第十二章細胞增殖及其調控細胞增殖(cellproliferation)的意義◆細胞增殖(cellproliferation)是細胞生命活動的重要特征之一,是生物繁育的基礎。細胞死亡（celldeath）細胞分裂（celldivision)◆單細胞生物細胞增殖導致生物個體數量的增加。◆多細胞生物由一個單細胞(受精卵)分裂發育而來，細胞增殖是多細胞生物繁殖基礎。◆成體生物仍然需要細胞增殖，主要取代衰老死亡的細胞，維持個體細胞數量的相對平衡和機體的正常功能。◆機體創傷愈合、組織再生、病理組織修復等，都要依賴細胞增殖。第一節細胞周期概述一、什么是細胞周期:

是指細胞從一次分裂完成開始到下一次分裂結束所經歷的全過程，分為間期與分裂期兩個階段細胞在不斷增加數量的同時必須經歷細胞物質的積累和細胞分離的循環過程。細胞周期可劃分為四個階段1、積極合成RNA，其中包括mRNA,tRNA,rRNA,在核內核內合成經核孔進入細胞質。2、G1期合成大量AA3、同時合成誘導DNA合成的物質4、G1末期中心體分離5、G1期最大的特點是不穩定，各細胞G1期時間不一1、DNA合成期2、S期末期，DNA合成加倍，為細胞分裂作準備G2期，DNA復制完畢，染色質由2n變成了4n，即每個染色體含有4個拷貝的DNA.有絲分裂所需的蛋白質實在M期合成，合成染色質凝集和有絲分裂裝置構成所系的組分。能量儲備。細胞周期時間·不同細胞的細胞周期時間差異很大·S+G2+M的時間變化較小，細胞周期時間長短主要差別在G1期·有些分裂增殖的細胞缺乏G1、G2期青蛙二、細胞周期時間的測定標記有絲分裂百分率法（percentagelabeledmitoses，PLM）是一種常用的測定細胞周期時間的方法。其原理是對測定細胞進行脈沖標記、定時取材、利用放射自顯影技術顯示標記細胞，通過統計標記有絲分裂細胞百分數的辦法來測定細胞周期。有關名詞：TG1：G1期的持續時間

TG2：G2期的持續時間

TS：S期的持續時間

TM：M期的持續時間

TC：一個細胞周期的持續時間

PLM：標記的有絲分裂細胞所占的比例

TDR：胸腺嘧啶核苷，是DNA的特異前體，能被S期細胞攝入，而摻進

DNA中。通常使用的是3H或者14C標記的TDR。測定原理（圖13-2）：①待測細胞經3H-TDR標記后，所有S期細胞均被標記。②S期細胞經G2期才進入M期，所以一段時間內PLM=0。③開始出現標記M期細胞時，表示處于S期最后階段的細胞，已渡過

G2期，所以從PLM=0到出現PLM的時間間隔為TG2。④S期細胞逐漸進入M期，PLM上升，到達到最高點的時候說明來自處于S最后階段的細胞，已完成M，進入G1期。所以從開始出現M

到PLM達到最高點（≈100%）的時間間隔就是TM。⑤當PLM開始下降時，表明處于S期最初階段的細胞也已進入M期，所以出現PLM到PLM又開始下降的一段時間等于TS。⑥從PLM出現到下一次PLM出現的時間間隔就等于TC，根據

TC=TG1+TS+TG2+TM即可求出的TG1長度。細胞周期各階段的時間與PLM的關系◆流式細胞儀測定法(FlowCytometry)DNA的含量隨細胞周期(G1，S，G2，M)的各個時期呈現出周期性的變化：G1期，是細胞RNA和蛋白質的合成期，即DNA合成前期,此時細胞核內DNA含量保持二倍體；進入S期后，DNA開始合成，即DNA合成期,細胞核內DNA的含量介于二倍體至四倍體之間；細胞進入G2期，即細胞分裂前期，DNA含量為四倍體,直到進入M期，即細胞分裂期,細胞分成兩個子細胞,M期結束進入下一個細胞周期。G1期:DNA的含量為二倍體S期:DNA的含量為二倍體至四倍體混合G2,M期:DNA的含量為四倍體三、細胞同步化細胞同步化(synchronization)是指在自然過程中發生或經人為處理造成的細胞周期同步化，前者稱自然同步化，后者稱為人工同步化。（一）自然同步化1．多核體如粘菌只進行核分裂，而不發生胞質分裂，形成多核體。數量眾多的核處于同一細胞質中，進行同步化分裂，使細胞核達108，體積達5~6cm。瘧原蟲也具有類似的情況。2．某些水生動物的受精卵如海膽卵可以同時授精，最初的3次細胞分裂是同步的，再如大量海參卵受精后，前9次細胞分裂都是同步化進行的。3．增殖抑制解除后的同步分裂如真菌的休眠孢子移入適宜環境后，它們一起發芽，同步分裂。（二）人工同步化1．選擇同步化1）有絲分裂選擇法：使單層培養的細胞處于對數增殖期，此時分裂活躍，MI高。有絲分裂細胞變圓隆起，與培養皿的附著性低，此時輕輕振蕩，M期細胞脫離器壁，懸浮于培養液中，收集培養液，再加入新鮮培養液，依法繼續收集，則可獲得一定數量的中期細胞。其優點是，操作簡單，同步化程度高，細胞不受藥物傷害，缺點是獲得的細胞數量較少。（分裂細胞約占1%～2%）2）細胞沉降分離法：不同時期的細胞體積不同，而細胞在給定離心場中沉降的速度與其半徑的平方成正比，因此可用離心的方法分離。其優點是可用于任何懸浮培養的細胞,省時，效率高，成本低，缺點是同步化程度較低。2．誘導同步化1）DNA合成阻斷法：選用DNA合成的抑制劑，可逆地抑制DNA合成，而不影響其他時期細胞的運轉，最終可將細胞群阻斷在S期或G/S交界處。5-氟脫氧尿嘧啶、羥基脲、阿糖胞苷、氨甲蝶呤、高濃度ADR、GDR和TDR，均可抑制DNA合成使細胞同步化。其中高濃度TDR對S期細胞的毒性較小，因此常用TDR雙阻斷法誘導細胞同步化：在細胞處于對數生長期的培養基中加入過量TDR。S期細胞被抑制，其它細胞繼續運轉，最后停在G1/S交界處。移去TDR。洗滌細胞并加入新鮮培養液、細胞又開始分裂。當釋放時間大于TS時，所有細胞均脫離S期，再次加入過量TDR，細胞繼續運轉至G1/S交界處，被過量TDR抑制而停止。優點是同步化程度高，適用于任何培養體系。可將幾乎所有的細胞同步化。缺點是產生非均衡生長，個別細胞體積增大。2）中期阻斷法：利用破壞微管的藥物將細胞阻斷在中期，常用的藥物有秋水仙素和秋水仙酰胺，后者毒性較少。優點是無非均衡生長現象，缺點是可逆性較差。3.條件依賴性突變株在細胞周期同步化中的應用將與細胞周期調控有關的條件依賴性突變株轉移到限定條件下培養，所有細胞便被同步化在細胞周期中某一特定時期。四、特異的細胞周期特異的細胞周期是指那些特殊的細胞所具有的與標準的細胞周期相比有著鮮明特點的細胞周期。⑴爪蟾早期胚胎細胞的細胞周期細胞分裂快,無G1期,G2期非常短,S期也短(所有復制子都激活),以至認為僅含有S期和M期無需臨時合成其它物質子細胞在G1、G2期并不生長，越分裂體積越小細胞周期調控因子和調節機制與一般體細胞標準的細胞周期基本是一致的⑵酵母細胞的細胞周期酵母細胞的細胞周期與標準的細胞周期在時相和調控方面相似，酵母細胞周期明顯特點:酵母細胞周期持續時間較短；封閉式細胞分裂，即細胞分裂時核膜不解聚；紡錘體位于細胞核內；在一定環境下，也進行有性繁殖⑶植物細胞的細胞周期植物細胞的細胞周期與動物細胞的標準細胞周期非常相似，含有G1期、S期、G2期和M期四個時期。植物細胞不含中心體，但在細胞分裂時可以正常組裝紡錘體。植物細胞以形成中板的形式進行胞質分裂第二節有絲分裂MITOSIS一、細胞分裂的類型無絲分裂：又稱直接分裂，由Remark（1841）發現于雞胚血細胞，不涉及紡錘體形成及染色體變化。有絲分裂：又稱間接分裂，由Fleming(1882)和Strasburger(1880)發現。減數分裂：DNA復制1次，細胞連續分裂2次。二、有絲分裂過程一個細胞周期包括兩個階段：分裂間期和分裂期。有絲分裂間期分為G1（DNA合成前期）、S（DNA合成期）、G2（DNA合成后期）三個階段3.隨著核仁相隨染色質的螺旋化，核仁逐漸消失。4.核被膜開始瓦解為離散的囊泡狀內質網。S期中心粒已完成復制，核膜解體時，中心粒已到達兩極，并形成紡錘體。紡錘體的三種微管結構：①極體微管（polarmt）；②著絲點微管（kinetochoremt；③星體微管（astralmt）。Twocentrosomes,andtheirformingradialarraysofastralmicrotubulesseparatingonthesurfaceofanearlyprophasenewtlungcellnucleus.圖片來自/（二）前中期(prometaphase)1、核膜破裂，標志著前中期的開始；2、染色體進一步濃縮，變粗，變短，形成明顯的染色體結構。3、紡錘體開始裝配（三）中期（metaphase)染色體排列到赤道面上---標志。（四）后期（anaphase)指妹妹染色體單體分開并移向兩極的時期。分為后期A、后期B兩個過程。AnaphaseA:separationofthesisterchromatids.AnaphaseB:separationofthepoles.（五）末期從子染色體到達兩極，至形成兩個新細胞為止的時期。涉及子核的形成和胞質分裂兩個方面。有絲分裂中DNA和染色體的數目變化曲線圖末期核纖肽B去磷酸化，介導核膜重新裝配，同時染色體解聚縮，核仁出現和核膜重新形成。核分裂與胞質分裂是相繼發生的，屬于兩個分離的過程，如：大多數昆蟲的卵，核可進行多次分裂而無胞質分裂，某些藻類的多核細胞可長達數尺，以后胞質才分裂形成單核細胞。(六)子核的形成與胞質分裂動物的胞質分裂通過胞質收縮環的收縮實現，收縮環由平行排列的肌動蛋白組成。用細胞松弛素處理這一時期的細胞，會出現什么現象？三、有絲分裂過程相關的亞細胞結構1.中心體（centrosome）：由微管裝配與細胞分裂密切相關的細胞器，細胞分裂時內部活動的中心。2、動粒（kinetochore):是真核細胞染色體中位于著絲粒兩側的兩層盤狀特化結構，其化學本質為蛋白質，是非染色體性質物質附加物.3、紡錘體：紡錘體是產生于細胞分裂前初期(Pre-Prophase)到末期(Telophase)的一種特殊細胞器。其主要元件包括微管(Microtubules)，附著微管的動力分子分子馬達(Molecularmotors),以及一系列復雜的超分子結構第三節減數分裂Meiosis由連續兩次分裂構成：通常減數分裂I分離的是同源染色體，所以稱為異型分裂（hetero