细胞生物学第十一章细胞周期和细胞分裂
细胞生物学中的细胞周期和细胞分裂
细胞生物学中的细胞周期和细胞分裂细胞生物学是研究细胞的结构、功能和生命过程的科学。
细胞周期和细胞分裂是细胞生物学中非常重要的概念，它们直接关系到细胞的增殖和遗传信息的传递。
本文将从细胞周期和细胞分裂的定义、细胞周期的阶段以及细胞分裂的过程进行详细阐述。
一、细胞周期和细胞分裂的定义细胞周期是指从一次细胞分裂开始，到下一次细胞分裂开始的整个过程。
细胞周期可以分为四个连续的阶段：G1期（细胞生长期）、S 期（DNA合成期）、G2期（前期）和M期（有丝分裂期）。
其中，G1、S、G2三个阶段合称为间期。
细胞分裂是指细胞通过复制染色体并均等分配到两个新的细胞中，从而使一个细胞分裂成为两个细胞的过程。
细胞分裂主要分为两种类型：有丝分裂和无丝分裂。
有丝分裂是大多数真核细胞的分裂方式，而无丝分裂主要发生在原核生物和有些真核生物的有特殊要求的细胞中。
二、细胞周期的阶段1. G1期（细胞生长期）G1期是细胞周期中最长的一个阶段，它通常占据整个周期的一半甚至更长的时间。
在G1期，细胞会进行各种生化代谢活动，例如合成蛋白质和增加细胞器的数量。
在这个阶段，细胞还会接受外界信号，判断是否具备进行DNA复制和细胞分裂的条件。
2. S期（DNA合成期）在S期，细胞会进行DNA的复制，这是细胞周期中至关重要的一个阶段。
DNA的复制过程是通过酶的作用，在细胞核内顺次复制每一个染色体。
这样，每个染色体会变成由两条完全相同的复制体组成的染色体。
3. G2期（前期）G2期是DNA复制完成后距离细胞分裂的前期。
在这一阶段，细胞会进行所必需的准备工作，例如合成蛋白质和其他细胞器的增殖。
细胞会通过检查自身是否具备正常状态来保证细胞分裂的成功进行。
4. M期（有丝分裂期）M期是细胞周期中用于有丝分裂的阶段。
有丝分裂是细胞分裂的一种重要方式，它包括核分裂（核分裂前期、核分裂中期和核分裂后期）和细胞质分裂。
在核分裂前期，细胞核会逐渐发育成具有两个核仁的核。
【细胞生物学】细胞分裂和周期
有 丝
◆M期,即有丝分裂期(mitosis phase)。
分 不一定每种细胞都有四个时期，如胚
裂 期
胎细胞卵裂没有G1期。
7
细胞周期和细胞类群 ◆持续分裂细胞 生殖细胞 造血干细胞 ◆终端分化细胞 神经细胞 肌细胞
永久性失去了分裂能力的细胞。 ◆G0细胞
又称休眠细胞。暂时脱离细胞周期,不进 行增殖,也叫静止细胞群,如某些免疫淋巴
●该期细分为细线期、偶线期、粗线期、双线期、 终变期等。
55
前期I的5个阶段
56
◆细线期(leptotene stage,leptonema)，又称凝集期，主要特 点：染色体已加倍，并凝缩成细线状,但看不到染色体的 双重性。
◆偶线期(zygotene stage, zygonema)，又称配对期： ●联会与联会复合体：细胞减数分裂前期的偶线期，同源
两极的极微管产生重叠的带(overlap zone)。 ●第二，极微管产生滑动， 产生将两极分开的力。 ●微管间的横桥能够提供 机械-化学的活动。横桥上 有较高的ATP酶活性,推测 是一种分子发动机。
50
间期核的重装配
◆有丝分裂后期，两个新核 在分开的姊妹染色体附近 形成
◆染色体去凝聚和核膜重新 装配与Cdc2的失活有关
◆研究思路 ◆实验设计 ●获得同步化的受精的海胆卵细胞 ●在有放射性氨基酸的培养液中培养 ●每10分钟取一次样分离纯化蛋白质进行分析 ◆实验结果 ●发现了周期蛋白B(cyclin B)： ●周期蛋白B的cDNA克隆与周期蛋白B的鉴定
19
细胞周期蛋白在海胆胚胎细胞中 的积累和降解
20
有丝分裂的退出：周期蛋白B的降解
34
MPF激活肌球蛋白促进胞质分裂
细胞生物学第十一章细胞增殖习题及答案 done
第11章细胞增殖及其调控1.高等生物内所有细胞依繁殖状态可分为哪几类？各有何特征？答：大体可以分为四类：（1）G1期细胞(DNA合成前期)：细胞代谢活跃，细胞生长、体积增大，主要进行大部分蛋白质和RNA的合成工作。
（2）S期细胞（DNA合成期）：此阶段细胞内完成DNA的复制，以及组蛋白、非组蛋白合成与核小体结构的复制。
（3）G2期细胞（DNA合成后期）：此阶段的细胞做分列前的最后准备，合成周期蛋白、微管蛋白等。
（4）M期：细胞进入分裂过程，分裂中，细胞内生化合成活动减弱，例如：RNA合成停止，蛋白质合成减少，此期仍有少量非组蛋白合成。
又分前、中、后、末四个状态。
（a）前期主要事件：染色体凝缩，分裂极确定，核仁解体和核膜消失。
（b）中期此期染色体全部移到赤道板位置排列“染色体列队”，是由于以两极对染色体牵引为动态平衡所致。
（c）后期此期主要事件：染色体着丝粒粒区纵向断裂，一分为二。
两姐妹染色单体分别趋向两极。
（d）末期此期的主要事件：子核形成的胞质分裂。
胞质分裂是指核分裂以外的细胞质部分分裂。
动物细胞是以中部缢缩方式，而植物细胞是以形成细胞壁方式进行胞质分裂的。
2.运用3H—TdR的脉冲标况技术如何测定推测细胞周期？答：此内容不考，飘过。
P.S.要看看细胞周期同步化的内容。
3.简述细胞周期中DNA、RNA,组蛋白和非组蛋白的合成概况。
答：见习题1。
4.细胞周期中有哪几个重要的检验点，各有何作用？答：所熟知的有3个检验点：（1）G1->S的检验点：检查G1期的蛋白质、RNA合成工作是否完成。
细胞增殖行为会在G1期之后发生分歧，分为周期细胞和G0期细胞或终端分化细胞。
（2）G2->M期的检验点：检查M期之前的物质、能量准备工作，并进行G2向M期的转变。
该过程由CDK激酶进行调控，CDK1使组蛋白H1磷酸化，促进染色质凝集；使核纤层蛋白磷酸化，使核纤层解聚；核仁蛋白磷酸化，促使核仁解体等等。
细胞周期和细胞分裂的调控机制和新技术研究
细胞周期和细胞分裂的调控机制和新技术研究细胞周期和细胞分裂是细胞生命周期中最为重要的两个过程。
细胞周期包括细胞的生长和复制，以及一系列的控制机制来保证细胞在适当的时机完成这些过程。
而细胞分裂则是细胞生命周期的一个关键步骤，细胞分裂是细胞家族中新生细胞产生的过程，细胞如何在分裂过程中保持各种复杂的机制的协调是至关重要的。
本文将介绍细胞周期和细胞分裂的调控机制和新技术研究。
一、细胞周期的调控机制细胞周期是按照一定顺序进行的，可以分为四个阶段：G1期（生长期）、S期（DNA复制期）、G2期（生长期）和M期（有丝分裂期）。
其中，G1期和G2期是生长期，是有机物质和细胞器的增殖阶段；S期是DNA复制期，是细胞进行DNA复制的阶段；M期是有丝分裂期，是细胞进行核分裂和胞质分裂的阶段。
细胞周期的进展通过细胞周期蛋白激酶（CDK）和相关配体调控，其中，CDK被细胞周期的调控蛋白质所激活。
细胞周期的调控机制包括两种不同的调控机制：内部和外部调控。
内部调控主要由多种蛋白质激酶和激酶抑制剂调控，它们协同调控细胞周期的整个过程。
外部调控包括细胞生长因子的调控和细胞环境条件的调节，如营养缺乏、脂肪含量和温度等。
细胞周期的调控与人类癌症有密切联系，许多癌细胞之所以能够无限增殖，就是因为它们对内部调控机制的破坏和外部调节机制的影响。
二、细胞分裂的调控机制细胞分裂是一个高复杂度、复杂的过程。
细胞分裂的主要过程包括有丝分裂和减数分裂。
在有丝分裂中，细胞核和细胞质一起分裂，最终产生两个完整的细胞；在减数分裂过程中，生殖细胞方向性分裂两次，产生四个不同的细胞。
细胞分裂过程的调控主要还是依靠细胞周期蛋白激酶（CDK）调节。
在有丝分裂过程中，CDK激活的调节蛋白序列可以帮助细胞分裂的各个阶段顺利完成；而在减数分裂中，细胞周期蛋白激酶则可以调节好减数分裂的分裂次数和过程。
三、新技术研究随着生命科学的不断发展，人类早已经有了掌握和改变生命规律的一些新技术。
(完整版)细胞生物学知识点总结
细胞生物学目录第一章绪论第二章细胞生物的研究方法和技术第三章质膜的跨膜运输第四章细胞与环境的相互作用第五章细胞通讯第六章核糖体和核酶第七章线粒体和过氧化物酶体第八章叶绿体和光合作用第九章内质网，蛋白质分选，膜运输第十章细胞骨架，细胞运动第十一章细胞核和染色体第十二章细胞周期和细胞分裂第十三章胚胎发育和细胞分化第十四章细胞衰老和死亡第一章绪论1.原生质体：被质膜包裹在细胞内的所有的生活物质，包括细胞核和细胞质细胞质：细胞内除核以外的原生质，即细胞中细胞核以外和细胞膜以内的原生质部分原生质体：除去细胞壁的细胞2.结构域：生物大分子中具有特异结构和独立功能的区域3.装配模型：模板组装，酶效应组装，自组装4.五级装配：第一级,小分子有机物的形成第二级，小分子有机物组装成生物大分子第三级,由生物大分子进一步组装成细胞的高级结构第四级,由生物大分子组装成具有空间结构和生物功能的细胞器第五级，由各种细胞器组装成完整细胞6.支原体：目前已知的最小的细胞第二章细胞生物的研究方法和技术1.显微镜技术：光镜标本制备技术、2.光镜标本制备技术步骤：样品固定、包埋与切片、染色3.电子显微镜种类：透射电子显微镜，扫描电镜，金属投影，冷冻断裂和冷冻石刻电镜，复染技术，扫描隧道显微镜4.细胞化学技术：酶细胞化学技术，免疫细胞化学技术，放射自显影5.细胞分选技术：流式细胞术6.分离技术：离心技术，层析技术，电泳技术第三章质膜的跨膜运输1.细胞功能：外界与通透性障碍，组织和功能定位，运输作用，细胞间通讯，信号检测2.膜化学组成：膜脂，膜糖，膜蛋白3.膜脂的三个种类：磷脂，糖脂，胆固醇4.脂质体用途：用作生物膜的研究模型，作为生物大分子与药物的运载体5.膜糖功能：细胞与环境的相互作用，接触抑制，信号转导，蛋白质分选，保护作用。
6.膜蛋白类型：整合蛋白，外周蛋白，脂锚定蛋白7.膜蛋白功能：运输蛋白，酶，连接蛋白，受体（信号接受和传递）8.不对称性的研究方法：冰冻断裂复型，冰冻蚀刻9.膜流动性研究方法：质膜融合，淋巴细胞的成斑成帽效应，荧光漂白恢复技术10.膜流动性的重要性：酶活性，信号转导，物质运输，能量转换，细胞周期11.影响膜脂流动性的因素：脂肪酸链，胆固醇，卵磷脂/鞘磷脂比值12.影响膜蛋白流动的因素：整合蛋白，膜骨架，细胞外基因，相邻细胞，细胞外配体、抗体、药物大分子13.膜骨架的主要蛋白：血影蛋白，肌动蛋白和原肌球蛋白，带4.1蛋白，锚定蛋白14.转运蛋白质包括：载体蛋白，通道蛋白15.协同运输的方向：同向协同，反向协同第四章细胞与环境的相互作用1.细胞表面结构：细胞外被、膜骨架、胞质溶胶2.细胞外被功能：连接，细胞保护，屏障3.糖萼：由细胞表面的碳水化合物形成的质膜保护层，又称为多糖包被。
细胞生物学：第11章-2 细胞增殖及其调控
中期II、后期II、末期II，
最后形成4个单倍体细胞。
24
比较有丝分裂与减数分裂
]◆有丝分裂是体细胞的分裂方式，减数分裂主要是
产生配子的过程;
◆有丝分裂是一次细胞周期, DNA复制一次, 分裂一 次,染色体由2n→2n; 减数分裂是两次细胞周期,DNA复制一次,细胞分裂 两次, 染色体由2n→1n; ◆有丝分裂中,每个染色体是独立活动; 减数分裂,染色体要配对、联会、交换和交叉。
合成。
47
MP F
的 结 构
48
•2001年10月8日美国人Leland Hartwell、英国人Paul Nurse、Timothy Hunt因对细胞周期调控机理的研究而获 诺贝尔生理医学奖。
Leland H. Hartwell
R. Timothy (Tim) Hunt
Sir Paul M. Nurse 49
CHAPTER 11
Cell Proliferation and it’s Regulation
1
二、减数分裂
◆概念：减数分裂是细胞仅进行一次DNA复制，随后进行
两次分裂，染色体数目减半的一种特殊的有丝分裂
◆发生分裂的细胞
生殖细胞进行的产生配子的分裂过程，
其结果是产生了染色体组数目减半的配子； ◆连续的两次分裂 ◆两个基本特点 ●第一次减数分裂 ●第二次减数分裂 ●染色体组数目减半
Cln 1、 CDK1(CDC28) 2 Clb 5、 CDK1(CDC28) 6 CDK1(CDC28)
CDK1(CDC2) Clb 1-4
• *包括D1-3，各亚型cyclin D在不同细胞中的表达量不 同，但具有相同的功效。
44
• G1期，在生长因子的刺激下，cyclin D表达，并与
细胞周期和细胞分裂的控制机制
细胞周期和细胞分裂的控制机制细胞是组成生命的基本单位，每个细胞都包含着巨大的生命活动。
而细胞周期和细胞分裂是细胞生命周期中非常重要的两个部分，对于细胞的稳定生长和发展起着至关重要的作用。
本文将讨论细胞周期和细胞分裂的控制机制，以及对其的理解和应用。
1. 细胞周期的不同阶段细胞周期可以分为四个阶段：G1阶段、S阶段、G2阶段和M阶段。
G1阶段是细胞的生长期，细胞在此期间进行生长和代谢；S阶段是DNA合成阶段，细胞会复制DNA；G2阶段是DNA复制完成后的准备期，细胞准备进入下一个阶段；M阶段是细胞分裂阶段，分为细胞有丝分裂和分裂。
2. 细胞周期的调控和控制机制细胞周期的调控是由细胞周期蛋白激酶(CDK)和环激酶(Cyclin)控制的。
CDK是蛋白激酶，它与Cyclin结合后才能活跃。
当Cyclin达到一定的浓度才能与CDK结合，促使细胞从一个阶段进入下一个阶段。
细胞周期的控制机制也包括两种：内部调控和外部调控。
内部调控主要通过各种生长因子的诱导，刺激某种生长信号，来调节细胞周期。
细胞周期的外部调控受到外部环境干扰很大，比如物理刺激、化学刺激、DNA损伤等都会影响细胞周期。
3. 细胞分裂的控制机制细胞分裂包括有丝分裂和减数分裂两种类型。
有丝分裂是一种形态变化相对简单的分裂方式，通过精细配合的染色体运动驱动细胞分裂。
减数分裂是一种复杂的分裂方式，通过两轮分裂形成四个细胞，逐渐减少染色体的数量和体积。
细胞分裂的控制是由细胞周期蛋白激酶控制的。
有丝分裂的开始是由蛋白激酶蛋白Akinase和CyclinB1调控的，它们的浓度变化可以调节细胞分裂的时机和速度。
减数分裂的开始比较复杂，主要是通过信号传递途径和机制来实现。
4. 对细胞周期和细胞分裂的理解和应用细胞周期和细胞分裂是生命系统中非常重要的组成部分，对于生命的发展和繁殖起着关键的作用。
了解细胞周期和细胞分裂的控制机制，有助于人们进一步探究生命的本质和规律，可以帮助人们预防和治疗各种疾病，同时也对新药物和生物技术的研究有很大的推动作用。
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
有丝分裂（mitosis）
有丝分裂过程——前期细胞内事件
• 核仁组织者组装至所属染色 体中，核仁分解并最终消失；
• 核纤层蛋白磷酸化，导致核 纤层降解，核膜随之破裂； • 组蛋白H1磷酸化，使染色质 (螺线管)组装成染色体，并在 着丝粒两侧附着动粒;
• 中心体发出微管形成星体并 向细胞两极移动，形成纺锤体。
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
洋葱根尖细胞的缩时显微电影技术观察
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
细胞的有丝分裂观察
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
Animal Cell
Mitosis-animal cell and onion
Plant Cell Mitosis-onion
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
无丝分裂（amitosis）
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
In side the cell Mitosis-3
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
有丝分裂（mitosis）
• 有丝分裂（mitosis）是真核生 物体细胞的分裂方式，其主要特 征是分裂时期出现了由纺锤体和 染色体组成的有丝分裂器，将遗 传物质平均分配到两个子细胞中 保证了细胞在遗传上的稳定性。
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
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也叫静止细胞群,如某些免疫淋巴细胞, 肝,肾细
胞等。
细胞生物学第十一章细胞周期和细
11
胞分裂
12.1.2 细胞周期各时相的合成活动
◆G1期 (Gap1 phase)
DNA合成前期。主要合成rRNA、蛋白质、脂类和碳水化合 物。在G1期的后期, DNA合成酶的活性大大增加。
◆S 期 (synthesis phase)
Chapter 12
细胞周期和细胞分裂
细胞生物学第十一章细胞周期和细
1
胞分裂
纲要
12.1 细胞周期
12.2 细胞周期调控 ☆
12.3 有丝分裂 12.4 减数分裂
细胞生物学第十一章细胞周期和细
2
胞分裂
12.1 细胞周期cell cycles
通过细胞分裂产生的新细胞的生长开始到 下一次细胞分裂形成子细胞结束为止所 经历的过程称为细胞周期。
DNA合成期。合成DNA，组蛋白, DNA复制所需的酶都在 这一时期合成。
细胞生物学第十一章细胞周期和细
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胞分裂
◆G2 期(Gap 2 phase)
大量合成ATP、RNA、蛋白质, 包括微管蛋白和成熟促进因子 MPF(maturation promoting factor)等，为有丝分裂作准备。
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胞分裂
Phases of the cell cycle
细胞生物学第十一章细胞周期和细
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胞分裂
细胞周期和细胞类群
◆持续分裂细胞
如性细胞、造血干细胞
◆终端分化细胞
永久性失去了分裂能力的细胞。高度特化的细 胞, 如哺乳动物的红细胞、神经细胞等。
◆G0细胞
又称休眠细胞。暂时脱离细胞周期,不进行增殖,
将处于分裂期的细胞（M期）与处于细胞周期其他 时期（G1期、S期、G2期）的细胞融合, M期的细 胞质总是能够诱导非有丝分裂的细胞中的染色质 凝集,这种现象称为染色体超前凝集。
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胞分裂
G1期细胞与M期细胞融合
染色体为单线状
细胞生物学第十一章细胞周融合
后来称为成熟促进因子MPF (maturation promoting factor，MPF) ，是指M期细胞中存在的促进细胞 分裂的因子。
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胞分裂
MPF的结构组成
是由两个不同的亚基组成的异质二 聚体:
◆保罗·纳西的贡献是发现了CDK。
◆蒂莫西·亨特的贡献是发现了调节CDK的功 能物质Cyclin.
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胞分裂
细胞生物学第十一章细胞周期和细
7
胞分裂
12.1.1 细胞周期时相及类型
Phases of the cell cycle
◆G1期(Gap 1 phase),即从M期结束到S期开始前的一段间 歇期;
◆ M期
核分裂和胞质分裂，并形成两个子细胞。
细胞生物学第十一章细胞周期和细
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胞分裂
12.1.3 细胞周期的研究方法
细胞同步化(synchronization)
◆诱导同步法
●DNA合成阻断法 胸腺嘧啶 ●中期阻断法 秋水仙素
◆选择同步法(selection synchrony)
●有丝分裂选择法
●细胞沉降分离法
为粉末状
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胞分裂
G2期细胞与M期细胞融合
染色体为双线
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胞分裂
成熟促进因子MPF(maturation promoting factor)的发现
卵细胞提取物注射实验
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胞分裂
在M期的细胞中有促进细胞分裂的因子存在, 在最 初时称之为M-期促进因子(M-phase promoting factor, MPF),
细胞周期的控制有两个主要事件:
对DNA复制起始的控制
对染色体凝集的控制
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胞分裂
● DNA复制起始的控制因子
使用的细胞系：Hela细胞；
①研究方法：G1期细胞同S期细胞融合； 结果：G1期的细胞质受到S期细胞质的激活, 开始了DNA复制； 结论：S期细胞的细胞质中含有促进G1期细胞进行DNA复制的起 始因子。
◆条件突变(conditional mutants)
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胞分裂
12.2 细胞周期调控
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胞分裂
12.2.1 细胞周期调控概述
◆细胞周期的控制系统(cell-cycle control system)
类似于中央控制系统(central control system)。 细胞周期中的基本事件, 如DNA复制、有丝分裂、胞质
◆S期,即DNA合成期(DNA synthetic phase);
◆G2期(Gap 2 phase), 即DNA合成后(S期)到有丝分裂前的 一个间歇期;
◆M期,即有丝分裂期(mitosis phase)。
不一定每种细胞都有四个时期，如胚胎细胞没有G1期。
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胞分裂
Embryonic cell cycles
②研究方法：S期细胞与G2期细胞融合 结果：G2期的细胞核不能再启动DNA的复制。 结论：S期的细胞质中的DNA复制起始因子对已进行了DNA复制
的G2期的细胞核没有作用。
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胞分裂
● 染色体超前凝集(premature chromosome condensation,PCC)
分裂都是通过中央的细胞周期控制系统控制的。
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胞分裂
细
胞
中央控制系
周
统如同一个 顺时钟移动
期
的指针, 当
的
它到达某一
控
位置时触发
制
一个反应。
系
统
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胞分裂
12.2.2 蛋白激酶在细胞周期调控中的作用 细胞融合实验
◆研究者：1970年，Colorado 大学的Potu Rao 和 Robert Johnson
在这一过程中, 细胞的遗传物质复制并均 等地分配给两个子细胞。
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胞分裂
细胞生物学第十一章细胞周期和细
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胞分裂
2001 年诺 贝尔 生理 学/医 学奖 得主
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胞分裂
2001年诺贝尔生理学与医学奖:
◆利兰·哈特韦尔发现了控制细胞周期的基因， 其中一种被称为“START” 的基因对控制各 个细胞周期的最初阶段具有决定性的作用。