Клеточный цикл. Деление клетки может происходить только после удвоения (репликации) ее ДНК, так как каждая из дочерних клеток должна получить свою копию генетического

Деление клетки может происходить только после удвоения (репликации) ее ДНК, так как каждая из дочерних клеток должна получить свою копию генетического материала. У прокариот ДНК кольцевая и имеет, как правило, только одну точку начала репликации. Когда движущиеся в противоположные стороны репликативные вилки встречаются, это означает окончание репликации кольцевой ДНК.

У эукариот геном гораздо больше, чем у прокариот, и представлен совокупностью отдельных линейных хромосом. В каждой из них находится много точек начала репликации. Соответственно, очень важно наличие механизма, контролирующего, чтобы весь геном был отреплицирован один и только один раз. При этом клеточное деление не должно начинаться до завершения репликации. Репликация генома эукариот занимает довольно много времени (гораздо больше, чем деление). К делению и к репликации также требуется подготовка. Все эти ограничения привели к возникновению сложной системы контроля событий в жизни эукариотической клетки — клеточного цикла.

Клеточный цикл состоит из четырёх фаз (см. рис.). После деления клетка вступает в фазу G_1, или предсинтетическую фазу. В это время осуществляется рост клетки образование новых органелл, создаётся запас питательных веществ. Затем наступает S фаза, в течение которой синтезируется ДНК. Надо отметить, что две дочерние молекулы ДНК, образовавшиеся в результате репликации, не расходятся, а остаются связанными между собой специальными белками. После завершения репликации начинается постсинтетическая фаза G₂, в течение которой клетка готовится к делению: синтезируются белки, необходимые для процесса деления, накапливается запас богатых энергией веществ. И только тогда, когда все эти процессы завершены, клетка вступает в стадию деления, называемую митозом.

Прохождение клеткой фаз клеточного цикла регулируется специальными белками — циклинами. Определенный набор циклинов характерен для каждой фазы. Они взаимодействуют с белками, осуществляющими те или иные эффекты в ходе данной фазы.

На границе некоторых фаз клеточного цикла, а именно, перед делением и перед репликацией, существуют критические точки — так называемые чекпойнты. В этот момент специальные системы контроля проверяют, завершена ли полностью предыдущая фаза (например, репликация) и не произошло ли в ДНК клетки накопления большого количества повреждений (они должны быть исправлены до того, как клетка начнет деление). Также имеется чекпойнт в метафазе митоза, когда все хромосомы должны обязательно расположиться в экваториальной плоскости клетки.