Клітинний цикл

Зростання багатоклітинного організму здійснюється за рахунок поділу клітин. Основним типом клітинного поділу є мітоз. Клітини, які діляться через деякі проміжки часу, перебувають у клітинному циклі. Він відображає низку подій в клітці від початку мітозу до наступного поділу. Проміжок часу між двома послідовними митозами називається інтерфазою. Таким чином, клітинний цикл поділяється на мітоз і інтерфазу (рис. 1.4).
Митоз відбувається протягом 1,5-2 годин, интерфаза у багато разів більш тривала. У цей час клітина дуже активна. І в ядрі, і в цитоплазмі відбуваються синтетичні процеси. Синтезуються нуклеїнові кислоти, білки, клітинні мембрани, утворюються різноманітні органели. Проте всі процеси відбуваються не хаотично, а в певній послідовності. У зв’язку з цим інтерфазу поділяють на три періоди: G1, S, G2 (рис. 1.4).

Перший період – G1, він наступає після закінчення мітозу. Цей період називають також періодом зростання клітини, постмітотіческіх, або Пресинтетичний. Справа в тому, що в результаті мітозу з однієї материнської клітини утворюються дві дочірні. Вони менше вихідної материнської клітини, отже, їм потрібно досягти певного розміру. Це можливо тільки в результаті активних процесів синтезу. Для того щоб клітина могла підготуватися до наступного поділу, повинна подвоїтися її генетична інформація, а для цього необхідні спеціальні ферменти. Ферменти, що працюють в процесі реплікації ДНК, теж синтезуються в G1-періоді.
Наступний період називається синтетичним, або S-періодом. У цей час відбувається подвоєння всіх молекул ДНК в ядрі, інакше цей процес називається реплікацією. Це тривалий період, зазвичай він триває протягом 9-10 годин.
Клітина – дуже надійна система. Кожен процес обов’язково має точку контролю. Тому в S-періоді обов’язково відбувається перевірка правильності реплікації ДНК. Якщо якісь ділянки ДНК мають дефекти, то вступають в роботу ферменти репарації. Вони можуть знайти неправильно спарені нуклеотиди в подвійній спіралі ДНК, видалити невелику ділянку однієї з ниток і відновити правильну структуру. Після багаторазових перевірок та усунення всіх дефектів в структурі молекули ДНК клітина може остаточно готуватися до мітозу.
Безпосередня підготовка до мітозу відбувається в G2-періоді. Інакше цей період називають постсинтетическом, або премітотіческім. Зазвичай це найбільш короткий період інтерфази. У цей час змінюється набір білків в цитоплазмі і ядрі. Синтезуються білки, необхідні для побудови веретена поділу. Утворюються білки, що забезпечують перебудову хроматину, так як в мітозі з хроматину утворюються хромосоми.
Тривалість клітинного циклу залежить від особливості клітин. В даний час показано, що сумарна тривалість S-періоду і G2-фази – величина відносно постійна, для багатьох еукаріот це 10-15 годин. Час G1-періоду може дуже сильно змінюватися у різних клітинних типів одного і того ж організму. Наприклад, у миші в різних типах епітеліальних клітин тривалість G1-періоду коливається від 3:00 у волосяних фолікулах до 528 годин в епідермісі вуха.
Як розбиралася раніше, у міру того як клітина диференціюється, вона втрачає здатність до поділу, тобто клітина виходить з клітинного циклу. Вихід з клітинного циклу – складний процес, який регулюється спеціальними білками. Клітка не може вийти з клітинного циклу в будь-який момент. Вона може це зробити тільки в певній точці. Найчастіше це відбувається в кінці G1-періоду, рідше – в G2-фазі до початку мітозу. Період життя клітини, коли вона знаходиться поза клітинного циклу і не може ділитися називається G0-фазою. Існують клітини, які перебувають в G0-фазі протягом всього життя індивідуума. Це нейрони, м’язові клітини серця, клітини кришталика ока. Клітини печінки людини можуть протягом декількох місяців перебувати в G0-періоді, а потім знову увійти в клітинний цикл і почати ділитися. Фібробласти сполучної тканини – малодиференційовані клітини. Вони активно розмножуються при заростання рани, а до цього можуть тривалий час перебувати поза клітинного циклу в G0-фазі. Стовбурові клітини постійно знаходяться в клітинному циклі. Але їх клітинний цикл дуже тривалий за рахунок збільшення фази G1.
Регуляція клітинного циклу, перехід з одного періоду в інший – дуже складний процес, який активно вивчається в даний час. Описано білки і ферменти-регулятори клітинного циклу: цикліни, протеїнкінази, фактори, що стимулюють клітинний цикл, і фактори, які гальмують його. Знайдено контрольні точки регуляції процесів клітинного циклу. У регуляції беруть участь як внутрішньоклітинні білки, так і активні молекули, що виділяються сусідніми клітинами, а також гормони, що виділяються в кров залозами внутрішньої секреції. Широко відомо, що в якості допінгу спортсмени часто використовують еритропоетин. Це біологічно активна речовина, стимулююча поділ клітин крові, своєрідний фактор росту. Фактори зростання можуть синтезувати і виділяти з клітин багато клітинні типи. Відомі фактори росту епітеліальних клітин, фібробластів, тромбоцитів і навіть нервових клітин. Всі вони можуть брати участь у регуляції клітинного поділу на рівні організму в цілому.

Посилання на основну публікацію