Деление клеток

Делящаяся клетка, а вместе с ней и ядро, могут находиться в двух состояниях: в митозе (деление) и интерфазе (состояние между двумя митозами). Во время митоза наследственная информация, упакованная в хромосомах, равнозначно распределяется между дочерними клетками. В интерфазе наследственная информация реализуется. Хромосомы переходят в состояние хроматина. ДНК, суперсперализованная с помощью специальных белков, частично раскручивается, сохраняя структуру двойной спирали. На молекулах ДНК (как на матрицах) по принципу комплементарности синтезируются все три типа молекул РНК: информационная, транспортная и рибосомная. Новосинтезированные молекулы РНК в комплексе с белками дозревают и покидают ядро, попадая в цитоплазму. В цитоплазме с их участием происходит синтез белков.

Интерфазаподразделяется на три периода: G₁, S и G₂. В период G₁, вступают дочерние клетки после митоза. Количество хромосом в них диплоидное, каждая хромосома состоит из одной хроматиды. Соответственно количество двуспиральных молекул ДНК у человека равно 46 (2с), т. е. по одной нитевидной молекуле на хромосому, перешедшую в состояние хроматина. Объем клеток, общее содержание органелл, белков и РНК вдвое меньше, чем в исходной родительской клетке. В это время начинается рост клеток за счет накопления клеточных белков, мембранных структур и органелл. Клетки растут до достижений нормального объема, характерного для каждого типа клеток. Продолжительность периода G, — величина непостоянная, и, в отличие от продолжительности других фаз клеточного цикла, может изменяться от нулевых значений до многих часов, а в некоторых случаях даже месяцев в зависимости от срока эмбрио- и онтогенеза, от особенностей ткани и ряда других

факторов.

В S-периоде удваивается ДНК каждой хроматиновой нити. При этом общее количество ДНК возрастает в 2 раза. В клетках человека, так же, как и в эукариотических клетках других организмов, репликация ДНК происходит за счет независимого синтеза одновременно на множестве отдельных отрезков (вдоль каждой хромосомы) с последующим соединением концов соседних отрезков. За счет образования сотен точек репликации сокращается время, необходимое для удвоения молекул ДНК, длина которых у человека измеряется в сантиметрах. Продолжительность S-пери-ода у млекопитающих и человека 7—9 ч.

В результате процесса репликации из каждой образуются две идентичные молекулы ДНК, упакованные с помощью белков в составе хроматина. Эти новые молекулы отделены друг от друга, но остаются соединенными в центромерном районе хромосом. Центромера располагается внутри гетерохроматического района.

Наличие множества точек начала репликации ДНК на каждой хромосоме не означает одновременного начала этого процесса в каждой точке. Для процесса репликации в клетках человека характерно явление асинхронности в разных участках хромосом.

В G₂-периоде количество молекул ДНК удвоенное (4с). В этом же периоде достигает максимума уровень синтеза РН К и белка. Клетки готовятся к вступлению в митоз. Продолжительность G₂-nepио-да у млекопитающих около 4 ч. Эта часть клеточного цикла называется также премитотическим периодом.

В настоящее время клеточный цикл обозначают как последовательность хронологически связанных событий, происходящих в период от завершения митоза в исходной клетке до завершения митоза в ее дочерней клетке (рис. 8).

В начале 90-х годов произошел прорыв знаний в изучении регу-ляторных механизмов размножения клеток. В нормальных условиях координация событий клеточного цикла обусловлена регуляцией трех переходов: вступления в митоз, выхода из митоза и прохождение через пункт ограничения в периоде G₁, после которого клетки становятся ориентированными на синтез ДНК, т. е. готовы вступить в S-период.