Клітинний цикл - це період життя клітини від одного поділу до іншого або від поділу до смерті.
Клітинний цикл складається з інтерфази (період поза поділу) і самого клітинного ділення.
Якщо клітина збирається коли-небудь ділитися, то интерфаза буде складатися з 3-х періодів. Відразу після виходу з мітозу клітина вступає в пресинтетичний або G1-період, далі переходить в синтетичний чи S-період і потім - в постсинтетичний або G2-період. G2-періодом закінчується интерфаза і після неї клітина вступає в наступний мітоз.
Якщо клітина не планує знову ділитися, то вона як би виходить з клітинного циклу і вступає в період спокою, або G0-період. Якщо клітина, яка перебуває в G0-періоді, знову захоче ділитися, то вона виходить з G0-періоду і вступає в G1-період. Таким чином, якщо клітина знаходиться в G1-періоді, то вона обов'язково рано чи пізно буде ділитися, не кажучи вже про S- і G2-періодах, коли клітина найближчим часом обов'язково вступить в мітоз.
G1-період може тривати від 2-4 год до декількох тижнів або навіть місяців. Тривалість S-періоду варіює від 6 до 8 год, а G2-періоду - від декількох годин до півгодини. Тривалість мітозу - від 40 до 90 хвилин. Причому найкоротшою фазою мітозу можна вважати анафазу. Вона займає всього кілька хвилин.
G1-період характеризується високою синтетичною активністю, протягом якого клітина повинна збільшити свій обсяг до розміру материнської клітини, а значить, і кількість органел, різних речовин. Незрозуміло чому, але клітина перш ніж вступити в наступний мітоз повинна мати розмір рівний материнській клітині. І поки цього не станеться, клітина продовжує залишатися в G1-періоді. Мабуть, єдиним винятком з цього є дроблення, при якому бластомери діляться, не досягаючи розмірів вихідних клітин.
В кінці G1-періоду прийнято розрізняти спеціальний момент, званий R-точкою (точка рестрикції, R-пункт), після якого клітина обов'язково протягом декількох годин (зазвичай 1-2) вступає в S-період. Період часу між R-точкою і початком S-періоду можна розглядати в якості підготовчого для переходу в S-період.
Найголовніший процес, який йде в S-періоді - це подвоєння або редуплікація ДНК. Всі інші реакції, що відбуваються в цей час, спрямовані на забезпечення синтезу ДНК - синтез гістонових білків, синтез ферментів, що регулюють і забезпечують синтез нуклеотидів і утворення нових ниток ДНК.
Сутність G2-періоду не зовсім зрозуміла в даний час, проте в цей період відбувається утворення речовин, необхідних для самого процесу мітозу (білки мікротрубочок веретена поділу, АТФ).
Проходження клітини по всіх періодах клітинного циклу строго контролюється спеціальними регуляторними молеуламі, які забезпечують: 1) проходження клітини по певному періоду клітинного циклу і 2) перехід з одного періоду в інший. Причому проходження по кожному періоду, а також перехід з одного періоду в інший контролюється різними речовинами. Одними з учасників регуляторної системи є циклин-залежними протєїнкиназамі (cdc). Саме вони регулюють активність генів, відповідальних за проходження клітини по тому чи іншому періоду клітинного циклу. Є кілька їх різновидів, і всі вони присутні в клітці постійно незалежно від періоду клітинного циклу. Але для роботи циклин-залежних протеїнкіназ потрібні спеціальні активатори. Ними є цикліни. Цикліни присутні в клітинах не завжди, а то з'являються, то зникають. Це обумовлено їх синтезом і швидким руйнуванням. Відомо багато типів циклінів. Синтез кожного цикліну відбувається в строго певний період клітинного циклу. В один період утворюються одні цикліни, а в іншій - інші (Табл.). Таким чином, система "цикліни - циклін-залежні протеїнкінази" управляє рухом клітини по клітинному циклу.
Регуляція клітинного циклу
Період клітинного циклу