КЛЕТОЧНЫЙ ЦИКЛ

Материал из Юнциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Клеточный цикл — это жизнь клетки от одного деления до другого. Про клетки, которые делиться больше не будут, обычно говорят, что они вышли из клеточного цикла. Продолжительность клеточного цикла у бактерий может составлять всего 20—30 мин, а у клеток эукариот цикл обычно длится не менее 10—12 ч, часто сутки и более. Исключение составляют быстро делящиеся клетки самых ранних зародышей, весь цикл у них может проходить за 15—20 мин.

Клетки взрослых многоклеточных организмов, как животных, так и растений, обладают разной способностью к делению. В одних тканях, например нервной, мышечной, клетки вообще не делятся. Другие ткани, напротив, постоянно обновляются. В этом случае существуют группы клеток, которые постоянно делятся, т. е. находятся в клеточном цикле, а их потомки перестают делиться, некоторое время функционируют и отмирают. Так происходит с клетками крови (делящиеся клетки находятся в костном мозге, а зрелые выходят в кровь), кожи, кишечника, в проводящей системе растений.

Выход клеток из цикла может быть необратимым, но многие клетки, не размножающиеся в обычных условиях, могут приобрести эту способность вновь. Клетки печени, например, в норме почти не делятся, но после удаления части органа вступают в клеточный цикл и делятся один-два раза. Клетки коры некоторых многолетних растений способны, начав делиться, восстанавливать механические повреждения коры (см. Регенерация).

Клеточный цикл состоит из двух фаз — собственно деления клетки (митоза) и промежутка между делениями — интерфазы. В свою очередь, митоз и интерфаза подразделяются на ряд периодов. Ключевой стадией интерфазы, после которой возможно деление клетки, является так называемый синтетический период (S-период) — промежуток времени, когда удваивается ДНК ядра. (Интересно отметить, что удвоение ДНК митохондрий и хлоропластов может не совпадать по времени с S-периодом — оно происходит независимо от ядра.) В большинстве случаев между предыдущим делением и началом S-периода существует промежуток времени G1-период (от английског слова gap — промежуток, пауза). По окончании синтеза ядерной ДНК деление начинается не сразу, а после G2-периода (вторая пауза).

На самом деле никаких пауз в жизни делящихся клеток нет. Дело в том, что в течение клеточного цикла (а более 90% продолжительности его падает на интерфазу) объем клетки должен увеличиться примерно вдвое, с тем чтобы размеры дочерних клеток соответствовали размерам материнской. Поэтому в размножающихся клетках идет довольно интенсивный синтез РНК и белков. Он начинается сразу после митоза, в G1-периоде, затем усиливается в S-периоде и достигает максимальной интенсивности в середине G2-периода. Во время митоза синтез РНК прекращается полностью, а синтез белка составляет не более 1/4 от интерфазного уровня.

Выход клеток из цикла происходит в естественных условиях сразу после митоза: вместо G1-периода они вступают в так называемый G0-период, или состояние покоя, хотя этот покой относителен. G0-период — это время выполнения клеткой ее специализированных функций. Возвращение клеток в цикл (если оно возможно) начинается со вступления их под действием стимулирующих агентов в G1-период, и лишь затем начинается синтез ядерной ДНК. Таким образом, очевидно, что в G1-периоде происходят определенные подготовительные процессы для вступления в S-период.

Установлено, что для прохождения клеткой цикла необходимо последовательное включение определенных генов. Синтез белков, обеспечивающих каждую стадию цикла, осуществляется чаще всего заранее — в G1-периоде синтезируются белки, участвующие в синтезе ДНК; в G2-периоде — белки, необходимые для митоза и начала следующего, G1-периода, и т. д.