БИОЛОГИЯ Конспект лекций - Золотые страницы 2003

3. ДЕЛЕНИЕ КЛЕТКИ

Жизненный цикл клетки

Начиная с процесса деления, все клетки проходят так называемый «жизненный цикл», в конце которого происходит либо деление с появлением новой клетки, либо наступает смерть. Продолжительность этого цикла видоспецифична и колеблется от нескольких часов до десятка лет. В течение жизненного цикла клетки проходят определенные фазы, имеющие различную продолжительность. Это время зависит от типа клетки и характеризуется строго специфичными метаболическими процессами. Эти фазы обозначаются как G₁, S, G₂.

Интерфаза — один из периодов клеточного цикла. В это время клетка растет, дифференцируется, функционирует и готовится к делению. Первый период интерфазы — пресинтетический, или G (от англ. Gap — интервал). В течение этого периода генетическая информация, записанная в ДНК, находится в стадии максимального функционирования. В это время ДНК управляет синтезом специфических РНК и белков. Этот период является самым длинным. В ядрах таких клеток находится диплоидный набор хромосом, каждая из которых представлена одной молекулой ДНК. Генетическая формула такой клетки 2n2с, где n — гаплоидный набор хромосом, с — количество ДНК. Во время следующего синтетического (S) периода происходит репликация ДНК. Особенности репликации ДНК у эукариот связаны с большими размерами молекулы ДНК, наличием нуклеосом и структур ядерного матрикса. Репликация может происходить в разное время (в начале S периода, в середине, в конце). Такая асинхронность наблюдается как в пределах одной хромосомы, так и в разных хромосомах.

В процессе репликации ДНК важная роль принадлежит ядерному матриксу («скелетным» белкам ядерного матрикса). Помимо репликации ДНК в периоде S происходит интенсивный синтез и поступление в ядро белков гистонов, необходимых для обеспечения нуклеосомной упаковки вновь синтезированной ДНК.

Различные гистоны претерпевают в интерфазе изменения: по мере прохождения клетками отдельных фаз цикла происходит фосфорилирование гистонов Н₁. Это обусловливает изменение свойств ДНК по ходу митотического цикла (доступности ДНК для атаки ферментов — ДНКаз).

В постсинтетический период G₂ клетки готовятся к митозу. При этом происходит постепенное разрушение цитоскелета, начинается конденсация (уплотнение) хромосом. Усиливается синтез белков, липидов и углеводов. Формируются новые органеллы клетки. Клетка существенно увеличивается в размере. Период G₂ переходит в профазу митоза, это тот момент клеточного цикла, когда впервые хромосомы становятся видимыми в световой микроскоп.

Деление клеток — увеличение числа клеток в результате их размножения путем деления исходной клетки. Согласно одному из положений клеточной теории, «клетки образуются только из клеток», что исключает «самозарождение» клеток или их образование из неклеточного «живого вещества». Известны три типа деления клеток: митоз, амитоз, мейоз. Митоз и амитоз характерны для соматических клеток (клетки тела) всех эукариот. Мейоз осуществляется при образовании половых клеток у животных. Одни клетки делятся часто и постоянно (например, клетки эпителия, красного костного мозга, надкостницы), другие клетки, однажды возникнув, больше не делятся и живут столько же, сколько весь организм (например, клетки нервной системы, мышечные клетки). Чем выше специализация клеток, тем ниже их способность делиться.