第五节 细胞增殖周期

第五节细胞增殖周期

重点难点解析

本节讲述细胞周期的概念、细胞周期各时相的特点、有丝分裂各期的特点、细胞周期的调控。要求重点掌握细胞周期的基本概念、细胞周期各时相的物质变化和分裂各期细胞的形态特征；了解细胞周期的调控。建议结合实验《有丝分裂》学习，把实验室形态观察同理论描述结合起来，加深对知识的理解和记忆。

一、细胞周期的一些概念

1．细胞周期(cell cycle)：指细胞从上一次分裂结束开始到下一次分裂终了所经历的过程。是细胞生长、分裂的循环过程。包括间期和分裂期，间期分为G1期(合成前期)、S期（合成期）和G2期（合成后期）；分裂期分为前期、中期、后期、末期四个时期。

2．细胞周期时间（Tc）：一个细胞周期的全过程所需的时间称为细胞周期时间（Tc）。Tc的长短主要由T G1所决定。

3．细胞的分类：根据细胞的增殖情况可以将细胞分为三类：

⑴连续分裂的细胞（周期性细胞）：这类细胞可以不断的进入细胞周期进行分裂增殖，如：小肠绒毛上皮隐窝细胞、表皮基底层细胞和部分骨髓细胞等。

⑵暂时不分裂细胞（G0期细胞）：这类细胞暂时从G1期退出细胞周期，不进行分裂增殖，但在适当刺激下可重新进入细胞周期进行分裂增殖。如：某些免疫细胞和肝、肾细胞。

⑶终末分化细胞：这类细胞不可逆的脱离细胞周期，丧失分裂增殖能力，但保持其生理功能活动。如：神经、肌肉细胞、多形核细胞等。

二、细胞周期各时相的动态及特点

细胞周期的中心事件简单来说就是：间期遗传物质复制；分裂期遗传物质平均分配到两个子细胞中。为实现这一过程，细胞会进行一系列结构和功能上复杂的变化。而细胞周期各时相都有其各自的特点。

（一）G1期（合成前期）

是指分裂期结束到S期DNA合成开始前的细胞生长发育时期。是为进入S期准备必要的物质基础的时期。

主要特点：

1．细胞体积增大，RNA、核糖体及大量蛋白质合成。

2．合成DNA复制所需的酶和蛋白。如DNA聚合酶、触发蛋白、钙调蛋白及G l期周期蛋白及周期蛋白依赖激酶、S期活化因子（S－phase activator factor，SPF）等。

3．限制点（R点)。在G1期存在1－2个R点，决定细胞进入S期，或者停止于G0期。

4．在Gl期末，中心粒开始复制。

（二）S期（合成期）

是指从DNA合成开始到DNA合成结束的整个时期。

主要特点：

1．进行DNA复制，组蛋白、非组蛋白合成，并组装成染色体。

2．复制需SPF的启动信号，必须处于感受状态的染色质DNA才能开始复制。

3．复制有一定的顺序：一般常染色质和富含C—G的碱基片段先复制；异染色质和富

含A—T的碱基片段后复制。

4．中心粒复制。在G1期末，中心粒开始复制，一直延续到S期，到S期晚期复制完成。

（三）G2期（合成后期）

是指DNA合成结束到分裂期开始前的细胞生长发育时期。是为M期进行准备的阶段。

主要特点：继续大量合成RNA和蛋白质。特别是微管蛋白，有丝分裂因子，成熟促进因子（maturation promoting factor，MPF）的合成。

（四）M期（分裂期）

是将复制了的遗传物质平均分配到两个子细胞中去，完成细胞分裂的时期。在细胞周期时间中所占时间最短。包括前、中、后、末4个时期。

三、有丝分裂各期的主要特征

1．前期：染色质凝集形成染色体，核膜崩解，核仁消失。

2．中期：染色体达到最大程度浓缩，具有典型的形态结构，并在纺锤丝微管作用下排列在细胞中央形成“赤道板”。有丝分裂器形成。此期是研究染色体形态结构的最佳时期。

3．后期：每一条染色体的着丝粒纵裂，姐妹染色单体分离，染色体分成均等的两组分别移向细胞两极。

4．末期：染色体逐渐解螺旋化形成染色质，核仁、核膜重新出现，纺锤体消失。同时细胞质一分为二，细胞完成分裂。

动植物细胞的有丝分裂过程基本一致。但由于植物细胞有细胞壁而动物细胞没有；高等动物细胞有中心粒而高等植物细胞没有。所以动植物细胞有丝分裂有所区别，详见下表。

动植物细胞有丝分裂区别

有丝分裂不同点动物细胞植物细胞

有丝分裂器产生胞质分裂方式中心粒

后期末或末期开始，细胞中

部细胞膜内陷，形成分裂

沟；同时细胞中部微管聚

集，形成中间体。分裂沟逐

渐加深，与中间体接触，构

成两个子细胞间的暂时连

接桥，最后在此处断裂形成

两个子细胞。

微极

后期在细胞中部由于微管

聚集形成成膜体，再融合成

细胞板，进而在细胞板的两

侧，多糖类积累形成细胞

壁，一个细胞被隔成两个子

细胞

四、细胞周期的调控

细胞周期是多阶段、多因子参与的精确有序的调节过程，主要的调控因子如下：1．生长因子与生长因子受体

生长因子（growth factor，GF）通过与细胞膜上特异受体结合，来激活各种蛋白激酶，引起相关蛋白的表达变化，由此调节细胞增殖活动。不同生长因子对细胞周期作用阶段不同，有的刺激或抑制细胞由G0期进入S期，有的促进细胞从G0期转化为G1期，有的在G1∕S 期起作用。

2．信号转导调节

生长因子、激素等信号与膜上的受体结合，通过第二信使，产生信号转导，对细胞的代谢起调节作用，从而有效地控制细胞的增殖和分化。

3．周期蛋白和周期蛋白依赖性激酶：

细胞周期蛋白（cyclin）：是一类随细胞周期的变化呈周期性的出现与消失的蛋白质。对细胞周期的运转具有决定性作用；还可与某些转录因子结合，对基因的表达进行调控。

周期蛋白依赖性激酶（CDK激酶）：是一类必须与周期蛋白结合才具有蛋白激酶活性的酶蛋白。不同的CDK激酶与不同的周期蛋白结合，执行不同的调节功能。

4．细胞周期有关的其它基因及其产物对细胞周期的调控

⑴细胞分裂周期基因

细胞分裂周期基因（cell division cycle gene，cdc基因）：是一类与细胞分裂和细胞周期调控有关的基因。细胞周期的有序性与细胞分裂周期基因在细胞周期不同阶段表达有关，有的表达产物作用于DNA合成，有的控制中心体复制，有的控制胞质分裂。

⑵癌基因和抑癌基因

癌基因（oncogene）：是指能引起细胞恶性转化的DNA片段。在一些病毒基因组中存在一些可促进细胞增殖进而癌变的DNA序列，称为病毒癌基因（v-oncogene）。正常细胞内存在着与病毒癌基因同源的序列，称为细胞癌基因（c-oncogene）或原癌基因（proto-oncogene）。当这些基因发生突变时，可使细胞增殖失控，最终发生癌变。

抑癌基因（antioncogene）：是指存在于正常细胞中的一类能调节细胞正常增殖，抑制肿瘤发生的基因。是一类能抑制细胞增殖的基因，其缺失或失活，将导致细胞过度增殖而癌变。5．限制点：

限制点(checkpoint，R点)：在细胞周期各时相转换中存在的特定时间点，称为限制点。它们是细胞周期转换过程中重要的调控点。对细胞大小、DNA复制、纺锤体组装及染色体分离等事件进行调节、监控。

这些限制点主要是：DNA损伤限制点、DNA复制限制点、G2／M期限制点、M中期至后期纺锤体组装限制点等。以保证周期时相的正常运转、严格有序地进行。

五、细胞周期与医学

无论是正常的还是异常的细胞增殖过程都与人类的健康息息相关，都是医学理论和实践的重要课题。从细胞周期的角度认识肿瘤，肿瘤是生物体内一些正常细胞生长失去控制，处于无限增殖的细胞群。根据不同肿瘤的周期特点，选择性用药，可提高疗效，降低副作用。而现阶段非周期特异性药物还比较常用，所以研制周期特异性和周期阶段性药物很有必要。

测试题

一、名词解释

1．细胞周期(cell cycle)

2．G0期细胞

3．限制点（restriction point，R点)

4．细胞周期蛋白（cyclin）

5．癌基因（oncogene）和抑癌基因（antioncogene）

二、选择题

A型题

1．细胞周期是指（）A．细胞生长周期