Предмет генетики.

Генетика-раздел биологии, изучающий материальные основы наследственности и изменчивости, а также закономерности наследования и изменения признаков в ряду поколений.

Наследственность— это свойство живых организмов передавать дочернему поколению способность к определённому типу индивидуального развития, в ходе которого у потомства возникают признаки, присущие особям данного вида, а также воспроизводятся некоторые индивидуальные особенности родителей.

Наследственность (по Дарвину)— это свойство живых организмов передавать свои признаки и особенности развития следующим поколениям.

Благодаря наследственности организмы в пределах вида схожи между собой ( из семян пшеницы вырастает пшеница, у человека рождается человек и т.д.).

Изменчивость-— это свойство живых организмов приобретать новые признаки в процессе индивидуального развития.

Благодаря изменчивости особи в пределах вида отличаются друг от друга. Дети одних родителей при значительном сходстве могут существенно отличаться друг от друга по признакам (полу, росту, группам крови, цвету глаз и тд.).

Следовательно, наследственность и изменчивость -2 противоположных, но взаимосвязанных свойства организма. Благодаря единству этих свойств ,виды с одной стороны , остаются неизменными на протяжении долгого времени, а с другой- способны изменяться, давая новые формы, виды.

2. Медицинская генетика.

Наследственность человека изучает антропогенетика. Её составной частью является медицинская генетика.Она изучает:

· Закономерности наследственности и изменчивости человека под углом зрения патологии, а именно причины возникновения наследственных болезней человека, характер наследования в семьях, распространение. Особым разделом является клиническая генетика, исследующая вопросы патогенеза, клиники. Диагностики, профилактики и лечения наследственных заболеваний.

· Виды изменчивости, в частности хромосомные, геномные, генные мутации, условия их возникновения, профилактику мутагенных факторов.

· Изучение новых медико-биологических проблем: вопросы генной инженерии, которая разрабатывает методы лечения наследственных болезней, клонирование, несовместимость матери и плода, трансплантацию органов.

Генетика расширяет и углубляет биологическое мышление специалиста. Генетические знания необходимы для понимания новых методов диагностики, лечения и профилактики наследственных болезней. Наследственные заболевания занимают существенное место в работе врача и медицинской сестры, т.к. они часты и тяжелы. По разным источникам насчитывается от 5000-8000 наследственных болезней, которые поражают все органы, системы и функции организма. Около 5% детей рождается с наследственными и врождёнными болезнями. Не менее 25% больничных коек заняты пациентами, страдающими заболеваниями с наследственной предрасположенностью ( гипертония, ишемия сердца, псориаз, бронхиальная астма, глаукома, рассеянный склероз).

Наследственная патология может «преследовать» человека от зарождения до старости. Следовательно, мед. помощь и психологическая поддержка должны оказываться не только больному, но и его семье. В этом велика роль медсестры. Генетика ставит задачу избавить человечество от наследственных дефектов. Сохранение наследственной информации в ряду поколений внутри каждого вида осуществляется благодаря способности клеток (из которых построено тело) к делению. Поэтому необходимо познакомиться с цитологией – наукой о клетке.

Клетка.

Клетка — элементарная единица жизни. Тело всех многоклеточных организмов на Земле: растений, животных, человека состоит из клеток.

Одноклеточные представляют собой единственную клетку.

Открыл клетку (да и сам термин «клетка» – ячейка) английский физик Роберт Гук, в 1665 году -в срезе пробки, 1680 Левенчук — животную клетку. Шлейден — ботаник и Шванн — зоолог в 1838-1839 году сформулировали клеточную теорию.

1) Клетка – элементарная единица живого. Она обладает всеми свойствами живого — осуществляет обмен веществ и энергии, размножается, растет, для неё характерна раздражимость.

2) Клетка разных животных живых органов имеет общий план строения.

3) Образование новых клеток возможно только путём деления уже существующей клетки.

4) Клетка – это функциональная единица в многоклеточном организме.

Организмы делятся на:доклеточные (вирусы) и клеточные.

По строению клеток организмы делятся на:

прокариоты- доядерные (бактерии, сине-зелёные водоросли) – нет сформированного ядра.

эукариоты— собственноядерные организмы, имеют ядро (растения, грибы, животные)

Мы будем изучать эукариотические клетки — животные клетки. Клетки имеют разнообразную форму: звездчатая (нерв.), призматическая (эпит), овальная (эритроц), веретеновидная, шаровидная (яйцеклетка) и др.

Размеры клеток так же варьируют от нескольких микрон до 100 мкр. Наиболее крупными являются яйцеклетки- птиц (желток) до 1см и более. В основном от 0,5-40 мкр.

В организме многоклеточных различают соматические клетки- клетки тела (сома- тело) и генеративные клетки (qenero- рожаю)- половые клетки (гаметы).

Строение клетки.

КЛЕТКА

 

 

ПЛАЗМОЛЕММА ЦИТОПЛАЗМА ЯДРО

гиалоплазма органеллы включ ения

 

1.троф. 1Яд. оболочка

мембранные немембранные 2.белков 2.Кариопл.

1)митохондрии 1) рибосомы 3.ядроген

2)Э.П.С. 2) микротр. 4.хроматин

3)Ком Г 3) центриоли

4)лизосом 4) миофибриллы

5)пластиды 5) ресничек

 

Содержимое клетки отделено от внешней среды или от соседних клеток плазматической мембраной (плазмолеммой). Клетка состоит из 2х основных компонентов: цитоплазмы и ядра. Органоиды так же делятся на: общего назначения (во всех клетках), специального назначения (специализируемых клетках), реснички, жгутики.

Ядро(неделящееся) содержит: хроматин, ядрышко, кариоплазму (нуклеоплазма) и ядерную оболочку. Ядро является обязательным компонентом эукариотических клеток. Выполняет особые сложные функции:

— хранение основной генетической информации, её реализация (гл. роль в передаче наследственности);

— обеспечение синтеза белка;

— является регулятором всех жизненных отправлений клетки.

Без ядра клетки, как правило, жить не могут (погибают). Например, эритроциты без- ядерные – живут 48 суток.

Форма ядра бывает различная, обычно круглая, шарообразная. Размеры очень варьируют и зависят от функции клеток. Количество ядер различно. Обычно бывают одноядерные клетки, но и 2х и даже многоядерные (в печени, поперечно-полосатых мышечных волокнах).

Хроматин . Хромосомы.

Важнейшей составной частью ядра является хроматин (хрома — цвет)- вещество, хорошо окрашивающееся специальными ядерными красителями. Окрашивание обусловлено присутствием в хроматине ДНК и белков. Хроматин представлен глыбками и гранулами, располагается в кариоплазме (ядерном соке) – наблюдается в рабочем состоянии клетки (жизнь).

В неделящейся клетке (интерфаза) хроматин представляет собой разрыхлившиеся хромосомы (потерявшие свою форму) – это их рабочее состояние, с их участием происходят процессы транскрипции и редупликации ДНК (тонкие нити – диспирализованные). Хромосомы — место хранения наследственной информации.

Во время митотического деления (покой) хроматин представляет собой – хромосомы в виде спирализованных, плотных телец, которые выполняют функцию распределения и переноса генетического материала (ДНК) в дочерние клетки. Хроматин бывает 2х видов:

—эухроматин – окрашивается в покоящемся ядре не ярко (активный);

—гетерохроматин– хорошо окрашивается в состояние покоя и при делении (не активный). Он контролирует степень спирализации хромосом.

В хромосоме участки эу — и гетерохроматина чередуется. Половой хроматин – встречается в интерф. ядре соматических клеток особей женского пола. По периферии ядра клеток располагается глыбка хроматина – тельце Бара, у мужского пола эти отличия отсутствуют.

СТРОЕНИЕ ХРОМОСОМ.

1) Во всех клетках поддерживается постоянный набор хромосом. Обычно в соматических клетках (кл. тела) хромосомы парны (гомологичны)и составляют двойной, или диплоидный набор (2п) или полный. Диплоидный набор клеток человека – 46. Число у различных животных и растений широко отличаются, и не зависит от степени организации: кошка – 38, коровы – 60, реч. рак – 116, овца – 54, шимпанзе – 48.

2) Набор хромосом в клетках организмов, принадлежащих к одному виду, характеризуется определенными размерами, формами, числом и называются – кариотипом (у всех людей 46, у всех кошек 38). В половых клетках количество хромосом вдвое меньше (п) и называется гаплоидным: яйцеклетка =23, сперматозоид = 23.

3) Все хромосомы в клетке можно разделить на 2 группы: (по функции)

— аутосомы – не половые хромосомы,

— гетерохромосомы – половые хромосомы (они определяют половые особенности организма).

Кариотип человека представлен 46 хромосомами, из них 44- аутосомы и 2 половые хромосомы: 46=44ау.+2 пол.

4) Каждая хромосома (в период деления) состоит из 2х половин – хроматид, спирально закрученных нитей (ДНК), связанных между собой центромерой (первичной перетяжкой). Хроматида – состоит из ДНК и вокруг белки. Хроматиды – состоят из хромонем (нитей). В состав хромосом входит 40% ДНК и 60% белка, так же входят РНК, липиды, углеводы. 5) Хромосомы в делящейся клетке имеют форму прямых или изогнутых палочек. Центромера делит хромосому на 2 плеча. В зависимости от места нахождения перетяжки и длины плеча хромосомы бывают нескольких типов:

МЕТАЦЕНТРИЧЕСКИЕ (равноплечие) – центромера в центре хромосомы, оба плеча равны;

СУБМЕТАЦЕНТРИЧЕСКИЕ (неравноплечие) – центромера ближе к одному из концов хромосомы. Плечи имеют разную длину: короткое (р) и длинное (q);

АКРОЦЕНТРИЧЕСКИЕ (сильно неравноплечие) – центромера занимает место на конце хромосомы. Одно плечо длинное, другое совсем маленькое.

Встречаются хромосомы со вторичной перетяжкой (участок деления), перетяжка называется спутником (сателлитом).

КЛЕТОЧНЫЙ ЦИКЛ И ЕГО ПЕРИОДЫ.

Период жизни клетки от момента её рождения в результате деления материнской клетки до следующего деления или смерти называется жизненным (клеточным) циклом клетки.

Клеточный цикл способных к размножению клеток включает две стадии: — ИНТЕРФАЗУ (стадия между делениями, интеркинез); — ПЕРИОД ДЕЛЕНИЯ (митоз). В интерфазе происходит подготовка клетки к делению – синтез различных веществ, но главным является удвоение ДНК. По продолжительности она составляет большую часть жизненного цикла. Интерфаза состоит из 3–х периодов: 1) Предсинтетический – G1 (джи один) – наступает сразу после окончания деления. Клетка растет, накапливает различные вещества (богатые энергией), нуклеотиды, аминокислоты, ферменты. Готовится к синтезу ДНК. Хромосома содержит 1 молекулу ДНК (1 хроматида). 2) Синтетический – S происходит удвоение материала – репликация молекул ДНК. Усиленно синтезируется белки и РНК. Происходит удвоение числа центриолей.

3) Постсинтетический G2 – предмитотический, продолжается синтез РНК. Хромосомы содержат 2 свои копии – хроматиды, каждая из которых несет по 1-ой молекуле ДНК (двунитевидная). Клетка готова к делению хромосома сперализуется.

Далее наступает процесс деления. Описано 3 способа деления эукар. клеток:

— амитоз – прямое деление

— митоз – непрямое деление

— мейоз – редукционное деление

АМИТОЗ – встречается редко, особенно у стареющих клеток или при патологических состояниях (репарация тканей), ядро остаётся в интефазном состоянии, хромосомы не сперализуются. Ядро делится путем перетяжки. Цитоплазма может и не делится, тогда образуются двуядерные клетки.

МИТОЗ – универсальный способ деления. В жизненном цикле он составляет лишь малую часть. Цикл эпитемальных клеток кишечника кошки составляет 20 – 22 ч., митоз – 1 час. Митоз состоит из 4-х фаз.

1)ПРОФАЗА – происходит укорочение и утолщение хромосом (спирализация) они хорошо видны. Хромосомы состоят из 2-х хроматид (удвоение в периоде интерфазы). Ядрышко и ядерная оболочка распадаются, цитоплазма и кариоплазма смешиваются. Разделившиеся клеточные центры расходятся по длинной оси клетки к полюсам. Образуется веретено деления (состоящее из упругих белковых нитей).

2)МЕТОФАЗА – хромосомы располагаются в одной плоскости по экватору, образуя метафазную пластинку. Веретено деления состоит из 2-х типов нитей: одни соединяют клеточные центры, вторые – (число их = числу хромосом 46) прикреплены, одним концом к центросоме (клеточному центру), другой к центромере хромосомы. Центромера тоже начинает делиться на 2. Хромосомы (в конце) расщепляются в области центромеры.

3)АНАФАЗА – самая короткая фаза митоза. Нити веретена деления начинают укорачиваться и хроматиды каждой хромосомы удаляются друг от друга по направлению к полюсам. Каждая хромосома состоит только из 1 хроматиды.

4)ТЕЛОФАЗА – хромосомы концентрируются у соответствующих клеточных центров, деспирализуются. Формируются ядрышки, ядерная оболочка, образуется мембрана, отделяющая сестринские клетки друг от друга. Сестринские клетки расходятся.

Биологическое значение митоза состоит в том, что в результате его каждая дочерняя клетка получает точно такой же набор хромосом, а следовательно, и точно такую же генетическую информацию, какими обладала материнская клетка.

 

Источник: megalektsii.ru

Длительность клеточного цикла

Длительность клеточного цикла у разных клеток варьируется. Быстро размножающиеся клетки взрослых организмов, такие как кроветворные или базальные клетки эпидермиса и тонкой кишки, могут входить в клеточный цикл каждые 12—36 ч. Короткие клеточные циклы (около 30 мин) наблюдаются при быстром дроблении яиц иглокожих, земноводных и других животных. В экспериментальных условиях короткий клеточный цикл (около 20 ч) имеют многие линии клеточных культур. У большинства активно делящихся клеток длительность периода между митозами составляет примерно 10—24 ч.

Фазы клеточного цикла

Клеточный цикл эукариот состоит из двух периодов:

• Период клеточного роста, называемый «интерфаза», во время которого идет синтез ДНК и белков и осуществляется подготовка к делению клетки.

• Периода клеточного деления, называемый «фаза М» (от слова mitosis — митоз).

Интерфаза состоит из нескольких периодов:

• G₁-фазы (от англ. gap — промежуток), или фазы начального роста, во время которой идет синтез мРНК, белков, других клеточных компонентов;

• S-фазы (от англ. synthesis — синтез), во время которой идет репликация ДНК клеточного ядра, также происходит удвоение центриолей (если они, конечно, есть).

• G₂-фазы, во время которой идет подготовка к митозу.

У дифференцировавшихся клеток, которые более не делятся, в клеточном цикле может отсутствовать G₁ фаза. Такие клетки находятся в фазе покоя G₀.

Период клеточного деления (фаза М) включает две стадии:

• кариокинез (деление клеточного ядра);

• цитокинез (деление цитоплазмы).

В свою очередь, митоз делится на пять стадий.

Описание клеточного деления базируется на данных световой микроскопии в сочетании с микрокиносъемкой и на результатах световой и электронной микроскопии фиксированных и окрашенных клеток.

Регуляция клеточного цикла

Закономерная последовательность смены периодов клеточного цикла осуществляется при взаимодействии таких белков, как циклин-зависимые киназы и циклины. Клетки, находящиеся в G₀ фазе, могут вступать в клеточный цикл при действии на нихфакторов роста. Разные факторы роста, такие как тромбоцитарный, эпидермальный, фактор роста нервов, связываясь со своими рецепторами, запускают внутриклеточный сигнальный каскад, приводящий в итоге к транскрипции генов циклинов ициклин-зависимых киназ. Циклин-зависимые киназы становятся активными лишь при взаимодействии с соответствующими циклинами. Содержание различных циклинов в клетке меняется на протяжении всего клеточного цикла. Циклин является регуляторной компонентой комплекса циклин-циклин-зависимая киназа. Киназа же является каталитическим компонентом этого комплекса. Киназы не активны без циклинов. На разных стадиях клеточного цикла синтезируются разные циклины. Так, содержание циклина B в ооцитах лягушки достигает максимума к моменту митоза, когда запускается весь каскад реакций фосфорилирования, катализируемых комплексом циклин-В/циклин-зависимая киназа. К окончанию митоза циклин быстро разрушается протеиназами.

Источник: StudFiles.net

Интерфаза: период G₁ (пресинтетический)

Пресинтетический период G₁ наступает сразу после деления клетки. В этом периоде клетка имеет диплоидное содержание ДНК на одно ядро, т.е. в клетке содержится двойной набор хромосом. Генетический материал пребывает в виде слабо спирализованных цепей ДНК или хроматина. В пресинтетическом периоде генетический материал клетки не копирован и клетка только начинает подготовку к репликации ДНК.

В периоде G₁ клетка начинает расти и увеличиваться в размерах за счет накопления клеточных белков. Также клетка синтезирует мРНК. Таким образом клетка готовится к синтезу ДНК и последующему митозу.

На развитие клетки в периоде G₁ и других фазах могут влиять факторы роста: температура, питательные вещества, пространство для роста. Нормальный синтез  мРНК и белков происходит за счет достаточного количества аминокислот. А продуктивный рост клеток обеспечивает нормальная физиологическая температура тела.

Клетка готова к переходу в следующую фазу после достижения ею определенных размеров и синтезирования всех необходимых белков. 

Интерфаза: период S (синтез ДНК)

В периоде S происходит репликация (синтез или копирование) ДНК. Точность синтеза ДНК важна для предотвращения появления генетических аномалий, которые ведут к нарушению работы клетки или ее гибели. Поэтому регуляторные процессы периода S клеточного цикла очень консервативны. 

В течение периода S интенсивно синтезируются РНК и белки, которые связанны с ДНК. Они необходимы для строения  новой хроматиды. Осуществляют синтез этих белков, свободные рибосомы, которые не связанны с эндоплазматической сетью.

Целью репликации ДНК является создание двух идентичных хроматид. Дочерние копии ДНК синтезируются на каждой материнской нити. Репликация ДНК начинается в конкретных участках, которые называются ori. У млекопитающих насчитывается около 100 ori на каждой ДНК. Синтез распространяется от точек ori в две стороны по нитям ДНК.

В клетке в периоде G₁ закладываются специальные пререпликационные комплексы, которые препятствуют синтезу более одной хромосомы в ДНК. Эти комплексы разбираются перед началом репликации в периоде S. На нитях ДНК разрушаются специальные белки, которые предотвращают прикрепление репликационного аппарата к ДНК после начала синтеза.

Кроме репликации ДНК, в периоде S также происходит удвоение центриолей клеточного центра. Материнская центриоль строит в клетке новую центриоль, дочернюю. Материнская центриоль задействована в сборке микротрубочек. 

Интерфаза: период G₂ (постсинтетический)

Окончание стадии S является началом стадии G₂. Постсинтетический период – это финальная стадия интерфазы клеточного цикла. В этом периоде происходит интенсивное деление митохондрий и процессы биосинтеза, а также концентрация энергетических запасов. В периоде G₂ клетка  заканчивает приготовления к митозу.

В периоде G₂ синтезируется иРНК, необходимая для прохождения митоза. Также синтезируется РНК рибосом, которые определяют деление клетки. Кроме того, в это же время синтезируются белки митотического веретена — тубулина. Синтез РНК резко снижается в конце периода G₂ и полностью прекращается во время митоза.

Перед митозом в конце периода G₂ происходит окончательная проверка размеров клетки, полнота репликации и целостности ДНК. 

Митоз

Деление клетки наступает после успешного прохождения ею всех этапов интерфазы. Деление клетки подразумевает образование двух идентичных дочерних клеток из родительской. Во время митоза происходит делений ядра клетки с сохранением числа хромосом. В каждом ядре дочерних клеток находится одинаковый с родительским набор хромосом. После деления ядра происходит деление самой клетки. В митозе выделяют четыре стадии, основываясь на внешний вид хромосом: профаза, метафаза, анафаза, телофаза.

Профаза. Для профазы характерно утолщение и укорочение  хромосом как результат их спирализации. В этот период двойные хромосомы состоят их связанных между собой сестринских хроматид. Параллельно со спирализацией пропадает ядрышко и распадается на отдельные фрагменты ядерная оболочка. После ликвидации ядерной оболочки хромосомы свободно лежать в цитоплазме. Во время профазы центриоли клетки расходятся к ее полюсам. Веретено деления начинает формироваться в конце профазы. Оно образуется из микротрубочек с помощью полимеризации белковых субъединиц

Метафаза. Завершение формирования веретена деления происходит в метафазе. Веретено деления состоит их хромосомных и центросомных микротрубочек. Хромосомные микротрубочки связываются с центромерами хромосом, а центросомные – тянутся от полюса к полюсу клетки. К микротрубочкам веретена деления прикреплена каждая двойная хромосома, и они выталкиваются микротрубочками, стремясь расположиться на равных расстояниях от полюсов клетки. Находясь в одной плоскости, они образуют метафазную пластинку. В этот период очень хорошо видно двойное строение хромосом.

Анафаза. В периоде анафазы дочерние хромосомы растягиваются к полюсам клетки с помощью микротрубочек веретена деления. Дочерние хромосомы несколько изгибаются, что позволяет им расходиться к полюсам. Анафаза характеризуется наличием в клетке двух диплоидных наборов хромосом.

Телофаза. В телофазе происходит раскручивание хромосом. Они раздуваются, и их строение становятся плохо видно под микроскопом. У каждого полюса вокруг хромосом формируется ядерная оболочка из мембранных структур цитоплазмы. В ядрах появляются ядрышки. Веретено деления начинает разрушаться. В телофазе осуществляется разделение цитоплазмы и формирование двух клеток. 

Регуляторы клеточного цикла

Фазы клеточного цикла регулируются с помощью вне- и внутриклеточных механизмов. Внеклеточные механизмы обусловлены влиянием факторов роста, цитокинов, нейрогенных и гормональных стимуляторов. Каждая фаза клеточного цикла и их последовательная смена осуществляются под действием особых белков цитоплазмы: циклинов и циклин-зависимых киназ.

Циклины – это специфические ферменты, которые активируют циклин-зависимые киназы. Внутриклеточная концентрация циклинов меняется в зависимости от стадии прохождения клеточного цикла. Циклины активируют циклин-зависимые киназы в результате взаимодействия их молекул. Образование молекулярного комплекса происходит при максимальной концентрации циклина. Существует несколько видов циклинов, которые имеют ключевое значение в смене фаз клеточного цикла. Увеличение концентрации каждого из них является сигналом для прохождения в очередной период клеточного цикла. Максимальная концентрация  циклина Е происходит при переходе в период S; концентрация циклина А – при переходе в период G₂; концентрация циклина В – при переходе в период М. В процессе клеточного цикла каждый циклин в свое время разрушается протеасомами.

Циклин-зависимые киназы – это разновидность белков, которые регулируются циклином и циклиноподобными молекулами. Циклин-зависимые киназы регулируют транскрипцию и процессинг мРНК, а также участвуют в процессе смены фазы клеточного цикла. Каждая циклин-зависимая киназа активируется соответствующим циклином. При этом циклин-зависимые киназы, в основном,  имеют схожее строение и отличаются только способом сочетания циклинов. В отличие от циклинов, уровень циклин-зависимых киназ остается более-менее стабильным на протяжении всех периодов клеточного цикла.

Совместная работа циклинов и циклин-зависимых киназ выглядит следующим образом:

1.Циклин Д синтезируется в ответ на пролиферативный стимул.

2.Циклин Д связывается со специальной циклин-зависимой киназой, и запускает  работу транскрипционных факторов, которые участвуют в синтезе циклина Е, циклина А и синтезе ДНК.

3.Циклин Е связывается с соответствующей циклин-зависимой киназой и запускает период  S.

4. Циклин В с активированной циклин-зависимой киназой инициируют переход в период митоза.

5.Период митоза заканчивается после разрушения комплекса циклина В с циклин-зависимой киназой. 

Источник: www.oncoforum.ru

КЛЕ́ТОЧНЫЙ ЦИКЛ, на­бор стро­го ско­ор­ди­ни­ро­ван­ных во вре­ме­ни про­цес­сов, при­во­дя­щих к вос­про­из­ве­де­нию кле­ток; важ­ней­ший ме­ха­низм, с по­мо­щью ко­то­ро­го ре­про­ду­ци­ру­ет­ся всё жи­вое. В ос­но­ве спо­соб­но­сти кле­ток к са­мо­вос­про­из­ве­де­нию ле­жит уни­каль­ное свой­ст­во ДНК ре­п­ли­ци­ро­вать­ся с об­ра­зо­ва­ни­ем двух точ­ных ко­пий, ко­то­рые в хо­де де­ле­ния рас­пре­де­ля­ют­ся ме­ж­ду дву­мя до­чер­ни­ми клет­ка­ми. По­ми­мо уд­вое­ния ДНК в К. ц. боль­шин­ст­ва кле­ток долж­но уд­ваи­вать­ся чис­ло их ор­га­нелл и мак­ро­мо­ле­кул, в про­тив­ном слу­чае с ка­ж­дым де­ле­ни­ем клет­ки ста­но­ви­лись бы мень­ше. Т. о., для под­дер­жа­ния сво­их раз­ме­ров клет­ка долж­на ко­ор­ди­ни­ро­вать рост кле­точ­ной мас­сы с её де­ле­ни­ем. У од­но­кле­точ­ных ор­га­низ­мов К. ц. сов­па­да­ет с жиз­нен­ным цик­лом. В не­пре­рыв­но раз­мно­жаю­щих­ся клет­ках мно­го­кле­точ­ных ор­га­низ­мов он со­сто­ит из чёт­ко сме­няю­щих друг дру­га пе­рио­дов: ин­тер­фа­зы (под­го­тов­ки к де­ле­нию) и ми­то­за (соб­ст­вен­но де­ле­ния).

Имен­но в ин­тер­фа­зе, а не в ми­то­зе, как счи­та­ли ра­нее, про­ис­хо­дит ре­п­ли­ка­ция ДНК (уд­вое­ние хро­мо­сом). Са­ма ин­тер­фа­за под­раз­де­ля­ет­ся на три фа­зы. Пре­син­те­ти­че­ская G1-фа­за пред­ше­ст­ву­ет син­те­зу ядер­ной ДНК и сле­ду­ет сра­зу за пре­ды­ду­щим де­ле­ни­ем. В этой фа­зе в клет­ке син­те­зи­ру­ют­ся ри­бо­нук­леи­но­вые ки­сло­ты (РНК), разл. бел­ки, уве­ли­чи­ва­ет­ся чис­ло ри­бо­сом, ми­то­хон­д­рий. В це­лом на­блю­да­ет­ся ак­тив­ный рост кле­т­ки. В фа­зе син­те­за ДНК (S-фа­зе) про­дол­жа­ет­ся об­ра­зо­ва­ние РНК и бел­ков, про­ис­хо­дит ре­п­ли­ка­ция ядер­ной ДНК. Пост­син­те­ти­че­ская G2-фа­за ха­рак­те­ри­зу­ет­ся окон­ча­тель­ной под­го­тов­кой клет­ки к де­ле­нию, в т. ч. сбор­кой мик­ро­тру­бо­чек, ко­то­рые в даль­ней­шем бу­дут фор­ми­ро­вать ве­ре­те­но де­ле­ния. За фа­за­ми ин­тер­фа­зы сле­ду­ет ми­тоз (М-фа­за). По­ня­тие «К. ц.» вклю­ча­ет в се­бя не толь­ко ин­тер­вал вре­ме­ни от од­но­го кле­точ­но­го де­ле­ния до дру­го­го. Ино­гда клет­ка, за­вер­шив­шая ми­тоз, пре­кра­ща­ет под­го­тов­ку к оче­ред­ным син­те­зу ДНК и ми­то­зу и вхо­дит в со­стоя­ние «вне цик­ла», т. е. в со­стоя­ние про­ли­фе­ра­тив­но­го по­коя, обо­зна­чае­мое как G0-фа­за. Из этой фа­зы она мо­жет вновь вер­нуть­ся в со­стоя­ние К. ц. под влия­ни­ем сти­му­ла к раз­мно­же­нию. Су­ще­ст­ву­ют так­же клет­ки с уд­ли­нён­ной про­дол­жи­тель­но­стью пост­син­те­ти­че­ской фа­зы. Их на­зы­ва­ют G2-по­пу­ля­ци­ей.

Дли­тель­ность К. ц. варь­и­ру­ет у раз­ных ор­га­низ­мов в ши­ро­ких пре­де­лах – от не­сколь­ких ми­нут до не­сколь­ких су­ток. По­ка­за­но так­же, что раз­ные кле­точ­ные по­пу­ля­ции мо­гут силь­но раз­ли­чать­ся и по про­дол­жи­тель­но­сти отд. фаз цик­ла. Наи­бо­лее ко­рот­ким яв­ля­ет­ся К. ц. бла­сто­ме­ров на ран­них ста­ди­ях эм­брио­наль­но­го раз­ви­тия. В К. ц. этих кле­ток прак­ти­че­ски от­сут­ст­ву­ют G1- и G2-фа­зы, S-фа­за мо­жет длить­ся все­го неск. ми­нут. На за­клю­чит. эта­пе эм­брио­наль­но­го раз­ви­тия жи­вот­ных, напр. у мле­ко­пи­таю­щих, про­ис­хо­дит мас­со­вое всту­п­ле­ние кле­ток в со­стоя­ние по­коя, свя­зан­ное с их диф­фе­рен­ци­ров­кой. Дли­тель­ность К. ц. раз­ли­ча­ет­ся в пре­де­лах од­но­го взрос­ло­го мно­го­кле­точ­но­го ор­га­низ­ма. Напр., клет­ки ре­ге­не­ри­рую­щей пе­че­ни мы­ши де­лят­ся при­мер­но че­рез ка­ж­дые 48 ч, а крипт киш­ки (уг­луб­ле­ний эпи­те­лия в её сли­зи­стой) – че­рез 10,5 ч. Лим­фо­ци­ты че­ло­ве­ка, по­ме­щён­ные в сре­ду для куль­ти­ви­ро­вания кле­ток и об­ра­бо­тан­ные фи­то­гем­аг­глю­ти­ни­ном, на­чи­на­ют раз­мно­жать­ся, и их К. ц. ока­зы­ва­ет­ся рав­ным при­мер­но 24 ча­сам. Наи­бо­лее ва­риа­бель­ной яв­ля­ет­ся G1-фа­за. При диф­фе­рен­ци­ров­ке од­ни ти­пы кле­ток взрос­ло­го ор­га­низ­ма, вы­пол­няя спе­ци­фич. функ­ции, на­хо­дят­ся в G0-фа­зе, но со­хра­ня­ют спо­соб­ность к раз­мно­же­нию, дру­гие – не­об­ра­ти­мо ут­ра­чи­ва­ют её и на­зы­ва­ют­ся тер­ми­наль­но диф­фе­рен­ци­ро­ван­ны­ми.

Про­грам­ма осу­ще­ст­в­ле­ния про­цес­сов К. ц. вклю­ча­ет слож­ную сис­те­му кон­тро­ля, ко­то­рая обес­пе­чи­ва­ет­ся ра­бо­той ком­плек­сов ре­гу­ля­тор­ных бел­ков. При этом кон­тро­ли­рую­щие сис­те­мы дей­ст­ву­ют как внут­ри клет­ки (эн­до­ген­ные ре­гу­ля­то­ры), так и вне её (эк­зо­ген­ные ре­гу­ля­то­ры). Эн­до­ген­ная ре­гу­ля­ция кле­точ­но­го цик­ла ос­но­ва­на на цик­лич. ак­ти­ва­ции про­те­ин­ки­наз, из­вест­ных как цик­лин-за­ви­си­мые ки­на­зы. Ак­тив­ность по­след­них уве­ли­чи­ва­ет­ся или па­да­ет в хо­де К. ц. Та­кие ко­ле­ба­ния ак­тив­но­сти ве­дут к цик­лич. из­ме­не­ни­ям сте­пе­ни фос­фо­ри­ли­ро­ва­ния внут­ри­кле­точ­ных бел­ков, ини­ции­рую­щих или ре­гу­ли­рую­щих важ­ней­шие со­бы­тия К. ц.: ре­п­ли­ка­цию ДНК, сег­ре­га­цию хро­мо­сом и ци­то­ки­нез (соб­ст­вен­но де­ле­ние те­ла клет­ки на две). У раз­ных ор­га­низ­мов в раз­ных фа­зах К. ц. ак­тиви­ру­ют­ся разл. ва­ри­ан­ты ком­плек­сов цик­ли­нов и ки­наз. Пре­кра­ще­ние ра­бо­ты та­ких ком­плек­сов свя­за­но с дей­ст­ви­ем ин­ги­би­рую­щих бел­ков или с про­те­о­ли­зом цик­ли­но­во­го ком­по­нен­та ком­плек­са. В це­лом эн­до­ген­ная ре­гу­ля­ция в хо­де К. ц. обес­пе­чи­ва­ет­ся слож­ной сис­те­мой про­цес­сов син­те­за и де­гра­да­ции оп­ре­делён­ных субъ­е­ди­ниц ре­гу­ля­тор­ных ком­плек­сов, про­цес­са­ми фос­фо­ри­ли­ро­ва­ния и де­фос­фо­ри­ли­ро­ва­ния этих и др. ре­гу­ля­то­рых бел­ков. Эк­зо­ген­ная ре­гу­ля­ция вклю­ча­ет дей­ст­вие на клет­ки вне­кле­точ­ных ре­гу­ля­тор­ных сиг­на­лов. Для од­но­кле­точ­ных ор­га­низ­мов та­ки­ми сиг­на­ла­ми яв­ля­ют­ся ком­по­нен­ты ок­ру­жаю­щей сре­ды, для мно­го­кле­точ­ных ор­га­низ­мов – син­те­зи­руе­мые разл. клет­ка­ми не­боль­шие бел­ко­вые мо­ле­ку­лы, к ко­то­рым от­но­сят­ся фак­то­ры рос­та и ци­то­ки­ны. На­ру­ше­ние ме­ха­низ­мов эн­до­ген­ной и эк­зо­ген­ной ре­гу­ля­ции К. ц. мо­жет при­во­дить к не­кон­тро­ли­руе­мо­му раз­мно­же­нию кле­ток, что слу­жит при­чи­ной об­ра­зо­ва­ния опу­хо­лей.

Источник: bigenc.ru