细胞周期分析重要知识(源自MultiCycle)

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高考生物细胞周期知识点

高考生物细胞周期知识点

高考生物细胞周期知识点在高考生物中,细胞周期是一个重要的知识点。

理解细胞周期对于深入掌握细胞的生命活动和生物学的许多概念都具有关键意义。

首先,我们来明确一下什么是细胞周期。

细胞周期指的是连续分裂的细胞,从一次分裂完成时开始,到下一次分裂完成时为止所经历的全过程。

它包括两个主要阶段:分裂间期和分裂期。

分裂间期是为细胞分裂做准备的阶段,持续的时间相对较长。

在这个时期,细胞进行着活跃的物质合成和代谢活动。

分裂间期又可以细分为三个时期:G1 期、S 期和 G2 期。

G1 期,也称为合成前期。

在这一阶段,细胞体积增大,合成各种RNA 和蛋白质,为后续的 DNA 合成做好准备。

比如,细胞会合成一些与 DNA 复制相关的酶。

S 期,即 DNA 合成期。

此时细胞最重要的任务就是进行 DNA 分子的复制,使得遗传物质加倍。

同时,还会合成一些组蛋白等蛋白质。

G2 期,又称为合成后期。

细胞继续合成 RNA 和蛋白质,特别是用于形成纺锤体的微管蛋白等。

分裂期则是细胞真正进行分裂的阶段,相对较短。

分裂期又可以分为前期、中期、后期和末期。

前期,染色体开始出现,核膜和核仁逐渐消失,纺锤体形成。

中期,染色体排列在细胞中央的赤道面上,纺锤体的牵引作用使得染色体的着丝粒整齐地排列在赤道板上。

这是观察染色体形态和数目的最佳时期。

后期,着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,分别向细胞的两极移动。

末期,染色体到达两极后,重新形成核膜和核仁,纺锤体消失,细胞分裂成两个子细胞。

细胞周期的调控是一个非常精密的过程。

细胞内存在着一系列的调控机制,以确保细胞周期的正常进行。

其中,细胞周期蛋白和细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)起着关键作用。

它们的浓度和活性在细胞周期的不同阶段发生变化,从而推动细胞周期的进程。

如果细胞周期的调控出现问题,可能会导致细胞过度增殖,引发肿瘤等疾病。

细胞周期与生物体的生长、发育和繁殖密切相关。

例如,在胚胎发育过程中,细胞快速分裂,以增加细胞数量,促进组织和器官的形成。

细胞周期各期的特点与调控例题和知识点总结

细胞周期各期的特点与调控例题和知识点总结

细胞周期各期的特点与调控例题和知识点总结细胞周期是指细胞从一次分裂完成开始到下一次分裂结束所经历的全过程,通常分为间期和分裂期两个阶段。

间期又包括G1 期(Gap1,DNA 合成前期)、S 期(Synthesis,DNA 合成期)和 G2 期(Gap2,DNA 合成后期),分裂期则包括前期、中期、后期和末期。

下面我们来详细了解一下细胞周期各期的特点以及相关的调控机制,并通过一些例题来加深理解。

一、G1 期G1 期是细胞周期的第一个阶段,也是细胞生长和为 DNA 合成做准备的时期。

特点:1、细胞体积增大,各种细胞器、RNA 和蛋白质等合成增加,为细胞进入 S 期积累物质基础。

2、存在一个关键的限制点(R 点),细胞需要通过一系列检查,决定是否进入 S 期。

调控:1、细胞周期蛋白(Cyclin)和细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)复合物发挥重要作用。

例如,Cyclin D 与 CDK4/6 结合,促进细胞通过R 点。

2、生长因子等外界信号也能影响细胞通过 G1 期。

例题:下列哪种因素能促进细胞从 G1 期进入 S 期?()A 缺乏生长因子B 抑制 Cyclin D 的表达C 增加 CDK4 的活性D 降低细胞内营养物质水平答案:C解析:增加 CDK4 的活性可以促进细胞通过 G1 期的限制点进入 S 期。

缺乏生长因子、抑制 Cyclin D 的表达以及降低细胞内营养物质水平都会抑制细胞从 G1 期进入 S 期。

二、S 期S 期是 DNA 合成的时期。

特点:1、 DNA 进行复制,含量加倍。

2、组蛋白等与 DNA 合成相关的蛋白质大量合成。

调控:1、 DNA 聚合酶等酶的活性受到严格调控,确保 DNA 复制的准确性。

2、细胞周期检查点监控 DNA 复制的进程和质量。

例题:在 S 期,如果 DNA 复制出现错误,细胞会采取以下哪种措施?()A 继续进行细胞周期B 暂停细胞周期并修复错误C 直接进入分裂期D 启动细胞凋亡程序答案:B解析:当 DNA 复制出现错误时,细胞周期检查点会发挥作用,暂停细胞周期,启动修复机制以修复错误,确保遗传信息的准确性。

细胞周期重点知识点总结

细胞周期重点知识点总结

细胞周期重点知识点总结一、细胞周期的四个阶段1. G1期(前期增殖期):细胞在这一阶段将进行蛋白合成和细胞器的增殖,为DNA复制和细胞的生长做准备。

2. S期(合成期):在S期,细胞对DNA进行复制,从而使得每个染色体都有两份相同的DNA分子。

3. G2期(后期增殖期):在G2期,细胞继续生长,并准备进行有丝分裂。

4. M期(有丝分裂期):在M期,细胞进行有丝分裂,将细胞核和细胞质分裂成两个独立的细胞。

二、细胞周期的调控1. 细胞周期检查点:细胞周期的进程受到一系列的检查点的调控,以确保细胞周期能够正常进行。

主要的检查点包括G1期的检查点、S期的检查点和G2期的检查点。

2. 细胞周期调控蛋白:细胞周期的进程受到许多蛋白激酶的调控,包括细胞周期调控的主要蛋白如CDK(cyclin-dependent kinase)和Cyclin等。

三、DNA复制与细胞分裂1. DNA复制:DNA复制是细胞周期中的重要过程之一,通过DNA复制,细胞可以复制出两份完全一样的DNA,从而进行有丝分裂。

2. 有丝分裂:有丝分裂是细胞周期中的另一个重要过程,包括纺锤体的形成、染色体的对分和细胞质的分裂等关键步骤。

四、细胞周期与疾病1. 细胞周期的异常与肿瘤:细胞周期的异常往往会导致细胞的异常增殖,甚至引起肿瘤等疾病。

2. 细胞周期调控的药物治疗:许多药物都是通过干预细胞周期的进程来进行治疗的,如化疗药物就是通过干预细胞周期从而达到抑制肿瘤生长的目的。

五、细胞周期的应用1. 生物技术中的应用:细胞周期的研究对于生物技术领域有着广泛的应用,如基因工程、生物制药等。

2. 医学中的应用:细胞周期的研究对于了解疾病的发生和治疗具有重要的意义,如药物研发、肿瘤治疗等。

综上所述,细胞周期是生物学研究中的一个重要内容,了解细胞周期的相关知识对于生物学的深入理解和疾病的治疗有着重要的意义。

随着生物学研究的不断深入,相信细胞周期的研究会有着更为丰富的发展和应用。

细胞周期分析

细胞周期分析

细胞周期分析细胞周期分析是生物学中的一项重要研究内容,它描述了细胞在其生命周期内经历的一系列有序的过程。

细胞是生命的基本单位,通过细胞周期的调控,细胞能够完成自身的生长、分裂和分化,不断地为生物体提供新的细胞。

本文将从细胞周期的概念、分期和调控机制等方面展开讨论。

细胞周期是指细胞从一个时期到下一个时期,经历一系列有序的生长和分裂过程。

一般来说,细胞周期可以分为两个主要阶段:间期和有丝分裂期。

其中,间期是指细胞在不进行分裂的阶段,而有丝分裂期则是指细胞进行有丝分裂的阶段。

细胞周期的长度和各个阶段的持续时间会受到多种内外因素的调控,以保证细胞能够按照一定规律完成分裂和增长。

细胞周期的分期可以通过观察细胞在显微镜下的形态变化来确定。

根据细胞的形态特征,可以将细胞周期分为四个连续的阶段:G1期(Gap1期)、S期(DNA合成期)、G2期(Gap2期)和M期(有丝分裂期)。

G1期是指细胞从上一次有丝分裂结束到DNA复制开始之间的时间,细胞在此阶段进行生长和准备DNA复制。

S期是指细胞进行DNA合成的阶段,此时细胞的染色体复制为两份。

G2期是指细胞在DNA复制完成后到有丝分裂开始之间的时间,细胞在此阶段进一步生长和准备有丝分裂。

M期是指细胞的有丝分裂阶段,包括前期、中期、后期和末期四个子阶段,其中细胞核的染色体分离、胞质分裂和细胞分裂都发生在M期。

细胞周期的调控机制非常复杂,其中包括多个关键的调控蛋白激酶。

这些蛋白激酶通过磷酸化和去磷酸化作用,调控细胞周期不同阶段的转变。

其中,最为重要的是细胞周期素依赖性激酶(CDK)和细胞周期素。

CDK是一类蛋白激酶,通过与特定的细胞周期素结合形成活性复合物,进而调控细胞周期的不同阶段。

细胞周期素则是一类蛋白质,其表达水平在不同阶段有所变化,从而调节CDK的活性。

此外,细胞自身还具备一种机制来监测和修复DNA损伤。

一旦细胞发现DNA损伤,就会通过细胞周期检查点来阻止细胞继续分裂,并启动DNA修复机制。

细胞周期调控-细胞周期概述

细胞周期调控-细胞周期概述
APC (anaphase promoting complex) ,负
责将泛素连接在cyclinB上,导致cyclinB被
蛋白酶体(proteasome)降解,完成一个
细胞周期。
哺乳动物细胞周期中各时相不同cyclin的作用
(四)CDK及其调控
CDK即细胞周期蛋白依赖性激酶 (cyclin–
dependent kinase,CDK),控制着细胞周期各期之
其广泛存在于从酵母到人类等各种真核生物中,而且在功
能上存在互补性。
4. MPF - P34cdc2-Cyclin ??
1988年M. J. Lohka 纯化了爪蟾的MPF,经鉴定 由34KD和45KD两种蛋白组成,二者结合可使多种蛋 白质磷酸化。 1990 Paul Nurse进一步的实验证明P34实际上是
P34cdc2的同源物,P45是cyclinB的同源物,而且,对
于P34cdc2的活性而言,cyclin是必需的。从而将细胞 周期三个领域的研究联系在一起。
MPF = P34cdc2(CDK1)+Cyclin B
(催化亚单位) (调节亚单位)
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2001
Rao 和 Johnson(1970 、 1972 、 1974) 以 Hela 细胞为材 料,发现M期细胞具有某种促进间期细胞进行分裂的因子, 即促细胞分裂因子(mitosis- promoting factor ,MPF)。
2.cdc基因
Leland Hartwell、 Paul Nurse分别以不同的酵母为
必需的。CDKs活化激酶CAK(CDKs
activiting kinase)应答Thr161的磷酸化,这

MultiCycle 中文操作说明

MultiCycle 中文操作说明

MultiCycle for Windows 32-bit中文操作说明IntroductionMultiCycle for Windows 32-bit分析软件适用于分析细胞内的DNA含量、细胞周期(cell cycle)分析以及细胞凋亡(apoptosis)分析,藉由全自动化分析(fully automated analysis)或是手动设定分析(manual analysis)功能,迅速获得各种统计资料。

利用MultiCycle for Windows 32-bit进行分析包含几个步骤:1.在EXPO32 or CXP软件内将flow数据转存盘为histogram格式(*.hst)2.在MultiCycle for Windows 32-bit分析软件内开启欲分析的档案3.决定cell cycles数目4.排除细胞碎片(debris)5.执行分析6.分析数据透过MultiCycle for Windows 32-bit软件内键的快速功能键,让cell cycle分析更快速也更加方便,分析标准步骤中,配合常用的快速功能键如下:*开启档案*决定cell cycles数目*执行分析Example 1: 分析两种细胞周期族群(Fitting of a Two Cell Cycle Histogram)不正常的细胞(如:肿瘤细胞)通常DNA含量也会发生异常现象(大多数会增加),因此利用流式细胞仪分析细胞样品的DNA含量时,通常会出现二倍体(diploid)以及异倍体(aneuploid)两种不同DNA含量的细胞族群同时存在的现象,如下图:实际得到的histogram图形无法将个别的cycling populations分开,而是看到两个cell cycles结合在一起的histogram图形(如下图),此时必须藉由MultiCycle for Windows 32-bit软件进行分析。

分析方法包括:全自动化分析以及手动设定分析,分析步骤如下:方法一:全自动化分析1.在EXPO32 or CXP软件内将flow图形转存盘为histogram格式(*.hst)。

细胞周期各期的特点与调控例题和知识点总结

细胞周期各期的特点与调控例题和知识点总结

细胞周期各期的特点与调控例题和知识点总结细胞周期是指细胞从一次分裂完成开始到下一次分裂结束所经历的全过程,分为间期和分裂期两个阶段。

间期又包括 G1 期(Gap1,DNA 合成前期)、S 期(Synthesis,DNA 合成期)和 G2 期(Gap2,DNA 合成后期);分裂期则包括前期、中期、后期和末期。

了解细胞周期各期的特点以及调控机制对于理解细胞的生长、分裂和生命活动具有重要意义。

下面我们将详细介绍细胞周期各期的特点,并通过一些例题来加深对相关知识的理解。

一、G1 期G1 期是细胞周期的第一个阶段,也是细胞生长和物质积累的时期。

在这个阶段,细胞体积增大,合成大量的蛋白质、RNA 和细胞器等。

同时,细胞还会对环境信号进行感知和响应,决定是否进入下一阶段。

特点:1、细胞代谢活跃,进行大量的物质合成和能量储备。

2、合成多种 RNA 和蛋白质,如核糖体蛋白、某些酶类等。

3、存在一个限制点(R 点),细胞在此处决定是否继续进行细胞周期。

调控:1、生长因子:外部的生长因子可以刺激细胞通过 R 点,进入细胞周期。

2、细胞周期蛋白(Cyclin)和细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK):CyclinD 与 CDK4/6 结合形成复合物,促进细胞通过 G1 期。

例题:在 G1 期,如果细胞缺乏某种必需的生长因子,会发生什么情况?答案:细胞可能会停滞在 G1 期,无法进入 S 期进行 DNA 复制。

二、S 期S 期是 DNA 合成的时期,细胞在此期间精确地复制基因组。

特点:1、 DNA 进行复制,其含量加倍。

2、组蛋白和非组蛋白等与 DNA 复制相关的蛋白质大量合成。

调控:1、 DNA 聚合酶等酶类的活性和含量受到严格调控,以确保 DNA复制的准确性。

2、细胞周期检查点:检测 DNA 复制是否完成,如有错误或未完成,会阻止细胞进入下一阶段。

例题:如果 DNA 复制过程中出现错误,细胞会如何反应?答案:细胞会激活修复机制来纠正错误,如果错误无法修复,细胞可能会启动凋亡程序。

细胞周期及其调控机制例题和知识点总结

细胞周期及其调控机制例题和知识点总结

细胞周期及其调控机制例题和知识点总结细胞周期是指细胞从一次分裂完成开始到下一次分裂结束所经历的全过程,它对于细胞的生长、发育、繁殖和遗传等生命活动具有至关重要的意义。

细胞周期的调控机制十分复杂,涉及到众多的分子和信号通路。

为了帮助大家更好地理解细胞周期及其调控机制,下面将通过一些例题来进行分析,并对相关知识点进行总结。

一、细胞周期的阶段细胞周期通常分为间期(Interphase)和分裂期(M phase)。

间期又可进一步分为 G1 期(Gap 1 phase)、S 期(Synthesis phase)和 G2 期(Gap 2 phase)。

G1 期是细胞生长和物质准备阶段,细胞体积增大,合成各种蛋白质和 RNA 等。

S 期是 DNA 合成期,细胞进行 DNA 复制,使得遗传物质加倍。

G2 期则是细胞继续生长,并为分裂期做准备,合成一些与分裂相关的蛋白质。

分裂期包括前期(Prophase)、中期(Metaphase)、后期(Anaphase)和末期(Telophase)。

在前期,染色体开始浓缩,核膜和核仁消失;中期时,染色体排列在细胞中央的赤道板上;后期,姐妹染色单体分离,分别向细胞的两极移动;末期,染色体解旋,核膜和核仁重新形成,细胞质分裂,形成两个子细胞。

二、细胞周期的调控分子细胞周期的进程受到多种蛋白质分子的精确调控,其中最为重要的是细胞周期蛋白(Cyclin)和细胞周期蛋白依赖性激酶(Cyclindependent kinase,CDK)。

细胞周期蛋白的含量在细胞周期中呈周期性变化,它们与相应的CDK 结合形成复合物,激活 CDK 的激酶活性,从而推动细胞周期的进程。

例如,G1 期的细胞周期蛋白 D 与 CDK4/6 结合,促进细胞从G1 期进入 S 期;S 期的细胞周期蛋白 A 与 CDK2 结合,推动 DNA 合成;G2 期的细胞周期蛋白 B 与 CDK1 结合,促使细胞进入分裂期。

此外,还有一些其他的调控分子,如抑癌基因产物 p53、视网膜母细胞瘤蛋白(Rb)等。

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细胞周期生物学基础细胞的生成依赖于细胞的分裂而产生两个子代细胞的过程。

在分裂过程最需要复制并传递给子代细胞的是细胞核,因为它包含了细胞的遗传信息载体-DNA。

在绝大多数情况下,一个生物体的每个细胞都含有相等的DNA物质和相同成份的染色体。

因此,细胞在分裂前必须复制DNA这样它的子代细胞就能够拥有与父代相同的DNA含量。

细胞由DNA含量增加至分裂,再由它的子代继续复制并分裂,这个过程称之为细胞周期。

在细胞周期中最具特征性的阶段是在分裂前的DNA含量增加并达到2倍量的时候,并在此时细胞开始分裂其自身-有丝分裂期。

细胞周期中这两个循环步骤通常以一字母来表示:S期(合成期)和M期(有丝分裂期)。

当细胞周期中的S期和M期被定义后,我们可观察到在有丝分裂完成后和DNA合成刚开始之时有短暂的停顿或间隙,同样的停顿或间隙存在于DNA合成期后和有丝分裂开始之时。

这两个间隙我们将之命名为G1和G2期。

这样整个细胞周期可划分为G1 → S → G2 → M → G1,如下图所示:图1显示了细胞周期中个环节在流式细胞仪上分析时的图谱特征当细胞没有进入分裂过程时(我们机体中的绝大部分细胞),它们处于细胞周期的G1期的位置上。

因此G1细胞在数量上绝对是居各期细胞之首并在流式图谱上形成最高的信号峰。

在G1期细胞中有一群细胞特别安静并且没有进入细胞循环的任何生物学特征,我们称这些细胞为G0期细胞。

一些发生在G1和G2期细胞的生物过程现还不完全明了。

处于G1期的细胞已开始为分裂前的DNA的复制和细胞成长准备许多RNA和蛋白分子。

处于G2期的细胞则会修复在DNA复制过程发生的错误并识别出在M期时将DNA平均等分的切割位置。

细胞循环中这些阶段的长度因细胞种类的不同而不同。

典型细胞循环中各期的发展时间为:G1期12小时,S期6小时,G2期4小时及M期0.5小时。

分析和流式细胞术细胞周期分析流式细胞最初的应用之一便是检测细胞的DNA含量,它可快速将细胞循环中的其它阶段与有丝分裂期区别开来。

这些检测是基于对细胞DNA以化学定量方式的染色(染料着色数量直接与细胞DNA 含量相关)。

有相当多的对DNA有高亲合力的染料可用于此应用。

而不同的染料与DNA分子结合的位点不同。

现用得最多的两种DNA结合染料是蓝光激发的碘化匹啶(PI)(或偶尔也有用EB)和紫外激发的DAPI和Hoechst染料33342和33258。

PI染料是一种插入性的与双链DNA和RNA(当要特异地检测DNA 时,经常使用RNAse去除RNA)结合,而DAPI和Hoechst染料仅与DNA的螺旋结构的亚级凹槽结合并与RNA完全没有任何结合。

Hoechst 33342是现唯一令人满意的能对活细胞DNA时行染色的染料。

其他一些染料在染色前需要破坏细胞膜,故经常使用去污剂或低渗溶液处理或溶剂进行固定(酒精)。

*注意:使用溶剂进行固定(如酒精)经常会引起细胞聚集,详情见分析细胞聚集。

当运用DNA结合荧光染料后,可观察到一个有特征的图谱,那就是由各种细胞组成的一个细胞周期分布图。

当二倍体细胞被化学定量式DNA染料着色后并在流式细胞仪上分析,会观察到一个很“窄”荧光峰。

它将出现在以荧光强度为X轴、细胞数量为Y轴的坐标上。

因为种种原因G1期细胞具有相同的DNA含量,理论上G1期细胞的DNA含量荧光强度应当一致,并在直方图上的一个通道上出现信号(如图2.2A中,在直方图上出现一条G1期细胞的荧光直线)。

图2.2分别显示了一个理想状态中一台完美的流式细胞仪无偏差检测的直方图(A)和实际分析得到的呈高斯分布的直方图(B)。

在B图中,使用Dean 和 Jett 多项式S期分析模型进行分析识别出的G1、G2和S期细胞分布。

如果流式细胞仪十分完美且DNA染料的特异性绝对专一,这种情况将会发生。

而在实际中,流式细胞仪本身存在着许多变异性,此外DNA染料的着色也存在生物学的变异。

因此,检测得出的G1期细胞的荧光分布正常的是呈高斯曲线分布。

这种“钟”型分布与检测的变异相关(图2.2B)。

检测中的变异越大,高斯曲线的宽度越宽。

有一个名为“变异系数”(CV)的指标用于描述峰的宽度。

CV是一种规格化的标准差,定义为CV=100*标准差/平均值。

相类似,G2和M期细胞它们拥有两部的正常G1期细胞的DNA含量,从而在直方图上形成一个两倍于G1信号峰D.I.2.0的高斯峰(见图2.2)。

实际上,G2/G1的比值常小于2.0,可能是因为G2期细胞的DNA-蛋白(染色质)聚集得更紧密或更浓缩。

从而DNA染料着色时与DNA位点的结合能力被削弱。

最常见的G2/G1的比值是1.97。

在理论上的完美流式细胞仪上检测时,S期细胞将分布自所有G1期细胞直方图右侧并一至延伸到所有G2期细胞直方图的左侧。

因为细胞一旦开始进入S期便会开始合成DNA,并紧帖着G1期细胞开始向外延伸。

而后DNA含量不断增加直至完成S期阶段进入G2期。

不幸的是,实际中的直方图分布并不是如此简单,这是因为G1、G2期的DNA峰分布并直线,而是有宽度的高斯分布,而S期分布则更宽。

所形成的结果是早期S期细胞与G1期细胞相互叠加,而后期S期细胞与G2期细胞相互叠加。

区分这些叠加细胞而计算出正确的G1、S和G2期细胞是以下章节讨论的容。

二倍与异倍体细胞的DNA含量正如前面介绍的那样,机体所有的G1期细胞,极少例外,都具有相同的DNA含量和染色质结构。

在哺乳动物中,每个染色体具有两条构成。

这在细胞遗传学者认为是具有“双重DNA含量”(根据实际观察到的染色体数量)的细胞,并且定义了“2N”来描述它们(N是指单个染色数量,单倍染色体的DNA含量)。

而流式细胞仪通常也有相关的术语来描述:“DNA指数(D.I.)1.0”来指代这些G1期细胞的DNA含量。

具有其他DNA含量的细胞并意味着一定是属于异常,如以上介绍的S期和G2细胞和仅有单倍染色体生殖细胞,及一些在体具有四倍DNA含量(D.I.2.0)的细胞(其他例外情况,如存在少数多核细胞)。

所有这些细胞的DNA都具有“整倍”关系,它们之间的差别都是以完整的染色体组为单位的,而这些染色体组中的各染色体都拥有其自身的完整性。

任何DNA含量异常的细胞其染色体组首先发生的异变或致少染色体的结构发生了改变,这们将这些细胞称为“异倍”DNA含量(针对于整倍体之言)。

因为整个细胞或细胞核DNA流式细胞仪无法确切检测出染色体数量,流式细胞仪无法确定哪些是DNA指数为1.0的正常细胞,所以要使用已知样本来事先定义二倍体细胞。

同样的,当细胞的DNA指数为2.0时我们称之为G2期细胞,或四倍体细胞或一个拥有异常DNA含量的异倍体细胞。

在流式细胞仪进行检测时,它的位置事先也要精确地进行定义。

流式细胞仪通过观察DNA指数为非1.0整倍的细胞而能检测出染色体的变化,但这些细胞的染色体的结构和数量必须发生了改变。

因为名词“异倍体”实际是指通过染色体来确认的,当我们通过流式细胞仪检测DNA含量来发现它们时,要以“DNA-异倍体”来形容它们。

DNA异倍体细胞通常,但非绝对,与恶性组织有关系。

但一些例外情况必须注意,如一些良性肿瘤(如分泌腺肿瘤)和恶变前的上皮细胞。

当一个恶性肿瘤通过流式细胞仪DNA-异倍体峰检测出来时,直方图分析时会发现在肿瘤中异倍体细胞与二倍体细胞相互混合。

二倍体细胞包括淋巴细胞、皮细胞、纤维原细胞和一些基质成份,它们经常在样本中占一定的数量。

肿瘤和基质细胞都会有部分细胞正在进行细胞循环过程,经历着G1 → S → G2 → M期(基质细胞的S和G2期细胞数量通常比恶性细胞的要少得多),所以此时得到的DNA直方图通常是由两个细胞循环相互叠加构成的,但MultiCycle和ModFit都有专门的模型对它们进行分析。

细胞周期分析和DNA含量直方图DNA直方图要求数学方法来进行分析目的是精确地识别出被覆盖的G1、S和G2期细胞的分布;这些分析方法已经历了过去二十多年的发展与完善。

从DNA含量直方图中提炼出细胞周期图的方法也从简单的图形识别发展到更为复杂的曲线拟合。

所有简单分析方法都是基于G1和G2期细胞与S期之间叠加很少,G1和G2期细胞数量与直方图上检测到的G1、G2期数量接近的假设。

有两种具体计算方法。

第一种是通过计算G1期曲线的左半部分和G2期曲线的右半部分,然后翻倍后得出G1、G2期细胞,而剩余部分便是S期细胞。

第二种方法是只利用最中间的S期细胞分布,并向左侧G1期平均荧光强度和右侧G2期平均强度延伸而计算出S期细胞。

而左、右侧剩余部分便分别是G1和G2期细胞。

这些方法仅在只有一个细胞循环周期的直方图上才能得出比较准的结果。

以上两种方法都假设G1和G2峰是左右对称的(实际上不同组织染色后并不形成这种对称峰)并且两峰的中间点能够被精确地识别出来。

然而由于G1和G2峰与S期峰总是相互叠加的,所以这些峰的平均值往往并不在它们的最高点上,特别是G2峰。

如果存在第二个细胞周期时,两种周期的细胞相互叠加从而使这种分析方式变得很不可靠。

此外,在这种简单的图形分析方法通常不对细胞碎片和细胞聚集建立模型进行排除。

更具柔性和精确的细胞周期分析方法是基于用数学方法构造出的DNA含量分布图,然后使用曲线拟合方法将这些模型与数据进行匹配。

建立得最好的模型是由Dean和Jett在1974年通过预言细胞周期直方图是呈高斯分布的理论而建立的。

相互叠加的G1、G2峰和S峰可用高斯曲线重新被描述出来。

在最初的提议中,增宽的S期分布是由一个光滑的二次幂抛物线方程来描述的(抛物线的一个部分,y = a + bx + cx2)。

这个模型可以被简化为一次幂曲线(一个增宽的梯型,如以一条直线方程,y = a + bx)或零度斜线(一个增宽的矩型,直线模型,y = a)来拟合。

当直方图的质量与理想中相差太大时,特别是G1或G2峰不呈高斯曲线分布时(底部增宽,倾斜或存在肩峰),简化模型可减少引起G1、S、G2峰叠加的影响。

正如下面章节将要讨论的那样,这种情况经常出现在临床样本中。

在这种情况下,建意使用保守的零次幂或一次幂来拟后S期,除非对直方图的质量高度可靠可选用二次幂。

有些实验驱动形成的S期(通常是培养细胞)分布将会更复杂些,一些可选的分析模型可运用于这些分布。

最为适合的模型是将S期切割成一系列的高斯曲线,然后计算这些曲线的和。

在这个模型中,每个高斯曲线都可达到任意高度。

因此S期可被完全地描述出来,故此模型适用于一些复杂的S期图型。

以上这些模型的优点也是在实践中的主要缺点。

相当灵活的描述S期峰型时会将任何人为造成的假数据也描述出来,并且还会增加近G1、G2期端的S期区域模糊性。

一个比较折中的解决办法是由Fox (1980)提出的,他在Dean和Jett的多项式S期模型中再增加了一个高斯曲线。

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