第七章細(xì)胞周期(1)

1、第七章 細(xì)胞周期（一）細(xì)胞周期的概念及特征1細(xì)胞增殖cell proliferation概念：是生命的基本特征，有生命的生物都離不開細(xì)胞增殖。包括物質(zhì)儲備和細(xì)胞分裂兩個過程作用：種族繁衍的基礎(chǔ)、彌補(bǔ)代謝過程中的細(xì)胞損失（ 如細(xì)胞衰老、死亡、機(jī)體創(chuàng)傷愈合、組織再生、病理組織修復(fù)等）細(xì)胞增殖的速度用細(xì)胞周期來表示。2細(xì)胞周期一、細(xì)胞周期的定義二、細(xì)胞周期的劃分及特點(diǎn)三、細(xì)胞周期同步化四、細(xì)胞周期的測定3 一、細(xì)胞周期 cell cyclin的定義 指物質(zhì)積累和細(xì)胞分裂的循環(huán)過程。 從一次細(xì)胞分裂完成開始，經(jīng)過物質(zhì)積累過程，直到下一次細(xì)胞分裂結(jié)束為止，稱為一個細(xì)胞周期。4Eucaryotic Cel

2、l Cycle細(xì)胞周期 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 5二、細(xì)胞周期的劃分及特點(diǎn)（以標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞周期為例）1 1、G1G1期期(gap1) (gap1) 第一時間間隔第一時間間隔 or DNAor DNA合成前期合成前期是細(xì)胞進(jìn)行分裂增值的標(biāo)志是細(xì)胞進(jìn)行分裂增值的標(biāo)志 時期時期: :指從有絲分裂完成到DNA復(fù)制之前的間隙時間。時間時間:變化大,決定了細(xì)胞周期的長短特點(diǎn)特點(diǎn)：細(xì)胞生長主要階段 合成細(xì)胞生長所需要的各種蛋

3、白、糖類、脂類、核蛋白體、RNA，有cGMP、cAMP的形成，制造DNA合成酶類，為中心體的復(fù)制作準(zhǔn)備。 6G1G1期檢測點(diǎn)期檢測點(diǎn)細(xì)胞要分裂，必須正確復(fù)制DNA和達(dá)到一定的體積，在獲得足夠物質(zhì)支持分裂以前，細(xì)胞不可能進(jìn)行分裂。細(xì)胞周期的運(yùn)行，是在一系列稱為檢驗(yàn)點(diǎn)（check point）的嚴(yán)格檢控下進(jìn)行的，當(dāng)DNA發(fā)生損傷，復(fù)制不完全或紡錘體形成不正常，周期將被阻斷。G1檢驗(yàn)點(diǎn):在酵母中稱start點(diǎn)，在哺乳動物中稱R點(diǎn)(restriction point)， G1晚期的一個基本事件，順利通過才可使細(xì)胞由G1進(jìn)入DNA合成期 ，否則進(jìn)入休眠期。影響因素：外因營養(yǎng)供給、激素刺激等 內(nèi)因與cdc

4、基因調(diào)控過程相關(guān)因素7處于G1G1期的哺乳動物細(xì)胞有三種可能，期的哺乳動物細(xì)胞有三種可能，如下如下：連續(xù)分裂的細(xì)胞連續(xù)分裂的細(xì)胞：周期性細(xì)胞，可正常通過G1檢驗(yàn)點(diǎn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，可經(jīng)細(xì)胞分裂、分化成熟和衰老死亡等階段。例如：生殖細(xì)胞，造血干細(xì)胞，表皮基底層細(xì)胞等。休眠期細(xì)胞休眠期細(xì)胞：暫不分裂，但在適當(dāng)?shù)拇碳は驴芍匦逻M(jìn)入細(xì)胞周期，稱G0期細(xì)胞。例如淋巴細(xì)胞、肝、腎細(xì)胞等。終末分化細(xì)胞終末分化細(xì)胞：不分裂細(xì)胞，指不可逆地脫離細(xì)胞周期，不再分裂的細(xì)胞，又稱終端細(xì)胞，例如神經(jīng)、肌肉、多形核細(xì)胞等。82 2、S S期期(DNA synthesis phase) DNA(DNA synthesis phase

5、) DNA合成期合成期時期時期: DNA合成時期合成時期基本特點(diǎn)基本特點(diǎn):為為分裂作準(zhǔn)備。分裂作準(zhǔn)備。DNA合成、復(fù)制、染色體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變、合成組蛋白、組蛋白與DNA裝配成念珠狀結(jié)構(gòu)、端區(qū)復(fù)制。 此時期遺傳物質(zhì)由于雙鏈分離，易損傷、突變，或受致癌物質(zhì)影響。時間時間：約10 h左右S S期檢驗(yàn)點(diǎn)期檢驗(yàn)點(diǎn)：通過G1后，細(xì)胞質(zhì)中DNA復(fù)制激活因子S phase activator(決定了G1的完成和進(jìn)入S的速度），激活后進(jìn)行DNA復(fù)制。93 3、G2G2期期(gap2) (gap2) 第二間隔期第二間隔期orDNAorDNA合成后期合成后期時期時期: DNA復(fù)制完成到有絲分裂開始之前的一段時間基本特

6、點(diǎn)基本特點(diǎn):為分裂做準(zhǔn)備，RNA的合成、蛋白質(zhì)的合成、染色質(zhì)螺旋化。時間時間：較短，約23 hG2G2期檢驗(yàn)點(diǎn)期檢驗(yàn)點(diǎn)：對環(huán)境敏感，消除不良影響可繼續(xù)進(jìn)行。某些單倍體生物可停留在該期，條件適合后再進(jìn)入M期。104 4、M M期期 (mitosis or division) (mitosis or division) 細(xì)胞分裂細(xì)胞分裂期期分類分類無絲分裂無絲分裂(amitosis)：又稱直接分裂，由Remark（1841）發(fā)現(xiàn)于雞胚血細(xì)胞，不涉及紡錘體形成及染色體變化 。有絲分裂有絲分裂(mitosis) ：又稱為間接分裂，由Fleming (1882)年首次發(fā)現(xiàn)于動物，Strasburger(

7、1880)發(fā)現(xiàn)于植物。減數(shù)分裂減數(shù)分裂(meiosis）：）：染色體復(fù)制一次，細(xì)胞連續(xù)分裂兩次。11時期：時期：最終階段 細(xì)胞分裂開始到結(jié)束基本特點(diǎn)基本特點(diǎn) ：形態(tài)、結(jié)構(gòu)變化最大， 細(xì)胞增殖標(biāo)志時間時間：短，較恒定，約0.54.5小時分期分期：前、前中、中、后、末和胞質(zhì)分裂12六、細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)（check point）主要檢驗(yàn)點(diǎn)：G1/S檢驗(yàn)點(diǎn)：DNA是否損傷？細(xì)胞外環(huán)境是否適宜？細(xì)胞體積是否足夠大？在酵母中稱start點(diǎn)，在哺乳動物中稱R點(diǎn)(restriction point)。S期檢驗(yàn)點(diǎn)：DNA復(fù)制是否完成？G2/M檢驗(yàn)點(diǎn)：DNA是否損傷？細(xì)胞體積是否足夠大？中-后期檢驗(yàn)點(diǎn)：紡錘體組裝檢

8、驗(yàn)點(diǎn)。13三、細(xì)胞周期同步化三、細(xì)胞周期同步化定義：細(xì)胞同步化(synchronization)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。144.1自然同步化自然同步化1、多核體：如：粘菌、瘧原蟲。2、某些水生動物的受精卵：如海膽、海參、兩棲類。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(huán)境后，它們一起發(fā)芽，同步分裂。154.2 人工同步化人工同步化4.2.1 選擇同步化選擇同步化 1）有絲分裂選擇法）有絲分裂選擇法： M期細(xì)胞與培養(yǎng)皿的附著性低，振蕩脫離器壁收集。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：操作簡單，同步化程度高，細(xì)胞不受藥物傷害。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：獲得的細(xì)胞數(shù)量較少（分裂細(xì)胞約占1%2%

9、） 。162）細(xì)胞沉降分離法）細(xì)胞沉降分離法： 利用細(xì)胞在不同時期的形狀，體積，密度上的顯著差別來分離的。如M期細(xì)胞體積大，可用離心分離。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：時間短，成本低，細(xì)胞可以正常生長，無須中止細(xì)胞周期進(jìn)程。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：許多細(xì)胞不適合。174.2.2 誘導(dǎo)同步化誘導(dǎo)同步化1、G0/G1期同步化期同步化 需要先明了對數(shù)期倍增時間和將可達(dá)到的最大細(xì)胞密度（1）血清饑餓法血清饑餓法 需掌握血清的量和撤除時間（2）Ile剝奪法剝奪法 在無Ile后延長培養(yǎng)時間會增大細(xì)胞毒性，或使細(xì)胞不可逆生長終止18（3）加入加入G1期可逆性抑制藥物可使細(xì)胞停期可逆性抑制藥物可使細(xì)胞停留于留于G1不同階段不同階段 A、洛

10、伐他汀、洛伐他汀 lovastatin 通過抑制膽固醇的合成，可使細(xì)胞停滯于G1極早期 B、含羞草素、含羞草素 阻滯于G1后期，多與Ile剝奪法合用192、DNA合成阻斷法合成阻斷法： 選用DNA合成的抑制劑，可逆地抑制DNA合成。常用（胸腺嘧啶核苷）TDR雙阻斷法：在細(xì)胞處于對數(shù)生長期的培養(yǎng)基中加入過量TDR。S期細(xì)胞被抑制，停在G1/S交界處。移去TDR，釋放時間大于TS時，再次加入過量TDR。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：同步化程度高缺點(diǎn)缺點(diǎn)：產(chǎn)生非均衡生長，個別細(xì)胞體積增大。203 、用、用DNA損傷性藥物使細(xì)胞停滯于損傷性藥物使細(xì)胞停滯于G1或或G2 依賴于DNA損傷使細(xì)胞周期停止的檢測點(diǎn)調(diào)控系統(tǒng)（ch

11、eck point control system)。 停滯于G1：細(xì)胞系中許含有野生P53基因和完整的P53控制系統(tǒng)。 停滯于G2：可由DNA雙鏈斷裂因子和DNA交聯(lián)因子誘發(fā)。214 、中期阻斷法、中期阻斷法 用 秋 水 仙 素 、 秋 水 酰 胺 、 洛 可 達(dá) 措nocodazole等細(xì)胞分裂抑制劑將細(xì)胞阻斷在中期。 作用機(jī)制：MT抑制劑，抑制紡錘體的形成 優(yōu)點(diǎn)：無非均衡生長現(xiàn)象， 缺點(diǎn)：可逆性較差。22四、細(xì)胞周期的測定四、細(xì)胞周期的測定細(xì)胞周期的時間長短與物種的細(xì)胞類型有關(guān)。通常G1期持續(xù)時間差異較大，M期最短約0.54.5小時。單個細(xì)胞的周期測定單個細(xì)胞的周期測定：縮時顯微攝影 23群體細(xì)胞的周期測定群體細(xì)胞的周期測定 1、標(biāo)記有絲分裂百分率法標(biāo)記有絲分裂百分率法（percentage labeled mitoses，PLM） 對測定細(xì)胞進(jìn)行脈