细胞增殖及其调控
细胞增殖及其调控(共109张PPT)
停止。
关键：控制时间
第1次阻断时间相当于G2、M和G1期时间的总和或稍长，释放 时间不短于S期时间，而小于G2+M+G1期时间，这样才能使所有位 于G1／S期的细胞通过S期，而又不使沿周期前进最快的细胞进 入下一个S期。第2次阻断时间同第1次，再释放。 HeLa细胞周期时间为21 h，其中G1期为10 h，S期为7 h，G2期 为3 h，M期为1 h
渐衰减，误差较大。
测定原理： ① 待测细胞经3H-TdR标记后，所有S期细胞均被标记。 ② S期细胞经G2期才进入M期，所以一段时间内PLM=0。 ③开始出现标记M期细胞时，表示处于S期最后阶段的细胞，已渡过G2期，
所以从PLM=0到出现PLM的时间间隔为TG2。
④ S期细胞逐渐进入M期，PLM上升，到达到最高点的时候说明原先才进入M 期的细胞，已完成M，进入G1期。所以从开始出现PLM到PLM达到最 高点（≈100%）的时间间隔就是TM。
(mitosis)和减数分裂(meiosis)三种类型。
无丝分裂又称为直接分裂，由R. Remark（1841）首次发现于鸡胚血
细胞。表现为细胞核伸长，从中部缢缩，然后细胞质分裂，其间不 涉及纺锤体形成及染色体变化，故称为无丝分裂。无丝分裂不仅发 现于原核生物，同时也发现于高等动植物，如植物的胚乳细胞、动 物的胎膜，间充组织及肌肉细胞等等。
第一节 细胞周期的概念
分裂间期
分裂期
一、什么是细胞周期 细胞周期指由细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束所经历 的过程，所需的时间叫细胞周期时间。
细胞周期的调控和细胞增殖
细胞周期的调控和细胞增殖细胞周期是细胞生命周期中的一个重要阶段，通过严密调控确保细胞按照一定的顺序进行有序的DNA复制和细胞分裂。
细胞周期的调控主要包括细胞周期检查点、细胞周期调控因子及其调控网络的作用等方面。
一、细胞周期检查点细胞周期检查点是细胞在特定时期对其自身状态的监测点，主要有G1/S检查点、G2/M检查点和M检查点。
这些检查点的功能在于确保细胞在细胞周期的不同阶段保持稳定和正确的进行。
1. G1/S检查点G1/S检查点位于细胞周期的G1期和S期之间，主要监测细胞的DNA是否完整以及是否有足够的生物小分子供应，这是控制是否进入DNA复制的关键检查点。
如果细胞通过检查，则进入S期进行DNA 复制，否则进入G0期停滞。
2. G2/M检查点G2/M检查点位于细胞周期的G2期和M期之间，主要监测细胞DNA复制是否正确完成以及是否有DNA损伤。
只有当细胞通过这一检查点时，才能进入有丝分裂的M期。
3. M检查点M检查点位于细胞分裂的中期，主要监测染色体是否正确连接到纺锤体上，并确保该连接是稳定的。
只有当细胞通过这一检查点时，才能完成有丝分裂，将染色体均匀地分配给两个子细胞。
二、细胞周期调控因子及其调控网络细胞周期调控因子主要包括Cyclins和Cyclin-dependent kinases (CDKs)。
Cyclins与CDKs形成复合物，通过磷酸化作用来调控细胞周期的不同阶段。
1. CyclinsCyclins是调控细胞周期的关键调节蛋白，其数量在不同的细胞周期阶段发生变化。
不同类型的Cyclins与特定的CDKs形成复合物，起到调控细胞周期的作用。
2. CDKsCDKs是Cyclin-dependent kinases的缩写，是一类酶的家族。
它们与Cyclins结合形成复合物，通过磷酸化调控细胞周期的不同阶段。
CDKs活性的变化在细胞周期的不同阶段发生，由Cyclins的表达调控。
3. 细胞周期调控网络细胞周期调控网络是由各类细胞周期调控因子组成的复杂网络。
第十一章 细胞增殖及其调控
animation of mitosis
（二） 与有丝 分裂直接相关 的亚细胞结构
1.中心体
中心体（centrosome） 是一种与微管装配 和细胞分裂密切相 关的细胞器。
中心粒圆筒周围为中 心粒外基质 （pericentriolar matrix）
Mammalian centrosome. C: centriole, MT: microtubule, NE: nuclear envelope, PCM: pericentriolar matrix.
（二） 细胞周期中各个不同
时期及其主要事件
1. G1期 G1期期是的一第个一细阶胞段周，
开始合成细胞生 长所需要的各种 蛋白质、糖类、 脂类等，但是不 合成DNA。
限制点 （restriction point，R点）， 或检验点 （checkpoint）
细胞分裂周期基因 （cell division cycle
Single chromosome that shows the "core"
with DNA loops on either side.
5.末期（telphase）
染色单体到达两极，就进入了末期
Lastly, in telophase, the chromosomes decondense. New patches of membrane fuse to form new nuclear envelopes around them.
第十一章 细胞增殖及ຫໍສະໝຸດ 调控细胞分裂（cell division）， 由原来的一个亲代细胞 （mother cell）变成两 个子代细胞（daughter cell）。各种细胞在分裂 之前，还必须进行一定
细胞增殖及其调控
细胞增殖及其调控细胞依赖增殖维持其存在，繁衍后代。
细胞增殖是细胞生命活动的重要特征之一。
细胞增殖包含3个组成部分，即生长、DNA复制和细胞分裂，这些均体现在细胞周期进程中，因此细胞增殖是通过细胞周期实现的。
细胞增殖受到严密的调控机制所监控。
任何细胞，不管是简单的单细胞，还是高等生物体内的细胞，其增殖过程都必须遵循一定的规律。
细胞周期与细胞分裂(细胞周期、有丝分裂、减数分裂)细胞周期的调控（Cdk激酶和周期蛋白在细胞周期进程中的调控作用及其活性调节、细胞周期运转的调控、其他内在、外在因素在周期调控中的作用）细胞周期与细胞分裂细胞周期㈠细胞周期(cell cycle)概述细胞依靠增殖维持其存在，繁衍后代。
为了阐明细胞是如何繁殖的，应该考虑三个主要问题：①细胞如何复制它的内含物；②它们如何分配复制好的内含物并分裂为二；③它们如何协调好上述两个过程必需的所有机器，以保证诸如只有在复制完成后才进行细胞分裂。
细胞增殖受到严密的调控机制所监控。
任何细胞不管是简单的单细胞，还是高等生物体内的细胞，其增殖过程都必须遵循一定的规律。
细胞增殖过程中，任何一个关键步骤的错误，都有可能导致严重后果，甚至细胞死亡。
在高等生物中细胞增殖调控更为复杂。
它不仅要遵循细胞自身的增殖调控规律，同时还要遵守生物体整体调控机制的调节。
不然，不受约束而生成的细胞将被机体免疫系统所清除，或癌变，威胁整个生命。
由此可见，细胞增殖调控是整个生命活动的最基本保证。
细胞周期(cell cycle)是指连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂完成所经历的过程。
细胞周期有时也称为细胞生活周期(cell life cycle)或细胞繁殖周期(cell reproductive cycle)。
人们最初从细胞形态变化考虑，将细胞周期简单地划分为两个相互延续的时期，即细胞有丝分裂期(mitosis)和位于两次分裂期之间的分裂间期(inter phase)。
细胞生物学 第十二章 细胞增殖及其调控
第十二章细胞增殖及其调控一、细胞增殖的意义细胞增殖cell proliferation,是细胞生命活动中的一个重要部分，对于多细胞生物体的生长发育以及生物种群的延续都具有十分重要的意义。
例如一个成年人约由1014个细胞构成，而如此多的细胞均来源于同一个受精卵，是通过大量的、连续不断地细胞分裂增殖以及细胞分化才形成人体的。
此外，每个人体平均每秒钟还要增补产生几十万个新细胞，来补偿体内各种衰亡细胞的损失，维持机体细胞数量的相对平衡。
二、细胞周期 cell cycle（一）细胞周期的概念细胞增殖包括：细胞生长、DNA复制和细胞分裂三个主要事件，构成细胞周期。
可分为四个期：G1期、S期、G2期和M期。
其中的S期是DNA合成期，M期是分裂期，而G1和G2期分别是合成前期和合成后期。
因为分裂期染色体出现了明显形态特征，∴通常从一次分裂中期到下一次分裂中期的历程称为一个周期。
M期中又可分为前期、中期、后期和末期四个阶段。
从细胞增殖行为来看，细胞在晚G1期开始分歧为三类：①周期性细胞，即持续在周期中运转的细胞；②G O期细胞（休眠细胞），即暂时脱离周期不增殖，但在适当刺激下仍可恢复进入周期的细胞；③终端分化细胞（特化细胞），即不可逆地脱离周期，丧失分裂能力，但仍然保持正常生理机能的细胞。
（二）细胞周期的速率细胞周期时间（TC）是随细胞类型不同而异的，周期内四个期的时间亦各不相同。
一般规律是：①S期长,M期短；②G1期时间（TG1）易变，但TG2、TS和TM都变动不大；③ TG1长短是细胞周期速率变化的基础。
（三）细胞周期各时相的时间测定●仅M期可依据染色体形态变化来判断，而其它的三个期皆无形态判断依据。
●3H—TdR脉冲标记和放射自显影观测▲标记物仅在S期能渗入细胞▲最先在M期显现标记的是被标记时的S期最晚期细胞▲细胞周期中各期时间的推算：TG2 = 换液洗脱→被标记M细胞出现TM = 被标记M细胞出现→占M细胞总数最大值TS= 被标记M细胞达总数的50%→降回50%TC= 被标记M细胞始出现→再次又开始出现TG1 = TC-TG2-TM-TS●流式细胞仪测定法能快速测定和分析流体中的细胞或颗粒物的各种参数，如DNA、RNA和蛋白质等含量变化，目前被广为应用于细胞周期研究。
细胞增殖和生长的信号转导机制及其调控
细胞增殖和生长的信号转导机制及其调控细胞增殖和生长是细胞生物学中常见的现象，是生命体系不断发展的必要条件。
在细胞分裂和生长过程中，涉及到复杂的信号转导通路和多种生物分子的参与调控。
本文将着重介绍细胞增殖和生长的信号转导机制及其调控，包括细胞周期、细胞凋亡、细胞信号转导通路及其调控等方面的内容。
一、细胞生长的信号转导机制在细胞生长中，细胞表面的受体接受到外界的刺激，从而产生了一系列的信号转导通路，促使细胞生长。
最初识别外部刺激的细胞表面受体主要有三种类型：G蛋白偶联受体（GPCRs）、酪氨酸激酶受体和离子通道受体。
GPCRs和酪氨酸激酶受体通过激活二磷酸腺苷（ADP）或三磷酸腺苷（ATP）来媒介细胞内的化学反应，从而激发细胞生长；而离子通道受体直接打开或关闭离子通道，导致电位变化，从而激活细胞内部的生化反应。
细胞上述的外部刺激可激发细胞内的分子机器，如丝氨酸蛋白激酶、蛋白激酶C、蛋白激酶A、蛋白激酶B等，这些分子通过直接催化特定蛋白质的磷酸化、激活细胞质或细胞核中的信号传递通路，继而调节细胞内部的生物化学反应，最终完成细胞的生长和增殖。
二、细胞周期和其调控细胞周期是一系列复杂而又协调的分子事件，由多个连续阶段组成，包括G1、S、G2和M等阶段。
在这一循环过程中，细胞生长、复制DNA、进行分裂孢子形成和分裂。
而细胞周期的关键在于负责其进程的蛋白激酶和细胞因子，在细胞周期进行到某个明确的时期才能够被激活，从而让细胞继续进入下一个特定的阶段。
细胞周期有许多的调控因素，分为内部调控和外部调控。
细胞周期内部调控的主要因素是细胞周期素（Cyclins）和Cyclin依赖性激酶（Cyclin-CDKs），进而调节细胞周期的进展。
而外部调控主要有细胞生长因子，如胰岛素样生长因子（IGF）和表皮生长因子（EGF）等，通过激发到细胞表面受体来促进细胞周期的进展。
此外还包括细胞外基质，细胞体积和紫外线等外界环境条件的影响。
第十二章 细胞增殖及其调控
3）其他方法：通过显微缩时摄像技术可以求出分裂间期和分裂期的准确时间；通过在不同的时间对细胞群体进行计数，可以推算出细胞群体的倍增时间，即细胞周期的总时间。
1、脉冲标记DNA复制的细胞分裂指数观察测定法
2、流式细胞分选仪测定法
（四）细胞周期同步法
⑤终变期（再凝集期）
染色体更加变粗。交叉明显，数量减少。交叉向染色体的端部移行，称为端化。核膜、核仁消失。纺锤体形成。
（2）中期Ⅰ
同源染色体的每一对姊妹染色单体在着丝粒处并连在一起，1对动粒朝向同一极，同源染色体的两个染色体通过动粒微管分别连向不同的极。四分体逐渐向赤道方向移动，最终排列在赤道面上。
（一）减数分裂前间期
最大特点在于S期持续时间较长。
另一个重要特点是，在植物百合中发现，其减数分裂前间期的S期仅复制其DNA总量的99.7%~99.9%，而剩下的（DNA小片段）0.1~0.3%要等到减数分裂前期才进入复制。
另外还发现，在一种L蛋白，在前间期与上述DNA小片段结合，阻止其复制。
细胞周期同步化是利用人工诱导或药物诱导的方法，使细胞同步化在细胞周期的某个特定时期，从而获得处于相同细胞周期的细胞作为实验材料。常用的方法有：人工选择同步化和药物诱导同步化。还可分为自然同步化和人工同步化。
自然同步化的例子有：
1）海胆受精卵最初几次分裂是同步的；
2）细菌的休眠孢子进入营养环境后能发生同步萌发；
中心体与其周围的微管一起被称为星体（在动物细胞中） 。中心体在间期也进行了复制。细胞分裂开始，两个星体即逐渐向细胞的两极运动。
2、前中期
① 核膜破裂，标志着前中期的开始。
② 纺锤体的装配。
3、中期
所有染色体排列到赤道板上，纺锤体呈典型的纺锤样。
细胞增殖的调控机制及其与癌症的关系
细胞增殖的调控机制及其与癌症的关系概述一个成年人由数万亿个细胞组成，这些细胞不断增殖、更新，以维持身体正常功能。
细胞增殖一定程度上受调控，过度的细胞增殖可能导致癌症。
了解细胞增殖的调控机制及其与癌症的关系，对癌症的预防、诊断和治疗都有重要意义。
细胞增殖的调控机制细胞增殖可以分为两个阶段：有丝分裂和无丝分裂。
在有丝分裂中，细胞核分裂成两个细胞核。
在无丝分裂过程中，细胞核不会分裂，但是细胞质会增加，从而导致细胞的数量增加。
细胞增殖的调控是一个非常复杂的过程，包括许多分子、信号通路和细胞周期调控蛋白。
细胞周期调控蛋白具有非常重要的调控作用，它们能够促进或抑制细胞增殖，从而参与细胞周期的调节。
其中最为关键的分子是细胞周期蛋白和其配体细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）。
在细胞周期不同的阶段，CDK与不同的配体结合，从而促进或抑制细胞增殖。
此外，细胞周期调控蛋白还包括细胞周期抑制蛋白（CDKIs），它们通过抑制CDK的活性从而调节细胞增殖。
除了细胞周期调控蛋白，许多信号通路也能对细胞增殖进行调控。
比如，胞内信号分子WNT/β-catenin通路是一个重要的调控途径，通过激活β-catenin来促进细胞增殖，抑制蛋白素激活剂蛋白激酶（PKA）信号路径可抑制细胞增殖。
与癌症的关系癌症是指由于基因突变或遗传变异等原因导致细胞增殖过度、失控的一类疾病。
在正常情况下，细胞增殖是受调控的，但某些基因的突变，或者其他调控机制的失常，可能导致细胞无法停止增殖。
这些细胞不断分裂，形成肿瘤。
这些由于基因突变或遗传变异导致的异常细胞增殖和分化，可以是肿瘤的早期阶段。
正常细胞的增殖通常是有限和受到紧密的控制，但是在癌细胞中，细胞增殖的调控机制被破坏，使癌细胞能够无限制地增殖和扩散，形成恶性肿瘤。
癌症研究者已经发现，许多与细胞周期调控相关的基因在肿瘤中被突变或失活。
这些基因包括肿瘤抑制基因和肿瘤促进基因，它们可以通过不同的方式影响细胞周期的进程。
第十二章 细胞增殖及其调控
第十二章细胞增殖及其调控一、名词解释1、细胞周期：细胞物质积累与细胞分裂的循环过程。
从一次细胞分裂结束开始，经过物质累积过程，直到下一次细胞分裂结束为止，称为一个细胞周期。
2、细胞周期检验点：是细胞周期中的一套保证DNA复制和染色体分配质量的检查机制。
是一类负反馈调节机制。
当细胞周期进程中出现异常事件，如DNA损伤或DNA复制受阻时，这类调节机制就被激活，及时地中断细胞周期的运行。
待细胞修复或排除故障后，细胞周期才能恢复运转。
（百度）3、细胞分裂周期基因：与细胞分裂和细胞周期有关的基因，称为cdc基因。
最早是在简单真核生物芽殖酵母和裂殖酵母中发现并分离出约40-50个细胞增殖必须的基因，根据被发现的先后顺序，分别命名为cdc2，cdc25，cdc28等。
（百度）4、细胞周期蛋白：其含量随细胞周期进程的变化而呈现出周期性变化。
一般在细胞分裂的间期内积累，在分裂期内递减，尤其在后期急剧下降，在下一个细胞周期中又重复这一消长现象。
简称周期蛋白。
5、CDK：6、G0期细胞：指暂时离开细胞周期，停止细胞分裂，去执行一定的生物学功能。
一旦得到信号指使，会快速返回细胞周期，分裂增殖的细胞。
7、细胞促分裂因子MPF: 在成熟的卵细胞的细胞质中，可以诱导卵母细胞成熟的一种物质，称为促成熟因子。
8、早熟凝集染色体PCC：与M期细胞融合的间期细胞产生了形态各异的染色体凝集，称之为早熟凝集染色体9、联会复合体：在联会的部位形成的一种特殊复合结构，沿同源染色体长轴分布，宽1.5-2μm，在电镜下可以清楚地显示其细微结构。
10、细胞周期同步化：是指在自然过程中发生或经人为处理造成的整个细胞群体处于细胞周期的同一时期二、判断题1、在细胞分裂时内质网也要经历解体与重建的过程。
2、在细胞有丝分裂的前期，染色体的动粒与动粒微管结合，形成纺锤体。
3、在细胞分裂时，动粒微管和极微管都参与了染色体的运动。
4、细胞周期分为G1、S、G2和M期，但不是所有的分裂细胞都有这四个时期。
细胞增殖及其调控(共84张PPT)
• 囊泡膜形成新的质膜，两侧质膜来源于共同的 囊泡，膜间有连通的管道，形成胞间连丝。
植物细胞成膜体的形成
三、 减数分裂（Meiosis）
• 细胞增殖是生命的基本特征：种族繁衍、个体发 育、机体修复等离不开细胞增殖。
• 胚胎发育从1个受精卵增至1012细胞，成年1014;
• 成人每秒有数百万新细胞产生，补偿血细胞、小 肠粘膜细胞和上皮细胞的衰老和死亡。
• 细胞增殖是通过细胞周期(cell cycle)实现，细 胞周期的运行受相关基因严格监视和调控。
逆地抑制DNA合成，不影响其它时期细胞，最 从形态来看，SC形成偶线期，成熟于粗线期，并存在数天，消失于双线期。
2、S期：DNA合成期，主要事件是DNA合成，还合成组蛋白、DNA复制所需的酶 ②分裂极确定,纺锤体开始形成; 同源染色体发生配对，配对的过程又称联会(synapsis)。
终可将细胞群阻断在S期或G/S交界处。常用的 现在认为它与同源染色体间的交换有关。
• 植物双线期一般较短，但动物双线期停留的时间 长，人的卵母细胞在5个月胎儿已达双线期，直 到排卵都停在双线期。
• 在鱼类、两栖类、爬行类、鸟类以及昆虫中，双 线期的二价体解螺旋形成灯刷染色体。
• 1)细线期：
• 染色体已经复制，并开始凝缩，所以又称为凝 线期(synizesis)，但染色体呈细线状，光镜下 分辨不出两条染色单体。
• 在有些物种中表现为染色体细线一端在核膜的 一侧集中，另一端放射状伸出，形似花束，称 为花束期(bouquet stage)。
• 2)偶线期：
细胞增殖与凋亡的调控及其疾病相关
细胞增殖与凋亡的调控及其疾病相关细胞增殖与凋亡是细胞生物学中常见的两个过程，对于维持生命活动、细胞分化和组织再生等方面都至关重要。
然而，它们的不当调控也是多种疾病的罪魁祸首，因此对它们的调控机制进行深入的研究具有重要价值。
1. 细胞增殖的调控细胞增殖是细胞的基本生命活动之一，正常细胞增殖可以维持生命活动并参与组织再生和器官发育等过程。
细胞增殖受许多内外环境因素调控，其中包括细胞自身的基因表达、信号通路调控等。
1.1 基因调控基因调控是细胞内部最基本的控制细胞增殖的过程，包括转录因子、miRNA等一系列调控因素。
转录因子通过结合DNA启动子区域上的特定序列，激活或抑制基因的转录过程。
miRNA则通过靶向特定mRNA分解或抑制其翻译过程，从而发挥调控作用。
在人类肿瘤细胞中，许多miRNA与肿瘤发生、发展密切相关。
1.2 信号通路调控细胞内外信号通路的多种因素也影响细胞增殖，包括细胞外因子、细胞膜受体、小分子信使等。
细胞通过特定的信号转导通路响应环境刺激，从而控制细胞内的基因表达、代谢等过程。
一些常见的信号通路包括Wnt、Notch、JAK-STAT等，它们分别参与不同的细胞增殖和分化过程。
2. 细胞凋亡的调控细胞凋亡，又称为程序性细胞死亡，是细胞生命活动的另一个基本过程，通过一系列既定的细胞内外通路，使细胞发生逐渐萎缩、核裂解和细胞碎片化等一系列特征性变化，并最终被吞噬或清除。
细胞凋亡的过程可以避免或限制细胞增殖，对一些疾病的预防和治疗具有重大意义。
2.1 线粒体通道调控线粒体是细胞内维持生命过程中的许多最基本的代谢途径之一，同时也是调控细胞凋亡的一个重要通道。
细胞死亡通路上参与的线粒体的调控机制对细胞生存和死亡的平衡反应非常敏感，细胞死亡通路的调控因此也影响着细胞的生命轨迹。
2.2 相关信号分子调控相应的，细胞凋亡的调控还涉及着一系列许多的信号因子的调控，其中包括了FasL、TNFα、TRAIL、RIP等一些参与程序性细胞死亡的信号分子。
细胞增殖及调控(细胞五)
Anaphase B: The two spindle poles move farther apart
Some eukaryotic cell cycle times
细胞周期的时间长短与物种的细胞类型有关，如：早期胚胎细胞 无G1 和G2，细胞周期最短；小鼠十二指肠上皮细胞的周期为10小时；人类胃 上皮细胞24小时；骨髓细胞18小时；培养的人成纤维细胞18小时；HeLa细 胞21小时。
不同细胞的细胞周期时间差异很大S+G2+M 的时间变化较小，细胞周期 时间长短主要差别在G1期。
排列在赤道面上的染色体的姐妹染色单体分离产生向极运动 后期(anaphase)大致可以划分为连续的两个阶段,即后期A和后期B 后期A:动粒微管去装配变短,染色体产生两极运动 后期B:极性微管长度增加,两极之间的距离逐渐拉长,介导染色
体向极运动
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S期中心粒已完成复制，在前期移向两极，两对中心粒 之间形成纺锤体微管，微管通过微管结合蛋白在正极末端 相连，核膜解体时，中心粒已到达两极，并形成纺锤体。
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纺锤体有三种微管结构：
①极体微管(polar mt)两极间的微管,在纺锤体中部重叠,重叠部 位结合有分子马达 。
细胞分裂器的形成，将细胞阻断在细胞分裂中期。 优点:操作简便，效率高，无非均衡生长现象 缺点:药物的毒性相对较大，可逆性较差
3.条件依赖性突变株在细胞周期同步化中的应用
将与细胞周期调控有关的条件依赖性突变株转移到限定 条件下培养，所有细胞便被同步化在细胞周期中某一特定时 期。
细胞增殖及其调控机制在生物学中的意义和应用
细胞增殖及其调控机制在生物学中的意义和应用细胞是构成生物体的基本单位，它们通过分裂来增殖。
细胞增殖是生命体的重要过程，对于生物体的生长、发育、修复损伤和繁殖至关重要。
然而，细胞增殖无法完全自主进行，需要经过复杂的调控机制来维持其稳定性和正常的功能表现。
本文将围绕细胞增殖及其调控机制在生物学中的意义和应用展开阐述。
1. 细胞增殖的意义细胞增殖是维持生命体的基础活动，它能够促进个体生长发育，维持器官和组织的正常结构和功能，以及完成生物体的修复和再生。
在人类身体中，细胞增殖相关的生理过程包括生殖、生长、组织修复和免疫反应等。
细胞增殖还是组成生物体的所有器官和组织的基础，从皮肤细胞到肌肉细胞，从血细胞到乳腺细胞，都需要不断地进行增殖来维持其正常的生理功能。
2. 细胞增殖的调控机制细胞增殖是一个复杂的过程，需要依赖多种信号通路和分子机制进行调控。
在这些信号通路和机制中，许多细胞增殖相关分子已经被研究并成功应用于临床医学中。
2.1 细胞周期细胞周期是细胞分裂过程的基础。
它由四个关键阶段组成：G1期（前期）、S期（DNA复制期）、G2期（后期）和M期（有丝分裂期）。
在每个细胞周期中，细胞必须完成复制DNA、准备分裂等明确任务才能顺利进入分裂阶段。
2.2 细胞增殖相关蛋白许多细胞增殖相关的蛋白已经被发现并成功地应用于实验室和临床医学中。
其中包括细胞周期蛋白、增殖细胞核抗原（PCNA）等。
这些蛋白在细胞增殖和分化中起着非常重要的作用。
2.3 组织因子和激素许多组织因子和激素对细胞增殖和分化也发挥着重要的作用。
例如，肿瘤坏死因子（TNF）和白细胞介素1beta（IL-1beta）等因子，它们能够直接促进细胞增殖和分化。
3. 细胞增殖调控机制的应用细胞增殖调控机制不仅在研究细胞增殖机制和生物学过程中非常重要，在临床医学中也有着非常重要的应用。
3.1 肿瘤治疗在治疗肿瘤的过程中，细胞增殖调控机制在控制癌细胞增殖方面发挥着重要的作用。
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第十二章细胞增殖及其调控主要内容●细胞增殖(cell proliferation)的意义●细胞周期与细胞分裂●细胞周期调控细胞增殖(cell proliferation)的意义◆细胞增殖是细胞生命活动的重要特征之一，是生物繁育的基础。
◆单细胞生物细胞增殖导致生物个体数量的增加。
◆多细胞生物由一个单细胞(受精卵)分裂发育而来，细胞增殖是多细胞生物繁殖基础。
◆成体生物仍然需要细胞增殖，主要取代衰老死亡的细胞，维持个体细胞数量的相对平衡和机体的正常功能。
◆机体创伤愈合、组织再生、病理组织修复等，都要依赖细胞增殖。
◆细胞增殖受到严密的调控。
第一节细胞周期与细胞分裂●细胞周期(cell cycle)概述●有丝分裂(mitosis)●胞质分裂(Cytokinesis)●减数分裂(Meiosis)细胞周期调控的主要研究内容一、寻找与细胞周期调控密切相关的基因及其表达蛋白，研究它们在细胞周期中的动态变化及相互作用的规律。
二、这些基因和蛋白如何启动和影响细胞周期各时相发生的分子事件，进而影响细胞周期的表型。
三、内外环境因素是怎样通过细胞内信号传递系统影响细胞周期的。
第二节细胞周期的调控(Cell-Cycle Control)●细胞周期调控系统的主要作用●细胞周期检验点(Cell Cycle Checkpoint)●MPF●Cyclin-Cdk复合物的多样性及细胞周期运转●细胞周期运转的阻遏(细胞周期运转的负调控)一、细胞周期(cell cycle)概述●细胞周期●细胞周期中各个不同时相及其主要事件●细胞周期长短测定●细胞周期同步化●特异的细胞周期二、有丝分裂(mitosis)●前期(prophase)●前中期(prometaphase)●中期(metaphase)●后期(anaphase) ●末期(telophase)三、胞质分裂(Cytokinesis)●动物细胞胞质分裂●植物细胞胞质分裂四、减数分裂(Meiosis)●减数分裂概念与过程●减数分裂的意义●减数分裂特点细胞周期◆概念：又称细胞生命周期或细胞增殖周期指从一次细胞分裂形成子细胞开始到下一次细胞分裂形成子细胞为止所经历的过程。
包括细胞分裂的物质准备和细胞分裂两个相互连续的过程。
◆细胞周期时相组成◆细胞周期时间◆根据增殖状况，细胞分类三类细胞周期时相组成·间期(interphase):G1 phase， S phase， G2 phase·分裂期（M phase）:有丝分裂期(Mitosis), 胞质分裂期(Cytokinesis)细胞沿着G1→S→G2→M→G1周期性运转，在间期细胞体积增大(生长)，在M期细胞先是核分裂，接着胞质分裂，完成一个细胞周期。
细胞周期时间·不同细胞的细胞周期时间差异很大·S+G2+M 的时间变化较小，细胞周期时间长短主要差别在G1期·有些分裂增殖的细胞缺乏G1、G2期根据增殖状况，细胞分为三类①周期中细胞（cycling cell）：是指在细胞周期中连续运转的细胞，又称为连续分裂细胞或可育细胞，如造血干细胞、皮肤的表皮细胞、消化道上皮。
②静止期细胞（quiescent cell）：指的是暂时离开细胞周期，停止细胞分裂，去执行一定的生物学功能，但在适当的刺激下可重新进入细胞周期的细胞，又称为G0期细胞或休眠细胞，如淋巴细胞、肝、肾细胞等。
③终末分化细胞：指不可逆地脱离细胞周期，丧失分裂能力，保持生理机能活动的细胞，又称终端细胞，如神经、肌肉、多形核细胞等。
G0期细胞和终末分化细胞的界限有时难以划分，有的细胞过去认为属于终末分化细胞，目前可能被认为是G0期细胞。
多形核细胞是指细胞核的形态比较多，如有呈圆形、锥形、凹形等，而一般情况下细胞核多呈圆形。
●即中性粒细胞●占白细胞总数的50％－70％，是白细胞中数量最多的一种。
●核的形态多样，有的呈腊肠状，称杆状核；●有的呈分叶状，叶间有细丝相连，称分叶核。
细胞核一般为2～5叶，正常人以2～3叶者居多。
细胞周期中不同时相及其主要事件一是在G1期、S期和G2期发生DNA遗传物质的复制和整个细胞结构组分的加倍，主要表现为分子水平上的变化；二是在M期发生的DNA遗传物质精确地等分到两个子细胞中，主要表现为形态学上的变化。
◆ G1期◆ S 期◆ G2期◆ M 期G1期与DNA合成启动相关，开始合成细胞生长所需要的多种蛋白质、RNA、碳水化合物、脂类等，同时染色质去凝集。
G1期是细胞生长和DNA合成的准备期● G1期分为G1早期和G1晚期，两期之间有一个限制点，是细胞在G1 期的重要调控点。
●检查DNA是否损伤？细胞外环境是否适宜？细胞体积是否足够大？● G1期早期的主要内容是细胞生长，有的细胞会长期停留在此期，即成为G0期细胞。
● G1晚期细胞主要的任务是为DNA复制作准备。
G2期合成细胞进入M期所必需的RNA和蛋白质M 期M期即细胞分裂期，使染色体等分到两个子细胞中。
在分子水平上，RNA和蛋白质的合成几乎全部停止。
真核细胞的细胞分裂主要包括两种方式，即有丝分裂(mitosis)和减数分裂(meiosis)。
S期DNA合成的启动，S-CDK蛋白复合体是DNA复制的主要启动和调控蛋白。
●细胞周期素依赖性蛋白激酶(Cyclin-dependent protein kinase，CDK）：与周期蛋白结合并活化，使靶蛋白磷酸化、调控细胞周期进程的激酶。
●S期的主要事件是：DNA复制●蛋白质合成活跃，包括DNA合成所需要的酶以及组蛋白等。
●DNA复制与组蛋白合成同步，组成核小体串珠结构。
细胞周期长短测定基本原理：选择细胞周期中有变化规律的物质作标记，通过观察这些标记物在细胞周期中的变化，间接计算细胞周期各时相的时间。
◆脉冲标记DNA复制和细胞分裂指数观察测定法◆流式细胞仪测定法(Flow Cytometry)：监测细胞DNA含量在不同时间的变化，从而确定细胞周期时间的长短。
◆缩时摄像技术：可以得到准确的细胞周期时间及分裂间期和分裂期的准确时间。
细胞的同步化细胞同步化的意义1.获得大量同周期阶段的细胞2.了解细胞周期各阶段细胞的结构及功能3.研究某一时相细胞的代谢、增殖、基因表达或凋亡。
细胞同步化的方法人工选择同步化药物诱导法人工选择同步化——有丝分裂选择法·使单层培养的细胞处于对数增殖期，此时分裂活跃，有丝分裂细胞变圆隆起，与培养皿的附着性低，此时轻轻振荡，可获得一定数量的中期细胞。
优点：细胞未经任何药物处理、操作简单、细胞同步化效率高。
缺点：分离的细胞数量少。
人工选择同步化——密度梯度离心法原理：根据不同时期的细胞在体积和重量上存在差别进行分离。
优点：方法简单省时、效率高，成本低。
缺点：大多数种类的细胞并不适用。
药物诱导法——DNA合成阻断法── G1/S 胸腺嘧啶核苷(TdR) 双阻断法：最终将细胞群阻断于S期或G1/S交界处。
原理：利用过量的TdR能阻碍DNA的合成而设计的。
为了加强细胞同步化的效果，常采用两次TdR阻断法，即双阻断法。
胸腺嘧啶核苷(TdR)双阻断法DNA合成阴断法：选用DNA合成的抑制剂，可逆地抑制DNA合成，而不影响其他时期细胞的运转，最终可将细胞群阻断在S期或G/S交界处。
5-氟脱氧尿嘧啶、羟基脲、阿糖胞苷、氨甲蝶呤、高浓度ADR、GDR 和TDR，均可抑制DNA合成使细胞同步化。
其中高浓度TDR对S期细胞的毒性较小，因此常用TDR双阻断法诱导细胞同步化：在细胞处于对数生长期的培养基中加入过量TDR，（Hela，2mol/L；CHO，7.5mol/L）。
S期细胞被抑制，其它细胞继续运转，最后停在G1/S交界处。
移去TDR。
洗涤细胞并加入新鲜培养液、细胞又开始分裂。
当释放时间大于TS时，所有细胞均脱离S期，再次加入过量TDR，细胞继续运转至G1/S交界处，被过量TDR抑制而停止。
优点是同步化程度高，适用于任何培养体系。
可将几乎所有的细胞同步化。
缺点是产生非均衡生长，个别细胞体积增大。
药物诱导法——分裂中期阻断法：●通过抑制微管聚合的药物来抑制细胞分裂器的形成，将细胞阻断在细胞分裂中期。
●常用的药物有秋水仙素和秋水酰胺，后者毒性较少。
●优点：操作简便，效率高。
●缺点：药物的毒性相对较大。
中期阻断法：利用破坏微管的药物将细胞阻断在中期，常用的药物有秋水仙素和秋水仙酰胺，后者毒性较少。
优点是无非均衡生长现象，缺点是可逆性较差。
[1]细胞同步化的检测●流式细胞仪：比较各时相细胞的百分比，判断是否达到预期的目的。
●放射自显影技术：鉴定S期细胞●显微镜观察：对于M期细胞可涂片、染色、观察染色体，计有丝分裂指数。
人工选择同步化·有丝分裂选择法：用于单层贴壁生长细胞。
优点：细胞未经任何药物处理，细胞同步化效率高。
缺点：分离的细胞数量少。
·密度梯度离心法：根据不同时期的细胞在体积和重量上存在差别进行分离。
优点：方法简单省时，效率高，成本低。
缺点：对大多数种类的细胞并不适用。
药物诱导法· DNA合成阻断法── G1/S-TdR双阻断法：最终将细胞群阻断于G1/S交界处。
优点：同步化效率高，适合于所有体外培养的细胞体系。
缺点：诱导过程可造成细胞非均衡生长。
·分裂中期阻断法：通过抑制微管聚合来抑制细胞分裂器的形成，将细胞阻断在细胞分裂中期。
如秋水仙素、秋水酰胺等。
优点：是操作简便，效率高。
缺点：是这些药物的毒性相对较大。
特异的细胞周期特异的细胞周期：是指那些特殊的细胞所具有的与标准的细胞周期相比有着鲜明特点的细胞周期。
◆爪蟾早期胚胎细胞的细胞周期◆酵母细胞的细胞周期◆植物细胞的细胞周期◆细菌的细胞周期爪蟾早期胚胎细胞的细胞周期·细胞分裂快,无G1期, G2期非常短,S期也短(所有复制子都激活), 以至认为仅含有S期和M期；·无需临时合成其它物质；·子细胞在G1、G2期并不生长，越分裂体积越小；其总体积并不增加。
·细胞周期调控因子和调节机制与一般体细胞标准的细胞周期基本是一致的。
卵细胞在成熟过程中已积累了大量的物质基础，基本满足早期胚胎发育的物质需要，故细胞分裂快，无G1期, G2期非常短，以至认为仅含有S期和M期酵母细胞的细胞周期·酵母细胞的细胞周期与标准的细胞周期在时相和调控方面相似。
·酵母细胞周期明显特点:酵母细胞周期持续时间较短；封闭式细胞分裂，即细胞分裂时核膜不解聚；纺锤体位于细胞核内；在一定环境下，也进行有性繁殖。
植物细胞的细胞周期·植物细胞的细胞周期与动物细胞的标准细胞周期非常相似，含有G1期、S期、G2期和M期四个时期；·植物细胞不含中心体，但在细胞分裂时可以正常组装纺锤体；·植物细胞以形成中间板的形式进行胞质分裂。