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细胞周期同步化1

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细胞周期同步化PPT课件

细胞周期同步化PPT课件

2021/3/7
CHENLI
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（1）.人工选择同步化
• 人工选择同步化：人为的将处于不同细胞 周期的细胞分离开，从而获得不同时期细 胞群体的方法。
• 人工选择同步化的方法：
（1）.有丝分裂选择法密
（2）度梯度离心法
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CHENLI
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有丝分裂选择法（反复振摇法）
• 利用有丝分裂细胞变圆隆起，与培养皿的 附着性降低的特点。此法的特点是细胞不 受药物等的伤害，同步化程度高，放入 37℃环境中，收集的细胞即可同步分裂。 缺点是分裂细胞一般占1%-2 ％，分离的细 胞数量少。
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同步化方法
• 1.自然同步化 • 2.人工同步化 • （1）人工选择同步化 • （2）人工诱导同步化
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CHENLI
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1.自然同步化
• 自然同步化在自然界中，细胞自然同步化 的现象在动、植物及粘菌中都有所发现， 它们不受人为条件的干扰，因而有可能在 接近自然的条件下进行观察。
• 缺点：自然同步化受到很多条件的限制。
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2.2 DNA分裂中期阻断法
• 某些药物可抑制微管的聚合，将细胞阻断 于有丝分裂中期。非平衡生长问题不十分 明显。但长时阻断释放后许多细胞不能恢 复正常的细胞周期。
• 中期阻断药物最常用者为秋水仙素或其衍 生物秋水仙酰胺。
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DNA分裂中期阻断法的优缺点
• 优点：操作简便，效率高 • 缺点：这些药物的毒性相对较大，若长时
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DNA合成阻断法优缺点
• 优点：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。

细胞同步化的方法和原理

细胞同步化的方法和原理

细胞同步化的方法和原理细胞同步化是一种实验技术，用于使细胞在特定的时间点进入同一阶段，以便研究细胞周期中的特定过程。

细胞同步化有多种方法和原理，下面将详细介绍几种常用的细胞同步化方法。

1.药物处理法：药物可以通过抑制或促进细胞周期中的特定步骤来实现细胞同步化。

常用的细胞同步化药物包括阿霉素（thymidine）、奎宁（quinine）、羟基尿嘧啶（hydroxyurea）、科莫西定（colcemid）等。

这些药物可以通过不同的机制延长或缩短特定阶段的时间，从而使细胞同时进入同一阶段。

以阿霉素为例，它是一种嘌呤类物质，可抑制DNA合成过程。

将细胞在含有阿霉素的培养基中培养一段时间后，移除阿霉素，细胞会在短时间内同时进入S期。

这是因为细胞会在阿霉素的抑制下停滞在G1/S检查点，一旦移除阿霉素，细胞便立即进入S期完成DNA复制。

2.紫杉醇处理法：紫杉醇是一种微管相关的药物，可以抑制纺锤体的动态稳定，阻碍有丝分裂的进行。

在细胞同步化实验中，可以通过紫杉醇处理使细胞停滞在G2期，待紫杉醇去除后，细胞会几乎同时进入有丝分裂。

紫杉醇的作用机制是结合并稳定微管，抑制微管的动态重组过程，导致纺锤体无法形成或功能异常，从而阻碍有丝分裂过程的进行。

这种方法的优点是同步化效果好，适用范围广，但缺点是对细胞的影响较大，使用时需要谨慎操作。

3.温度敏感细胞株法：温度敏感细胞株是一种特殊的细胞系，其细胞周期的某个阶段对温度敏感。

通过调节培养温度，可以使细胞同时进入或阻碍特定阶段。

例如，一些温度敏感的蛋白质在非限制温度下正常工作，在限制温度下失去功能。

因此，将这些细胞株在限制温度下培养一段时间后，再将温度恢复到非限制温度，细胞便会同时进入同一阶段。

温度敏感细胞株同步化的原理是利用温度对特定蛋白质的影响，调控细胞周期的进程。

温度敏感蛋白质的功能通常与物种的生存和繁殖相关，因此这种方法适用于一些特定类型的细胞。

4.同步化电流冲击法：电流冲击法是一种通过施加短暂的电流刺激，使细胞进入特定阶段的方法。

细胞同步化的方法和原理

细胞同步化的方法和原理

细胞同步化的方法和原理
细胞同步化是一种通过控制细胞周期，使大量细胞在相同时间点进入特定细胞周期阶段的方法。

主要应用于细胞生物学研究、细胞遗传学和细胞生理学等领域。

常用的细胞同步化方法包括药物处理法、放射线辐射法和营养限制法。

下面将详细介绍这些方法及其原理：
1. 药物处理法：通过给细胞添加特定的化学物质来控制细胞周期。

例如，使用细胞周期抑制剂（如阿霉素、异烟肼、氟乙酰胺等）可以阻止细胞进入或退出特定的细胞周期阶段，从而实现细胞同步化。

此外，还可以利用细胞周期促进剂（如脱氧胸腺嘧啶、多巴胺等）来促进细胞进入特定的细胞周期阶段。

2. 放射线辐射法：通过短暂暴露细胞于放射线（如X射线或紫外线），可引发DNA损伤和细胞凋亡等反应，从而导致细胞同步化。

在辐射后，生存的细胞会重新开始增殖，并在相同的时间点进入细胞周期特定阶段。

3. 营养限制法：通过控制细胞培养基的营养成分，如氨基酸、葡萄糖等，可以限制细胞的生长和增殖速度，从而实现细胞同步化。

在特定的营养条件下，细胞会在一定时间内停滞于同一个细胞周期阶段。

这些方法的原理是通过干扰细胞周期的正常进行，使大量细胞在特定的细胞周期阶段同时进入或停滞，以便研究某一特定阶段的细胞生理过程或细胞周期调控机制。

不同的方法适用于不同类型的细胞和
研究目标，选择合适的方法需要根据具体实验需求和细胞特性来确定。

细胞周期同步化

细胞周期同步化

1) 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，分裂指数高,MI高。 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，M期细胞脱离器壁，悬浮于培养 液中，收集培养液，再加入新鲜培养液，依法继 续收集，这样每隔1h摇一次并收获一次，倾出 培养液贮存于2~4℃冰箱中保存可连续收集24h， 则可获得一定数量的中期细胞。其优点是，操作 简单，同步化程度高，细胞不受药物伤害，缺点 是获得的细胞数量较少。（分裂细胞约占1%～ 2%） 2）细胞沉降分离法：不同时期的细胞体积不同， 而细胞在给定离心场中沉降的速度与其半径的平 方成正比，因此可用离心的方法分离。其优点是 可用于任何悬浮培养的细胞，缺点是同步化程度 较低。
对数期的单层培细胞——震荡培养瓶—— 悬浮培养液——离心——培养——一定数量的分 裂期细胞
优点是细胞未经任何药物处理，细胞同步化效率高。 优点 缺点是分离的细胞数量少。 缺点
（2）另一个方法是密度梯度离心法。
如裂殖酵母，不同时期的细胞体积和质量 上差别显著。
优点是方法简单省时，效率高，成本低。缺点 缺点是对 优点 缺点 大多数种类的细胞并不适用。
细胞周期同步化
——0912402038陈禄芝
细胞周期同步化
借助某种实验手段(自然地或经人为地), 使细胞群体中处于细胞周期不同时相的细 胞停留在同一时相的现象。 细胞周期同步化分：自然同步化和人 工同步化。
自然同步化：是自然界存在的现象, 在 自然同步化 动、植物细胞都有发现。 1.多核类；如粘菌只进行核分裂，而 不发生胞质分裂，形成多核体。数量众多 的核处于同一细胞质中，进行同步化分裂， 使细胞核达108，体积达5~6cm。疟原虫也 具有类似的情况。 2.某些水生动物的受精卵； 3.增殖抑制解除后的同步分裂。

细胞周期同步化

细胞周期同步化

细胞周期同步化借助某种实验手段(自然地或经人为地),使细胞群体中处于细胞周期不同时相的细胞停留在同一时相的现象。

细胞周期同步化分：自然同步化和人工同步化。

自然同步化：是自然界存在的现象, 在动、植物细胞都有发现。

它们不受人为条件的干扰, 因而有可能在接近自然的条件下进行观察, 但自然同步化的细胞群体受到诸多条件的限制, 对结果有很大的影响。

人工同步化：是利用细胞培养的方法, 用各种理化因素处理获得的同步化生长的细胞。

常用的细胞人工同步化的方法分为选择同步化、诱导同步化或者两者的结合。

同步化分类及方法（一）自然同步化1．多核体如粘菌只进行核分裂，而不发生胞质分裂，形成多核体。

数量众多的核处于同一细胞质中，进行同步化分裂，使细胞核达108，体积达5~6cm。

疟原虫也具有类似的情况。

2．某些水生动物的受精卵如海胆卵可以同时授精，最初的3次细胞分裂是同步的，再如大量海参卵受精后，前9次细胞分裂都是同步化进行的。

3．增殖抑制解除后的同步分裂如真菌的休眠孢子移入适宜环境后，它们一起发芽，同步分裂。

（二）人工同步化1．选择同步化1) 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，分裂指数高,MI高。

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，M期细胞脱离器壁，悬浮于培养液中，收集培养液，再加入新鲜培养液，依法继续收集，这样每隔1h摇一次并收获一次，倾出培养液贮存于2~4℃冰箱中保存可连续收集24h，则可获得一定数量的中期细胞。

其优点是，操作简单，同步化程度高，细胞不受药物伤害，缺点是获得的细胞数量较少。

（分裂细胞约占1%～2%）2）细胞沉降分离法：不同时期的细胞体积不同，而细胞在给定离心场中沉降的速度与其半径的平方成正比，因此可用离心的方法分离。

其优点是可用于任何悬浮培养的细胞，缺点是同步化程度较低。

2．诱导同步化1）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。

细胞周期的同步化

细胞周期的同步化

• 在某高等动物细胞Z的细胞周期中，各时期经历时间依次为G1期 （DNA合成前期）8 h，S期（DNA合成期）6 h，G2期（DNA 合成后期）5 h，M期（分裂期）1 h。某DNA合成抑制剂能特异 地抑制DNA的合成，对S期以外的细胞无影响，但可以阻止这些 细胞进入S期而停留在G1/S交界处，抑制剂解除后所有细胞能继 续进行细胞周期运转。将一定数量的Z细胞和一定剂量的抑制剂 加入细胞培养液中培养一段时间，然后洗脱抑制剂，并更换培养 液培养一段时间，第二次加入抑制剂培下列 叙述正确的是
利用一定方法使细胞群体处于细胞周期的同一阶段，称为细胞周 期同步化．以下是能够实现动物细胞周期同步化的三种方法．回 答下列问题： （1）DNA合成阻断法：在细胞处于对数生长期的培养液中添加适 量的DNA合成可逆抑制剂，处于_______期的细胞不受影响而继续 细胞周期的运转，最终细胞会停滞在细胞周期的_______，以达 到细胞周期同步化的目的． （2）秋水仙素阻断法：在细胞处于对数生长期的培养液中添加 适量的秋水仙素，秋水仙素能够抑制______________，阻止染色 体移向两极，使细胞周期被阻断，即可实现细胞周期同步化．经 秋水仙素处理的细胞______（填“会”或“不会”）被阻断在间 期． （3）血清饥饿法：培养液中缺少血清可以使细胞周期停滞在间 期，以实现细胞周期同步化，分裂间期的特点是_____________ __________________________________（答出1点即可）．
• 〔考点〕细胞周期 及细胞周期的同步化
• A. 实验开始时，培养液中的处于M期细胞占的比例可能为 10% • B. 第一次加入的抑制剂处理时间应不小于13 h • C. 第一次加入的抑制剂处理应使细胞处于G1/S交界处 • D. 第一次加入的抑制剂洗脱后，细胞培养时间应大于6 h、 小于14 h时第二次加入抑制剂 • 〔答案〕D • 〔解析〕实验开始时，培养液中的处于M期细胞占的比例 可能为5%，Ａ错；第一次加入的抑制剂处理时间应不小 于14h，B错；第一次加入的抑制剂处理应使细胞处于S期 和G1/S交界处，C错；第一次加入的抑制剂洗脱后，细胞 培养时间应使S期细胞全部出S期，至少6 h、最前S期细 胞到达下一周期G1/S交界处要14 h，D正确。

细胞周期同步化

细胞周期同步化

2.细胞同步化 细胞同步化 在一般培养条件下， 在一般培养条件下，群体中的细胞处 于细胞周期不同的时相之中， 于细胞周期不同的时相之中，不同阶段的 细胞其形态学和生化特性均有所不同， 细胞其形态学和生化特性均有所不同，为 了研究某一时相的细胞， 了研究某一时相的细胞，常需采取一些方 法使细胞处于细胞周期的同一时相， 法使细胞处于细胞周期的同一时相，这就 是细胞同步化技术。 是细胞同步化技术。
（二）人工同步化 概念：人为地将处于不同时期的细胞分离开来， 概念：人为地将处于不同时期的细胞分离开来， 从而获得不同时期的细胞群体。 从而获得不同时期的细胞群体。 方式： 方式： 1.选择同步化： 选择同步化： 选择同步化 选择同步化是根据细胞的体积 是根据细胞的体积、 选择同步化是根据细胞的体积、黏附性等的 时相特征来对不同时相的细胞进行选择和分离， 时相特征来对不同时相的细胞进行选择和分离， 从而实现细胞的同步化。 从而实现细胞的同步化。 2.诱导同步化： 诱导同步化： 诱导同步化 诱导同步化是在培养液中添加或去除某些成 诱导同步化是在培养液中添加或去除某些成 或者改变培养温度， 分，或者改变培养温度，从而对细胞的生长进行 阻滞或回复， 阻滞或回复，将不同步生长的细胞调整为同步生 获得时相较为均一的细胞群。 长，获得时相较为均一的细胞群。
细Hale Waihona Puke 周期同步化细胞周期：• 由细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束所经历的过程，叫 由细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束所经历的过程， 细胞周期。分为 个期 个期： 细胞周期。分为4个期： • G1期(gap1)，指从有丝分裂完成到期 期 ，指从有丝分裂完成到期DNA复制之前的间隙 复制之前的间隙 时间。 时间。 – S期(synthesis phase)，指DNA复制的时期。 期 复制的时期。 ， 复制的时期 – G2期(gap2)，指DNA复制完成到有丝分裂开始之前的 期 ， 复制完成到有丝分裂开始之前的 一段时间。 一段时间。 – M期又称 期(mitosis or division)，细胞分裂开始到结 期又称D期 ， 期又称 束。

细胞周期同步化

细胞周期同步化
细胞周期同步化
将处于不同时相的细 胞分离开来，从而获 得不同时期的细胞群 体。
1
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自然同步化 细胞周期同步化 人工选择同步化
药物诱导
2
有丝分裂选择法 密度梯度离心法 分裂中期阻断法 DNA合成阻断法
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自然同步化
自然界中已经存在一些细胞群体处于细 胞周期的同一时相
如有一种黏菌的变形体plasmodia，只进 行核分裂而不进行胞质分裂，结果形成 多核体结构。所有细胞核在同一细胞质 中进行同步分裂。
6 期和G2不同时间点的同步化细胞ppt课。件完整
优点是同步化效率高，几乎适合所有的 体外培养的细胞体系。缺点是诱导过程 可造成细胞非均衡生长。
DNA抑制剂：TdR和羟基脲
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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。优点是操作简便，效率 高。缺点是这些药物的毒性相对较大， 若处理时间过长，所得到的细胞常常不 能恢复正常细胞周期运转。
某些受有丝分裂选择法：对数期的单层培养细 胞——细胞分裂活跃，处于分裂期的细 胞变圆，贴壁生长——振荡使细胞脱落， 悬浮到培养液中——收集培养液，离 心——获得分裂期细胞，从新培养，获 得不同时相的细胞
优点是细胞未经过任何药物处理，能真
实反映细胞周期状况，细胞同步化效率
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高。缺点是分离的细胞数量少。ppt课件完整
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。得 到处于不同时期的细胞。
优点是方法简单省时，效率高，成本低。 缺点是对大多数种类的细胞并不适用。
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药物诱导
DNA合成阻断法——G1/S-TdR双阻断法： 1、将过量的TdR加入细胞培养液，所有 S期的细胞立刻被抑制，其他细胞运行到 G1/S交界处被抑制。2、将TdR洗脱，解 除抑制，被抑制的细胞沿细胞周期运行。 3、在解除抑制的细胞到达G1期终点前， 第二次加入TdR并继续培养，所有的细胞 被抑制在G1/S交界处。4、将TdR洗脱， 加入新鲜培养液培养一定时间，可获得S

科学思维之微专题1 细胞周期的调控机制及同步化

科学思维之微专题1 细胞周期的调控机制及同步化

5．(2020·江苏)细胞周期可分为分裂间期和分裂期(M 期)，根据 DNA 合成情 况，分裂间期又分为 G1 期、S 期和 G2 期。为了保证细胞周期的正常运转，细胞 自身存在着一系列监控系统(检验点)，对细胞周期的过程是否发生异常加以检 测，部分检验点如图所示。只有当相应的过程正常完成，细胞周期才能进入下一 个阶段运行。请据图回答下列问题：
解析 根据题干信息可知，G1/S 期检验点的作用是检测物质准备是否充分， 以保证处于 G1 期的细胞顺利进入 S 期，而 S 期要进行 DNA 的复制、G2 期要进 行有关蛋白质的合成，DNA 复制的原料是核苷酸，合成 DNA 和蛋白质需要各种 酶(所用酶的化学本质是蛋白质)的催化，所以蛋白质、核苷酸等物质是否准备充 分属于 G1/S 期检验点的检查内容，A 项正确；从时间顺序上看，分裂间期是从 G1 期到 S 期再到 G2 期，在 S 期才能进行 DNA 的复制，没通过 G1/S 期检验点则 不能开始 DNA 的复制，B 项错误；癌细胞的特征之一是无限增殖，若能去除肿 瘤细胞的生长因子，就可以让癌细胞因为无法通过 G1/S 期检验点而进入休眠期， 抑制癌细胞的增殖，故这可为癌症的治疗提供新思路，C 项正确；细胞增殖时有 多个关键时期，例如 DNA 复制、染色体被牵引至细胞两极等，故推测细胞在增 殖期间可能存在多个检验点，以保证细胞周期的顺利进行，D 项正确。
(2)秋水仙素阻断法：在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的秋水仙 素，秋水仙素能够抑制________纺__锤_体__形_成__________，使细胞周期被阻断，即可实 现细胞周期同步化。经秋水仙素处理的细胞______不__会________(填“会”或“不 会”)被阻断在间期。
(3)血清饥饿法：培养液中缺少血清可以使细胞周期停滞在间期，以实现细 胞 周 期 同 步 化 ， 分 裂 间 期 的 特 点 是 _完_成__D_N_A_复__制_和__有_关__蛋_白__质_的__合_成__，_为__分_裂__期_准__备_物__质__ (答出 1 点即可)。

细胞周期同步化

细胞周期同步化

细胞周期同步化在细胞培养过程中,细胞多处于不同的细胞周期时相中,其中有少数细胞在进行有丝分裂活动,其余细胞分别处于G1、S与G2各期。

不同时相的细胞对药物干预存在不同反应,会影响实验的重复性,因此,需要获得周期一致性的细胞。

利用细胞同步化技术可使细胞大量的处于同一细胞时期,并可获得该时期大量的物质,如细胞中期时的染色体。

细胞周期同步化(synchronization)就是指为了研究某一时相细胞的代谢、增殖、基因表达或凋亡,借助某种自然或人为的实验手段,使细胞群体中处于细胞周期不同时相的细胞停留在同一时相( 除了G0期的细胞)的现象。

细胞同步化本质上包括用一定的方法获得一定数量的同步化细胞群与使细胞进入同步化生长的两层含义。

DNA 合成抑制法就是通过抑制DNA合成将细胞同步于同一时期的方法。

高浓度TdR(胸腺嘧啶核苷)双阻断法就是目前常用的抑制DNA 合成的同步化方法。

它可逆地抑制DNA 合成,而不影响其她时期细胞的转运,最终可将细胞群阻断在S 期或G1 /S 交界处。

其原理就是: TdＲ就是细胞DNA 合成不可缺少的前体,但向培养基中加入过量TdＲ,可形成过量的三磷酸腺苷,后者能反馈抑制其她核苷酸的磷酸化,从而抑制DNA 合成。

它将细胞同步于G1 /S期交界处,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,但就是容易产生非均衡生长,个别细胞体积增大。

TdＲ双阻断法因为简单易行且可逆,在肿瘤药理方面对细胞周期同步化的实验中得到了广泛的应用。

羟基脲、5-氟脱氧尿嘧啶、阿糖胞苷、氨甲蝶呤与高浓度ADR、GDR也属于DNA合成抑制剂,它们与TdR作用相似,均可通过抑制DNA 合成达到同步化的目的。

中期阻断法就是利用破坏微管的药物将细胞阻断在M期从而得到同一时期细胞的方法,常用的药物有秋水仙素等。

秋水仙素通过抑制微管的聚合,进而抑制有丝分裂装置的形成,将细胞阻断于有丝分裂中期然后再释放使细胞达到同步化。

细胞周期同步化

细胞周期同步化
质分裂，结果形成多核体结构。所有细胞核在同一细胞质中进 行同步分裂。 某些受精卵早期卵裂
人工选择同步化
有丝分裂选择法：对数期的单层培养细胞——细胞分裂活 跃，处于分裂期的细胞变圆，贴壁生长——振荡使细胞脱 落，悬浮到培养液中——收集培养液，离心——获得分裂 期细胞，从新培养，获得不同时相的细胞
优点是细胞未经过任何药物处理，能真实反映细胞周期状况， 细胞同步化效率高。缺点是分离的细胞数量少。
密度梯度离心法：根据不同时期的细胞在体积和重
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量上存在差别进行分离。得到处于不同时期的细胞。 优点是方法简单省时，效率高，成本低。缺点是对
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大多数种类的细胞并不适用。
药物诱导
DNA合成阻断法——G1/S-TdR双阻断法：1、将过量的TdR加入 细胞培养液，所有S期的细胞立刻被抑制，其他细胞运行到G1/S 交界处被抑制。2、将TdR洗脱，解除抑制，被抑制的细胞沿细胞 周期运行。3、在解除抑制的细胞到达G1期终点前，第二次加入 TdR并继续培养，所有的细胞被抑制在G1/S交界处。4、将TdR洗 脱，加入新鲜培养液培养一定时间，可获得S期和G2不同时间点 的同步化细胞。
D N
章 A
抑 制 剂
节 ：
T dห้องสมุดไป่ตู้
一 R
和 羟 基 脲
优点是同 步化效率 高，几乎 适合所有 的体外培 养的细胞 体系。缺 点是诱导 过程可造 成细胞非 均衡生长。
在实际工作中，常常几种方法并用，以获得数 量多、同步效率高的细胞。
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。 优点是操作简便，效率高。缺点是这些药物的 毒性相对较大，若处理时间过长，所得到的细 胞常常不能恢复正常细胞周期运转。

细胞周期同步化

细胞周期同步化
细胞周期同步化
将处于不同时相的细 胞分离开来，从而获 得不同时期的细胞群 体。
1
A
自然同步化 细胞周期同步化 人工选择同步化
有丝分裂选择法 密度梯度离心法
药物诱导
分裂中期阻断法 DNA合成阻断法
A
2
• 自胞然周界期中的已同经一自存时然在相同一步些细化胞群体处于细
• 如有一种黏菌的变形体plasmodia，只进 行核分裂而不进行胞质分裂，结果形成 多核体结构。所有细胞核在同一细胞质 中进行同步分裂。
6
• 优点是同步化效率高，几乎适合所有的 体外培养的细胞体系。缺点是诱导过程 可造成细胞非均衡生长。
• DNA抑制剂：TdR和羟基脲
A
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• 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。优点是操作简便，效率 高。缺点是这些药物的毒性相对较大， 若处理时间过长，所得到的细胞常常不 能恢复正常细胞周期运转。
• 某些受精卵早期卵裂
A
3
• 有胞—丝—分细裂人胞选分择工裂法选活：择跃对同，数处期步于的化分单裂层期培的养细细
胞变圆，贴壁生长——振荡使细胞脱落， 悬浮到培养液中——收集培养液，离 心——获得分裂期细胞，从新培养，获 得不同时相的细胞
• 优点是细胞未经过任何药物处理，能真
实反映细胞周期状况，细胞同步化效率
高。缺点是分离的A细胞数量少。
4
• 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。得 到处于不同时期的细胞。
• 优点是方法简单省时，效率高，成本低。 缺点是对大多数种类的细胞并不适用。
A
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• D1、NA将合过成量阻的断T法药dR—加物—入诱G细1/导胞S-培Td养R双液阻，断所法有：S

细胞周期同步化的方法及原理

细胞周期同步化的方法及原理

细胞周期同步化的方法及原理细胞周期同步化是指将一个细胞群体的细胞周期同步调控，使其达到相同的细胞周期阶段，常用于研究细胞周期相关的生物学问题和药物活性评价。

一种常用的细胞周期同步化方法是断模式同步化法（danual synchronization）。

其原理是通过处理细胞群体，使细胞群体进入细胞周期的同一阶段。

具体步骤如下：1. 处理细胞：例如，可以使用DNA合成抑制剂（例如荧光素核苷）或温度敏感的DNA复制突变体来处理细胞，阻止细胞群体进入S期，从而使细胞群体在G1期同步化。

2. 处理时间控制：根据细胞类型和所需的同步化阶段，确定细胞处理的时间。

例如，如果需要同步化到G1期，处理时间可设置为长时间（通常为数小时）。

3. 细胞分离：通过适当的方法（例如机械或酶消化）将细胞群体分散为单个的细胞，使其可以进一步自由增殖。

4. 细胞培养：将细胞培养在含有适当培养基和生长条件的培养皿中，使其进一步增殖。

5. 细胞收获：在所需的时间点，收获同步化的细胞样品，以进行进一步的分析。

另一种常用的方法是双组分系统同步化法（double thymidine block）。

其原理是在细胞群体中使用连续两次胸腺嘧啶（thymidine）处理，以抑制DNA合成并导致细胞暂时停滞在S期。

具体步骤如下：1. 第一次胸腺嘧啶处理：将细胞培养在含有胸腺嘧啶的培养基中，阻止DNA合成，并使细胞停滞在S期。

2. 处理时间：根据细胞类型和所需的同步化阶段，确定第一次胸腺嘧啶处理的时间。

通常，处理时间为数小时。

3. 洗脱胸腺嘧啶：洗去胸腺嘧啶，使细胞可以进入下一个细胞周期阶段。

4. 第二次胸腺嘧啶处理：再次使用胸腺嘧啶处理细胞，使细胞再次停滞在S期。

5. 处理时间：根据细胞类型和所需的同步化阶段，确定第二次胸腺嘧啶处理的时间。

通常，处理时间为数小时。

6. 洗脱胸腺嘧啶：洗去胸腺嘧啶，使细胞可以进入下一个细胞周期阶段。

7. 细胞培养：将细胞培养在含有适当培养基和生长条件的培养皿中，使其进一步增殖。

扩展-细胞周期的测定及其同步化

扩展-细胞周期的测定及其同步化

扩展：细胞周期的测定及其同步化一、细胞周期同步化：在同种细胞组成的一个细胞群体中，不同的细胞可能处于细胞周期的不同时相，人们可以通过人工选择或药物诱导来使整个细胞群体处于细胞周期的同一时相。

DNA合成阻断法：选用DNA合成抑制剂可逆地抑制S期细胞DNA合成，而不影响其他时期的细胞周期运转，最终可将细胞群体阻断在G1/S期交界处。

TdR双阻断法：第一次阻断时间应大于G2+M+G1期时间的总和，释放时间大于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。

例题：（2017年·全国卷Ⅲ）利用一定方法使细胞群体处于细胞周期的同一阶段，称为细胞周期同步化。

以下是能够实现动物细胞周期同步化的三种方法。

回答下列问题：（1）DNA合成阻断法：在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的DNA合成可逆抑制剂，处于________期的细胞不受影响而继续细胞周期的运转，最终细胞会停滞在细胞周期的________期，以达到细胞周期同步化的目的。

（2）秋水仙素阻断法：在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的秋水仙素，秋水仙素能够抑制____________，使细胞周期被阻断，即可实现细胞周期同步化。

经秋水仙素处理的细胞________（填“会”或“不会”）被阻断在间期。

（3）血清饥饿法：培养液中缺少血清可以使细胞周期停滞在间期，以实现细胞周期同步化。

分裂间期的特点是____________________________________________（答出1点即可）。

1.（2016年·全国卷Ⅱ）某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开。

若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质，下列相关叙述，错误的是（）A．随后细胞中的DNA复制发生障碍B．随后细胞中的RNA转录发生障碍C．该物质可将细胞周期阻断在分裂中期D．可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用2.（2018年4月·浙江卷）下表所示为实验测得离体培养的胡萝卜根尖细胞的细胞周期各阶段时间。

细胞周期的同步化名词解释

细胞周期的同步化名词解释

细胞周期的同步化名词解释细胞周期是细胞生物学中一项非常重要的概念，它指的是一个细胞从诞生到分裂再到再生的整个生命周期的连续过程。

细胞周期可以分为四个不同的阶段：G1期、S期、G2期和M期。

这四个阶段的有序进行使细胞能够有效地完成复制、生长和分裂等生物活动。

而细胞周期的同步化则是指一组细胞的细胞周期在同一时间点或相同速度进行的现象。

细胞周期的同步化通常发生在多细胞生物中的特定器官或组织中，如胚胎发育、骨髓造血、皮肤再生等。

在这些生物体中，细胞周期的同步化能够确保组织细胞的正常生长和功能的维持。

同步化最常见的例子之一是胚胎发育过程中的细胞分裂。

在胚胎中，细胞会经历快速而有序的分裂，形成不同种类的细胞，最终组成不同的组织和器官。

这种同步化的细胞分裂能够保证胚胎的正常发育。

另一个例子是骨髓造血过程中的同步化。

在骨髓内，造血干细胞会经历细胞分裂和分化，形成各种血细胞，如红细胞、白细胞和血小板等。

这些血细胞的同步化能够保持血液的正常功能，并在特定的条件下进行再生。

皮肤再生也是一个细胞周期同步化的例子。

当皮肤受到损伤或创伤时，身体会自动启动皮肤细胞的再生过程。

这些细胞在同步化的条件下，迅速进行细胞分裂和再生，恢复皮肤的完整性。

细胞周期同步化的机制是多种因素共同作用的结果。

其中，细胞内的信号分子和外部环境因素发挥着重要的调控作用。

例如，细胞周期调控蛋白激酶能够启动和停止细胞的分裂，确保细胞周期的顺利进行。

而外部环境因素，如细胞密度、营养物质和激素等，也能够影响细胞周期的同步化。

细胞周期的同步化对于维持组织和器官的正常功能至关重要。

它能够保证组织细胞按需进行分裂和再生，同时也对生长和发育过程起到重要的调控作用。

在病理情况下，细胞周期的同步化失去控制，可能会导致细胞增殖异常和肿瘤的发生。

总之，细胞周期的同步化是一种细胞生物学中的重要现象，它能够确保一组细胞在相同时间点或相同速度进行细胞分裂和再生的过程。

这种同步化机制在多种生理和病理情况下起到重要的调控作用，对于维持组织和器官的正常功能具有至关重要的意义。

细胞周期同步化概念

细胞周期同步化概念

优点：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：产生非均衡生长，个别细胞体积增大。
2）中期阻断法（M期抑制法）：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：无非均衡生长现象；缺点：可逆性较差。
细胞周期中各时期的特征
G1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。
胞质分裂期 前中期
（一）前期 前期的主要事件是： ①染色质凝缩， ②分裂极确立与纺锤体开始形成， ③核仁解体， ④核膜消失。 前期最显著的特征是染色质通过螺旋化和折叠，
变短变粗，形成光学显微镜下可以分辨的染色 体，每条染色体包含2个染色单体。
前期两个中心体向两极移动
早在S期两个中心粒已完成复制，在前期移向两极，两对中心粒之 间形成纺锤体微管，当核膜解体时，两对中心粒已到达两极，并 在两者之间形成纺锤体，纺锤体微管包括： ①着丝点微管（kinetochore mt）：由中心体发出，连接在着丝 点上，负责将染色体牵引到纺锤体上，着丝点上具有马达蛋白。 ②星体微管（astral mt）：由中心体向外放射出，末端结合有分 子马达，负责两极的分离，同时确定纺锤体纵轴的方向。 ③极体微管（polar mt或overlap mt）：由中心体发出，在纺锤 体中部重叠，重叠部位结合有分子马达，负责将两极推开。 有两类马达蛋白参与染色体、分裂极的分离，一类是dynein，另 一类是kinesin。 植物没有中心粒和星体，其纺锤体叫作无星纺锤体，分裂极的确 定机理尚不明确。
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

细胞周期同步化

细胞周期同步化

细胞周期同步化细胞周期同步化在细胞培养过程中，细胞多处于不同的细胞周期时相中，其中有少数细胞在进行有丝分裂活动，其余细胞分别处于G1、S和G2各期。

不同时相的细胞对药物干预存在不同反应，会影响实验的重复性，因此，需要获得周期一致性的细胞。

利用细胞同步化技术可使细胞大量的处于同一细胞时期，并可获得该时期大量的物质，如细胞中期时的染色体。

细胞周期同步化(synchronization)是指为了研究某一时相细胞的代谢、增殖、基因表达或凋亡，借助某种自然或人为的实验手段,使细胞群体中处于细胞周期不同时相的细胞停留在同一时相( 除了G0期的细胞)的现象。

细胞同步化本质上包括用一定的方法获得一定数量的同步化细胞群和使细胞进入同步化生长的两层含义。

DNA 合成抑制法是通过抑制DNA合成将细胞同步于同一时期的方法。

高浓度TdR(胸腺嘧啶核苷)双阻断法是目前常用的抑制DNA 合成的同步化方法。

它可逆地抑制DNA 合成，而不影响其他时期细胞的转运，最终可将细胞群阻断在S 期或G1 /S 交界处。

其原理是: Td Ｒ是细胞DNA 合成不可缺少的前体，但向培养基中加入过量T dＲ，可形成过量的三磷酸腺苷，后者能反馈抑制其他核苷酸的磷酸化，从而抑制DNA 合成。

它将细胞同步于G1 /S期交界处，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，但是容易产生非均衡生长，个别细胞体积增大。

T dＲ双阻断法因为简单易行且可逆，在肿瘤药理方面对细胞周期同步化的实验中得到了广泛的应用。

羟基脲、5-氟脱氧尿嘧啶、阿糖胞苷、氨甲蝶呤和高浓度ADR、GDR也属于DNA合成抑制剂，它们与TdR作用相似，均可通过抑制DNA合成达到同步化的目的。

中期阻断法是利用破坏微管的药物将细胞阻断在M期从而得到同一时期细胞的方法，常用的药物有秋水仙素等。

秋水仙素通过抑制微管的聚合，进而抑制有丝分裂装置的形成，将细胞阻断于有丝分裂中期然后再释放使细胞达到同步化。

细胞周期与细胞同步化

细胞周期与细胞同步化

(一)M期同步化方法 期同步化方法 1．振荡收集法 ． 该法利用M期细胞变圆易脱落的特点， 该法利用 期细胞变圆易脱落的特点， 期细胞变圆易脱落的特点 将生长旺盛的贴壁细胞按一定的时间间 隔振荡， 期细胞脱落， 隔振荡，使M期细胞脱落，逐步收集培 期细胞脱落 养基，并补充新的培养基。 养基，并补充新的培养基。收集的细胞 度冰箱中保存， 放4度冰箱中保存，离心沉淀后即获得 度冰箱中保存 M期细胞。 期细胞。 期细胞
3．N2阻断法 ． 此方法较秋水仙胺阻抑法好。 此方法较秋水仙胺阻抑法好。 (1)将细胞传代培养至指数生长期。 将细胞传代培养至指数生长期。 将细胞传代培养至指数生长期 (2)将培养瓶置于 2罐中通人适量 将培养瓶置于N 将培养瓶置于 CO2(约相当于罐中体积的 ％)。 约相当于罐中体积的5％ 。 约相当于罐中体积的 (3)关闭好 2罐，接上 2管子及压力 关闭好N 接上N 关闭好 缓缓向罐中充气一直到压力为80表，缓缓向罐中充气一直到压力为 90磅为止。 磅为止。 磅为止
尽管建立了细胞株获得了细胞克隆但这些细胞的生命周期并不是完全同步的即在某一时间只有少数细胞进行着有丝分裂活动表现出细胞分裂的不同在研究工作中除了要调节细胞的培养环境为之创造与机体内细胞基本相同的生存条件还要研究细胞内调控使之按照人的意愿生长或合成产物
第八章 细胞周期与细胞同步化
培养的有机体细胞的增生与体内细 胞一样， 胞一样，也是借助于细胞有丝分裂 而实现的。 而实现的。 细胞从一次有丝分裂结束到下一次 有丝分裂结束所经历的全过程， 有丝分裂结束所经历的全过程，成 为细胞周期。 为细胞周期。
二、细胞同步化
在一般培养条件下， 在一般培养条件下，群体中的细胞 处于不同的细胞周期时相之中。 处于不同的细胞周期时相之中。 为了研究某一时相细胞的代谢、增殖、 为了研究某一时相细胞的代谢、增殖、 基因表达或凋亡， 基因表达或凋亡，常需采取一些方法使 细胞处于细胞周期的同一时相， 细胞处于细胞周期的同一时相，这就是 细胞同步化技术。 细胞同步化技术。

细胞周期同步化有哪些方法？

细胞周期同步化有哪些方法？

细胞周期同步化有哪些方法？在一般培养条件下，群体中的细胞处于不同的细胞周期时相之中。

为了研究某一时相细胞的代谢、增殖、基因表达或凋亡，故常需借助某种自然或人工的实验手段，使细胞群体中处于细胞周期不同时相的细胞停留在同一时相的现象，这就是细胞同步化技术。

由于细胞群体受到多种条件限制，对结果有很大影响，所以一般采用人工同步方法，下面就来介绍几种常用的方法。

M期同步化法01振荡收集法该法利用M期细胞变圆易脱落的特点，将生长旺盛的贴壁细胞按一定的时间间隔振荡，使M期细胞脱落，逐步收集培养基，并补充新的培养基。

按照此法继续收集，可得到一定数量的M期细胞。

优点：方法简单，同步化程度高且不受药物伤害，能够真实反应细胞周期状况；缺点：由于M期较短，得到的细胞很少，并且只适用于贴壁细胞。

02秋水仙素阻抑法秋水仙素可以抑制微管聚合，因而能有效地抑制细胞纺锤体的形成，将细胞阻断在细胞分裂中期。

此方法也比较简单，将细胞培养至指数生长期，加入秋水仙素，使培养基最终浓度为0.25~0.5μg/mL，作用6~7min，收集细胞800r/min离心5~10min，弃上清，沉于管底的细胞即为M期细胞。

注意：由于秋水仙素对细胞有一定毒性，用量较小或作用时间较短时细胞活性尚可恢复，而用量过大或时间过长则细胞不能存活，因此使用时应严格控制其剂量和作用时间。

03N2阻断法细胞培养至指数生长期后将培养瓶置于N2罐中并通适量CO2 ，约相当于罐中体积的5%。

关闭好N2罐，接上N2管子及压力表，缓缓向罐中充气一直到压力为80~90磅/英寸为止。

将N2装置放在37℃培养箱中10~16h(通常过夜)。

次日从培养箱中取出，然后缓缓将N2放出。

取出细胞在镜下观察同步化效果，用振荡法收集细胞于离心管中。

800r/min离心10min收集细胞。

优点：此方法较秋水仙素阻抑法好。

S期同步化法01胸腺嘧啶核苷（T dR）双阻断法胸腺嘧啶核苷（T dR）是一种DNA合成可逆抑制剂（阻断S期，去除后S期可继续进行）。

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细胞周期同步化
借助某种实验手段(自然地或经人为地),使细胞群体中处于细胞周期不同时相的细胞停留在同一时相的现象。

细胞周期同步化分：自然同步化和人工同步化。

自然同步化：是自然界存在的现象, 在动、植物细胞都有发现。

它们不受人为条件的干扰, 因而有可能在接近自然的条件下进行观察, 但自然同步化的细胞群体受到诸多条件的限制, 对结果有很大的影响。

人工同步化：是利用细胞培养的方法, 用各种理化因素处理获得的同步化生长的细胞。

常用的细胞人工同步化的方法分为选择同步化、诱导同步化或者两者的结合。

同步化分类及方法
（一）自然同步化
1．多核体
如粘菌只进行核分裂，而不发生胞质分裂，形成多核体。

数量众多的核处于同一细胞质中，进行同步化分裂，使细胞核达108，体积达5~6cm。

疟原虫也具有类似的情况。

2．某些水生动物的受精卵
如海胆卵可以同时授精，最初的3次细胞分裂是同步的，再如大量海参卵受精后，前9次细胞分裂都是同步化进行的。

3．增殖抑制解除后的同步分裂
如真菌的休眠孢子移入适宜环境后，它们一起发芽，同步分裂。

（二）人工同步化
1．选择同步化
1) 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，分裂指数高,MI高。

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，M期细胞脱离器壁，悬浮于培养液中，收集培养液，再加入新鲜培养液，依法继续收集，这样每隔1h摇一次并收获一次，倾出培养液贮存于2~4℃冰箱中保存可连续收集24h，则可获得一定数量的中期细胞。

其优点是，操作简单，同步化程度高，细胞不受药物伤害，缺点是获得的细胞数量较少。

（分裂细胞约占1%～2%）
2）细胞沉降分离法：不同时期的细胞体积不同，而细胞在给定离心场中沉降的速度与其半径的平方成正比，因此可用离心的方法分离。

其优点是可用于任何悬浮培养的细胞，缺点是同步化程度较低。

2．诱导同步化
1）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T S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。

2）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。

另外，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。

细胞周期同步化的意义
使细胞大量的处于同一细胞时期，以便获得某一时期大量的物质，如细胞中期时的染色体、某一时期的某种物质
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。

可分为四个阶段：①G1期(gap1)，指从有丝分裂完成到期DNA复制之前的间隙时间；
②S期(synthesis phase)，指DNA复制的时期，只有在这一时期H3-TDR才能掺入新合成的DNA中；③G2期(gap2)，指DNA复制完成到有丝分裂开始之前的一段时间；④M期又称D
期(mitosis or division)，细胞分裂开始到结束。

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。

生长因子对细胞增殖的影响
单细胞生物的增值取决于营养是否足够，多细胞生物细胞的增值取决于机体是否需要。

这种需要是通过细胞通信来实现的。

生长因子是一大类与细胞增殖有关的信号物质，目前发现的生长因子多达几十种，多数有促进细胞增殖的功能，故又称有丝分裂原（mitogen），如表皮生长因子（EGF）、神经生长因子（NGF），少数具有抑制作用如抑素(chalone)，肿瘤坏死因子（TNF），个别如转化生长因子β(TGF-β)具有双重调节作用，能促进一类细胞的增值，而抑制另一类细胞。

生长因子不由特定腺体产生，主要通过旁分泌作用于邻近细胞。

各种生长因子分子量大小不同，如：肝细胞生长因子(HGF)由674个氨基酸组成，分子量达80KD，内皮素仅由21个氨基酸组成。

大多数生长因子仅由一条肽链组成，如EGF、TGF-α、FGF，而PDGF、NGF、TGF-β，肝细胞生长因子HGF由两条肽组成。

生长因子的信号通路主要有：ras途径，cAMP途径和磷脂酰肌醇途径。

如通过ras途径，激活MAPK，MAPK进入细胞核内，促进细胞增殖相关基因的表达。

如通过一种未知的途径激活c-myc，myc作为转录因子促进cyclin D、SCF、E2F等G1-S有关的许多基因表达，细胞进入G1期（图13-29）。