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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(kāi)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(kāi)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(zhǎng)個(gè),長(zhǎng)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(wàn)新個(gè),而成人體內(nèi)每秒鐘仍有數(shù)百萬(wàn)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(guò)細(xì)胞周期(細(xì)胞增殖是通過(guò)細(xì)胞周期(cell cycle)來(lái)實(shí)現(xiàn))來(lái)實(shí)現(xiàn)的,而細(xì)胞周期的有序運(yùn)行是通過(guò)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(guò)相關(guān)基因的嚴(yán)格監(jiān)視和調(diào)控來(lái)保證的。監(jiān)視和調(diào)控來(lái)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(wú)限制增長(zhǎng)對(duì)個(gè)體來(lái)說(shuō)意味著癌癥細(xì)胞無(wú)限制增長(zhǎng)對(duì)個(gè)體來(lái)說(shuō)意味著癌癥;個(gè)體無(wú)限制繁殖對(duì)地球來(lái)說(shuō)意味著災(zāi)難個(gè)體無(wú)限制繁殖對(duì)地球來(lái)說(shuō)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(guò)程(也稱(chēng)細(xì)胞生活周期,或細(xì)胞繁殖周期),結(jié)束所經(jīng)歷的過(guò)程(也稱(chēng)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(kāi)始之前的一段時(shí)間;開(kāi)始之前的一段時(shí)間; M期期又稱(chēng)又稱(chēng)D期期(mitosis or division),細(xì)胞分裂,細(xì)胞分裂開(kāi)始到結(jié)束。開(kāi)始到結(jié)束。 G0期期:細(xì)胞暫時(shí)離開(kāi)細(xì)胞周期,停止分裂,:細(xì)胞暫時(shí)離開(kāi)細(xì)胞周期,停止分裂,去執(zhí)行一定的功能,稱(chēng)靜止期細(xì)胞,去執(zhí)行一定的功能,稱(chēng)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(hào),會(huì)迅速返回細(xì)胞周期一旦得到信號(hào),會(huì)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(lái)看,可將高等動(dòng)物的細(xì)胞分為三從增殖的角度來(lái)看,可將高等動(dòng)物的細(xì)胞分為三類(lèi):類(lèi):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(chēng)為周期細(xì)胞,如表皮生發(fā)層細(xì)胞、部分骨髓細(xì)胞。稱(chēng)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(chēng)入細(xì)胞周期,稱(chēng)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(chēng)終端細(xì)胞,如神經(jīng)、肌肉、多形核細(xì)胞的細(xì)胞,又稱(chēng)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(lèi)、脂類(lèi)等,但不合成合成蛋白、糖類(lèi)、脂類(lèi)等,但不合成DNA,是細(xì)胞的最初生長(zhǎng)期。決定是細(xì)胞的最初生長(zhǎng)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(chēng)起始點(diǎn)(或限制點(diǎn),或檢驗(yàn)點(diǎn)),受內(nèi)定時(shí)期稱(chēng)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(zhǎng)短測(cè)定:細(xì)胞周期長(zhǎng)短測(cè)定: 細(xì)胞周期的時(shí)間長(zhǎng)短與細(xì)胞類(lèi)型有關(guān),如:細(xì)胞周期的時(shí)間長(zhǎng)短與細(xì)胞類(lèi)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(lèi)胃小時(shí),人類(lèi)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(lèi)型細(xì)胞的小時(shí)。不同類(lèi)型細(xì)胞的G1長(zhǎng)短不同,是造成細(xì)長(zhǎng)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(cè)定細(xì)胞周期測(cè)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(guān)察測(cè)定法數(shù)觀(guān)察測(cè)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(guān)察體染色觀(guān)察流式細(xì)胞儀檢測(cè)細(xì)胞周期流式細(xì)胞儀檢測(cè)細(xì)胞周期流式細(xì)胞分流式細(xì)胞分選儀檢測(cè)法選儀檢測(cè)法 根據(jù)根據(jù)DNA含含量分類(lèi)細(xì)胞,量分類(lèi)細(xì)胞,根據(jù)類(lèi)群細(xì)根據(jù)類(lèi)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(guò)是指在自然過(guò)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(chēng)自然同步化,后者稱(chēng)為人工同步化。前者稱(chēng)自然同步化,后者稱(chēng)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(dòng)物的受精卵某些水生動(dòng)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(duì)數(shù):使單層培養(yǎng)的細(xì)胞處于對(duì)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(jiǎn)單,同步化程度高,細(xì)胞不操作簡(jiǎn)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(chǎng)中沉降的速度與其半徑的平而細(xì)胞在給定離心場(chǎng)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(duì)對(duì)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??蓪缀跛械募?xì)胞同步化。
13、于任何培養(yǎng)體系??蓪缀跛械募?xì)胞同步化。缺點(diǎn)缺點(diǎn)是是產(chǎn)生非均衡生長(zhǎng),個(gè)別細(xì)胞體積增大。產(chǎn)生非均衡生長(zhǎng),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(wú)非均衡生長(zhǎng)現(xiàn)象,無(wú)非均衡生長(zhǎng)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(guò)程):(受精卵的卵裂過(guò)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(wú)中心體,但可以正常裝配紡錘體;
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