Митоз представляет собой этап клеточного цикла, который играет ключевую роль в размножении клеток организма. Он включает в себя определенные фазы клеточного цикла, каждая из которых имеет свои особенности. Если рассматривать все фазы клеточного цикла по порядку, то можно увидеть, что основным из этих процессов является репликация ДНК, которую можно проанализировать посредством внедрения в клетку радиоактивных компонентов. Эти компоненты представляют собой предшественники ДНК, которые при последующем делении выявляются авторадиографическими и биохимическими методиками. Благодаря этому, каждый школьник знает все фазы клеточного цикла по порядку. Поэтому, если его попросят — расположите в правильном порядке фазы клеточного цикла, то он без проблем сможет это сделать.
Интерфаза
Основной период клеточного цикла, во время которого осуществляется репликация ДНК – это интерфаза. Этот период практически не заметен под микроскопом. Фазы клеточного цикла, начиная с интерфазы, представляют собой митотический цикл, за время которого происходит полное обновление клеток. То есть, существуют две стадии этого процесса – интерфазу (подготовительный период) и митоз, включающий четыре фазы клеточного цикла. В интерфазе также присутствует три периода:
- G1 пресинтетическая фаза;
- S фаза клеточного цикла, во время которой непосредственно происходит синтез ДНК;
- G2 – период после удвоения ДНК.
Эти фазы клеточного цикла по порядку расположены так, чтобы обеспечить нормальное восстановление клеток. Кроме того, для них характерна определенная длительность и функция. S фаза клеточного цикла является ключевой, так как в ней происходит синтез ДНК. Во время этого периода происходит удвоение центросом и центриолей. Во время G1-фазы осуществляется максимально интенсивный синтез РНК и белковых молекул. В частности, в данный период синтезируются белки, которые контролируют фазы клеточного цикла. В G1-фазу восстанавливается объем клетки, который существенно уменьшился на фоне предыдущего митоза. Существуют клетки, для которых не характерно непрерывное деление. Здесь фазы клеточного цикла, начиная с интерфазы, регулярно не наступают. То есть, в них клеточный цикл временно прекращается или останавливается навсегда. В таком состоянии могут находиться нервные или мышечные клетки, для которых характерно постоянно нахождение в фазе G0.
Для фазы клеточного цикла G2 характерно накопление энергии, с помощью которой в дальнейшем будет осуществляться митоз. Кроме того, в этот период происходит формирование тубулина, который участвует в сборке митотических микротрубочек. Также для фазы клеточного цикла G2-фазы типична продукция негистоновых хромосомных белковых молекул. При этом осуществляется накопление специального белкового компонента, который способствует созреванию. Этот белок, получивший название стимулирующий фактор роста М, индуцирует фазы клеточного цикла, начиная с интерфазы. То есть, он контролирует все периоды, связанные с митозом. Одним из факторов роста, используемых в медицинской практике, является эритропоэтин. Этот белок способствует повышению пролиферативных свойств и дифференциации клеток предшественников эритроцитарного ряда в костном мозге.
Регуляция клеточного цикла
Чтобы фазы клеточного цикла наступали в правильном порядке, в организме наличествуют сложные механизмы, в которых участвуют специфические для конкретных клеток ростовые белки. Для регуляции клеточного цикла используются различные сигналы, которые могут тормозить размножение клеток. При повреждении ДНК фазы клеточного цикла, начиная с интерфазы, могут вообще не наступать. За счет этого цикл может остановиться не только в фазу G2, но и в точке рестрикции G1. Если остановить процесс в период G1 и убрать дефект в ДНК, то S фаза клеточного цикла уже будет проходить с репликацией нормальной ДНК. У человека и животных для блокировки цикла в точке рестрикции G1 осуществляется за счет белка р53. При злокачественных новообразованиях ген, отвечающий за белок р53, подвергается мутации. Поэтому, фазы клеточного цикла, начиная с интерфазы, будут проходить с поврежденной ДНК. Эта дефектная ДНК будет продуцироваться в S фазу клеточного цикла и наследоваться дочерними клетками. Это приведет к высокой вероятности развития мутаций и рака.
