Энциклопедический словарь
юного биолога

Клеточный цикл

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 эука- риот 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 хлоропла- стов может не совпадать по времени с S-перио- дом — оно происходит независимо от ядра.)

В большинстве случаев между предыдущим делением и началом S-периода существует промежуток времени G₁-период (от английского слова gap — промежуток, пауза). По окончании синтеза ядерной ДНК деление начинается не сразу, а после s-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-neриоде 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-пeриод, и лишь затем начинается синтез ядерной ДНК. Таким образом, очевидно, что в Gi-периоде происходят определенные подготовительные процессы для вступления в S-пeриод.

Установлено, что для прохождения клеткой цикла необходимо последовательное включение определенных генов. Синтез белков, обеспечивающих каждую стадию цикла, осуществляется чаще всего заранее — в G₁-пeриоде синтезируются белки, участвующие в синтезе ДНК; в G₂периоде — белки, необходимые для митоза и начала следующего, G₁-периода, и т. д.