2) трансляция; РНК
3) транскрипция; ДНК
4) репликация; ДНК (+)
В S-периоде интерфазы происходит репликация ДНК — удвоение генетического материала перед делением клетки. Это полуконсервативный процесс: каждая дочерняя двуцепочечная молекула содержит одну материнскую и одну вновь синтезированную цепь. У эукариот репликация начинается во множественных точках начала репликации и осуществляется репликационными вилками с участием хеликаз, праймаз, ДНК-полимераз, лигазы и других белков.
Синтез новой ДНК идет непрерывно на лидирующей цепи и фрагментами Оказаки на отстающей цепи, которые затем соединяются ДНК-лигазой. В результате каждая хромосома представлена двумя идентичными сестринскими хроматидами, соединенными в области центромеры; содержание ДНК увеличивается с 2C до 4C, хотя число хромосом до начала митоза не меняется. Репликация РНК, напротив, не является характеристикой S-фазы: транскрипция происходит преимущественно в интерфазе, процессинг относится к созреванию РНК, а трансляция — к синтезу белка на рибосомах.
| Период клеточного цикла | Основной процесс | Состояние генетического материала | Биологическое значение |
|---|---|---|---|
| G1 | Рост клетки, синтез РНК и белков | 2n, 2C | Подготовка к удвоению ДНК и контроль повреждений генома |
| S | Репликация ДНК | 2n, от 2C до 4C | Формирование двух сестринских хроматид каждой хромосомы |
| G2 | Синтез белков митоза, репарация ДНК | 2n, 4C | Проверка полноты репликации и подготовка веретена деления |
| M | Митоз и цитокинез | После разделения дочерние клетки имеют 2n, 2C | Равномерное распределение сестринских хроматид между клетками |
| G0 | Функциональный покой вне активного цикла | Обычно 2n, 2C | Выполнение специализированных функций без подготовки к делению |
| Контроль S-фазы | Активация контрольных точек и репарационных механизмов | Предотвращение накопления ошибок репликации | Снижение риска мутаций, хромосомной нестабильности и опухолевой трансформации |
Точность копирования ДНК обеспечивается комплементарностью оснований и системами пострепликативной коррекции. При повреждении генома или остановке репликационной вилки клеточный цикл может быть приостановлен до завершения репарации. Нарушение регуляции S-фазы приводит к ошибкам числа или структуры хромосом и имеет значение в патогенезе наследственных синдромов и злокачественных новообразований. Следовательно, репликация ДНК является определяющим молекулярным событием S-периода.