Biology · AP Biology
कोशिका संचार और कोशिका चक्र
संकेत, और उनसे शुरू होने वाला विभाजन
कोशिकाएँ अणुओं के माध्यम से एक-दूसरे से बात करती हैं। एक संकेत आता है, ग्राही उसे पकड़ता है, और कोशिका के भीतर प्रोटीनों की एक शृंखला उसे आगे बढ़ाती है, जब तक कुछ बदल नहीं जाता: कोई जीन चालू होता है, कोई एंज़ाइम काम शुरू करता है, कोशिका विभाजित होती है।
दाईं ओर, एपिनेफ्रिन का एक अणु यकृत कोशिका के ग्राही से जुड़ता है। भीतर, प्रत्येक प्रोटीन अगले कई प्रोटीनों को चालू करता है, इसलिए सतह पर एक संकेत का अंत ग्लाइकोजन को तोड़ने वाले हज़ारों सक्रिय एंज़ाइमों के रूप में होता है।
यह अध्याय ऐसे संकेतों का अनुसरण करता है: वे कितनी दूर जाते हैं, ग्राही उन्हें प्रतिक्रिया में कैसे बदलता है, मार्ग टूट जाने पर क्या होता है, और पुनर्भरण शरीर को कैसे स्थिर रखता है। फिर यह वृद्धि और मरम्मत की सबसे महत्वपूर्ण प्रतिक्रिया, कोशिका चक्र, और उसे नियंत्रित करने वाले संकेतों व जाँच-बिंदुओं की ओर मुड़ता है। जब ये नियंत्रण विफल होते हैं, तो परिणाम कैंसर होता है।
संपर्क से, स्थानीय रूप से और दूर तक
संकेत एक अणु (एक लिगैंड) है जिसे एक कोशिका छोड़ती है और दूसरी पहचानती है। उसे कितनी दूर जाना है, इससे संकेतन तीन प्रकार का होता है।
सीधा संपर्क। गैप संधियों से जुड़ी जंतु कोशिकाएँ और प्लाज़्मोडेस्माटा से जुड़ी पादप कोशिकाएँ अपना कोशिकाद्रव्य साझा करती हैं: आयन और छोटे अणु सीधे आर-पार जाते हैं। कोशिकाएँ स्पर्श से भी संकेत दे सकती हैं, जब एक कोशिका की सतह का प्रोटीन दूसरी के ग्राही से जुड़ता है। प्रतिजन प्रस्तुत करने वाली प्रतिरक्षा कोशिका इसी तरह सहायक T कोशिका को सक्रिय करती है।
स्थानीय संकेतन। कोशिका एक स्थानीय नियामक स्रावित करती है जो पास की कोशिकाओं तक विसरित होता है (पैरक्राइन संकेतन)। वृद्धि कारक इसी तरह काम करते हैं, और भ्रूण में मॉर्फोजेन कोशिकाओं को बताते हैं कि वे कहाँ हैं। सिनैप्स पर तंत्रिका कोशिका एक संकरे अंतराल के पार एक लक्ष्य तक न्यूरोट्रांसमीटर छोड़ती है। जीवाणु भी संकेत छोड़ते हैं: जब पर्याप्त कोशिकाएँ मौजूद होती हैं, तो संकेत एक देहली तक पहुँचता है और पूरी समष्टि एक साथ प्रतिक्रिया देती है (कोरम संवेदन)।
दूरस्थ संकेतन। अंतःस्रावी कोशिकाएँ हॉर्मोन रक्त में छोड़ती हैं, जो उन्हें पूरे शरीर में पहुँचाता है: इंसुलिन, मानव वृद्धि हॉर्मोन, थायरॉइड हॉर्मोन, टेस्टोस्टेरोन और एस्ट्रोजन। पौधे हॉर्मोन अपने संवहन ऊतक से, या एथिलीन की तरह हवा के माध्यम से भेजते हैं।
संकेत कई कोशिकाओं तक पहुँचता है, पर केवल वही प्रतिक्रिया देती हैं जिनमें मेल खाता ग्राही होता है। चित्र में हॉर्मोन बिना ग्राही वाली कोशिका के पास से गुज़र जाता है और ग्राही वाली कोशिका पर असर करता है।
ग्रहण, पारक्रमण, अनुक्रिया
प्रत्येक संकेतन मार्ग के तीन चरण होते हैं। ग्रहण: लिगैंड अपने ग्राही से जुड़ता है। पारगमन: ग्राही का आकार बदलता है और वह संकेत को अणुओं की एक श्रृंखला से आगे भेजता है। प्रतिक्रिया: कोशिका कुछ करती है।
ग्राही एक प्रोटीन है जिसका बंधन स्थल अपने लिगैंड के आकार और आवेशों से मेल खाता है, जैसे एंज़ाइम का सक्रिय स्थल अपने क्रियाधार से मेल खाता है। इसीलिए संकेत केवल उन्हीं कोशिकाओं पर असर करता है जिनमें उसका ग्राही होता है, और इसीलिए मिलते-जुलते आकार का अणु उसे रोक या उसकी नकल कर सकता है।
ग्राही कहाँ स्थित होता है, यह लिगैंड पर निर्भर करता है:
| लिगैंड | उदाहरण | ग्राही |
|---|
| ध्रुवीय या बड़ा | एपिनेफ्रिन, इंसुलिन, अधिकांश पेप्टाइड | प्लाज़्मा झिल्ली में, बंधन स्थल बाहर |
| छोटा, अध्रुवीय | स्टेरॉइड हॉर्मोन (टेस्टोस्टेरोन, एस्ट्रोजन), थायरॉइड हॉर्मोन | कोशिकाद्रव्य या केंद्रक में |
बाईं ओर, जल में घुलनशील लिगैंड द्विस्तर को पार नहीं कर सकता; वह झिल्ली ग्राही से जुड़ता है, जिसके आकार का परिवर्तन भीतर के रिले प्रोटीन तक पहुँचता है। दाईं ओर, स्टेरॉइड द्विस्तर से विसरित होता है, कोशिकाद्रव्य के ग्राही से जुड़ता है, और यह जोड़ी अनुलेखन कारक के रूप में केंद्रक में प्रवेश करती है जो एक जीन को चालू करता है।
प्रतिक्रियाओं में जीन अभिव्यक्ति, एंज़ाइम सक्रियता, कोशिका कंकाल, कोशिका विभाजन और कोशिका मृत्यु में परिवर्तन शामिल हैं। कई मार्ग प्रोटीन रूपांतरण से वहाँ पहुँचते हैं, जिसमें अक्सर एक के बाद एक प्रोटीन में फॉस्फेट समूह जोड़े जाते हैं।
द्वितीयक संदेशवाहक, काइनेज़ और प्रवर्धन
एपिनेफ्रिन (एड्रीनलीन) यकृत कोशिका को ग्लूकोज़ छोड़ने का संदेश देता है। वह कोशिका में कभी प्रवेश नहीं करता; प्रोटीनों की एक शृंखला उसका संदेश भीतर पहुँचाती है।
एपिनेफ्रिन G प्रोटीन-युग्मित ग्राही (GPCR) से जुड़ता है, जो झिल्ली को सात बार पार करता है। ग्राही का आकार बदलता है और वह G प्रोटीन को सक्रिय करता है, जो GDP को GTP से बदल लेता है और एंज़ाइम एडिनाइलिल साइक्लेज़ को चालू करता है। वह एंज़ाइम ATP को चक्रीय AMP (cAMP) में बदलता है, जो एक द्वितीयक संदेशवाहक है: छोटा, जल्दी बनने वाला और कोशिकाद्रव्य में विसरित होने वाला। (अन्य मार्गों में Ca2+ और IP3 द्वितीयक संदेशवाहक हैं।)
cAMP प्रोटीन काइनेज़ A को सक्रिय करता है। काइनेज़ ATP से एक फॉस्फेट समूह दूसरे प्रोटीन में स्थानांतरित करता है, जिससे उसका आकार और सक्रियता बदल जाती है। काइनेज़ काइनेज़ को फॉस्फोरिलीकृत करता है, यह फॉस्फोरिलीकरण सोपान है, जब तक अंतिम काइनेज़ ग्लाइकोजन फॉस्फोरिलेज़ को सक्रिय नहीं करता, जो ग्लाइकोजन से ग्लूकोज़ काटता है। फॉस्फेटेज़ फॉस्फेट हटा देते हैं, इसलिए संकेत रुकने पर मार्ग बंद हो जाता है।
प्रवर्धन। प्रत्येक चरण अगले की कई प्रतियों को सक्रिय करता है। प्रत्येक चरण के लिए इन संख्याओं के साथ:
| एपिनेफ्रिन का एक अणु देता है | अणु |
|---|
| एपिनेफ्रिन से जुड़ा ग्राही | 1 |
| सक्रिय G प्रोटीन, जिनमें से प्रत्येक एक एडिनाइलिल साइक्लेज़ को चालू करता है | 10 |
| cAMP | 1,000 |
| सक्रिय प्रोटीन काइनेज A | 500 |
| सक्रिय फॉस्फोरिलेस काइनेज | 5,000 |
| सक्रिय ग्लाइकोजन फॉस्फोरिलेस | 50,000 |
| ग्लाइकोजन से कटा ग्लूकोज 1-फॉस्फेट | 5,000,000 |
लाभ गुणा होते जाते हैं: । कई चरणों वाला सोपान संकेत को नियंत्रित करने के लिए अधिक स्थान भी देता है, और एक संकेत को कई प्रतिक्रियाओं में शाखित होने देता है।
अन्य ग्राही अलग ढंग से काम करते हैं। ग्राही टायरोसिन काइनेज़ लिगैंड के जुड़ने पर जोड़ी बनाता है और स्वयं को फॉस्फोरिलीकृत करता है, जिससे एक साथ कई मार्ग शुरू होते हैं। लिगैंड-द्वारित आयन चैनल खुलकर आयनों को गुज़रने देता है।
उत्परिवर्तन, औषधियाँ और विष
प्रतिक्रिया उतनी ही अच्छी होती है जितनी उसके मार्ग की हर कड़ी। उत्परिवर्तन या किसी रसायन से कोई भी घटक बदलने पर प्रतिक्रिया भी बदल जाती है।
दाईं ओर, एक ही मार्ग की तीन प्रतियों को लिगैंड का वही स्पंद (धूसर रेखा) मिलता है:
| मार्ग | क्या बदला | प्रतिक्रिया |
|---|
| सामान्य | कुछ नहीं | लिगैंड जुड़े रहने तक चालू, बाद में बंद |
| ग्राही अवरुद्ध | प्रतिपक्षी बंधन स्थल भर देता है | कोई नहीं, चाहे जितना लिगैंड हो |
| रिले हमेशा चालू | उत्परिवर्तन रिले को सक्रिय रखता है | हमेशा चालू, लिगैंड हो या न हो |
उत्परिवर्तन। ग्राही के बंधन क्षेत्र में परिवर्तन उसे लिगैंड से जुड़ने से रोक सकता है; कहीं और परिवर्तन उसे बिना लिगैंड के भी संकेत देता छोड़ सकता है। जो रिले प्रोटीन बंद नहीं हो पाता, वह कोशिका को विभाजित होते रहने का संदेश देता रहता है; इस प्रकार के उत्परिवर्तित Ras प्रोटीन कई कैंसरों में पाए जाते हैं।
रसायन। प्रतिपक्षी ग्राही से बिना उसे सक्रिय किए जुड़ता है: बीटा-ब्लॉकर हृदय पर एपिनेफ्रिन के ग्राहियों को घेर लेते हैं और रक्तचाप घटाते हैं, और प्रतिहिस्टामिन हिस्टामिन ग्राहियों को रोकते हैं। एगोनिस्ट लिगैंड की नकल करता है। कॉलरा विष आँत की कोशिकाओं में G प्रोटीन को बदल देता है ताकि वह सक्रिय बना रहे; cAMP ऊँचा रहता है, कोशिकाएँ Cl− बाहर पंप करती हैं, और जल उसके पीछे जाता है, जिससे गंभीर दस्त होते हैं।
रोग भी इसी तर्क पर चलते हैं: टाइप 2 मधुमेह में लक्ष्य कोशिकाएँ इंसुलिन पर कमज़ोर प्रतिक्रिया देती हैं, इसलिए संकेत भेजा जाता है पर प्रतिक्रिया कम पड़ जाती है।
एक परिवर्तन अपना ही सुधार शुरू करता है
ऋणात्मक पुनर्भरण में अनुक्रिया उस परिवर्तन का विरोध करती है जिसने उसे उत्पन्न किया, और तंत्र को उसके निर्धारित बिंदु पर लौटा देती है। इसी से शरीर रक्त ग्लूकोज़, तापमान और जल संतुलन को लगभग स्थिर रखता है: यही समस्थापन है।
भोजन के बाद रक्त ग्लूकोज़ बढ़ता है। अग्न्याशय की β कोशिकाएँ इसे पहचानकर इंसुलिन मुक्त करती हैं। इंसुलिन यकृत, पेशी और वसा कोशिकाओं को ग्लूकोज़ लेने का संकेत देता है, और यकृत को उसे ग्लाइकोजन के रूप में संग्रहित करने का, इसलिए ग्लूकोज़ फिर घट जाता है। जब ग्लूकोज़ निर्धारित बिंदु से नीचे गिरता है, तो α कोशिकाएँ ग्लूकागॉन मुक्त करती हैं, यकृत ग्लाइकोजन को तोड़ता है, और ग्लूकोज़ फिर बढ़ जाता है।
| भोजन के बाद के मिनट | 0 | 30 | 60 | 90 | 120 | 180 |
|---|
| ग्लूकोज़ (mg/dL) | 90 | 139 | 126 | 111 | 101 | 93 |
|---|
| इंसुलिन (µU/mL) | 8 | 67 | 59 | 41 | 28 | 14 |
|---|
ग्लूकोज़ भोजन के लगभग 29 मिनट बाद अपने शिखर पर होता है और 120 मिनट तक फिर से 90 mg/dL के निकट आ जाता है। इंसुलिन ग्लूकोज़ के साथ बढ़ता है और ग्लूकोज़ लौटते ही घट जाता है: यह सुधार अपने आप बंद हो जाता है।
जब यह चक्र टूटता है। टाइप 1 मधुमेह में β कोशिकाएँ नष्ट हो जाती हैं और इंसुलिन नहीं बनता (धूसर वक्र): ग्लूकोज़ ऊँचा शुरू होता है और ऊँचा ही रहता है। ग्रेव्स रोग में प्रतिरक्षी थायरॉइड को उसी तरह उत्तेजित करते हैं जैसे उसका अपना नियामक हार्मोन करता; थायरॉइड और अधिक हार्मोन बनाता जाता है, जो अब अपने उद्दीपन को बंद नहीं करता।
एक परिवर्तन जो खुद को और बढ़ाता है
धनात्मक पुनर्भरण में अनुक्रिया उस परिवर्तन को बढ़ाती है जिसने उसे उत्पन्न किया, और तंत्र को उसकी शुरुआती स्थिति से और दूर ले जाती है। यह उन घटनाओं के लिए उपयोग होता है जिन्हें जल्दी पूरा होना है, और चक्र के बाहर की किसी चीज़ को इसे समाप्त करना होता है।
प्रसव। शिशु का सिर गर्भाशय ग्रीवा को खींचता है। तंत्रिकाएँ मस्तिष्क को संकेत भेजती हैं, और पश्च पीयूष ग्रंथि ऑक्सीटोसिन मुक्त करती है। ऑक्सीटोसिन गर्भाशय को और ज़ोर से संकुचित करता है, जिससे ग्रीवा और खिंचती है, जिससे और ऑक्सीटोसिन मुक्त होता है। आकृति में हर संकुचन पिछले का 1.45 गुना है। जन्म के साथ खिंचाव समाप्त हो जाता है, और चक्र रुक जाता है।
स्तनपान। शिशु का दूध चूसना ऐसे हार्मोन उत्पन्न करता है जो दूध मुक्त करते हैं, इसलिए वह और चूसता है; दूध छुड़ाने से यह समाप्त होता है। फलों का पकना। पकता फल एथिलीन गैस बनाता है, जो उसके स्वयं के और पास के फलों के पकने को तेज़ करती है। रक्त का थक्का जमना। घाव पर प्लेटलेट ऐसे रसायन मुक्त करते हैं जो और प्लेटलेट को आकर्षित करते हैं, जब तक घाव बंद न हो जाए।
| ऋणात्मक पुनर्भरण | धनात्मक पुनर्भरण |
|---|
| अनुक्रिया | परिवर्तन का विरोध करती है | परिवर्तन को बढ़ाती है |
| परिणाम | निर्धारित बिंदु के आसपास स्थिरता | तेज़, पूर्ण होने वाला परिवर्तन |
| उदाहरण | रक्त ग्लूकोज़, शरीर का तापमान | प्रसव, स्तनपान, फलों का पकना |
अंतरावस्था, फिर विभाजन
कोशिका चक्र एक विभाजन से अगले विभाजन तक कोशिका का जीवन है। इसका अधिकांश भाग अंतरावस्था है, जब कोशिका बढ़ती है और अपना DNA प्रतिलिपित करती है; एक छोटी M प्रावस्था उसे विभाजित करती है।
| प्रावस्था | क्या होता है | घंटे |
|---|
| G1 | वृद्धि; कोशिका प्रोटीन और कोशिकांग बनाती है | 11 |
| S | DNA संश्लेषण: प्रत्येक गुणसूत्र का द्विगुणन होता है | 8 |
| G2 | और वृद्धि; कोशिका विभाजन की तैयारी करती है | 4 |
| M | समसूत्री विभाजन, फिर साइटोकाइनेसिस | 1 |
संवर्धन में रखी मानव कोशिका के लिए पूरे चक्र में लगभग 24 घंटे लगते हैं, जिनमें से 23 अंतरावस्था के हैं। ग्राफ़ पर, प्रति कोशिका DNA S के दौरान 2C से 4C हो जाता है, G2 और समसूत्री विभाजन में 4C रहता है, और एक कोशिका के दो बनने पर आधा हो जाता है।
S के बाद, मानव कोशिका के 46 गुणसूत्रों में से प्रत्येक दो समान सहोदर क्रोमैटिड होता है जो सेंट्रोमियर पर जुड़े होते हैं: 46 गुणसूत्र, 92 क्रोमैटिड। समसूत्री विभाजन हर जोड़ी का एक क्रोमैटिड प्रत्येक पुत्री कोशिका को देता है, इसलिए दोनों को 46 मिलते हैं और वे जनक के आनुवंशिक रूप से समान होती हैं। समसूत्री विभाजन बढ़ते शरीर का निर्माण करता है, ऊतकों की मरम्मत करता है, और कई जीवों में अलैंगिक जनन का तरीका है।
G0। विशिष्टीकृत होने वाली कोशिका अक्सर चक्र छोड़ देती है और विभाजन बंद कर देती है। अधिकांश परिपक्व तंत्रिका और पेशी कोशिकाएँ G0 में रहती हैं; यकृत की कोशिकाएँ यकृत को चोट लगने पर चक्र में लौट सकती हैं।
एक झलक से समय निकालना। विभाजित होती कोशिकाओं के नमूने में, प्रत्येक प्रावस्था में कोशिकाओं का अंश चक्र के उस भाग के बराबर होता है जो वहाँ बीतता है। यदि 480 में से 20 कोशिकाएँ समसूत्री विभाजन में हैं, तो M का समय 20/480 × 24 h = 1.0 h है।
द्विगुणन, संरेखण, पृथक्करण
समसूत्री विभाजन जीनोम की एक पूरी प्रति प्रत्येक पुत्री कोशिका को देता है। यह क्रम से चलता है: S में पहले से प्रतिकृत गुणसूत्र संघनित होते हैं, कोशिका के मध्य में पंक्तिबद्ध होते हैं, और विपरीत सिरों की ओर अलग हो जाते हैं।
दाईं ओर की कोशिका में 2n = 4 है: दो समजात जोड़े, लाल एक जनक से, नीले दूसरे जनक से। यह एक सतत प्रक्रिया है; प्रचलित नाम इसकी अवस्थाएँ दर्शाते हैं।
पूर्वावस्था। क्रोमैटिन सघन गुणसूत्रों में संघनित होता है, प्रत्येक दो सहोदर क्रोमैटिड का। केंद्रक आवरण टूट जाता है, और दोनों सेंट्रोसोम एक-दूसरे से दूर जाते हैं, और उनके बीच सूक्ष्मनलिकाओं का तर्कु बनाते हैं।
मध्यावस्था। विपरीत ध्रुवों से सूक्ष्मनलिकाएँ प्रत्येक गुणसूत्र के सेंट्रोमियर से जुड़ती हैं, प्रत्येक सहोदर से एक, और गुणसूत्र मध्यावस्था पट्टिका पर पंक्तिबद्ध हो जाते हैं।
पश्चावस्था। सहोदर अलग होकर विपरीत ध्रुवों की ओर खिंचते हैं। अब प्रत्येक क्रोमैटिड अपने आप में एक गुणसूत्र है: एक क्षण के लिए कोशिका में 8 होते हैं।
अंत्यावस्था और कोशिकाद्रव्य विभाजन। प्रत्येक समूह के चारों ओर केंद्रक आवरण बनता है, और गुणसूत्र ढीले हो जाते हैं। कोशिकाद्रव्य विभाजन कोशिकाद्रव्य को बाँटता है: जंतु कोशिका विदलन खाँच पर बीच से दो भागों में सिकुड़ती है; पादप कोशिका बीच में कोशिका पट्टिका बनाती है।
| गुणसूत्र | क्रोमैटिड (DNA अणु) |
|---|
| G1 | 4 | 4 |
| G2 से मध्यावस्था तक | 4 | 8 |
| पश्चावस्था | 8 | 8 |
| प्रत्येक पुत्री कोशिका | 4 | 4 |
AP परीक्षा इन घटनाओं का क्रम (प्रतिकृति, पंक्तिबद्धता, पृथक्करण) और प्रत्येक से क्या प्राप्त होता है, यह पूछती है, प्रावस्थाओं के नाम नहीं।
चेकपॉइंट, साइक्लिन और CDK
कोशिका तभी विभाजित होती है जब उसे होना चाहिए। जाँच बिंदुओं पर चक्र तब तक रुका रहता है जब तक परिस्थितियाँ उचित न हो जाएँ।
| जाँच बिंदु | यह पूछता है |
|---|
| G1 जाँच-बिंदु | क्या कोशिका पर्याप्त बड़ी है, क्या पोषक तत्व और वृद्धि कारक मौजूद हैं, क्या DNA क्षतिरहित है? |
| G2 जाँच-बिंदु | क्या सारा DNA द्विगुणित हो चुका है, और क्या वह क्षतिरहित है? |
| M चेकपॉइंट | क्या प्रत्येक गुणसूत्र दोनों ध्रुवों से तर्कु तंतुओं से जुड़ा है? |
जो कोशिका G1 जाँच बिंदु पार नहीं कर पाती वह S में प्रवेश नहीं करती; वह G0 में जा सकती है। जो कोशिका M जाँच बिंदु पार नहीं कर पाती वह मध्यावस्था में रुकी रहती है, ताकि कोई गुणसूत्र खो न जाए।
साइक्लिन और CDK। साइक्लिन-निर्भर काइनेज़ (CDK) पूरे चक्र में उपस्थित रहता है, पर तभी सक्रिय होता है जब वह साइक्लिन से जुड़ा हो। साइक्लिन अंतरावस्था में लगातार बनता है (लाल वक्र) और समसूत्री विभाजन में नष्ट हो जाता है। पर्याप्त साइक्लिन जमा होने पर साइक्लिन–CDK संकुल उन प्रोटीनों को फॉस्फोरिलित करते हैं जो कोशिका को अगले चरण में ले जाते हैं। समसूत्री विभाजन शुरू करने वाला संकुल MPF है (नीला)। पश्चावस्था में साइक्लिन नष्ट होने पर MPF बंद हो जाता है और कोशिका विभाजन पूरा कर सकती है।
बाहर के संकेत यहाँ काम करते हैं। वृद्धि कारक, जैसे घाव पर प्लेटलेट-व्युत्पन्न वृद्धि कारक, किसी ग्राही से जुड़कर ऐसा पथ शुरू करता है जो साइक्लिन का स्तर बढ़ाता है और कोशिका को G1 जाँच बिंदु के पार धकेलता है।
जब नियंत्रण विफल हो जाते हैं
कोशिका चक्र में गड़बड़ी दो में से एक तरह से समाप्त हो सकती है: ऐसी कोशिका जो तब विभाजित होती है जब उसे नहीं होना चाहिए, या ऐसी कोशिका जिसे मरने के लिए प्रेरित किया जाता है।
कैंसर अनियंत्रित कोशिका विभाजन है, जो चक्र को नियंत्रित करने वाले जीनों में उत्परिवर्तन से होता है। पात्र में सामान्य कोशिकाएँ एक-दूसरे को छूने पर विभाजन रोक देती हैं (घनत्व-निर्भर संदमन) और केवल किसी सतह से जुड़ी होने पर ही विभाजित होती हैं (आसंजन निर्भरता)। कैंसर कोशिकाएँ दोनों की उपेक्षा करती हैं और ढेर बनाकर ट्यूमर बन जाती हैं।
दो प्रकार के जीन शामिल होते हैं। प्रोटो-ऑन्कोजीन ऐसे प्रोटीन कूटित करते हैं जो विभाजन को बढ़ावा देते हैं, जैसे वृद्धि-कारक ग्राही और संदेशवाहक प्रोटीन; जो उत्परिवर्तन इसे अतिसक्रिय बना दे, यानी ऑन्कोजीन, वह दबे हुए एक्सीलरेटर जैसा काम करता है। ट्यूमर-संदमक जीन ब्रेक कूटित करते हैं। सबसे प्रसिद्ध, p53, DNA क्षतिग्रस्त होने पर चक्र रोक देता है और, यदि क्षति की मरम्मत न हो सके, तो कोशिका-मृत्यु (एपोप्टोसिस) शुरू करता है। कैंसर के लिए आमतौर पर एक कोशिका वंश में ऐसे कई उत्परिवर्तन चाहिए।
एपोप्टोसिस क्रमादेशित कोशिका मृत्यु है। कोशिका सिकुड़ती है, उसका DNA कट जाता है, और वह झिल्ली से घिरे टुकड़ों में टूट जाती है जिन्हें अन्य कोशिकाएँ निगल लेती हैं, और उसकी सामग्री ऊतक में नहीं फैलती। यह क्षतिग्रस्त कोशिकाओं को हटाता है, और शरीर को आकार देता है: मानव भ्रूण में यह उँगलियों के बीच के ऊतक को हटाता है।
दोगुना होना। कैंसर कोशिकाओं का संवर्धन जो हर 24 घंटे में दोगुना होता है, 1,000 कोशिकाओं से शुरू होकर:
| घंटे | 0 | 24 | 48 | 72 | 96 |
|---|
| कोशिकाएँ | 1,000 | 2,000 | 4,000 | 8,000 | 16,000 |
|---|
: 96 h के बाद, 4 बार दोगुना, कोशिकाएँ 16 गुना।
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