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.

iv>
Клеточный цикл определение Клеточный цикл определение Клеточный цикл определение КЛЕТКА

 

 

Клеточный цикл определение Клеточный цикл определение Клеточный цикл определение ПЛАЗМОЛЕММА ЦИТОПЛАЗМА ЯДРО

Клеточный цикл определение

Клеточный цикл определение гиалоплазма органеллы включ Клеточный цикл определение Клеточный цикл определение 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.

Клеточный цикл определение 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:  

Клеточный цикл определение

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 определение 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