Основы биохимической инженерии Часть 1 - Бейли Дж., Оллис Д. 1989

Молекулярная генетика и системы регуляции
Рост и самовоспроизведение изолированной клетки

Ростом организма можно назвать упорядоченное увеличение массы всех составляющих этот организм веществ. Растущий одноклеточный организм в конце концов претерпевает деление. Следовательно, рост популяции микроорганизмов сопровождается как увеличением числа клеток, так и возрастанием массы всего клеточного вещества; для количественного математического анализа клеточного роста можно использовать любой из этих параметров. На практике применяют несколько единиц измерения клеточной массы. Так, масса сухих высокомолекулярных веществ учитывает только высокомолекулярные компоненты клетки. Под общей массой сухих веществ понимают не только высокомолекулярные, но и низкомолекулярные вещества клетки (за исключением воды). Наконец, клеточным объемом или общей клеточной массой называют массу (или объем) всех веществ клетки, в том числе и воды.

РИС. 6.29. События, происходящие с момента рождения новой клетки до ее деления, могут быть представлены в виде циклической (а) или линейной (б) карт клеточного цикла. Буквами D и А обозначены деление клетки и начало синтеза ДНК соответственно.

В следующей главе мы попытаемся понять закономерности роста множества клеток в питательной среде. В этом же разделе перед нами стоит более простая задача. Здесь мы рассмотрим основные события клеточного цикла, под которым понимают период времени с момента образования данной клетки в результате деления материнской клетки до последующего деления дочерней клетки. Изучение клеточного цикла должно предшествовать теме гл. 7 по двум причинам: во-первых, таким образом мы сможем оценить трудность задачи анализа событий при одновременном росте и делении множества клеток, и, во-вторых, знание основ клеточного цикла поможет в разработке необходимых моделей, которые потребуются нам в гл. 7.

Жизненный цикл изолированной клетки можно схематично изобразить в виде циклической или линейной карты (рис. 6.29). В любом случае точкой отсчета служит момент деления клетки. Эту точку обычно помещают на правом конце линейной схемы клеточного цикла, а левый конец, как правило, отвечает самой молодой дочерней клетке. Для описания относительной хронологии других важных событий клеточного цикла, например начала и прекращения синтеза ДНК, удобен особый параметр а, называемый возрастом клетки или возрастом клеточного цикла. В клеточном цикле величина этого параметра обычно изменяется от нуля (момента рождения клетки) до t_D, времени деления дочернего организма (для делящихся клеток); период от нуля до t_D называют периодом удвоения. В этом вводном обсуждении мы принимаем, что деление клетки приводит к образованию двух дочерних идентичных клеток. Это допущение справедливо для простого бинарного деления, но при почковании, как это можно показать на примере пекарских дрожжей S. cerevisiae, могут возникать и другие ситуации.