádí jinak. Na místě, kde se buňka má rozdělit, se vytváří struktura zvaná buněčná destička.Vesikuly obsahující celulózu a další polysacharidy se shromažďují na ekvatoriální ploše a spojují se, aby vytvořily buněčnou destičku. Jak se destička rozšiřuje, tvoří novou buněčnou stěnu mezi oběma dceřinými buňkami. Jakmile je buněčná destička plně vyvinuta, buňky jsou odděleny a každá dceřiná buňka má svou vlastní buněčnou stěnu.
G0 fáze
Každá buňka prochází během svého vývinu větším počtem následně jdoucích buněčných cyklů. V určité fázi vývoje však po ukončení mitózy vstoupí do G0 fáze, v níž může setrvat až do konce života (zároveň ale nemusí - může se aktivovat a vrátit do cyklu, pokud je to potřeba, například při regeneraci tkání). Tyto buňky jsou již zralé a začínají zastávat svoji specifickou funkci v organismu.
Kdy končí život buňky?
Život buňky může skončit různými způsoby, a to v závislosti na typu buňky, jejím prostředí a dalších faktorech.
Hlavní mechanismy, kterými buňky končí svůj život:
Apoptóza
Apoptóza neboli programovaná smrt buňky, je kontrolovaný proces, při kterém buňka aktivně odumírá. Tento proces je důležitý pro udržení zdraví organismu, protože umožňuje odstranění poškozených, nefunkčních nebo nepotřebných buněk.
Nekróza
Nekróza je nepřirozená forma smrti buňky, která obvykle nastává v důsledku poškození nebo stresu, jako je zranění, otok nebo nedostatek kyslíku. Buňka se zvětšuje a nakonec praskne, což vede k uvolnění jejího obsahu do okolního prostoru. Tento proces může vyvolat zánětlivou reakci, což může poškodit sousední buňky a tkáně.
Senescence
Buňka se přestane dělit, ale zůstává metabolicky aktivní. Tento proces je často spojen s biologickým stárnutím a může být vyvolán různými faktory, jako jsou např. poškození DNA, telomerová zkrácení (telomery se nacházejí na koncích chromozomů a chrání je před degradací; s každým dělením se zkracují, nebo stresové signály z okolního prostředí). Senescentní buňky mohou mít vliv na okolní buňky a přispívat k různým onemocněním, včetně rakoviny a degenerativních onemocnění
Autofagie
Autofagie je proces, při kterém buňka „sežere“ své vlastní poškozené organely nebo proteiny, aby se zbavila nepotřebných nebo poškozených komponentů. Tento proces může vést k regeneraci buňky, ale pokud je aktivován nadměrně nebo v nevhodný čas, může to také vést k buněčné smrti.
Život buňky končí, když se aktivují signály pro apoptózu, dojde k poškození, které nelze opravit, nebo když buňka dosáhne svého limitu dělení (například v případě senescence). Tento proces je nezbytný pro udržení rovnováhy v organismu, odstranění poškozených buněk a prevenci vzniku nádorů.