Интерфаза — фаза клеточного цикла¶
Интерфаза — это период клеточного цикла, в течение которого клетка растёт, удваивает свой генетический материал и готовится к делению. Интерфаза занимает основную часть клеточного цикла (по разным данным, от 90 до 99 % времени) и предшествует митозу или мейозу. Впервые термин был предложен в 1882 году немецким анатомом Вальтером Флемингом для обозначения периода между двумя последовательными делениями ядра.
¶Стадии интерфазы
Интерфаза подразделяется на три последовательные стадии, каждая из которых выполняет свои функции:
| Стадия | Длительность (типичная) | Основные процессы |
|---|---|---|
| G1 (Gap 1) | от нескольких часов до нескольких суток | рост клетки, синтез белков и РНК, удвоение органелл |
| S (Synthesis) | 6–8 часов | репликация ДНК, удвоение хромосом |
| G2 (Gap 2) | 2–5 часов | дальнейший рост, синтез белков для митоза, проверка целостности ДНК |
¶Фаза G1
В начале интерфазы клетка активно растёт, синтезирует белки и РНК, удваивает количество органелл и мембранных структур. Ключевое событие G1 — так называемая точка G1 (G1 checkpoint), в которой клетка «решает», продолжить деление или выйти из цикла в покоящуюся фазу G0. Решение зависит от внешних сигналов (факторы роста, плотность клеток, наличие питательных веществ) и внутреннего состояния клетки.
¶Фаза S
В фазе S происходит репликация ДНК: каждая хромосома удваивается, образуя две идентичные копии — сестринские хроматиды, соединённые в области центромеры. Помимо ДНК, удваивается и число центриолей (в животных клетках). Репликация ДНК строго контролируется: ошибки исправляются репликативными ферментами, а повреждённые участки блокируют переход к следующей стадии.
¶Фаза G2
В фазе G2 клетка продолжает расти и синтезирует белки, необходимые для митоза, — прежде всего тубулин для построения веретена деления. В конце G2 работает контрольная точка G2/M, на которой проверяется, полностью ли реплицирована ДНК и нет ли на ней повреждений. Клетка с повреждённой ДНК не переходит в митоз, а запускает механизмы репарации или апоптоза.
¶Клеточный цикл и регуляция
Интерфаза и митоз образуют клеточный цикл — последовательность событий, приводящих к делению одной клетки на две. Регуляция клеточного цикла осуществляется циклин-зависимыми киназами (CDK) — ферментами, активность которых зависит от связывания с белками-циклинами. Концентрация различных циклинов меняется на протяжении интерфазы: циклины D активируются в G1, циклин E — в конце G1, циклин A — в S и G2, циклин B — в конце G2 и начале митоза.
Нарушение регуляции интерфазы — одна из причин неконтролируемого деления клеток и развития опухолей. Мутации генов, контролирующих контрольные точки (например, p53, Rb), характерны для многих злокачественных новообразований.
¶Интерфаза в разных типах клеток
У большинства соматических клеток интерфаза длится существенно дольше митоза. У эмбриональных клеток, наоборот, интерфаза может быть очень короткой — в первых делениях зиготы млекопитающих фазы G1 и G2 практически отсутствуют, а репликация ДНК происходит почти непрерывно. У зрелых нервных и мышечных клеток интерфаза может длиться годами, а сами клетки не делятся, находясь в фазе G0.
¶Интересные факты
- Термин «интерфаза» был введён Вальтером Флемингом в 1882 году на основе наблюдений за делением клеток с помощью анилиновых красителей.
- В интерфазе происходит не только рост и репликация ДНК, но и подготовка к делению: центриоли удваиваются, формируется митотический аппарат.
- В фазе G0 могут находиться клетки печени, лимфоциты и другие клетки, способные вернуться в клеточный цикл при соответствующих сигналах.
Источники:
- Альбертс Б. и др. «Молекулярная биология клетки»
- Льюин Б. «Гены»
- Кэмпбелл Н. «Биология»
- Alberts, B. et al. Molecular Biology of the Cell