第十二章细胞增殖及其调控
第十二章 细胞增殖及其调控
第十二章细胞增殖及其调控一、填空题1.在细胞有丝分裂中, 微管的作用是；微丝的作用是。
2.中心粒是由_________构成的，每个中心体各含有一对互相__________的中心粒，在细胞周期的______________期进行复制。
3.动物细胞的有丝分裂器有、、和四种类型的微管；植物细胞中没有。
4.细胞分裂的方式有、和。
5.细胞周期可分为四个时期即、、和。
6.最重要的人工细胞周期同步化的方法有阻断法和阻断法。
7.2001年诺贝尔医学和生理学奖授予了三位科学家，他们在方面作出了杰出贡献。
8.按照细胞增殖能力不同，可将细胞分为三类即、和。
9.在细胞周期调控中，调控细胞越过G1/S期限制点的CDK与周期蛋白的复合物称为。
10.以培养细胞为材料，通过有丝分裂选择法可以获得M期的细胞，这是因为培养的细胞在M期时。
11.用DNA合成阻断法获得同化细胞时，常用的阻断剂是和。
12.MPF由两个亚单位组成，即和。
当两者结合后表现出蛋白激酶活性，其中为催化亚单位，为调节亚单位。
13.肝细胞和肌细胞属于不同细胞周期类型，肝细胞在受到损伤情况下能进行分裂，而肌细胞却不行，由此可判断肝细胞属于，而肌细胞属于。
14.细胞周期中重要的检验点包括、、和。
15.在减数分裂的前期发生同源染色体的和等位基因的；在有丝分裂后期中，是发生分离，而在减数分裂后期I中则是发生分离。
16.细胞减数分裂中，根据细胞形态的变化可以将前期Ⅰ分为、、、、。
17.细胞完成和全过程称为细胞增殖周期，简称细胞周期。
18.根据增殖状况，可将细胞分为3类，分别为、、。
19.可以选用等DNA合成抑制剂可逆的抑制DNA合成，通过药物诱导实现细胞周期的同步化。
20.用甲氨蝶呤将培养细胞同步化后再用秋水仙素胺短暂处理，可以获得大量的分裂相，显带后将呈现出更多更细的带纹。
21.和动物细胞的细胞周期相比较，植物细胞的细胞周期两个突出的特点是和。
22.所有染色体排列到上，标志着细胞分裂已进入中期。
细胞增殖及其调控
细胞增殖及其调控细胞依赖增殖维持其存在，繁衍后代。
细胞增殖是细胞生命活动的重要特征之一。
细胞增殖包含3个组成部分，即生长、DNA复制和细胞分裂，这些均体现在细胞周期进程中，因此细胞增殖是通过细胞周期实现的。
细胞增殖受到严密的调控机制所监控。
任何细胞，不管是简单的单细胞，还是高等生物体内的细胞，其增殖过程都必须遵循一定的规律。
细胞周期与细胞分裂(细胞周期、有丝分裂、减数分裂)细胞周期的调控（Cdk激酶和周期蛋白在细胞周期进程中的调控作用及其活性调节、细胞周期运转的调控、其他内在、外在因素在周期调控中的作用）细胞周期与细胞分裂细胞周期㈠细胞周期(cell cycle)概述细胞依靠增殖维持其存在，繁衍后代。
为了阐明细胞是如何繁殖的，应该考虑三个主要问题：①细胞如何复制它的内含物；②它们如何分配复制好的内含物并分裂为二；③它们如何协调好上述两个过程必需的所有机器，以保证诸如只有在复制完成后才进行细胞分裂。
细胞增殖受到严密的调控机制所监控。
任何细胞不管是简单的单细胞，还是高等生物体内的细胞，其增殖过程都必须遵循一定的规律。
细胞增殖过程中，任何一个关键步骤的错误，都有可能导致严重后果，甚至细胞死亡。
在高等生物中细胞增殖调控更为复杂。
它不仅要遵循细胞自身的增殖调控规律，同时还要遵守生物体整体调控机制的调节。
不然，不受约束而生成的细胞将被机体免疫系统所清除，或癌变，威胁整个生命。
由此可见，细胞增殖调控是整个生命活动的最基本保证。
细胞周期(cell cycle)是指连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂完成所经历的过程。
细胞周期有时也称为细胞生活周期(cell life cycle)或细胞繁殖周期(cell reproductive cycle)。
人们最初从细胞形态变化考虑，将细胞周期简单地划分为两个相互延续的时期，即细胞有丝分裂期(mitosis)和位于两次分裂期之间的分裂间期(inter phase)。
(整理)细胞生物学第十二章细胞增殖及其调控课程预习
第十二章细胞增殖及其调控一、细胞周期概述(一)细胞周期细胞周期是指细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分完成所经历的一个有序过程。
其间细胞遗传物质和其他内含物分配给子细胞。
细胞周期时相组成：间期(inter phase)：G1期、S期、G2期；有丝分裂期(mitosis phase)：M期；胞质分裂期(cytokinesis)。
细胞沿着G1→S→G2→M→G1周期性运转，在问期细胞体积增大(生长)，在M期细胞先是核分裂，接着胞质分裂，完成一个细胞周期。
细胞周期时间：不同细胞的细胞周期时间差异很大，S+G2+M的时间变化较小，细胞周期时间长短主要差别在G1期。
根据增殖状况，细胞分类三类：连续分裂细胞(cycling cell)、休眠细胞(G0细胞)和终末分化细胞。
(1)连续分裂细胞这类细胞始终保持旺盛的增殖活性，不停地通过G1期及细胞周期各时期，完成细胞分裂，称为增殖细胞。
这类细胞代谢水平高，对环境信号敏感，分化程度都比较低，如：胚胎早期的细胞、造血干细胞、上皮基底细胞，它们对机体的建立和组织的更新起了十分重要的作用。
(2)休眠细胞这类细胞可长期停留在G1早期而不越过R点，处于增殖静止状态。
它们合成具有特殊功能的RNA和蛋白质，使细胞的结构和功能发生分化，但这类细胞并未丧失增殖能力，在一定条件下可以恢复其增殖状态，但需要经过较长的恢复时间。
通常把这类细胞称为G期细胞。
如：肝、肾的实质细胞、血液中的淋巴细胞都属于这类细胞。
它们通常处于G状态，当组织受到损伤或激素的刺激时可重新进入细胞增殖周期。
细胞遗传学中常用PHA(植物凝集素)来刺激处于G状态的淋巴细胞进入细胞周期，从而获得大量分裂期细胞来制备染色体。
(3)终末分化细胞这类细胞的结构和功能发生高度分化，已经丧失增殖能力，期，直到衰老死亡。
如：人的红细胞、神经元细胞和骨骼肌细胞等。
终生处于G(二)细胞周期中各个不同时期及其主要事件(1)G期(DNA合成前期)。
细胞生物学 第十二章 细胞增殖及其调控
第十二章细胞增殖及其调控一、细胞增殖的意义细胞增殖cell proliferation,是细胞生命活动中的一个重要部分，对于多细胞生物体的生长发育以及生物种群的延续都具有十分重要的意义。
例如一个成年人约由1014个细胞构成，而如此多的细胞均来源于同一个受精卵，是通过大量的、连续不断地细胞分裂增殖以及细胞分化才形成人体的。
此外，每个人体平均每秒钟还要增补产生几十万个新细胞，来补偿体内各种衰亡细胞的损失，维持机体细胞数量的相对平衡。
二、细胞周期 cell cycle（一）细胞周期的概念细胞增殖包括：细胞生长、DNA复制和细胞分裂三个主要事件，构成细胞周期。
可分为四个期：G1期、S期、G2期和M期。
其中的S期是DNA合成期，M期是分裂期，而G1和G2期分别是合成前期和合成后期。
因为分裂期染色体出现了明显形态特征，∴通常从一次分裂中期到下一次分裂中期的历程称为一个周期。
M期中又可分为前期、中期、后期和末期四个阶段。
从细胞增殖行为来看，细胞在晚G1期开始分歧为三类：①周期性细胞，即持续在周期中运转的细胞；②G O期细胞（休眠细胞），即暂时脱离周期不增殖，但在适当刺激下仍可恢复进入周期的细胞；③终端分化细胞（特化细胞），即不可逆地脱离周期，丧失分裂能力，但仍然保持正常生理机能的细胞。
（二）细胞周期的速率细胞周期时间（TC）是随细胞类型不同而异的，周期内四个期的时间亦各不相同。
一般规律是：①S期长,M期短；②G1期时间（TG1）易变，但TG2、TS和TM都变动不大；③ TG1长短是细胞周期速率变化的基础。
（三）细胞周期各时相的时间测定●仅M期可依据染色体形态变化来判断，而其它的三个期皆无形态判断依据。
●3H—TdR脉冲标记和放射自显影观测▲标记物仅在S期能渗入细胞▲最先在M期显现标记的是被标记时的S期最晚期细胞▲细胞周期中各期时间的推算：TG2 = 换液洗脱→被标记M细胞出现TM = 被标记M细胞出现→占M细胞总数最大值TS= 被标记M细胞达总数的50%→降回50%TC= 被标记M细胞始出现→再次又开始出现TG1 = TC-TG2-TM-TS●流式细胞仪测定法能快速测定和分析流体中的细胞或颗粒物的各种参数，如DNA、RNA和蛋白质等含量变化，目前被广为应用于细胞周期研究。
第十二章 细胞增殖及其调控
3）其他方法：通过显微缩时摄像技术可以求出分裂间期和分裂期的准确时间；通过在不同的时间对细胞群体进行计数，可以推算出细胞群体的倍增时间，即细胞周期的总时间。
1、脉冲标记DNA复制的细胞分裂指数观察测定法
2、流式细胞分选仪测定法
（四）细胞周期同步法
⑤终变期（再凝集期）
染色体更加变粗。交叉明显，数量减少。交叉向染色体的端部移行，称为端化。核膜、核仁消失。纺锤体形成。
（2）中期Ⅰ
同源染色体的每一对姊妹染色单体在着丝粒处并连在一起，1对动粒朝向同一极，同源染色体的两个染色体通过动粒微管分别连向不同的极。四分体逐渐向赤道方向移动，最终排列在赤道面上。
（一）减数分裂前间期
最大特点在于S期持续时间较长。
另一个重要特点是，在植物百合中发现，其减数分裂前间期的S期仅复制其DNA总量的99.7%~99.9%，而剩下的（DNA小片段）0.1~0.3%要等到减数分裂前期才进入复制。
另外还发现，在一种L蛋白，在前间期与上述DNA小片段结合，阻止其复制。
细胞周期同步化是利用人工诱导或药物诱导的方法，使细胞同步化在细胞周期的某个特定时期，从而获得处于相同细胞周期的细胞作为实验材料。常用的方法有：人工选择同步化和药物诱导同步化。还可分为自然同步化和人工同步化。
自然同步化的例子有：
1）海胆受精卵最初几次分裂是同步的；
2）细菌的休眠孢子进入营养环境后能发生同步萌发；
中心体与其周围的微管一起被称为星体（在动物细胞中） 。中心体在间期也进行了复制。细胞分裂开始，两个星体即逐渐向细胞的两极运动。
2、前中期
① 核膜破裂，标志着前中期的开始。
② 纺锤体的装配。
3、中期
所有染色体排列到赤道板上，纺锤体呈典型的纺锤样。
细胞周期调控
1.APC （Anaphase Promoting Complex ）（后期促进因子）的功能
APCБайду номын сангаасM期调控的核心成员
1.调控蛋白质的降解
M期周期蛋白的泛素化降解 非周期蛋白质的降解
2.调控纺锤体装配检验点
1.调控蛋白质的降解
M期周期蛋白的泛素化降解 非周期蛋白质的降解
APC主要介导两类蛋白降解: Anaphase Inhibitors和Mitotic Cyclin。前者维持姐 妹染色单体粘连, 抑制后期启动；后者的降 解意味着有丝分裂即将结束，即染色体开 始去凝集，核膜重建。
这些基因有一定的分工，各自发挥作用时期
不同。在不同的细胞周期阶段不同的CDK与 不同的细胞周期蛋白结合，推动细胞周期的 运转。
（三）细胞周期蛋白依赖激酶
1. 细胞周期蛋白依赖激 酶 CDKs家族的基础 成员是一些同源的 34KD基因编码的蛋白
2.CDK的抑制蛋白
芽殖酵母：far1、Sic1 裂殖酵母：Rum1 哺乳动物细胞
2.MPF导致一系列磷酸化活动
（1）
促进微管组织中心的一些蛋白质及 其微管结合蛋白磷酸化，促使细胞骨架重 排，形成纺锤体。 （2） 促进核纤层蛋白磷酸化，促使核膜 崩解。 （3） 促进核仁组织者的结合蛋白如核仁 素等蛋白磷酸化，从而使核仁解体。 （4） 促使H1组蛋白两臂上的一些位点磷 酸化，引发染色质凝集。
（3）APC活性受到纺锤体装配检验点
(spindle assembly checkpoint)的检控
（六）DNA复制检验点 参与调控S/G2/M期的转化
细胞中存在着一系列检验DNA复制进程的
检验机制，DNA复制没有完成，细胞就不 能向下一个阶段转化 DNA复制尚未完成时，CDK激酶的活性不 能表达
第十二章 细胞周期与细胞增殖
酵母细胞的细胞周期
酵母细胞的细胞周期与标准的细胞
周期在时相和调控方面相似
酵母细胞周期明显特点:
1.酵母细胞周期持续时间较短；2.
封闭式细胞分裂，即细胞分裂时核膜 不 解 聚 ； 3. 纺 锤 体 位 于 细 胞 核 内 ； 4.
在一定环境下，也进行有性繁殖
芽殖酵母 budding yeast
G1期(gap1)，指从有丝分裂完成到期DNA复制之前的间隙时间。
S期(synthesis phase)，指DNA复制的时期。 G2期(gap2)，指DNA复制完成到有丝分裂开始之前的一段时间。
M期又称D期(mitosis or division)，细胞分裂开始到结束。
Eucaryotic Cell Cycle
在细线期或合线期加入DNA合成抑制剂，则抑制SC的形
成。
四、减数分裂过程中的DNA 重组
染色体组的重组合 发生在减数分裂的中期I。由于染色体在赤道 板上排列的随机性，会出现自由组合重组
染色体的交换与交叉 发生在减数分裂的前期I。偶线期，同源染 色体发生断裂和重组，同源染色体间发生染色 体的交换。出现交叉端化。
A typical mammalian cell has a cell cycle time of 24 hours, with 12 hr G1, 6-8 hr S, 3-4 hr G2, and 1 hr M
◆根据细胞周期运转的不同，可将多细胞动物
的细胞分为三类：
– ①周期中细胞：细胞持续分裂，细胞周期连续运转。
前中期(prometaphase)
◆核膜破裂成小的膜泡，这一过程是由核纤层蛋白中 特异的Ser残基磷酸化导致核纤层解体 ◆纺锤体微管与染色体的动粒结合，捕捉住染色体, 每个已复制的染色体有两个动粒，朝向反方向，保证与 两极的微管结合；纺锤体微管捕捉住染色体后，形成三 种类型的微管（动粒微管管、极性微管和星体微管）
细胞生物学第十二章.细胞分裂和细胞周期1
五、特殊的细胞周期
1.早期胚胎细胞的细胞周期 （从第2次卵裂到第12次卵裂）G1期和G2 期非常短，以至认为早期胚胎细胞仅含S 期和M期。
30min / 细胞周期 非洲爪蟾
卵裂
2.酵母细胞的细胞周期
芽殖酵母和裂殖酵母-4个时相 核膜不分裂，纺锤体位于细胞核内
3.植物细胞的细胞周期
4个时相 不含中心体，纺锤体装配微区启动，细胞板胞质分裂
细胞周期长短
细胞类型 早期蛙胚胎细胞 酵母细胞 细胞周期时间 30min 1.5-3h
小肠上皮细胞
人肝细胞
12h
1 year
细胞周期时间长短主要差别在G1期。
小鼠食管上皮细胞T=115h G1=103h
十二指肠上皮细胞T=15h G1=6h
细胞在体内的增殖特性
根据增殖特点，细胞分三类： （1）周期中细胞（cycling cell） 连续增殖的周期中细胞，主要包括造血干细胞、皮肤 的表皮细胞、消化道细胞等。 （2）Go期细胞 (静止期细胞，quiescent cell) 一般情况下不增殖，当受到损伤后，又重新进入细胞 周期，如肝细胞、血管内皮细胞等。 （3）终末分化细胞 完全失去了增殖能力，如成人心肌细胞、神经细胞等。
第三节 细胞周期的调控
MPF的发现及其作用
Maturation-promoting factor 卵细胞促成熟因子/成熟促进因子 M phase-promoting factor M期促进因子
G2期
M期
1970、1972、1974 Rao和Johnson
Hela细胞
M期细胞
灭活的仙台病毒 细胞融合
3H-TdR（胸腺嘧啶核苷）标记的有丝分裂标
第十二章 细胞增殖及其调控
第十二章细胞增殖及其调控一、名词解释1、细胞周期：细胞物质积累与细胞分裂的循环过程。
从一次细胞分裂结束开始，经过物质累积过程，直到下一次细胞分裂结束为止，称为一个细胞周期。
2、细胞周期检验点：是细胞周期中的一套保证DNA复制和染色体分配质量的检查机制。
是一类负反馈调节机制。
当细胞周期进程中出现异常事件，如DNA损伤或DNA复制受阻时，这类调节机制就被激活，及时地中断细胞周期的运行。
待细胞修复或排除故障后，细胞周期才能恢复运转。
（百度）3、细胞分裂周期基因：与细胞分裂和细胞周期有关的基因，称为cdc基因。
最早是在简单真核生物芽殖酵母和裂殖酵母中发现并分离出约40-50个细胞增殖必须的基因，根据被发现的先后顺序，分别命名为cdc2，cdc25，cdc28等。
（百度）4、细胞周期蛋白：其含量随细胞周期进程的变化而呈现出周期性变化。
一般在细胞分裂的间期内积累，在分裂期内递减，尤其在后期急剧下降，在下一个细胞周期中又重复这一消长现象。
简称周期蛋白。
5、CDK：6、G0期细胞：指暂时离开细胞周期，停止细胞分裂，去执行一定的生物学功能。
一旦得到信号指使，会快速返回细胞周期，分裂增殖的细胞。
7、细胞促分裂因子MPF: 在成熟的卵细胞的细胞质中，可以诱导卵母细胞成熟的一种物质，称为促成熟因子。
8、早熟凝集染色体PCC：与M期细胞融合的间期细胞产生了形态各异的染色体凝集，称之为早熟凝集染色体9、联会复合体：在联会的部位形成的一种特殊复合结构，沿同源染色体长轴分布，宽1.5-2μm，在电镜下可以清楚地显示其细微结构。
10、细胞周期同步化：是指在自然过程中发生或经人为处理造成的整个细胞群体处于细胞周期的同一时期二、判断题1、在细胞分裂时内质网也要经历解体与重建的过程。
2、在细胞有丝分裂的前期，染色体的动粒与动粒微管结合，形成纺锤体。
3、在细胞分裂时，动粒微管和极微管都参与了染色体的运动。
4、细胞周期分为G1、S、G2和M期，但不是所有的分裂细胞都有这四个时期。
细胞增殖及其调控(共84张PPT)
• 囊泡膜形成新的质膜，两侧质膜来源于共同的 囊泡，膜间有连通的管道，形成胞间连丝。
植物细胞成膜体的形成
三、 减数分裂（Meiosis）
• 细胞增殖是生命的基本特征：种族繁衍、个体发 育、机体修复等离不开细胞增殖。
• 胚胎发育从1个受精卵增至1012细胞，成年1014;
• 成人每秒有数百万新细胞产生，补偿血细胞、小 肠粘膜细胞和上皮细胞的衰老和死亡。
• 细胞增殖是通过细胞周期(cell cycle)实现，细 胞周期的运行受相关基因严格监视和调控。
逆地抑制DNA合成，不影响其它时期细胞，最 从形态来看，SC形成偶线期，成熟于粗线期，并存在数天，消失于双线期。
2、S期：DNA合成期，主要事件是DNA合成，还合成组蛋白、DNA复制所需的酶 ②分裂极确定,纺锤体开始形成; 同源染色体发生配对，配对的过程又称联会(synapsis)。
终可将细胞群阻断在S期或G/S交界处。常用的 现在认为它与同源染色体间的交换有关。
• 植物双线期一般较短，但动物双线期停留的时间 长，人的卵母细胞在5个月胎儿已达双线期，直 到排卵都停在双线期。
• 在鱼类、两栖类、爬行类、鸟类以及昆虫中，双 线期的二价体解螺旋形成灯刷染色体。
• 1)细线期：
• 染色体已经复制，并开始凝缩，所以又称为凝 线期(synizesis)，但染色体呈细线状，光镜下 分辨不出两条染色单体。
• 在有些物种中表现为染色体细线一端在核膜的 一侧集中，另一端放射状伸出，形似花束，称 为花束期(bouquet stage)。
• 2)偶线期：
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二.细胞周期中各个不同时期及其主要事件
• 1.G1期：细胞分裂后子代细胞生成，标志G1期开始。起始点， G1期检验点。 • 2.S期：即DNA合成期。 • 3.G2期：DNA复制完成，2n变成4n。能否进入M期，受到G2期 检验点控制，检查：DNA是否完成复制，细胞是否已生长到 合适大小，环境因素是否利于细胞分裂。 • 4.M期：即细胞分裂期，其中关键检验点监控纺锤体形成。 真核细胞分裂主要两种方式：有丝分裂（mitosis）和减数 分裂（meiosis）。
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•
对G0期细胞的生成和重返细胞周期的机理研究，不仅 涉及到对细胞分化和细胞增殖调控过程的研究探讨，而且 对生物医学如肿瘤发生和治疗，药物设计和药物筛选等， 都具有重要的指导意义。
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Three categories of cells in vivo
(1) Cycling cells
Dividing continuously—Stem cells
(2) G0 cells
Do not divide normally, but divide when given an appropriate stimulus: liver cells, lymphocytes
(3) Terminally Differentiated cells Highly specialized, have lost the ability to divide until they die: muscle cells, red blood cells, nerve cells
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• SOS 反应：指大肠杆菌对放射性或其它DNA损伤反应而诱导 许多酶，包括激活修复活性。其原因是RecA 激活蛋白酶活 性，从而切割LexA 抑制因子。 • RecA：是大肠杆菌中recA基因座的产物，形如纤维,分子量 约38000D，含４个亚基。具有双重功能，能激活蛋白酶并 能改变单链DNA分子。蛋白酶-激活活性控制SOS 反应；核 酸酶活性涉及重组修复途径。在修复受损DNA的过程中发挥 重要作用。 • LexA蛋白：是一种细菌阻遏蛋白，SOS反应调控体系的关键 蛋白质，它结合在操纵子的调控序列上抑制一系列包括与 DNA的切除、重组及复制有关的酶的表达。当细菌发生SOS 反应时,阻遏蛋白 LexA发生自我切割,其抑制作用被解除, 由此启动DNA损伤修复途径。
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• （2）分裂中期阻断法：如秋水仙素、秋水酰胺和诺考达 唑等药物，可抑制微管聚合，抑制细胞分裂器的形成，将 细胞周期阻断在分裂中期。 • 优点：操作简便，效率高。 • 缺点：药物毒性相对较大，若处理的时间过长，所得 细胞常不能恢复正常细胞周期运转。
退出Biblioteka .特殊的细胞周期• 特殊的细胞周期：指一些特殊细胞所具有的与标准细胞周 期相比有着鲜明特点的细胞周期。 • 1.早期胚胎细胞的细胞周期 • 2.酵母细胞的细胞周期 • 3.植物细胞的细胞周期 • 4.细菌的细胞周期
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• 1.早期胚胎细胞的细胞周期：受精卵的卵裂细胞周期。 • 特点：受精后，受精卵迅速卵裂，总体积不增加，卵裂球 数量增加；细胞周期时间远短于体细胞周期时间：G1期和 G2期非常短，可认为仅有S期和M期。
• （二）流式细胞分选仪(Flow Cytometer)测定法 • 测定范围：DNA、RNA、蛋白质含量等在细胞周期中变化。 • G1期和G2/M细胞DNA含量固定，分别为1C和2C（2n和 4n），1C<S期细胞DNA含量<2C。P392图 • 流式细胞仪技术结合细胞周期同步化，实验结果分析 简便可靠。可测定同时可研究周期调控。 • （三）缩时摄像技术 • 可得到准确的细胞周期各阶段的准确时间。
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• E. Coli DNA复制调控： • 对大肠杆菌E. Coli DNA受到损伤，或DNA复制受到抑 制时，会激活RecA蛋白，酶解LexA抑制因子。诱导SOS基因 大量表达。 • SOS基因产物：参与受损DNA修复；或阻止细胞分裂。 调节细胞内一系列监控机制（surveillance mechanisms），尤如 交通路途中设立检查站，称为检验点(checkpoint)。 • 检验点分布：G1期外，还有S期，G2期检验点，纺锤体 组装检验点等。
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• 1.人工选择同步化：人为地将处于不同时期细胞分离开来。 • （1）根据培养细胞生长的贴附特性分离：如人工培养 动物细胞，处于分裂期细胞变圆，附着力减弱，易脱落而 分选。 优点：细胞未被药物伤害。 缺点：获得的同步细胞数量少，获大量细胞成本高。 • （2）根据细胞周期各时相细胞大小、密度差异密度梯 度离心分离 优点：简单省时，效率高，成本低。 缺点：对大多数种类的细胞并不适用。
•
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第一节 细胞周期概述
• • • • • 一.细胞周期 二.细胞周期中各个不同时期及其主要事件 三.细胞周期长短测定 四.细胞周期同步化 五.特异的细胞周期
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一.细胞周期
• （一）细胞周期概述及相关概念 • （二）依据细胞分裂周期特征的细胞分类 • 周期中细胞、静止期细胞(G0)、终末分化细胞
• （二）依据细胞分裂周期特征的分类 • ①周期中细胞（cycling cell），又称周期性细胞，持续分裂 细胞：多细胞生物中，有些细胞的细胞周期持续运转。 • ②静止期细胞（quiescent cell），或G0期细胞、休眠细胞 ： 有些细胞会暂时离开细胞周期，停止细胞分裂，去执行一 定的生物学功能。向G0期细胞转化多发生在G1期。 • G0期细胞得到信号，会快速返回细胞周期，分裂增殖。 • ③终末分化细胞：机体内，由于分化程度很高，生成后， 终生不再分裂。
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• 2.S期：即按照半保留复制的方式开始DNA合成。 • DNA复制的起始和复制过程影响条件：多种细胞周期调 节因素；核骨架、核纤层、核膜等细胞核结构。 • 新组蛋白在S期合成：新合成DNA与组蛋白结合，共同 组建核小体。
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肝切除术
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Experimental demonstration of the coordinated Synthesis of DNA and histones.
三.细胞周期长短测定
• 测定细胞周期的常用方法： • 脉冲标记DNA复制和细胞分 裂指数观察测定法(标记有丝分 裂百分率法，percentage labeled mitoses，PLM)：经典方法 • 流式细胞分选仪测定法 • 缩时摄像技术
不同细胞周期长短差异
细胞类型
酵母细胞 小肠上皮细胞
细胞周期时间
1.5—3小时 约12小时
两栖类早期胚胎细胞 30分钟
体外培养的哺乳类上 约20小时 皮细胞 人类肝细胞 约1年
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• (一)脉冲标记DNA复制和细胞分裂指数观察测定法 • 适用范围：细胞群体种类构成相对简单，周期时间较短，周 期运转均匀。 • 优点：可同时测出TC，TG2、TM、TS。 缺点：需放射性同位素专门设备；易造成放射性伤害和污染； 放射性同位素也干扰细胞周期。 • 标记方法：采用氚—胸腺嘧啶核苷（3H-TdR）或5-溴脱氧尿 嘧啶核苷（BrdU）为DNA复制原料的加入培养法，表现为染 色体上一条单体放射性标记或浅染标记（抗BrdU抗体作免疫 细胞化学染色）。 • 原理：放射脉冲标记、放射自显影显示，并定时取材、统计 标记有丝分裂细胞百分数。 • 实验步骤：3H-TdR短期饲养细胞，数分钟至0.5h。然后，换 普通培养基，每0.5~1h定期取样放射自显影观察分析。 • 结果分析
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• （一）细胞周期概述及相关概念 • 细胞增殖(cell proliferation)：细胞物质积累与分裂的循环过程。 • 细胞周期(cell cycle)：从一次细胞分裂结束开始，经过物质 积累过程，直到下一次细胞分裂结束为止，也称为细胞生 活周期(cell lifecycle)或细胞繁殖周期(cell reproductivecycle)。 • 细胞周期各时相的划分：简分为两个相互延续时期 • 有丝分裂期(mitosis，增殖的实施过程) • 分裂间期(interphase，增殖的物质准备和积累阶段) • DNA合成期(DNA Synthesis phase，S期)的发现：上世纪五 十年代初，32P标记蚕豆根尖细胞放射自显影实验发现， DNA合成只在分裂间期中的某特定阶段进行。 • 分裂间期又分为：第一时间间隔期(Gap期,简称G1期)、 DNA合成期(DNA Synthesis phase，简称S期)、第二时间间隔期 (简称G2期)。
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• 2.人工诱导同步化：通过药物诱导，使细胞同步化在细胞 周期中某个特定时期。 • 两种常用方法： • DNA合成阻断法 • 分裂中期阻断法
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• （1）DNA合成阻断法：采用低毒或无毒DNA合成抑制剂特异地 抑制DNA合成，不影响处于其它时期细胞的周期运转，从而将 细胞抑制在DNA合成期。 • DNA合成抑制剂：胸腺嘧啶核苷(TdR)和羟基脲(hydroxyurea，HU) • 优点：同步化效率高，几乎适合于所有体外培养的细胞。 • 常用方法：过量TdR两次DNA合成阻断法 • 第一次加入TdR培养时间：G2+M+G1，然后解除抑制； • 到达G1/S交界处前，第二次加入TdR，继续培养。
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• 即一个细胞周期包括连续的四 个时期(或称时相)： • G1期、S期、G2期和M期。 • 标准细胞周期(standard cell cycle)：含有这四个不同时期 的细胞周期。 • 细胞周期时间：长短差别主要 在G1期，其它各时相总时间相 对恒定，其中M期最为恒定， 常为0.5h左右。
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• 结果分析：前提M期放射性可见 • TG2：更换放射标记培养液开始，到被标记M期细胞出现。 • TM：被标记M期细胞出现，到被标记细胞量在M期细胞总数所占 比例达到最大值时。 • TS ：被标记M期细胞数占M期细胞总数50％开始，经历到最大值， 再下降到50％时。 • TC(细胞周期总时间)：从被标记的M期细胞开始出现并逐渐消 退出 失，到被标记的M期细胞再次出现。 • TC-TG2-TM-TS=TG1