Клітинний цикл - це період існування клітини від моменту її утворення шляхом поділу материнської клітини до власного поділу або загибелі.
Тривалість клітинного циклу в різних клітин варіюється. Швидко розмножуються клітини дорослих організмів, такі як кровотворні або базальні клітини епідермісу і тонкої кишки, можуть входити в клітинний цикл кожні 12-36 ч. Короткі клітинні цикли (Близько 30 хв) спостерігаються при швидкому дробленні яєць голкошкірих, земноводних та інших тварин. В експериментальних умовах короткий клітинний цикл (Близько 20 год) мають багато ліній клітинних культур. У більшості активно діляться клітин тривалість періоду між митозами становить приблизно 10-24 ч.
Клітинний цикл еукаріот складається з двох періодів:
- Період клітинного росту, званий «интерфаза», під час якого йде синтез ДНК і білків і здійснюється підготовка до поділу клітини.
- Періоду клітинного поділу, званий «фаза М» (від слова mitosis - мітоз).
Интерфаза складається з декількох періодів:
- G1-фази (від англ. gap - проміжок), або фази початкового росту, під час якої йде синтез мРНК, білків, інших клітинних компонентів;
- S-фази (від англ. Synthesis - синтез), під час якої йде реплікація ДНК клітинного ядра, також відбувається подвоєння центріолей (якщо вони, звичайно, є).
- G2-фази, під час якої йде підготовка до мітозу.
У диференційованих клітин, які більш не діляться, в клітинному циклі може бути відсутнім G1 фаза. Такі клітини знаходяться у фазі спокою G0.
Період клітинного поділу (фаза М) включає дві стадії:
- каріокінез (поділ клітинного ядра);
- цитокинез (поділ цитоплазми).
У свою чергу, мітоз ділиться на п'ять стадій. Опис клітинного поділу базується на даних світлової мікроскопії в поєднанні з мікрокінозйомок і на результатах світлової та електронної мікроскопії фіксованих і забарвлених клітин.
Закономірна послідовність зміни періодів клітинного циклу здійснюється при взаємодії таких білків, як циклін-залежні кінази і цикліни. Клітини, що знаходяться в G0 фазі, можуть вступати в клітинний цикл при дії на них факторів росту. Різні фактори росту, такі як тромбоцитарний, епідермальний, фактор росту нервів, зв'язуючись зі своїми рецепторами, запускають внутрішньоклітинний сигнальний каскад, що приводить у підсумку до транскрипції генів циклінів і циклін-залежних кіназ. Циклін-залежні кінази стають активними лише при взаємодії з відповідними цикліни. Вміст різних циклінів в клітці змінюється протягом усього клітинного циклу. Циклін є регуляторної компонентою комплексу циклін-циклін-залежна кіназа. Кіназа ж є каталітичним компонентом цього комплексу. Кінази не активні без циклінів. На різних стадіях клітинного циклу синтезуються різні цикліни. Так, зміст цикліну B в ооцитах жаби досягає максимуму до моменту мітозу, коли запускається весь каскад реакцій фосфорилювання, каталізуються комплексом циклин-В / циклин-залежна кіназа. До закінчення мітозу циклин швидко руйнується протеиназами.
Для визначення завершення кожної фази клітинного циклу необхідна наявність в ньому контрольних точок. Якщо клітина «проходить» контрольну точку, то вона триває «рухатися» по клітинному циклу. Якщо ж які-небудь обставини, наприклад пошкодження ДНК, заважають клітці пройти через контрольну точку, яку можна порівняти зі свого роду контрольним пунктом, то клітина зупиняється і іншої фази клітинного циклу не настає принаймні до тих пір, поки не будуть усунені перешкоди, що не дозволяли клітці пройти через контрольний пункт.
Існує як мінімум чотири контрольні точки клітинного циклу: Точка в G1, де перевіряється интактность ДНК, перед входженням в S-фазу, звіряльні точка в S-фазі, в якій перевіряється правильність реплікації ДНК, звіряльні точка в G2, в якій перевіряються пошкодження, пропущені при проходженні попередніх звіряльні точок, або отримані на наступних стадіях клітинного циклу. У G2 фазі детектується повнота реплікації ДНК, і клітини, в яких ДНК недорепліцірована, не входять до мітоз. У контрольній точці зборки веретена поділу перевіряється, чи всі кінетохор прикріплені до микротрубочкам.