В существовании клетки период времени со дня ее образования путем деления материнской клетки до ее собственного деления или гибели называется термином «клеточный цикл». У различных клеток его продолжительность разная. Например, базальные и кроветворные клетки тонкой кишки и эпидермиса способны вступать в клеточный цикл через каждые 12-16 часов, у взрослых организмов они достаточно быстро размножаются. Короткие жизненные циклы клетки длятся около 30 минут, они происходят во время быстрого дробления яиц у земноводных, иглокожих и других животных. Большое количество видов клеточных культур в экспериментальных условиях имеет короткий клеточный цикл продолжительностью около 20 минут. У преобладающего количества активно делящихся клеток продолжительность промежутка между митозами составляет от 10 до 24 часов.
Фазы и периоды клеточного цикла. Клеточный цикл животных и растительных организмов состоит из двух периодов: интерфазы (периода синтеза белков и ДНК) и митоза (периода деления клетки). Интерфаза включает несколько периодов:
1. G1-фаза – это период роста, во время которого происходит синтез белков, РНК и других составляющих клетки.
2. S-фаза – на этом промежутке интерфазы происходит процесс синтеза дочерней молекулы ДНК клеточного ядра и удвоение внутриклеточных органоидов (центриолей);
3. G2-фаза – это период, во время которого происходит подготовка к митозу.
У клеток, которые больше не делятся, G1-фаза может отсутствовать, в этот период они пребывают в фазе покоя (G0).
Процесс деления клетки (митоз) имеет две стадии:
1. Деление ядра клетки – кариокинез.
2. Деление клеточной цитоплазмы – цитокинез.
Регулирование жизнедеятельности клетки. Смена периодов клеточного цикла возникает при взаимодействии белков – циклинов и циклинзависимых киназов. Клетки в фазе G0 способны вступать в цикл под воздействием различных факторов роста. Эпидермальный, тромбоцитарный факторы и фактор роста нервов, находясь в постоянном взаимодействии с рецепторами, приводят в движение внутриклеточную сигнальную систему, что приводит к транскрипции генов белков. При этом киназы могут быть активными только при взаимодействии с определенными циклинами, содержание которых постоянно меняется на протяжении всего цикла.
Нарушение нормального регулирования клеточного цикла приводят к образованию твердых опухолей. За образование злокачественных опухолей несет ответственность белок p53: он провоцирует синтез белка p21, который, в свою очередь, угнетает комплекс циклинов CDK, что неизбежно приводит к прекращению клеточного цикла в фазе G1 и G2. Клетка с поврежденной ДНК не вступает в фазу S. Во время возникновения мутаций, приводящих к утрате или изменению генов белка p53, не происходит блокада цикла и клетки входят в митоз, порождая мутантные клетки, часть из которых погибает, а другая часть приводит к образованию злокачественных опухолей.
Клеточный иммунитет. Реакция иммунной системы организма на любой раздражитель, называемая иммунным ответом, в которой не участвуют антитела и комплекс сложных белков, присутствующих в крови (система комплемента), называется термином «клеточный иммунитет». Он направлен преимущественно против микроорганизмов, выживающих в фагоцитах, и против микроорганизмов, поражающих другие клетки. Особенно он эффективен в борьбе с вирусами, грибами, простейшими, бактериями и клетками опухолей. Система клеточного иммунитета очень важна в отторжении тканей.
Оболочка клетки. Жесткая стенка клетки, размещенная с внешней стороны цитоплазматической мембраны, выполняющая защитные, структурные и транспортные функции – это клеточная оболочка. Еще ее называют клеточной стенкой, она присутствует у большей части бактерий, грибов, растений и архей. Что же касается животных и многих простейших, то они не имеют клеточной оболочки.
