細(xì)胞生物學(xué)--第十章：(1)細(xì)胞增殖與調(diào)控

1、 細(xì)胞增殖是生命的基本特征，種族的繁衍、個(gè)細(xì)胞增殖是生命的基本特征，種族的繁衍、個(gè)體的發(fā)育、機(jī)體的修復(fù)等都離不開細(xì)胞增殖。一個(gè)體的發(fā)育、機(jī)體的修復(fù)等都離不開細(xì)胞增殖。一個(gè)受精卵發(fā)育為初生嬰兒，細(xì)胞數(shù)目增至受精卵發(fā)育為初生嬰兒，細(xì)胞數(shù)目增至1012個(gè)，長個(gè)，長至成年有至成年有1014個(gè)，而成人體內(nèi)每秒鐘仍有數(shù)百萬新個(gè)，而成人體內(nèi)每秒鐘仍有數(shù)百萬新細(xì)胞產(chǎn)生，以補(bǔ)償血細(xì)胞、小腸粘膜細(xì)胞和上皮細(xì)細(xì)胞產(chǎn)生，以補(bǔ)償血細(xì)胞、小腸粘膜細(xì)胞和上皮細(xì)胞的衰老和死亡。胞的衰老和死亡。 細(xì)胞增殖是通過細(xì)胞周期（細(xì)胞增殖是通過細(xì)胞周期（cell cycle）來實(shí)現(xiàn)）來實(shí)現(xiàn)的，而細(xì)胞周期的有序運(yùn)行是通過相關(guān)基因的嚴(yán)格的，

2、而細(xì)胞周期的有序運(yùn)行是通過相關(guān)基因的嚴(yán)格監(jiān)視和調(diào)控來保證的。監(jiān)視和調(diào)控來保證的。第十章第十章 細(xì)胞增殖與調(diào)控細(xì)胞增殖與調(diào)控細(xì)胞無限制增長對個(gè)體來說意味著癌癥細(xì)胞無限制增長對個(gè)體來說意味著癌癥;個(gè)體無限制繁殖對地球來說意味著災(zāi)難個(gè)體無限制繁殖對地球來說意味著災(zāi)難。 第一節(jié)第一節(jié) 細(xì)胞周期與細(xì)胞分裂細(xì)胞周期與細(xì)胞分裂一、細(xì)胞周期一、細(xì)胞周期 概述：概述：細(xì)胞周期指由細(xì)胞分裂結(jié)束到下一次細(xì)胞分裂細(xì)胞周期指由細(xì)胞分裂結(jié)束到下一次細(xì)胞分裂結(jié)束所經(jīng)歷的過程（也稱細(xì)胞生活周期，或細(xì)胞繁殖周期），結(jié)束所經(jīng)歷的過程（也稱細(xì)胞生活周期，或細(xì)胞繁殖周期），可分為四個(gè)階段：可分為四個(gè)階段： G1期期(gap1)，指從

3、有絲分裂完成到，指從有絲分裂完成到DNA復(fù)制之前的間復(fù)制之前的間隙時(shí)間；隙時(shí)間； S期期(synthesis phase)，指，指DNA復(fù)制的時(shí)期，只有在復(fù)制的時(shí)期，只有在這一時(shí)期這一時(shí)期H3-TDR才能摻入新合成的才能摻入新合成的DNA中；中； G2期期(gap2)，指，指DNA復(fù)制完成到有絲分裂復(fù)制完成到有絲分裂開始之前的一段時(shí)間；開始之前的一段時(shí)間； M期期又稱又稱D期期(mitosis or division)，細(xì)胞分裂，細(xì)胞分裂開始到結(jié)束。開始到結(jié)束。 G0期期：細(xì)胞暫時(shí)離開細(xì)胞周期，停止分裂，：細(xì)胞暫時(shí)離開細(xì)胞周期，停止分裂，去執(zhí)行一定的功能，稱靜止期細(xì)胞，去執(zhí)行一定的功能，稱靜止

4、期細(xì)胞， G0期多發(fā)生期多發(fā)生在在G1期。期。 G0期一旦得到信號，會迅速返回細(xì)胞周期一旦得到信號，會迅速返回細(xì)胞周期（如結(jié)締組織中的成纖維細(xì)胞等）。期（如結(jié)締組織中的成纖維細(xì)胞等）。細(xì)胞周期細(xì)胞周期細(xì)胞周期分為細(xì)胞周期分為4個(gè)階段個(gè)階段 從增殖的角度來看，可將高等動物的細(xì)胞分為三從增殖的角度來看，可將高等動物的細(xì)胞分為三類：類：連續(xù)分裂細(xì)胞連續(xù)分裂細(xì)胞，連續(xù)進(jìn)行細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)因而又，連續(xù)進(jìn)行細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)因而又稱為周期細(xì)胞，如表皮生發(fā)層細(xì)胞、部分骨髓細(xì)胞。稱為周期細(xì)胞，如表皮生發(fā)層細(xì)胞、部分骨髓細(xì)胞。休眠細(xì)胞，休眠細(xì)胞，暫不分裂，但在適當(dāng)?shù)拇碳は驴芍匦逻M(jìn)暫不分裂，但在適當(dāng)?shù)拇碳は驴芍匦逻M(jìn)入細(xì)胞周

5、期，稱入細(xì)胞周期，稱G0期細(xì)胞，如淋巴細(xì)胞、肝細(xì)胞等。期細(xì)胞，如淋巴細(xì)胞、肝細(xì)胞等。不分裂細(xì)胞不分裂細(xì)胞，指不可逆地脫離細(xì)胞周期，不再分裂，指不可逆地脫離細(xì)胞周期，不再分裂的細(xì)胞，又稱終端細(xì)胞，如神經(jīng)、肌肉、多形核細(xì)胞的細(xì)胞，又稱終端細(xì)胞，如神經(jīng)、肌肉、多形核細(xì)胞等等。等等。 周期中的主要事件周期中的主要事件G1期期：合成蛋白、糖類、脂類等，但不合成合成蛋白、糖類、脂類等，但不合成DNA，是細(xì)胞的最初生長期。決定是細(xì)胞的最初生長期。決定G1期向期向S期轉(zhuǎn)換的特期轉(zhuǎn)換的特定時(shí)期稱起始點(diǎn)（或限制點(diǎn)，或檢驗(yàn)點(diǎn)），受內(nèi)定時(shí)期稱起始點(diǎn)（或限制點(diǎn)，或檢驗(yàn)點(diǎn)），受內(nèi)外多種因素的控制。外多種因素的控制。S期期

6、：DNA和組蛋白合成，兩者立即結(jié)合形成核和組蛋白合成，兩者立即結(jié)合形成核小體。小體。G2期期：合成大量蛋白質(zhì)，能否進(jìn)入合成大量蛋白質(zhì)，能否進(jìn)入M期，受期，受G2期期檢驗(yàn)點(diǎn)的控制。檢驗(yàn)點(diǎn)的控制。M期期：細(xì)胞分裂細(xì)胞分裂Experimental demonstration of the coordinated Synthesis of DNA and hitones.細(xì)胞周期長短測定：細(xì)胞周期長短測定： 細(xì)胞周期的時(shí)間長短與細(xì)胞類型有關(guān)，如：細(xì)胞周期的時(shí)間長短與細(xì)胞類型有關(guān)，如：小鼠十二指腸上皮細(xì)胞的周期為小鼠十二指腸上皮細(xì)胞的周期為10小時(shí)，人類胃小時(shí)，人類胃上皮細(xì)胞上皮細(xì)胞24小時(shí)，骨髓細(xì)胞小

7、時(shí)，骨髓細(xì)胞18小時(shí)，培養(yǎng)的人成小時(shí)，培養(yǎng)的人成纖維細(xì)胞纖維細(xì)胞18小時(shí)，小時(shí)，CHO細(xì)胞細(xì)胞14小時(shí)，小時(shí)，HeLa細(xì)胞細(xì)胞21小時(shí)。不同類型細(xì)胞的小時(shí)。不同類型細(xì)胞的G1長短不同，是造成細(xì)長短不同，是造成細(xì)胞周期差異的主要原因。胞周期差異的主要原因。細(xì)胞周期各階段的時(shí)間細(xì)胞周期各階段的時(shí)間(細(xì)胞周期測定細(xì)胞周期測定)TG2G2期時(shí)間，期時(shí)間， TSS期時(shí)間，期時(shí)間， TC細(xì)胞，細(xì)胞，TMM期時(shí)間：（期時(shí)間：（M/總）總）X X 周期時(shí)間，周期時(shí)間，TG1 TC （TG2 TM TS ）脈沖標(biāo)記脈沖標(biāo)記DNA復(fù)復(fù)制和細(xì)胞分裂指制和細(xì)胞分裂指數(shù)觀察測定法數(shù)觀察測定法 H3-TdR標(biāo)記，標(biāo)記，洗

8、滌，培養(yǎng)，定洗滌，培養(yǎng)，定時(shí)取樣，放射自時(shí)取樣，放射自顯影分析顯影分析 BrdU標(biāo)記，抗標(biāo)記，抗體染色觀察體染色觀察流式細(xì)胞儀檢測細(xì)胞周期流式細(xì)胞儀檢測細(xì)胞周期流式細(xì)胞分流式細(xì)胞分選儀檢測法選儀檢測法 根據(jù)根據(jù)DNA含含量分類細(xì)胞，量分類細(xì)胞，根據(jù)類群細(xì)根據(jù)類群細(xì)胞的數(shù)量推胞的數(shù)量推斷時(shí)間。斷時(shí)間。細(xì)胞周期的時(shí)間細(xì)胞周期的時(shí)間細(xì)胞同步化：細(xì)胞同步化： 細(xì)胞同步化細(xì)胞同步化(synchronization)是指在自然過是指在自然過程中發(fā)生或經(jīng)人為處理造成的細(xì)胞周期同步化，程中發(fā)生或經(jīng)人為處理造成的細(xì)胞周期同步化，前者稱自然同步化，后者稱為人工同步化。前者稱自然同步化，后者稱為人工同步化。1、自然

9、同步化、自然同步化 多核體多核體：如粘菌只進(jìn)行核分裂，而不發(fā)生胞質(zhì)分如粘菌只進(jìn)行核分裂，而不發(fā)生胞質(zhì)分裂，形成多核體。數(shù)量眾多的核處于同一細(xì)胞質(zhì)中，裂，形成多核體。數(shù)量眾多的核處于同一細(xì)胞質(zhì)中，進(jìn)行同步化分裂，使細(xì)胞核達(dá)進(jìn)行同步化分裂，使細(xì)胞核達(dá)108，體積達(dá)，體積達(dá)69cm。 某些水生動物的受精卵某些水生動物的受精卵：如海膽卵可以同時(shí)授精，如海膽卵可以同時(shí)授精，最初的最初的3次細(xì)胞分裂是同步的，再如大量海參卵受精次細(xì)胞分裂是同步的，再如大量海參卵受精后，前后，前9次細(xì)胞分裂都是同步化進(jìn)行的。次細(xì)胞分裂都是同步化進(jìn)行的。 增殖抑制解除后的同步分裂增殖抑制解除后的同步分裂：如真菌的休眠孢子如真菌

10、的休眠孢子移入適宜環(huán)境后，它們一起發(fā)芽，同步分裂。移入適宜環(huán)境后，它們一起發(fā)芽，同步分裂。2 2、人工同步化、人工同步化選擇同步化選擇同步化： 有絲分裂選擇法有絲分裂選擇法：使單層培養(yǎng)的細(xì)胞處于對數(shù)：使單層培養(yǎng)的細(xì)胞處于對數(shù)增殖期，此時(shí)分裂活躍。有絲分裂細(xì)胞變圓隆起，增殖期，此時(shí)分裂活躍。有絲分裂細(xì)胞變圓隆起，與培養(yǎng)皿的附著性低，此時(shí)輕輕振蕩，與培養(yǎng)皿的附著性低，此時(shí)輕輕振蕩，M期細(xì)胞脫離期細(xì)胞脫離器壁，懸浮于培養(yǎng)液中，收集培養(yǎng)液，再加入新鮮器壁，懸浮于培養(yǎng)液中，收集培養(yǎng)液，再加入新鮮培養(yǎng)液，依法繼續(xù)收集，則可獲得一定數(shù)量的中期培養(yǎng)液，依法繼續(xù)收集，則可獲得一定數(shù)量的中期細(xì)胞。其細(xì)胞。其優(yōu)點(diǎn)是

11、優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，同步化程度高，細(xì)胞不操作簡單，同步化程度高，細(xì)胞不受藥物傷害，受藥物傷害，缺點(diǎn)是缺點(diǎn)是獲得的細(xì)胞數(shù)量較少。（分裂獲得的細(xì)胞數(shù)量較少。（分裂細(xì)胞約占細(xì)胞約占1%2%） 細(xì)胞沉降分離法細(xì)胞沉降分離法：不同時(shí)期的細(xì)胞體積不同，：不同時(shí)期的細(xì)胞體積不同，而細(xì)胞在給定離心場中沉降的速度與其半徑的平而細(xì)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(yōu)點(diǎn)是方成正比，因此可用離心的方法分離。其優(yōu)點(diǎn)是可用于任何懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞，缺點(diǎn)是同步化程度可用于任何懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞，缺點(diǎn)是同步化程度較低。較低。誘導(dǎo)同步化誘導(dǎo)同步化 DNA合成阻斷法合成阻斷法：選用：選用DNA合成的抑

12、制劑，可逆合成的抑制劑，可逆地抑制地抑制DNA合成，而不影響其他時(shí)期細(xì)胞的運(yùn)轉(zhuǎn)，最合成，而不影響其他時(shí)期細(xì)胞的運(yùn)轉(zhuǎn)，最終可將細(xì)胞群阻斷在終可將細(xì)胞群阻斷在S期或期或G/S交界處。交界處。5-氟脫氧尿嘧氟脫氧尿嘧啶、羥基脲、阿糖胞苷、氨甲蝶呤、高濃度啶、羥基脲、阿糖胞苷、氨甲蝶呤、高濃度AdR、GdR和和TdR，均可抑制，均可抑制DNA合成使細(xì)胞同步化。其中合成使細(xì)胞同步化。其中高濃度高濃度TdR對對S期細(xì)胞的毒性較小，因此常用期細(xì)胞的毒性較小，因此常用TdR雙雙阻斷法誘導(dǎo)細(xì)胞同步化。阻斷法誘導(dǎo)細(xì)胞同步化。優(yōu)點(diǎn)是優(yōu)點(diǎn)是同步化程度高，適用同步化程度高，適用于任何培養(yǎng)體系。可將幾乎所有的細(xì)胞同步化。

13、于任何培養(yǎng)體系。可將幾乎所有的細(xì)胞同步化。缺點(diǎn)缺點(diǎn)是是產(chǎn)生非均衡生長，個(gè)別細(xì)胞體積增大。產(chǎn)生非均衡生長，個(gè)別細(xì)胞體積增大。 中期阻斷法中期阻斷法：利用破壞微管的藥物將細(xì)胞阻：利用破壞微管的藥物將細(xì)胞阻斷在中期，常用的藥物有秋水仙素和秋水仙酰胺，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。后者毒性較少。優(yōu)點(diǎn)是優(yōu)點(diǎn)是無非均衡生長現(xiàn)象，無非均衡生長現(xiàn)象，缺點(diǎn)缺點(diǎn)是是可逆性較差?？赡嫘暂^差。TdR阻斷法進(jìn)行細(xì)胞同步化阻斷法進(jìn)行細(xì)胞同步化特異的細(xì)胞周期特異的細(xì)胞周期1、早期胚胎細(xì)胞周期、早期胚胎細(xì)胞周期（受精卵的卵裂過程）：（受精卵的卵裂過程）：G1和和G2非常短，細(xì)胞體積不增加，或增加很少。非常短，細(xì)胞體積不增加，或增加很少。芽殖酵母細(xì)胞周期芽殖酵母細(xì)胞周期裂殖酵母細(xì)胞周期裂殖酵母細(xì)胞周期2、酵母細(xì)胞周期：、酵母細(xì)胞周期：60-90分鐘，核內(nèi)有絲分裂。分鐘，核內(nèi)有絲分裂。3、植物細(xì)胞分裂、植物細(xì)胞分裂：無中心體，但可以正常裝配紡錘體；