Šūnu cikls ir process, kurā šūna aug un dalās, lai izveidotu sevis kopiju. Daži organismi vairojas tikai ar šo procesu, savukārt sarežģītā daudzšūnu dzīvē tas ļauj organismam augt un nomainīt šūnas, kad tās kļūst nolietojušās. Dzīvniekiem lielākajai daļai šūnu tipu cikls no sākuma līdz beigām ilgst aptuveni 24 stundas, lai gan daži, piemēram, ādā, pastāvīgi iziet šo ciklu, savukārt citi var dalīties reti, ja vispār. Piemēram, neironi neaug un nedalās, kad tie ir nobrieduši.
Organismus var iedalīt divos veidos, katram ir savs šūnu cikls. Prokariotos organisma ģenētiskā informācija sastāv no vienas DNS virknes, kas pazīstama kā hromosoma, kas neietilpst nevienā īpašā struktūrā. Baktērijas ir prokariotu piemēri, kā arī daži citi vienšūnas organismi. Eikarioti sastāv no visiem daudzšūnu organismiem, piemēram, augiem un dzīvniekiem, kā arī dažiem vienšūnu dzīvības formu veidiem. Tie atšķiras no prokariotiem galvenokārt ar to, ka tiem ir kodols – autonoma struktūra, kas satur ģenētisko materiālu hromosomu veidā, kas sastāv no DNS.
Prokarioti
Reprodukcija prokariotos ir pazīstama kā binārā dalīšanās. Šajā procesā DNS, kas brīvi peld šūnā, atkārtojas. Pēc tam divi jaunie DNS pavedieni migrē uz pretējiem šūnas galiem, kas sadalās divās identiskās kopijās, katrai no kurām ir sava DNS; šī dalīšanās stadija ir pazīstama kā citokinēze. Pēc tam jaunās šūnas augs, līdz sasniegs noteiktu izmēru, pēc tam, ja apstākļi būs labvēlīgi, tās atkal sadalīsies, sākot jaunu ciklu. Šiem primitīvajiem organismiem process parasti ir ļoti ātrs — ideālos apstākļos dažas baktērijas sadalīsies ik pēc 20 minūtēm, izraisot ļoti ātru vairošanos.
Eikarioti
Eikariotu šūnas ir sarežģītākas nekā prokariotu šūnas, padarot dalīšanos sarežģītāku. Tāpat kā kodols, tiem ir vairākas citas struktūras, kas pazīstamas kā organellas, kurām ir noteiktas funkcijas un kuras dalīšanas laikā arī jādublē. Eikariotu ciklam ir vairākas atšķirīgas fāzes, no kurām divas galvenās ir starpfāze un mitoze.
Starpfāzes laikā, kas ir līdz šim visilgākā fāze, kas veido lielāko daļu 24 stundu cikla, kas raksturīgs lielākajai daļai dzīvnieku šūnu, šūna parasti aug un palielinās. Dalīšanās procesiem ir nepieciešama enerģija, un starpfāzei ir divi periodi, kuros uzkrājas enerģiju uzkrājošā savienojuma adenozīna trifosfāta (ATP) rezerves un notiek augšana, ko atdala DNS dublēšanās periods kodolā. Pirmais augšanas periods ir pazīstams kā Gap 1 (G1), un tas notiek jaunajās šūnās pēc dalīšanās. Tam seko sintēzes (S) stadija, kuras laikā tiek sintezēti jauni DNS pavedieni, kas ir identiski oriģinālajiem. Pēc tam sākas Gap 2 (G2) stadija pirms mitozes.
Atšķirībā no iepriekšējās fāzes mitoze ir salīdzinoši īsa un parasti aizņem tikai aptuveni vienu stundu. Šis ir process, kurā divas identiskas DNS kopas tiek fiziski atdalītas viena no otras, veidojot divas hromosomu kopas, kuras pēc tam tiek novilktas uz dažādiem šūnas galiem, veidojot atsevišķus kodolus. Šajā fāzē sadalās arī organoīdi, piemēram, mitohondriji dzīvniekiem un hloroplasti augos. Šīm struktūrām ir sava DNS, kas atkārtojas tāpat kā prokariotiem, liekot dažiem zinātniekiem domāt, ka tie kādreiz varētu būt bijuši neatkarīgi prokariotu organismi, kas kādreiz tālā pagātnē tika iekļauti eikariotu šūnās.
Pēdējais posms ir citokinēze. Tas ir tad, kad faktiski notiek sadalīšana divās atšķirīgās vienībās. Dzīvniekiem pretējās šūnu sienas tiek pievilktas viena pret otru ap viduspunktu, līdz tās satiekas, veidojot divas vienības, kas atdalās viena no otras. Augos sadalīšanās vietā tiek uzcelta jauna šūnu siena, kas atdala divas jaunās šūnas.
Regula un kļūdas
Katru cikla daļu regulē olbaltumvielas, kas norāda šūnai, ko darīt. Šīs olbaltumvielas tiek izmantotas arī starpfāzes laikā, lai apstiprinātu, ka apstākļi ir piemēroti sadalīšanai. Ja nav pietiekami daudz barības vielu vai tiek konstatētas citas problēmas, šīs olbaltumvielas dos signālu šūnai palikt miera stāvoklī un gaidīt, kamēr apstākļi uzlabosies, gluži kā šķērsošanas aizsargs dalīšanai.
Procesa laikā var rasties un notiek kļūdas. Dažreiz starpfāzes laikā informācija netiek precīzi kopēta, un tiek radītas kļūdas genomā. Šīs kļūdas var izrādīties nāvējošas šūnai, vai arī tās var būt nekaitīgas. Tās var izraisīt arī vēzi, kur kļūda izraisa atkārtotu replikāciju un nekontrolētu dalīšanos bez pārbaudēm, veidojot audzēju.
Par laimi, ir proteīni, kas var apturēt procesu, ja rodas kļūdas DNS replikācijā. Dažos gadījumos sadalīšanas process tiks apturēts, lai DNS varētu salabot, un pēc tam tas var atsākties. Citās valstīs, kur DNS ir stipri bojāta, šīs olbaltumvielas var izraisīt šūnas nāvi, lai novērstu turpmāku bojātas DNS replikāciju. Vēzis bieži ir DNS izmaiņu rezultāts, kas neļauj pareizi funkcionēt šiem proteīniem, tādējādi šūnām ar bojātu DNS ir atļauts vairoties.