细胞周期的划分及各期特点
【摘要】本文主要是对细胞周期的划分进行简单描述，对细胞周期各个时期的特点进行归纳整理。
【关键词】细胞周期；蛋白质； DNA；
细胞增殖周期，简称细胞周期(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整个过程。一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期和分裂期，分裂间期分G1、S和G2期。分裂期又分为分裂前期、分裂中期、分裂后期和分裂末期。细胞在分列前，必须进行一定的物质准备。在细胞分裂期中，不仅要进行DNA复制，还要进行RNA和蛋白质的合成。
1.分裂间期
间期分为DNA合成前期（G1期）、DNA合成期（S期）、DNA合成后期（G2期）三个阶段。
1.1 G1期
是指从有丝分裂完成到DNA复制之前的这段时间，又称DNA合成前期。G1期是一个生长期，在这一时期主要进行RNA和蛋白质的生物合成，并且为下阶段S期的DNA合成做准备。
在这一时期mRNA、rRNA、tRNA的合成加速，导致结构蛋白和酶蛋白的形成。G1期又分为G1早期和G1晚期两个阶段；细胞在G1早期中合成各种在G1期内所特有的RNA和蛋白质，而在G1晚期至S期则转为合成DNA复制所需要的若干前体物和酶分子，包括胸腺嘧啶激酶、胸腺嘧啶核苷酸激酶、脱氧胸腺嘧啶核苷酸合成酶等，特别是DNA聚合酶急剧增高。这些酶活性的增高对于充分利用核酸底物，在S期合成DNA是不可少的条件。
在此期中，细胞要发生一系列生物化学变化，其中最主要的是要合成一定数量的RNA和某些专一性的蛋白质。有些学者把这种蛋白质称为触发蛋白（trigger protein）,触发蛋白的积累有助于细胞通过G1期的限制点进入S期。这种蛋白又称为不稳定蛋白，简称U蛋白。此外，在G1期中还有Hl组蛋白的磷酸化，脱氧核苷的库存增加等变化。Groppi和Coffino发现，G1期也有组蛋白的合成。在G1期中产生了一种称为抑素的物质，与细胞停留在G1期有关。抑素是一种水溶性物质，具有不可透析性、热不稳定性和能为乙醇沉淀等性质，Honk等人为，肿瘤细胞之所以无节制的加速繁殖，是由于对抑素的敏感性降低了。
1.2 S期
是指从启动DNA复制开始到DNA复制完成这段时间。此期最主要的特点是DNA 进行复制及组蛋白、非组蛋白等染色体组成蛋白的合成。组蛋白的合成均与DNA 复制同时进行，非组蛋白则在间期的各个时期都有合成。DNA的复制和组蛋白的合成是密切配合的。通过DNA复制，精确地将遗传信息传递给M期分裂的子细胞，保证遗传性状的稳定性。所以S期是细胞周期中最关键的阶段。各种细胞的S 期长短不同，这种差别是由其本身的遗传性所决定的。
1.3 G2期
是DNA复制完成到有丝分裂开始的时期。在G2期加速合成RNA和直接与有丝分裂相关的蛋白质，如微丝、微管蛋白、有丝分裂调控的重要因子
MPF(maturation promoting factor, M-phase promoting factor)，为有丝分裂做准备。DNA复制完成以后，细胞就进入G2期。在G2期中，1个细胞核的DNA 含量为4C,较G1期的含量（2C）增加了1倍。细胞在此期中要合成某些蛋白质。如果在G2期加入P-苯丙氨酸代替苯丙氨酸参入蛋白质，则可有效地抑制细胞进行有丝分裂，说明有丝分裂需先合成特定的蛋白质。在G2期末合成了一种可溶性蛋白质，能引起细胞进入有丝分裂期。这种可镕性蛋白质为一种蛋白质激酶，在G2期末被激活，从而使细胞由G2期进入有丝分裂期。
2.分裂期
2.1 M期该期很短，一般持续时间为0.5～2小时。光镜下可见细胞的形态有明显的变化。这一时期历经前期、中期、后期、末期四个阶段。
①前期染色质凝缩；分裂极确立与纺锤体开始形成；核仁解体；核膜消失。
②中期核膜破裂，染色体排列在细胞的赤道面。纺锤丝与染色体着丝点相连，牵引染色体移向赤道面，通常小染色体排在中间，大染色体排在周围。
③后期此期是指姐妹染色单体分开并向两极移动，到两极时为止。姐妹染色单体是否分开是中期和后期的标志。
④末期从染色体到达两极后开始至两个新细胞形成为止。染色体解聚、分散成染色质；核仁出现；核膜重新形成；纺锤体解体消失。微丝组成收缩环（contractile ring ）, 收缩环收缩，使细胞产生缢束，然后在缢束处起沟使胞质分裂，细胞一分为二。
2.2 G0期：在细胞生长繁殖过程中，一般前一周期的结束就是下一周期的开始。可是有的细胞则不进入下一周期，而暂时退出了细胞周期，细胞这时所处的时期称为G0期。G0期细胞只有呆在收到促细胞分裂刺激因子的影响下才会转化到G1期，这时的DNA转录活动增强，非组蛋白水平提高，能使G0期细胞重新进
入细胞周期的物质，称为促细胞分裂剂。G0期的生化特点为：①在未受刺激的G0细胞，DNA合成与细胞分裂的潜力仍然存在；②当G0细胞受到刺激而增殖时，又能合成DNA和进行细胞分裂。PCNA无明显表达。
细胞周期生物学基础 细胞的生成依赖于细胞的分裂而产生两个子代细胞的过程。在分裂过程最需要复制并传递给子代细胞的是细胞核，因为它包含了细胞的遗传信息载体-DNA。在绝大多数情况下，一个生物体的每个细胞都含有相等的DNA物质和相同成份的染色体。因此，细胞在分裂前必须复制DNA这样它的子代细胞就能够拥有与父代相同的DNA含量。 细胞由DNA含量增加至分裂，再由它的子代继续复制并分裂，这个过程称之为细胞周期。在细胞周期中最具特征性的阶段是在分裂前的DNA含量增加并达到2倍量的时候，并在此时细胞开始分裂其自身-有丝分裂期。细胞周期中这两个循环步骤通常以一字母来表示：S期（合成期）和M 期（有丝分裂期）。 当细胞周期中的S期和M期被定义后，我们可观察到在有丝分裂完成后和DNA合成刚开始之时有短暂的停顿或间隙，同样的停顿或间隙存在于DNA合成期后和有丝分裂开始之时。这两个间隙我们将之命名为G1和G2期。这样整个细胞周期可划分为G1 → S → G2 → M → G1，如下图所示： 图1显示了细胞周期中个环节在流式细胞仪上分析时的图谱特征 当细胞没有进入分裂过程时（我们机体中的绝大部分细胞），它们处于细胞周期的G1期的位置上。因此G1细胞在数量上绝对是居各期细胞之首并在流式图谱上形成最高的信号峰。在G1期细胞中有一群细胞特别安静并且没有进入细胞循环的任何生物学特征，我们称这些细胞为G0期细胞。 一些发生在G1和G2期细胞的生物过程现还不完全明了。处于G1期的细胞已开始为分裂前的DNA
的复制和细胞成长准备许多RNA和蛋白分子。处于G2期的细胞则会修复在DNA复制过程发生的错误并识别出在M期时将DNA平均等分的切割位置。 细胞循环中这些阶段的长度因细胞种类的不同而不同。典型细胞循环中各期的发展时间为：G1期12小时，S期6小时，G2期4小时及M期0.5小时。 分析和流式细胞术细胞周期分析 流式细胞最初的应用之一便是检测细胞的DNA含量，它可快速将细胞循环中的其它阶段与有丝分裂期区别开来。这些检测是基于对细胞DNA以化学定量方式的染色（染料着色数量直接与细胞DNA 含量相关）。有相当多的对DNA有高亲合力的染料可用于此应用。而不同的染料与DNA分子结合的位点不同。 现用得最多的两种DNA结合染料是蓝光激发的碘化匹啶（PI）（或偶尔也有用EB）和紫外激发的DAPI和Hoechst染料33342和33258。PI染料是一种插入性的与双链DNA和RNA（当要特异地检测DNA 时，经常使用RNAse去除RNA）结合，而DAPI和Hoechst染料仅与DNA的螺旋结构的亚级凹槽结合并与RNA完全没有任何结合。Hoechst 33342是现唯一令人满意的能对活细胞DNA时行染色的染料。其他一些染料在染色前需要破坏细胞膜，故经常使用去污剂或低渗溶液处理或溶剂进行固定（酒精）。 *注意：使用溶剂进行固定（如酒精）经常会引起细胞聚集，详情见分析细胞聚集。 当运用DNA结合荧光染料后，可观察到一个有特征的图谱，那就是由各种细胞组成的一个细胞周期分布图。 当二倍体细胞被化学定量式DNA染料着色后并在流式细胞仪上分析，会观察到一个很“窄”荧光峰。它将出现在以荧光强度为X轴、细胞数量为Y轴的坐标上。因为种种原因G1期细胞具有相同的DNA含量，理论上G1期细胞的DNA含量荧光强度应当一致，并在直方图上的一个通道上出现信号（如图2.2A中，在直方图上出现一条G1期细胞的荧光直线）。 图2.2分别显示了一个理想状态中一台完美的流式细胞仪无偏差检测的直方图（A）和实际分析得到的呈高斯分布的直方图（B）。在B图中，使用Dean 和 Jett 多项式S期分析模型进行分析识别出的G1、G2和S期细胞分布。
第九章细胞分裂和细胞周期习题 一、选择题 A-九-1. 有丝分裂前期的最主要特征是（）。 A. 核仁. 核膜. 核仁组织者都要消失 B. 染色质凝缩成染色体 C. 核糖体解体 D. 中心体消失 A-九-2. 细胞周期包括（）两个主要时期。 A. G1期和G2期 B. 间期和M期 C. 间期和S期 D. M期和G1期 B-九-3. 虽然不同的细胞有不同的细胞周期，但一般来说，都是（）。 A. G1期长，S期短 B. S期长，G2期短 C. S期长，M期短 D. M期长，G1期短 A-九-4. 在细胞周期中，核仁、核膜要消失，这一消失出现在（）。 A. G1期 B. S期 C. G2期 D. M期 A-九-5. 在有丝分裂过程中，姐妹染色单体着丝粒的分开发生于（）。 A. 前期 B. 中期 C. 后期 D. 末期 C-九-6. 同步生长于M期的HeLa细胞与另一同步生长的细胞融合，除看到中期染色体外还见到凝缩成粉末状的染色体，推测这种同步生长的细胞是处于（）。 A. G1期 B. S期 C. G2期 D. M期 C-九-7. P53基因抑制受损伤细胞进入G2期的机制是（）。 A. 通过P21基因作用于周期蛋白 B. 通过抑制P21基因的启动
C. P53蛋白直接作用于周期蛋白 D. P53与P21共同作用于周期蛋白A-九-8. 成熟促进因子是在（）合成的。 A. G1期 B. S期 C. G2期 D. M期 B-九-9. 在有丝分裂的哪个时期染色体最分散（）。 A. 前期 B. 前中期 C. 中期 D. 后期 B-九-10. 下列减数分裂过程中，要发生染色体减数，此过程发生在（）。 A. 前期Ⅰ B. 中期Ⅰ C. 后期I D. 后期Ⅱ B-九-11. 染色体出现成倍状态发生于细胞周期中的（）。 A. G2期和早M期 B. G1期和S期 C. 晚M期和G1期 D. G0期和G1期 B-九-12. 在减数分裂的粗线期，（）。 A. 常发生姐妹染色体单体的交换从而导致重组配子的产生 B. 常发生姐妹染色体单体的交叉从而导致重组配子的产生 C. RNA聚合酶明显增多 D. 组蛋白成倍增加 B-九-13. 在有丝分裂中，（）。 A. 细胞周期长短主要由S期长短决定 B. 这个时期对不利条件敏感导致G1期阻滞 C. S期的长短与染色体的倍数有关
细胞周期的划分及各期特点 【摘要】本文主要是对细胞周期的划分进行简单描述，对细胞周期各个时期的特点进行归纳整理。 【关键词】细胞周期；蛋白质； DNA； 细胞增殖周期，简称细胞周期(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整个过程。一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期和分裂期，分裂间期分G1、S和G2期。分裂期又分为分裂前期、分裂中期、分裂后期和分裂末期。细胞在分列前，必须进行一定的物质准备。在细胞分裂期中，不仅要进行DNA复制，还要进行RNA和蛋白质的合成。 1.分裂间期 间期分为DNA合成前期（G1期）、DNA合成期（S期）、DNA合成后期（G2期）三个阶段。 1.1 G1期 是指从有丝分裂完成到DNA复制之前的这段时间，又称DNA合成前期。G1期是一个生长期，在这一时期主要进行RNA和蛋白质的生物合成，并且为下阶段S期的DNA合成做准备。 在这一时期mRNA、rRNA、tRNA的合成加速，导致结构蛋白和酶蛋白的形成。G1期又分为G1早期和G1晚期两个阶段；细胞在G1早期中合成各种在G1期内所特有的RNA和蛋白质，而在G1晚期至S期则转为合成DNA复制所需要的若干前体物和酶分子，包括胸腺嘧啶激酶、胸腺嘧啶核苷酸激酶、脱氧胸腺嘧啶核苷酸合成酶等，特别是DNA聚合酶急剧增高。这些酶活性的增高对于充分利用核酸底物，在S期合成DNA是不可少的条件。 在此期中，细胞要发生一系列生物化学变化，其中最主要的是要合成一定数量的RNA和某些专一性的蛋白质。有些学者把这种蛋白质称为触发蛋白（trigger protein）,触发蛋白的积累有助于细胞通过G1期的限制点进入S期。这种蛋白又称为不稳定蛋白，简称U蛋白。此外，在G1期中还有Hl组蛋白的磷酸化，脱氧核苷的库存增加等变化。Groppi和Coffino发现，G1期也有组蛋白的合成。在G1期中产生了一种称为抑素的物质，与细胞停留在G1期有关。抑素是一种水溶性物质，具有不可透析性、热不稳定性和能为乙醇沉淀等性质，Honk等人为，肿瘤细胞之所以无节制的加速繁殖，是由于对抑素的敏感性降低了。 1.2 S期
Modfit分析细胞周期指南 本指南只提供在guava流式细胞分析仪上使用细胞周期模块分析后产生的数据,其它请参阅产品使用说明书,本指南仅供参考。 一.概述 细胞周期的概念:细胞由一次分裂结束到下一次分裂结束,都要经历相同的变化阶段(即G1→S→G2→M )周而复始地进行活动,细胞的这种生长、分裂循环即称为细胞周期(cell cyc1e)。一个细胞周期包括有丝分裂期(M)与分裂间期(G1、S、G2)。尽管在各种细胞中各期所占时间都不尽相同,但相对而言M期最短,S期却较长。 分裂间期: 1 、G1期,前一次有丝分裂完成到S期开始。各种与DNA复制有关的酶明显增多,线粒体、叶绿体、核糖体增多,内质网在更新扩大,高尔基体、溶酶体都增加,中心粒彼此分离、复制。 2、S期:DNA、组蛋白合成 3、G2期, S期结束后到有丝分裂开始。由上可以瞧出G2期、S期、M期反映了细胞的增殖活性,特别就是G2期、S期(因M期较短)。因而,G2/M％+S％反映了细胞增殖能力。二者有无差别要进行统计检验。 细胞周期阻滞:对于生殖细胞及保持增殖能力的细胞(如干细胞),由于细胞不断的增殖, 细胞总就是处于从G1 、S、G2 与M 期的连续的细胞周期中。在细胞周期的各阶段, 细胞分别进行着DNA 复制、蛋白质合成及细胞分裂等重要的生理活动。每一阶段都就是下一阶段的准备期, 真核细胞可以在启动下一个周期前监测与一个细胞周期顺利完成相关的生化事件,这包括各种体内外因素威胁下游事件进行时可逆地将细胞周期阻滞在特定的生理阶段的能力,而这种特定的生理阶段称为检定点(checkpoint) 。只有前一阶段的生理活动完成后,才能通过称为检定点的阶段,进入周期的下一步,一些突发事件引发的细胞反应能影响驱动细胞周期前进的因子,从而使细胞周期停滞在检定点, 这被称为细胞周期阻滞(cell cycle arrest)。 比较相应的细胞G1 、S、G2 期差异有无统计学意义,才能说有无细胞周期阻滞。 第一张图:增值率S(合成期)＋G2/M(合成后期/分裂期):21、7％ 第二张图:增值率S(合成期)＋G2/M(合成后期/分裂期):19、6％ 据此分析两者的增值没有明显的差别。虽然第二张图比第一张图的S期有所增高,但G2期下
细胞周期分析原理和分析结果解释 1、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。 可分为四个阶段（见图）： ① G1期（gap1)，指从有丝分裂完成到期DNA复制之前的间隙时间； ② S期（synthesis phase),指DNA复制的时期； ③ G2期(gap2)，指DNA复制完成到有丝分裂开始之前的一段时间; ④ M期又称D期(mitosis or division），细胞分裂开始到结束。 2、从增殖的角度来看，可将高等动物的细胞分为三类： ①连续分裂细胞,在细胞周期中连续运转因而又称为周期细胞，如表皮生发层细胞、部分骨髓细胞。 ②休眠细胞暂不分裂，但在适当的刺激下可重新进入细胞周期，称G0期细胞，如淋巴细胞、肝、肾细胞等。 ③不分裂细胞，指不可逆地脱离细胞周期，不再分裂的细胞，又称终端细胞，如神经、肌肉、多形核细胞等等。 细胞周期的时间长短与物种的细胞类型有关，如: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，培养的人了成纤维细胞18小时，CHO细胞14小时,HeLa细胞21小时.不同类型细胞的G1长短不同，是造成细胞周期差异的主要原因. 3、流式细胞结果图各参数的意义： 前面讲过，常用的流式细胞术分析细胞周期的方法是依据细胞DNA含量（横坐标)来分析的:
G1期:细胞DNA复制还没有开始,也是DNA含量最少的，即流式检测结果图的第一个峰； S 期：细胞开始复制，到完成复制，是一个一倍DNA到二倍DNA的过程,在流式结果图中显示期跨度特别大（第二个不高但很宽的峰）; G2期：DNA复制完成至分裂的一段时间，此时细胞内含二倍DNA，在流式结果图中的第二个峰； M期：细胞分裂过程，此时细胞内也是二倍DNA,用DNA含量的方法是无法与G2期分开，所以有第三峰明显升高时报告:G2/M期阻滞。 上图是DOS系统下分析细胞周期的一个示意图。不同的机器分析结果参数表示略有不同，但主要看G1、G2、S三个期的数值即可。 1、纵坐标Cell Number：即计数到的有效细胞数; 2、横坐标DNA Content：即DNA量，为什么用DNA量来区别各周期我们等下再讲； 3、G1、G2、S三期在上图已经用箭头标示； 4、右侧数字含义：Mean G1=195.4即G1期DNA含量平均值为195。4；%G1=73.6即G1期细胞数占总数的73。6%；以此类推……
细胞周期 1 [提示] 选择题 1．下列那种不是高等哺乳动物细胞的增殖方式（）。 A．无丝分裂 B．有丝分裂 C．减数分裂 D．出芽生殖 E．以上都不是 2．有性生殖个体形成生殖细胞的特有分裂方式为（） A．无丝分裂 B．有丝分裂 C．减数分裂 D．出芽生殖 E．对数分裂 3．哺乳动物细胞周期各时期中，（）是细胞生长的主要阶段，在周期时间中占的比例最大 A．DNA合成前期 B．DNA合成期 C．DNA合成后期 D．有丝分裂前期 E．有丝分裂中期 4．（）是细胞有丝分裂开始的标志。 A．染色质组装成染色体 B．有丝分裂器的形成 C．核被膜和核仁的消失 D．收缩环的形成 E．核被膜的重建 5．染色体上有（），是动粒微管和染色体连接的部位。 A．端粒 B．随体 C．动粒 D．染色体长臂 E．染色体短臂 6．有丝分裂中期发生的主要事件有（）。 A．染色质组装成染色体 B．有丝分裂器的形成 C．核被膜和核仁的消失 D．收缩环的形成 E．核被膜的重建 7．目前认为核被膜破裂是由于核纤层蛋白（）的结果。 A．去磷酸化 B．磷酸化
C．水解 D．羟基化 E．脱氨基 8．关于细胞周期限制点的表述，错误的是（）。 A．限制点对正常细胞周期运转并不是必需的 B．它的作用是细胞遇到环境压力或DNA受到损伤时使细胞周期停止的"刹车"作用，对细胞进行进入下一期之前进行"检查"。 C．细胞周期有四个限制点：G1/S、S/G2、G2/M和M/ G1限制点 D．最重要的是G1/S限制点 E．G2/M限制点控制着细胞增殖活动的进程，是细胞增殖与否的转折点。 9．下列说法，错误的是（） A．周期素蛋白与cdk以周期素蛋白–cdk复合体的形式发挥作用 B．周期素蛋白是该复合物的调节亚单位，cdk是催化亚单位 C．cdk催化细胞周期下游丝氨酸/苏氨酸（serine/threonine, Ser/Thr）蛋白的磷酸化D．周期素蛋白专门结合cdk来调节cdk对蛋白磷酸化的能力 E．CKI能竞争性地与cdk结合，抑制其活性。 10．下列说法正确的是（）。 A．周期素蛋白在细胞周期的不同阶段表达，具有细胞周期时相的特异性 B．分裂间期素蛋白包括D、E、A C．分裂期周期素蛋白为周期素蛋白B和E D．周期素蛋白A是Ｇ1期进展的限速调节因子 E．周期素蛋白独立具有推动细胞周期进展的作用 11．哺乳动物细胞首要的检查点是： A．R点 B．G2期检查点 C．M期检查点 D．S期检查点 E．以上都不是 12．正常细胞生命活动中可能发生的细胞周期时相顺序是： A．G1→M→G2→S→G1 B．G1→G2→M→S→G1 C．G1→S→G2→M→G0 D．G0→M→G0 E．G0→S→G0 13．染色体向极运动过程中会发生： A．极微管负极解聚 B．极微管正极解聚 C．对侧极微管重叠部产生反向滑动 D．对侧极微管重叠部产生同向滑动 E．纺锤体长度不变 14．MPF 的分子组成是： A．CDK2和cyclinB B．CDK1和cyclinB C．CDK2和cyclinA
利用流式细胞仪分析细胞存活率、细胞周期、ROS （以6孔板为例） 测定细胞存活率 1.取对数生长期的细胞,以4×105/ml密度接种于6孔细胞培养板上； 2.培养过夜后，用于相应实验处理； 3.收集处理后的细胞培养液至流式专用管； 4.加1ml PBS缓冲液清洗一次，清洗液加入管中； 5.胰酶消化收集细胞于上述管中； 6.1ml PBS缓冲液清洗剩余细胞一次，清洗液加入离心管； 注：3－6步都收集于同一流式专用管。 7.800g离心6min，去上清； 8.加1ml PBS缓冲液重悬细胞，再次离心弃上清； 9.最后重悬细胞于500μl含5μg/ml碘化丙啶(propidium iodide,PI)的PBS缓冲液 中； 10.避光冰上孵育10min,用流式细胞仪测定细胞存活率； 11.PI可结合DNA，在一定波长的激发光作用下可发出荧光，其强度与DNA含量成 正比，但其不能透过完整的细胞膜。而FS（前向散射）则是指示细胞大小的参数。因此，我们以FS为横坐标，PI的荧光值的对数（log PI）为纵坐标，就可将不同大小和不同荧光强度的细胞区分开：活细胞表现出较大的FS值和较弱的荧光强度；坏死的细胞碎片，由于丢失部分DNA，具有较小的FS值和较弱的荧光性；凋亡细胞的细胞膜具有通透性，细胞虽然聚缩变小，但核保持完整，所以显示出较小的FS值和较强的荧光强度。通过计算活细胞占所有细胞的百分率，即可得知细胞存活率。 测定细胞周期 1.细胞的处理及收集同测定细胞存活率方法的第1-8步； 2.用300μl的PBS重悬细胞，将细胞逐滴加入700μl预冷的无水乙醇中，乙醇 终浓度为70%，4℃避光固定过夜； 3.800g离心10min，去上清；
CELL CYCLE ANALYSIS Analysis of a cell population’s state of replication can be achieved by fluorescently labeling the cell nuclei then analyzing the fluorescence properties of each cell in the population by flow cytometry. Quiescent and G1 cells will hav e one copy of DNA and will therefore have 1X fluorescence intensity. Cells in G2/M phase of the cell cycle will have two copies of DNA and accordingly will have 2X intensity. Since the cells in S G0G1: FL2-W
FLOW CYTOMETRY AND CELL CYCLE DATA: DUE DILIGENCE Special considerations must be taken when optimizing a flow cytometer for cell cycle analysis. Because the DNA histogram is the final product of the flow cytometer that is subjected to curve de-convolution analysis, the integrity of the data must be high and the fidelity of individual cell’s fluorescence must be maintained. This is mentioned because of the simple nature of cell cycle analysis: looking at events with distinct fluorescence levels. As mentioned before, cells in G0/1 have 1X fluorescence and G2/M cells have 2X fluorescence. Wh at happens if two G0/1 cells pass through the beam (whether stuck together or not) at the same time? AGGREGATES: A STICKY SITUATION As we all know, cells can stick to each other. Also, despite the hydrodynamic focusing that occurs at the flow cytometer’s laser intercept, multiple cells can pass through the laser at the same time even if they’re not stuck together. What results is the recording of one type of event as another type entirely. Because you are examining the nuclear fluorescence of each ev ent, two cells in G0/1 that are stuck together will have as much nuclear accomplished by using the cytometer’s signal pulse processing and taking care to optimize the instrument properly. PULSE PROCESSING As cells transit through the laser beam, their fluorescence signals ultimately generate voltage pulses by the The resulting pulse has three measurable features: height, width, and area. Height = maximum fluorescence intensity. Width = transit time. Area = total fluorescence of particle.
第二节细胞周期(Cell Cycle) 一、细胞周期的基本概念 地球上所有的饰物均是通过充分的细胞生长和分裂而维持生存和保持物种延续的。一个细胞经过一系列生化事件而复制它的组分，然后一分为二，这种周期性的复制和分裂过程称为细胞周期。细胞增殖是通过细胞周期实现的。 在50年代以前,人们把细胞的二次分裂之间的周期称为静止期,因为此时看不出明显形态变化(光镜下),从而认为细胞处于静止状态,将研究重点放在有明显变化的分裂期。1953年,Howard(霍华德)等用同位素32P-磷酸标记蚕豆根尖细胞,发现二次分裂的间期是极其关键的阶段,与DNA复制有关的一系列生化反应均在此阶段,并不静止,而改称为间期,他们第一次提出了一个完整的细胞周期的概念,并确定了细胞周期可划分为四个时期（图4-5）: 图4-5细胞周期全过程示意图 间期(Ⅰ) DNA合成前期G1 DNA合成仅在一小段时间, InterPhase DNA合成期S 在合成前后各有一段间期(Gap) DNA合成后期G2 前期prophase 分裂期(M) 中期metaphase Mitotin phase 后期anaphase 末期telophase
I: 为细胞的生长、体积倍增。 M:为细胞的分裂,产生二个子细胞。 细胞周期所需时间为周期时限,用Tc表示,各时期所需时间,以TG1 ,Ts,TG2 ,Tm表示,各种细胞的细胞周期时限不一致,可用细胞放射自显影或流式细胞分析仪等测量,一般S,G2 ,M变化小,G1差异大。 如人的组织培养细胞,在37℃条件下,大约18-22小时完成一个周期,而间期约占95%。约17小时以上,分裂期45'-1小时左右,可见准备时间长,真正分裂时间很短。 二、各时相的生化活动和形态变化特点 近年来研究表明,在各时期中细胞内发生复杂而有序的生化变化,特别是间期,生化活动显得更为活跃,另外,细胞形态也发生相应的变化。 1.G1期DNA合成前期 指的是上一次细胞分裂结束到DNA开始合成时的这一阶段。 (1)生化: 此阶段进行着活跃的物质合成,供细胞生长及为DNA合成期(S期)作准备, RNA、蛋白质合成迅速,大量合成RNA (rRNA、mRNA、tRNA),形成核糖体,导致结构蛋白和酶蛋白的迅速合成。 早晚期合成物明显不同: G1早期:是合成与细胞功能有关的特有蛋白质、酶,供细胞生长用,即用于形成新细胞成份的代谢活动。 G1晚期:主要是合成与DNA合成有关的一些酶和前体物,且RNA含量高于早期, 如DNA聚合酶活性急剧升高,四种核苷酸,组蛋白的mRNA等,还有能量的贮备。 所以, G1期为周期中一个重要阶段,其中任何环节受到干扰或抑制,如RNA 量和某些蛋白质量达不到阀值就停止,细胞即不能进入S期。 (2)形态变化 核质比逐渐变小,刚分裂结束的子细胞遗传物质与母细胞等量,但体积质量约比母细胞小,经G1期细胞内部活跃的物质代谢,细胞体积逐渐增大,主要是胞质增加,所以核质比变小,细胞表面泡状,丝状突起以及微绒毛逐渐减少。 (3)TG1一般是细胞周期中最长的阶段,有的12小时,有的几天,几月或更长,在周期中变化最大。G1期短,周期短,环境条件影响周期时间一般也是影响G1期时间。
高三生物基础知识过关练习2----细胞的生命历程 1、只有细胞才具有细胞周期。 2、细胞周期的表示方法 方法二中，一个细胞周期可以是________和________之和。分裂间期细胞核中完成________ 方法三中，①c、d、e段分别代表什么时期?c________、d________、e________ ②一个完整的细胞周期从a点还是从f点开始?_______，为什么?___________ 。 ①一个染色体只含有一个着丝点，即使经过复制后，一个染色体含有__ __个染色单体，但仍然叫做一个染色体，因为它仍然含有一个________________。 ②未复制的一个染色体上含有一个DNA分子，复制后的一个染色体上含有__ __个DNA 分子。 ③复制后的一个染色体，一旦着丝点分裂，即形成两个染色体，各自含有一个DNA分子(除基因突变外，这二个DNA上的遗传信息完全相同) 4、绘图(设间期含4条染色体) 5、无丝分裂的主要特点是没有的出现，但同样有DNA的复制。________就是无丝分裂的典型代表。
6、生长、发育、分裂，分化的比较 7、细胞分化发生于生物体的整个生命过程中，也就是说细胞分化是一种______的变化，但在期，细胞分化达到最大程度。细胞分化具有稳定性，即________。（脱分化只是使已经分化的、失去了分裂能力的细胞重新获得________，而不能使其变回到分化前的那种细胞。因此，脱分化不是细胞分化具有可逆性的体现。高度分化的细胞还具有________性，因为_________________________；实现的基本条件是必须要________，且提供必要的等。） 8、细胞分化的实质是基因________________________的结果 9、癌变细胞的特征①无限②发生了改变③细胞表面发生了变化：_____________减少，细胞之间的粘着性减少，导致癌细胞容易________。 10、衰老的细胞和癌细胞在酶的活性上的区别是________________________。 注意：（1）生物个体发育的起点是________（2）分化后的不同细胞之间的相同点：遗传物质(信息)相同；分化后的不同细胞之间的不同点：成分、形态、结构和生理功能(3)癌细胞和瘤细胞的相同点：无限增殖：癌细胞和瘤细胞的不同点：癌细胞容易分散和转移，瘤细胞则不容易分散和转移。 细胞的生命历程 1.连续分裂 2.分裂间期分裂期 DNA的复制和蛋白质的合成前期中期后期 f 一个完整的细胞周 期是从上一次细胞分裂完成开始 2 着丝点 2 4.图略 5.纺锤体和染色体蛙红细胞的分裂 6.后代稳定性差异遗传物质 7.持久胚胎不可逆转发育成完整植株的能力全能细胞核内还有保持物种遗传特性所需 要的全套遗传物质离体激素、营养物质 8.在特定的时间和空间条件下选择性表达（在特定的环境条件下选择性表达） 9.增殖细胞形态结构细胞膜上糖蛋白等物质在机体内分散和转移 10.衰老细胞内某些酶活性降低，而癌细胞内酶活性不变受精卵
细胞分裂与细胞周期Cell Division and Cell Cycle 染色体正确复制与分离 细胞增殖的调控
内容 ?有丝分裂过程 ?染色体的运动 ?细胞周期各个时相的特点 ?细胞周期调控 ?细胞周期调控系统的分子组成 ?细胞周期调控机制 ?新的细胞周期如何起始 ?原癌基因和抑癌基因 ?正常细胞增殖与死亡的失衡
一、细胞分裂 (一)细胞分裂的类型 1.无丝分裂、有丝分裂、减数分裂 2.无丝分裂同样是高等生物组织细胞的正常分裂 方式 分裂迅速、能量消耗少、分裂的细胞仍可以执行功 能。存在于人体创伤愈合、癌变及衰老组织中，也 存在于上皮组织、肌肉组织和肝脏中。
(二)有丝分裂的过程 1.有丝分裂(mitosis)保障了染色体完整、均等地分配到两个子细胞中 2.过程：包括细胞核分裂和细胞质分裂(1)前期prophase 特征：染色质凝集、分裂极确定、核仁缩小并解体
?主要事件： ?完成DNA复制的染色质开始凝集，染色单体 通过着丝粒结合。DNA的着丝粒序列形成着 丝粒。 ?中心体完成复制，开始向两极运动 ?中心体，由一对中心粒及其周围的无定形 物质构成，中心粒可能进行微管的组装， 无定形物质中包含大量的与中心体结构和 功能相关的蛋白，如微管蛋白、微管结合 蛋白、马达蛋白等。
?中心体是微管组织中心(MTOC)，与细胞 形态维持、细胞运动、有丝分裂密切相关。 ?星体(aster)由中心体及其发出的放射状 排列的微管构成。 ?马达蛋白推动星体沿微管分离，形成有丝 分裂的两极。 ?rRNA合成停止，蛋白翻译水平下降
IV 细胞周期知识点汇总: 核心知识点（约占考试总分值60%）：2 8 12 17 21 31 32 36 40 普告知识点（约占考试总分值30%）：1 5 6 7 9 10 11 14 19 20 22 24 26 27 29 30 35 42 44 49 扩展知识点（约占考试总分值10%）：3 4 13 15 16 18 23 25 28 33 34 37 38 39 41 43 45 46 47 48 1 细胞周期定义及持续时间 A定义：细胞从一次分裂完毕开始到下一次分裂结束所经历全过程 B 持续时间：细胞周期持续时间在不同细胞种类里差别很大，这种差别重要是由于G1期持续时间多变性导致。 2 细胞周期时期划分 A 整个细胞周期分为分裂期（M期）和分裂间期（间期）。 B 间期分为G1期、S期和G2期 C M期涉及两个重要分裂事件，分别是核分裂（mitosis）和胞质分裂（cytokinesis）。 D 核分裂分为五个时期：前期（prophase）、前中期（prometaphase）、中期（metaphase）、后期（anaphase）和末期（telophase） E 胞质分裂期相对独立，发生于核分裂后期，完毕于核分裂末期结束之后，是M期真正终点。 3 间期物质储备 A 间期是细胞周期中为M期做物质储备时期，该时期从外界摄取大量营养物质，合成代谢旺盛。 B S期细胞合成DNA，是遗传物质储备时期。 C G1期和G2期细胞合成除DNA以外其她蛋白和细胞构造组分，是非遗传物质
储备时期。 4基于细胞周期细胞分群 A 周期中细胞（cycling cell）：细胞周期持续运转，细胞持续分裂。如上皮组织基底层细胞。 B G0期细胞/静止期细胞（quiescent cell）：在G1期细胞暂时脱离细胞周期进入G0期，停止细胞分裂。一旦受到信号指使，会迅速返回细胞周期并分裂增殖。如结缔组织成纤维细胞。 C 终末分化细胞：分化限度很高，一旦特化定型后，终身不再分裂，只执行特定功能。如骨骼肌细胞。 5 细胞周期调控系统（cell cycle control system）及检查点（checkpoints） A 细胞周期调控系统：由一系列细胞周期调控蛋白构成调节细胞周期运营网络系统，可以接受上游调控信号和下游反馈信号并触发或延迟细胞周期中某一特定事件发生。 B 检查点：细胞周期调控点，检查细胞从一种周期时相进入下一种周期时相条件与否适合。 6 细胞周期调控系统构成及运作模式 A 细胞周期调控系统由三某些构成，分别是上游调控蛋白，核心调控蛋白和效应蛋白。 B 核心调控蛋白涉及两类蛋白家族，分别是周期蛋白（cyclin）和周期蛋白依赖性蛋白激酶（cyclin-dependent kinase，CDK）。 C 周期蛋白不具备酶活性，其浓度随着细胞周期运营而周期性变化。每一种周期蛋白都能与特定CDK结合形成cyclin-CDK复合物（cyclin-CDK complex）。 D CDK具备激酶构造域，然而游离CDK蛋白不具备激酶活性，其激酶活性必要
细胞增殖和细胞周期 细胞增殖(cell proliferation) 增殖：细胞通过分裂的方式在空间上不断增加群体数量，在时间上通过遗传延续后代，使细胞在自然界中得以进化和发展， 即：增加数量，延续后代。 第一节、细胞分裂(cell division) 一、有丝分裂（M期） 概念： 细胞通过有丝分裂器（纺锤体）将遗传物质精确地等分到两个子细胞中去，以保证细胞在增殖过程中保持遗传稳定。 1、期进入分裂期，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型则存在于所有体细胞）。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分别参加到染色体 的组装，核仁RNA、Pr分散到细胞质中，核消失。 3）、纺锤体的形成：在分裂前期末出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 粒周围出现放射状星体微管，由此构成两个星体，并位于核膜附近。 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：极间微管不连续，而是由来自两极的微管在纺锤体赤道面彼此重叠，侧面相连构成。 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， 而动粒微管则是靠近中心粒一端（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，剧烈旋转运动， 逐渐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，此时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，变为染色质。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重新聚合在一起形成新的核膜。由于染色体解聚核仁组织者（DNA）开始形成新的核仁。 胞质分裂：在细胞赤道面形成环形胞质分裂沟，并不断加深，最后完全断开，分裂成两个子细胞。 有丝分裂的机制： 1、纺锤体是染色体分离和移动的主要动因，染色体移动取决纺锤体产生的四种作用力。 1）极间微管区域在动力Pr（微管Pr）的作用下，互相滑动对两极星体产生推动。 2）动粒微管（+）末端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互相作用，使星体稳定在细胞的两极的作用力。 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 的粘着力处于平衡状态使染色体稳定在赤道面上。 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的两端与DNA相连， Pr分子变构可使DNA 螺旋化，如果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：主要是驱动蛋白、动力Pr以及动力微管，动力微管的（+）末 端组装和去组装，可牵动单体向细胞赤道面或两极运动。染色体在分裂后期向两极的运动主要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→“+”末端动力Pr →“-”末端 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。
IV 细胞周期知识点汇总: 1 细胞周期的定义及持续时间 A定义：细胞从一次分裂完成开始到下一次分裂结束所经历的全过程 B 持续时间：细胞周期的持续时间在不同的细胞种类里差别很大，这种差别主要是由于G1期持续时间的多变性造成的。 2 细胞周期的时期划分 A 整个细胞周期分为分裂期（M期）和分裂间期（间期）。 B 间期分为G1期、S期和G2期 C M期包括两个主要的分裂事件，分别是核分裂（mitosis）和胞质分裂（cytokinesis）。 D 核分裂分为五个时期：前期（prophase）、前中期（prometaphase）、中期（metaphase）、后期（anaphase）和末期（telophase） E 胞质分裂期相对独立，发生于核分裂后期，完成于核分裂末期结束之后，是M期真正的终点。 3 间期的物质储备 A 间期是细胞周期中为M期做物质储备的时期，该时期从外界摄取大量的营养物质，合成代谢旺盛。 B S期细胞合成DNA，是遗传物质的储备时期。 C G1期和G2期细胞合成除DNA以外的其他蛋白和细胞结构组分，是非遗传物质的储备时期。 4基于细胞周期的细胞分群 A 周期中细胞（cycling cell）：细胞周期持续运转，细胞持续分裂。如上皮组织的基底层细胞。 B G0期细胞/静止期细胞（quiescent cell）：在G1期细胞暂时脱离细胞周期进入G0期，停止细胞分裂。一旦受到信号指使，会快速返回细胞周期并分裂增殖。如结缔组织的成纤维细胞。 C 终末分化细胞：分化程度很高，一旦特化定型后，终生不再分裂，只执行特定的功能。如骨骼肌细胞。 5 细胞周期调控系统（cell cycle control system）及检验点（checkpoints） A 细胞周期调控系统：由一系列细胞周期调控蛋白组成的调节细胞周期运行的网络系统，能够接受上游调控信号和下游反馈信号并触发或延迟细胞周期中某一特定事件的发生。 B 检验点：细胞周期的调控点，检验细胞从一个周期时相进入下一个周期时相的条件是否适合。 6 细胞周期调控系统的组成及运作模式 A 细胞周期调控系统由三部分组成，分别是上游调控蛋白，核心调控蛋白和效