细胞生物学笔记细胞周期

细胞增殖和细胞周期
细胞增殖(cell proliferation)
增殖：细胞通过割裂的方式在空间上不断增加群体数量，在时刻上通过遗传延续后代，使细胞在自然界中得以进化和进展，即：增加数量，延续后代。

第一节、细胞割裂(cell division)
一、有丝割裂（M期）
概念：
细胞通过有丝割裂器（纺锤体）将遗传物质精准地等分到两个子细胞中去，以保证细胞在增殖进程中维持遗传稳固。

1、期进入割裂期，中心体一分为二，向两极移动，纺锤体形成。

核膨大、核膜、核仁消失，染色体开始形成。

1）染色质凝集成染色体：即染色体变短、变粗，中间有着丝粒相连，外侧有动粒。

2）核膜破裂核仁消失：核内膜下的核纤层纤维Pr磷酸化，降低为可溶性核纤层PrA、B、C（A与C为同一编码基因的不同加工产物，故为一个类型即A，A型只存在于细胞分化中，对细胞向特异性分化起作用，B型那么存在于所有体细胞）。

核膜失去支撑，裂解成小泡的核膜与核纤层PrB相连，分散到细胞质中。

同时由于染色体凝集，核仁中的DNA别离参加到染色体的组装，核仁RNA、Pr分散到细胞质中，核消失。

3）、纺锤体的形成：在割裂前期末显现一种纺锤样的细胞器，由星体微管、极间微管、动粒微管纵向排列组成。

星体微管：在前期开始，细胞中的一对中心粒已复制为两对（中心粒具有微管组织中心的作用，即MTOC），每对中心粒周围显现放射状星体微管，由此组成两个星体，并位于核膜周围。

极间微管：两对中心粒之间也有微管形成，这些微管由纺锤体的一极通向另一极，故称“极间微管”（也称重叠微管）。

极间微管的特点：极间微管不持续，而是由来自两极的微管在纺锤体赤道面彼此重叠，侧面相连组成。

粒微管：前期末，核膜破裂，纺锤体发出的微管进入核中，其A端附着在动粒上，即“动粒微管”。

微管的作用与原理：
星体微管，极间微管是通过远离中心粒的一端（A端）加入微管Pr聚体，使微管延长，从而推动中心粒移向细胞两极，而动粒微管那么是靠近中心粒一端（D端）加入微管Pr二聚体来使微客延长。

染色体在纺锤体微管的牵引下，猛烈旋转运动，慢慢移向细胞中央赤道面上。

前期小结：
染色质凝集成染色体；核膜破裂和核仁消失；纺缍体的形成
2、中期：染色体纵裂为二，即两条姐妹染色单体，并在着丝点处相连，现在染色体排列在细胞赤道面上。

3、后期：着丝粒一分为二，两条姐妹染色单体分开，并向细胞两极迁移。

4、末期：染色全解螺旋，变成染色质。

分散在胞质中的核膜小泡在核纤层PrB的聚合作用下，开始向染色体表面集聚，每条染色体周围的小泡从头聚合在一路形成新的核膜。

由于染色体解聚核仁组织者（DNA）开始形成新的核仁。

胞质割裂：在细胞赤道面形成环形胞质割裂沟，并非断加深，最后完全断开，割裂成两个子细胞。

有丝割裂的机制：
1、纺锤体是染色体分离和移动的要紧动因，染色体移动取决纺锤体产生的四种作使劲。

1）极间微管区域在动力Pr（微管Pr）的作用下，相互滑动对两极星体产生推动。

2）动粒微管（+）结尾方向的组装和去组装，对染色体动粒产生拉力。

3）星体微管与细胞膜之间相互作用，使星体稳固在细胞的两极的作使劲。

4）两条姐妹染色单体在着丝粒处和臂间的染色体粘着Pr形成的粘着力。

极间微管的拉力与着丝粒处染色体粘着Pr 的粘着力处于平稳状态使染色体稳固在赤道面上。

2、姐妹染色体分离染色体粘着Pr在染色体凝集和分离中起重要作：粘着Pr的两头与DNA相连， Pr分子变构可使DNA
螺旋化，若是S期不能合成粘着蛋白，M期染色体的凝集就不能完成，染色体就不能分开。

3、动粒与微管的连接处是染色体向两极移动的作用点：主若是驱动蛋白、动力Pr和动力微管，动力微管的（+）结尾
组装和去组装，可牵动单体向细胞赤道面或两极运动。

染色体在割裂后期向两极的运动主若是动粒微管的动粒端部（+）去
组装的结果。

动粒微管在染色体运动中，本身不能提供动力，但可作为转道，动力微管上的驱动蛋、动力Pr起作用。

驱动Pr→“+”结尾动力Pr →“-”结尾
4、微管动力Pr是染色体运动的动力细胞内的微管依功能分为间期微管和动力微管。

纺锤体微管主若是动力微管，这种微管的组装、去组装有必然的极性和方向，组装快的为（+）结尾，慢的为（-）结尾。

在末期(telophase)：动粒微管消失、极性微管继续加长、核膜、核仁从头装配、染色体解聚、胞质割裂
有丝割裂的异样情形：
一、胞质不割裂形成多核二、染色体不分开或核内复制形成多倍体 3、姐妹染色体单体不分离 4、染色体反复
复制但不分离造成多倍庞大染色体五、体细胞减数割裂形成单倍体细胞六、显现多个中心体，形成多极核割裂
二、生殖C的减数割裂（Meiosis）
一、概念：指有性生殖的生物在配子发生进程中DNA的、一次复制和两次核割裂，通过这一进程由双倍体C产生单倍体C。

2、进程：
1）第一次减数割裂：
前期Ⅰ：从形态上又分为五个时期。

①细线期：染色体细长如丝。

②偶线期：同源染色体联会配对。

同源染色体：指一个细胞里形状、结构相同，一条来自父方、一条来母方，上面具有
相同基因（等位基因）的一对染色体。

③粗线期：染色体浓缩变短、变粗，每条染色体由两条单体组成（二分体），中间有着弱丝点，非姊妹染色体发生片断
互换；互换必然要发生在非姊妹染色体之间才有生物学意义。

④双线期：同源染色体之间相互排斥而趋于分开，只是在交叉部位仍连在一路。

⑤终变期：染色体浓缩变短、变粗螺旋化达到最高度，核膜、核仁开始消失，染色体开始向赤道移动，纺锤体开始形成。

中期Ⅰ：染色体排列在赤道板上，纺锤体形成，同源染色体的着丝点慢慢远离，着丝点没割裂。

后期Ⅰ：纺锤体收缩，两条同源染色体分开别离移向两极，同源染色体数量减半。

末期Ⅰ：核膜、核仁从头形成，接着进行胞质割裂，成为两个子细胞，染色体解螺旋，又变成细丝状。

第一次减数割裂终止，
由于同源染色体分到了两个子细胞，因此染色体数量减半，这是减数割裂的核心。

2）第二次减数割裂：前期Ⅱ、中期Ⅱ、后期Ⅱ、末期Ⅱ。

3、两次减数割裂比较：第一次减数割裂：即23对同源染色体别离进入两个子C （数量减半）
第二次减数割裂：每一个子C 只有23条单体（实质上是有丝割裂）
4、减数割裂的生物学意义：
1）、遗传物质在数量上的恒定，维持了物种的相对稳固。

2）、减数割裂进程中，同源染色体的彼此分离，每一个生殖C 只能取得同源染色体的一条，这正是等位基因彼此分离的细胞学基础。

等位基因：在同源Chr 上位置相同、操纵相同性状的一对基因，称“等位基因”。

3）、非同源Chr 在减数割裂进程中随机组合，然后进入同一个生殖C ，这一点正是非等位基因自由组合的细胞学基础。

4）、减数割裂进程中，姊妹Chr 发生片段互换，这一点正是基因互换的细胞学基础。

（一） 配子的发生
配子：指单倍体的生殖细胞。

(一)、精子的发生与形成：
1、发生：精子发生于雄性动物睾丸曲细精管的上皮C ，在附睾中成熟，最后形成具有必然生殖功能的精C 。

2、形成： 精原
C 初低级精母细胞
2个次级精母C （单倍体）
产生4个精 (二) 卵子的发生：
1、发生：卵子发生于卵巢的生发上皮 成熟于卵巢。

2、形成：与精子形成进程相似即：卵原C →低级卵母C 双倍体 → 极体
→ 次极卵母C
因此，一个卵原C 通过减数割裂后可产生一个卵C ，三个极体，而一个精原C 通减数割裂可产生4个精C 。

极体：指卵C 在通过两次很不均等割裂（核割裂是均等的）产生四个大小差异的子细胞，其中大的是卵C ，三个小的成为废物，固依附在卵子的动物极，故称“极体”，分为第一和第二极体。

动物极含原生质较多，卵裂较快，形成胚胎；植物极含卵黄多，割裂慢。

3、卵子发生的特点
1）卵原C 的增殖是在胚胎期的卵巢中进行的，诞生后的卵原C 慢慢退化，仅有少量稳固下来，性成熟后，每一个月有一个成熟卵泡排放，因这人的一生大约只有400个左右的低级卵C 取得发育。

2）女性低级卵母C 的成熟割裂是在胚胎期3个月左右就已开始，5-6月后进入第一次减数割裂前期，诞生前后才到终变期，以后即停止于此，直到卵前，第一次减数割裂才完成。

3）第二次减数割裂必需在精子的穿入的刺激下才能完成。

若是排出的卵子24小时中间不能与精子相遇而受精，那么即行退化。

有丝分裂
垂体促性腺激素 第一次减数分裂
同源chr 分离，数目减半 第二次减裂 着丝粒染色体分开
细胞周期
从上一次细胞割裂终止到下一次细胞割裂终止的整个进程；
物质积存期（间期或静止期）、细胞割裂期(有丝割裂期)
一、细胞周期分期：
间期：G1：DNA合成前期或预备期 S： DNA合成期 G2：DNA合成后期或有丝割裂预备期
丝裂期（M期）：前、中、后、末
不同增殖状况细胞的类型：
静止期细胞（quiescent cell）、G0期细胞/暂不割裂细胞、淋巴细胞等、周期中细胞（cycling cell）、持续割裂细胞/可育细胞、终末分化细胞
（一）、G
期：细胞表面有泡状物，染色质去凝集；蛋白质、糖类、脂质等开始合成。

1
1、要紧特点：
①、RNA及蛋白质合成，细胞体积显著增大，RNA聚合酶活性升高，三种RNA不断产生，蛋白质合成量迅速增加，主若是S 期DNA复制的各类酶类。

②、细胞一旦完成G1期，即能完成全数细胞周期。

③、细胞中发生了多种蛋白质的磷酸化，主若是组蛋白、非组蛋白的磷酸化，从而增进G1晚期染色体结组成份的重排，G1期蛋白激酶的磷酸化大多发生于其丝酪氨酸部位。

④、G1期细胞膜对物质的转运作用增强，保证了G1期中进行的大量生化合成有充沛的原料
⑤、G1期中胆固醇合成迅速增加，如抑制胆固醇合成会抑制细胞进入S期。

2、G1细胞的类型：
①、增殖细胞群：这种细胞属持续不断增殖细胞，代谢旺盛，有增殖能力，对药物反映灵敏，如造血干细胞、皮肤表皮细胞、消化道粘膜细胞、骨髓细胞等。

②、暂不增殖细胞群：主若是G0细胞这种细胞长期停留在G1期初期（G0期），一样情形下不增殖，代谢不旺盛，但有增殖能力，对药物反映不灵敏。

这种细胞当受到损伤和刺激后，需要补充时，又从头进入细胞周期，恢复增殖能，如成纤维细胞、滑腻肌细胞、肝、肾、胰、前列腺、乳腺上皮、血管内皮细胞等。

这种细胞在G1期合成具有特殊功能的RNA、Pr，使细胞发生结构和功能分化，随后代谢活性降低，较长时刻停留在G1期而不超过R点（G1细胞RNA合成含量阈值），这一时期也是G1初期，细胞几乎近处于“静息状态”。

③、不育细胞群（终末分化细胞）：代谢不旺盛，完全失去增殖能力，如角质细胞、人心肌细胞、N细胞，这种细胞长期处于G1期直至衰老死亡。

3、G1期的分期：
①、G1期初期（又称G0细胞）
合成细胞在G1所特具的RNA和Pr、脂类等，因此主若是细胞生长期，细胞需要大量的RNA、 Pr和脂类和糖类，以形成大量的细胞器和其他细胞结构，使细胞体积、表面积、核质得以按比例增加。

G1期是细胞周期中时刻转变最大的时期，从数小时到数年。

G0期细胞：长期停留在G1期初期（G0期即细胞“静息状态”）的细胞称G0期细胞。

这种细胞执行其分泌功能Pr、酶、激素和各类细胞因子的功能，如前所述“暂不增殖细胞群”即为G0
②、G1期晚期：合成DNA复制所需要的假设干前体物质，即取得DNA复制的必需的条件，如各类脱氧核苷酸、DNA聚合酶、解旋酶等。

（二）S期：
要紧特点：
1、细胞表面滑腻，小泡和微绒毛明显减少，中心体在此期完成复制。

2、DNA复制是S期要紧特点：因此合成DNA所需的酶类如DNA聚合酶、DNA连接酶等含量和活性显著增高。

染色质复制一般是常染色质先复制，异染色质后复制，如人类女性细胞中钝化的X染色体复制发生于其他染色体复制完成以后。

3、合成组蛋白和非组蛋白S期的要紧特点：组蛋白合成与DNA复制同步进行，细胞质中组蛋白大量增加，新合成的组蛋白迅速进入胞核，与已复制的DNA结合，组装成核小体，进而形成具有两条单体的染色体，当DNA复制在S期末完成，组蛋白mRNA也在短时刻内降解。

4、组蛋白持续磷酸化也发生于S期：是继G1期丝氨酸磷酸化后，在S期H1上另外两个丝氨酸发生的磷酸化，而H2A的磷酸化那么贯穿于整个细胞周期。

（三）、G
期：
2
要紧特点：
1、细胞表面许多微绒毛，合成必然数量的蛋白质和RNA。

2、此期大量合成RNA、ATP及一些与M期结构功能相关的蛋白质，如M期纺锤体微管形成的微管蛋白，在此期合成达到顶峰。

3、此期对药物反映灵敏，故此期用药物医治肿瘤有必然的成效。

总结：整个周期，DNA取得一次复制，即染色体倍增（从分子水平看，也确实是DNA在S期取得复制），为进入割裂期打下基础，DNA合成完毕，必需进行一系列组装进程，才能形成染色体。

复制后的DNA，平均分派到两个子细胞中去，即割裂期事实上是把已经复制好的DNA平均分派到两个细胞中去的进程。

（四）、 M期：
细胞割裂期，细胞呈球状，表面有微绒毛。

细胞周期分析方式:标记有丝割裂百分数法、流式细胞仪测定法
成熟增进因子(maturation promoting factor，MPF)：存在于M期细胞中能增进染色体凝聚和细胞割裂的物质
MPF是由cyclin和CDC基因编码的依托于cyclin的蛋白激酶(cyclin-dependent kinase，CDK)，CDK蛋白激酶以磷酸化的形式直接作用于细胞周期
CDK抑制因子（CDK inhibitor，CKI）
不同的周期蛋白与不同的CDK结合，调剂不同的CDK激酶的活性
注：调剂相关问题课件上未做详细说明，只在图片中提到可有G一、G1/S的调剂、S期的调剂、G2/M期的调剂、M期的调剂，另外还涉及限制点/查验点的问题，有爱好的同窗请翻阅教材或查阅相关资料
把握概念：细胞周期、减数割裂、周期素、MPF、CDK 把握有丝割裂的进程及其意义
把握减数割裂与有丝割裂的区别
把握细胞周期的分期及各期的要紧形态
熟悉细胞周期的调控机制。