Клеточный цикл — это период жизни клетки от одного деления до другого или от деления до смерти. Клеточный цикл состоит из интерфазы и митоза.
Интерфаза состоит из 3-х периодов:
- пресинтетического или G1-периода,
- синтетического или S-периода и
- постсинтетического или G2-периода.
После G2-периода клетка вступает в митоз.
Если клетка не делится, то она вступает в период покоя, или G0-период. Если клетка, находящаяся в G0-периоде, снова будет делиться, то она выходит из G0-периода и вступает в G1-период. Таким образом, если клетка находится в G1-периоде, то она обязательно будет делиться. Если клетка находится в S- и G2-периодах, то в ближайшее время она обязательно вступит в митоз.
G1-период может продолжаться от 2–4 ч до нескольких недель или даже месяцев. Продолжительность S-периода варьирует от 6 до 8 ч, а G2-периода — от нескольких часов до получаса. Длительность митоза — от 40 до 90 минут. Самой короткой фазой митоза является анафаза.
G1-период характеризуется высокой синтетической активностью (происходит активная транскрипция и трансляция), благодаря которой клетка вырастает до объема материнской клетки и выполняет свои функции. В конце G1-периода клетка проходит специальный этап (точка рестрикции, R-пункт), после которого клетка в течение нескольких часов вступает в S-период. Период времени между R-точкой и началом S-периода можно рассматривать в качестве подготовительного для перехода в S-период.
В S-периоде происходит репликация ДНК. Все остальные реакции, происходящие в это время, направлены на обеспечение синтеза ДНК — синтез гистоновых белков, синтез ферментов, регулирующих и обеспечивающих синтез новых нитей ДНК.
В G2-период происходит синтез белков микротрубочек веретена деления и АТФ, необходимых для процесса митоза.
Прохождение клетки по всем периодам клеточного цикла строго контролируется специальными регуляторными белками, которые обеспечивают следующие этапы:
- прохождение клетки по определенному периоду клеточного цикла,
- переход из одного периода в другой.
Регуляцию клеточного цикла осуществляют специальные белки-ферменты — циклин-зависимые протеинкиназы (cdk). Они регулируют активность генов, ответственных за прохождение клетки по тому или иному периоду клеточного цикла. Все они присутствуют в клетке постоянно независимо от периода клеточного цикла. Для работы циклин-зависимых протеинкиназ требуются специальные белки циклины. Циклины присутствуют в клетках не постоянно. Синтез каждого типа циклинов происходит в строго определенный период клеточного цикла.