第十二章細(xì)胞增殖及其調(diào)控

第十一章細(xì)胞增殖與細(xì)胞分裂第十二章細(xì)胞增殖及其調(diào)控前言細(xì)胞增殖是細(xì)胞生命活動(dòng)的重要特征之一，是生物繁育的基礎(chǔ)。各種細(xì)胞在分裂之前，還必須進(jìn)行一定的物質(zhì)準(zhǔn)備。物質(zhì)準(zhǔn)備和細(xì)胞分裂是一個(gè)相互連續(xù)的過(guò)程，這一過(guò)程即為細(xì)胞增殖(cellproliferation)。需要在細(xì)胞中必須有一個(gè)嚴(yán)格的監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控著細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)中每一個(gè)環(huán)節(jié)，從而保證遺傳的穩(wěn)定。研究細(xì)胞周期與細(xì)胞分裂的意義絕大多數(shù)真核生物個(gè)體生長(zhǎng)繁殖的基礎(chǔ)；使遺傳物質(zhì)DNA在細(xì)胞世代中得以延續(xù)的保證；高等生命通過(guò)細(xì)胞的有絲分裂結(jié)合細(xì)胞分化，形成組織、器官、系統(tǒng),維持和完成生命活動(dòng)；此過(guò)程機(jī)制復(fù)雜，搞清楚對(duì)癌癥治療具重大意義；

細(xì)胞增殖有十分精確的調(diào)控機(jī)制，表現(xiàn)出嚴(yán)格的時(shí)間和空間的順序性，如果異常就會(huì)產(chǎn)生疾病。如造血細(xì)胞生成的速率小于血液中細(xì)胞死亡的速率，就會(huì)造成貧血；機(jī)體局部細(xì)胞無(wú)休止的分裂就會(huì)產(chǎn)生腫瘤；細(xì)胞增殖過(guò)程中染色體分配異常就會(huì)導(dǎo)致染色體病。所以探討細(xì)胞增殖的機(jī)理對(duì)于醫(yī)學(xué)的理論和實(shí)踐有十分重要的意義。第一節(jié)細(xì)胞周期概述

一、細(xì)胞周期1．細(xì)胞周期的發(fā)現(xiàn)：細(xì)胞有絲分裂期(mitosis)和位于兩次分裂期之間的分裂間期(interphase)或靜止期；1953年，Howard和Pelc的32P標(biāo)記蠶豆實(shí)生苗根尖實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：DNA的復(fù)制僅發(fā)生在靜止期中的一個(gè)區(qū)段；將細(xì)胞周期劃分為4個(gè)時(shí)期：S期(DNA合成期)、M期(有絲分裂期)、G1期(M期結(jié)束到S期之間的間隙)、G2期(S期結(jié)束到M期之間的間隙)。細(xì)胞在細(xì)胞周期中順序經(jīng)過(guò)G1-S-G2-M而完成其增殖。2、細(xì)胞周期是指連續(xù)分裂的細(xì)胞從一次有絲分裂結(jié)束到下一次有絲分裂完成所經(jīng)歷的整個(gè)序貫過(guò)程。在這一過(guò)程中，細(xì)胞遺傳物質(zhì)復(fù)制，各種組分加倍，然后平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中。3．周期中細(xì)胞，終端分化細(xì)胞，G。期細(xì)胞從增殖的角度，細(xì)胞可分為三類：連續(xù)分裂的細(xì)胞，靜止期細(xì)胞和終端分化細(xì)胞。連續(xù)分裂的細(xì)胞即在細(xì)胞周期中連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的細(xì)胞，因而又稱周期中細(xì)胞。小腸絨毛上皮隱窩細(xì)胞，表皮基底層細(xì)胞，部分骨髓細(xì)胞夠均屬此類。靜止期細(xì)胞為暫時(shí)脫離細(xì)胞周期，不進(jìn)行增殖，但在適當(dāng)刺激下可重新進(jìn)入細(xì)胞周期的細(xì)胞，如某些免疫淋巴細(xì)胞，肝、腎細(xì)胞等，也稱為G。期細(xì)胞。終末（端）分化細(xì)胞是指那些不可逆地脫離細(xì)胞周期，喪失分裂能力，保持生理機(jī)能活動(dòng)的細(xì)胞，如神經(jīng)、肌肉細(xì)胞、多形核白細(xì)胞等。細(xì)胞周期時(shí)間

不同生物細(xì)胞的細(xì)胞周期時(shí)間有差異，同一系統(tǒng)中不同細(xì)胞，其細(xì)胞周期時(shí)間也有很大差異。一般說(shuō)來(lái)，S+G2+M的時(shí)間變化小，而G1期的持續(xù)時(shí)間差異可能很大。有的細(xì)胞如胚胎細(xì)胞可能缺乏G1期，V79-8系細(xì)胞為G1和G2期的缺乏細(xì)胞系。二、細(xì)胞周期時(shí)相及其主要事件1．細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)(cellcyclecheckpoint)細(xì)胞周期的有序運(yùn)轉(zhuǎn)是cdc（celldivisioncycle)基因有序表達(dá)的結(jié)果，cdc基因的有序表達(dá)是受周期中一些檢驗(yàn)點(diǎn)或稱為調(diào)控點(diǎn)調(diào)節(jié)的。通過(guò)上述各個(gè)檢驗(yàn)點(diǎn)保證了產(chǎn)生具有正常遺傳性能和生理功能的子代細(xì)胞，如果這些調(diào)控途徑異常，導(dǎo)致遺傳性能紊亂、增殖分化異常和細(xì)胞癌變，甚至導(dǎo)致死亡。Cellcycle2.G1期關(guān)鍵事件合成細(xì)胞生長(zhǎng)所需要的各種蛋白質(zhì)、糖類、脂質(zhì)等，但不合成DNA。限制點(diǎn)(restrictionpoint，R點(diǎn))，或檢驗(yàn)點(diǎn)(checkpoint)是G1期晚期的一個(gè)基本事件：影響這一事件的外在因素主要包括營(yíng)養(yǎng)供給和相關(guān)的激素刺激等；而內(nèi)在因素則主要是一些與cdc基因調(diào)控過(guò)程相關(guān)因素。腫瘤抑制基因p53等監(jiān)控細(xì)胞DNA完整性，在G1期檢驗(yàn)點(diǎn)中起負(fù)調(diào)控作用。染色體處于復(fù)制前感受狀態(tài)或允許(licensing)狀態(tài)。3．S期關(guān)鍵事件

(1)S期的啟動(dòng)-S期促進(jìn)因子(S-phasepromotingfactor，SPF)（2）真核生物染色體的復(fù)制①真核生物DNA復(fù)制的特點(diǎn)多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)成簇活化，向兩個(gè)方向以復(fù)制叉方式進(jìn)行延長(zhǎng)；S期DNA復(fù)制的不同步特性：

大多數(shù)有轉(zhuǎn)錄活性的常染色質(zhì)復(fù)制較早，異染色質(zhì)復(fù)制晚。早S期復(fù)制的DNAGC含量較高，晚S期復(fù)制的DNAAT含量較高。呈周期性重現(xiàn)；大多數(shù)與DNA合成有關(guān)的酶系在G1／S交界或早S期升高。②組蛋白的合成與核小體的組裝組蛋白的合成主要在S期，在S期組蛋白mRNA的水平可增加50倍。與DNA合成之間存在聯(lián)動(dòng)反饋機(jī)制，保證組蛋白形成的數(shù)量能相應(yīng)于新合成的DNA數(shù)量。核小體組裝與“半核小體”復(fù)制模型組蛋白合成后被修飾，可進(jìn)行磷酸化、乙酰化、甲基化和ADP-核糖基化作用，其中組蛋白的磷酸化和乙?；徽J(rèn)為在調(diào)節(jié)細(xì)胞周期前進(jìn)中和基因表達(dá)方面起重要作用。4．G2期關(guān)鍵事件主要與細(xì)胞進(jìn)入M期所需的多種結(jié)構(gòu)與功能的準(zhǔn)備有關(guān)：M期染色體凝集的相關(guān)事件，如由于H1組蛋白磷酸化的缺陷，阻止了染色體的凝集，導(dǎo)致停止在G2期。有絲分裂紡錘體的形成與發(fā)揮作用的相關(guān)事件。核糖體的存在與數(shù)目對(duì)于完成G2期和進(jìn)入有絲分裂的進(jìn)程也是起重要作用的。細(xì)胞周期調(diào)控分子活化，通過(guò)G2／M期檢驗(yàn)點(diǎn)(G2／Mcheckpoint)，使細(xì)胞進(jìn)入M期。三、測(cè)定細(xì)胞周期及各時(shí)相時(shí)間的方法（1）脈沖標(biāo)記DNA復(fù)制和細(xì)胞分裂指數(shù)觀察測(cè)定法----標(biāo)記有絲分裂百分?jǐn)?shù)法（PLM）：標(biāo)記有絲分裂百分率法對(duì)測(cè)定細(xì)胞進(jìn)行脈沖標(biāo)記、定時(shí)取材、利用放射自顯影技術(shù)顯示標(biāo)記細(xì)胞，通過(guò)統(tǒng)計(jì)標(biāo)記有絲分裂細(xì)胞百分?jǐn)?shù)的辦法來(lái)測(cè)定細(xì)胞周期。放射標(biāo)記物為3H或者14C標(biāo)記的TDR。50100TG20TMTsTcTG2+1/2TMTPLM常以（TG2+1/2TM）-TG2的方式求出TM（2）流式細(xì)胞分選儀測(cè)定法OneoftheearliestapplicationsofflowcytometrywastheanalysisofcellcyclepositionbyquantitationofcellularDNA.Flowcytometryisstillthemethodofchoiceforfast,accuratedeterminationofcellcycledistributions.LaserFluorescenceDetectorsFluorescenceFALSSensorFluorescencedetector(PMT3,PMT4etc.)UnivariateCellCycleMethodsInthesimplestmethod,cellularDNAisdetectedusingafluorescentdyethatbindspreferentiallytoDNA.Propidiumiodide

ismostcommonlyused.ItundergoesadramaticincreaseinfluorescenceuponbindingDNA.Itrequirespermeabilizationoftheplasmamembrane.Hoechst33342

canbeusedwherelabelingofunpermeabilized(live)cellsisdesired.G2MG0G1s02004006008001000G0G1sG2MDNAAnalysisDNAcontentCount2N4NNormalCellCyclePurdueUniversityCytometryLaboratories02004006008001000PIFluorescenceDNAAnalysis2N4NPurdueUniversityCytometryLaboratories488nmlaser+-FluorescenceActivatedCellSortingChargedPlatesSinglecellssortedintotesttubesFALSSensorFluorescencedetector四、細(xì)胞周期同步化（一）細(xì)胞同步化的概念

細(xì)胞同步化是指在自然過(guò)程中發(fā)生的，或經(jīng)人為處理造成的細(xì)胞周期同步化。前者稱為自然同步化，后者稱為人工同步化。1.自然同步化

在自然界中，細(xì)胞自然同步化的現(xiàn)象在動(dòng)、植物及粘菌中都有所發(fā)現(xiàn)，它們不受人為條件的干擾，因而有可能在接近自然的條件下進(jìn)行觀察。

例子：①多核體

粘菌(Physarumpolycephalum)的變形體(plasmodia)只進(jìn)行核分裂而不同時(shí)伴有細(xì)胞質(zhì)的分裂，因而形成多核體；數(shù)量眾多的核處于同一細(xì)胞質(zhì)環(huán)境中進(jìn)行同步化分裂，核可多達(dá)107，細(xì)胞大小可達(dá)5-6cm。如果將其切成許多小塊，每一小塊中的核進(jìn)行同步分裂，而不同小塊之間并非同步，若將不同小塊融合在一起則又進(jìn)行同步化分裂。②某些水生動(dòng)物受精卵的同步分裂③增殖抑制解除后細(xì)胞的同步分裂

2.人工同步化的原理及分類

人工同步化大致可分為選擇同步化，誘導(dǎo)同步化或兩者的結(jié)合。（1）人工選擇同步化①有絲分裂選擇法（反復(fù)振搖法）：Prescott(1956)利用有絲分裂細(xì)胞變圓隆起，與培養(yǎng)皿的附著性降低的特點(diǎn)。

此法的特點(diǎn)是細(xì)胞不受藥物等的傷害，同步化程度高，放入37℃環(huán)境中收集的細(xì)胞即可同步分裂。

缺點(diǎn)是分裂細(xì)胞一般占1%-2％，對(duì)于一些生化分析仍感細(xì)胞數(shù)不夠。

②密度梯度離心法：

在某一離心力場(chǎng)中的沉降速度與其半徑平方成正比：周期時(shí)相不同而細(xì)胞大小不同。

將高密度單個(gè)細(xì)胞懸液置于事先制備好的蔗糖密度梯度上，然后離心沉降或重力自然沉降。分層收集即可獲得不同周期階段的細(xì)胞。此法的優(yōu)點(diǎn)是可適用于任何系統(tǒng)包括懸浮生長(zhǎng)的細(xì)胞。缺點(diǎn)是同步程度有限，因同一時(shí)相的細(xì)胞大小并非都一致。

（2）人工誘導(dǎo)同步化①DNA合成阻斷法：選用DNA合成抑制劑可逆地抑制DNA合成而不影響其他期細(xì)胞沿周期運(yùn)轉(zhuǎn)，最終可將細(xì)胞群體阻斷在S期。

5-氟脫氧尿嘧啶，羥基脲，阿糖胞苷，氨甲喋吟，5-氨基尿嘧啶，高濃度AdR，GdR和TdR，均可抑制DNA合成而使細(xì)胞同步化。其中高濃度TdR對(duì)S期細(xì)胞的毒性較小，阻斷效果較好，因此成為較常使用的S期阻斷劑。

TdR雙阻斷法:是最常使用的方法向?qū)?shù)增殖期的培養(yǎng)細(xì)胞的培液中加入TdR，使細(xì)胞阻于S期和G1-S期交界處。當(dāng)移去TdR，洗滌細(xì)胞。當(dāng)釋放時(shí)間大于ts時(shí)，所有細(xì)胞均脫離S期，這時(shí)再給予第二次TdR阻斷。細(xì)胞群體再經(jīng)過(guò)G2+M+G1的時(shí)間，則細(xì)胞阻斷于G1-S交界處的一個(gè)狹窄的區(qū)段中（tG1+tG2+tm＞ts）。優(yōu)點(diǎn)是同步化程度高，適用于任何培養(yǎng)體系，可將幾乎所有的細(xì)胞同步化。缺點(diǎn)是誘導(dǎo)過(guò)程造成細(xì)胞非均衡生長(zhǎng)(蛋白質(zhì)、RNA合成并不停止)，細(xì)胞體積增大，較正常細(xì)胞在周期上有差異，有時(shí)出現(xiàn)有絲分裂和染色體的異常。②分裂中期阻斷法：某些藥物可抑制微管的聚合，將細(xì)胞阻斷于有絲分裂中期。非平衡生長(zhǎng)問(wèn)題不十分明顯。但長(zhǎng)時(shí)阻斷釋放后許多細(xì)胞不能完成正常的有絲分裂而進(jìn)行異常分裂。中期阻斷藥物最常用者為秋水仙素或其衍生物秋水仙酰胺。

（3）條件依賴性突變株五、特異的細(xì)胞周期1．早期胚胎細(xì)胞的細(xì)胞周期早期胚胎細(xì)胞的細(xì)胞周期主要指受精卵在卵裂過(guò)程中的細(xì)胞周期。顯著的特點(diǎn)：當(dāng)受精以后，受精卵便開(kāi)始迅速卵裂，卵裂球數(shù)量增加，但其總體積并不增加，因而，單個(gè)卵裂球的體積將越分越小；每次卵裂所持續(xù)的時(shí)間，即一個(gè)細(xì)胞周期所持續(xù)的時(shí)間，大大短于一個(gè)體細(xì)胞周期所持續(xù)的時(shí)間；細(xì)胞周期調(diào)控因子和調(diào)節(jié)機(jī)制與一般體細(xì)胞標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞周期基本是一致的。2．酵母細(xì)胞的細(xì)胞周期酵母細(xì)胞周期的特點(diǎn)：

酵母細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程也包括G1期、S期、G2期和M期等4個(gè)時(shí)期。參與調(diào)控細(xì)胞周期的基因與高等生物也基本相同。特點(diǎn)如下：酵母細(xì)胞周期持續(xù)時(shí)間較短，大約為90min。細(xì)胞分裂過(guò)程屬于封閉式，即在細(xì)胞分裂時(shí)，細(xì)胞核核膜不解聚。與細(xì)胞核分裂直接相關(guān)的紡錘體不是在細(xì)胞質(zhì)中，而是位于細(xì)胞核內(nèi)。芽殖酵母通過(guò)出芽進(jìn)行分裂（而不是對(duì)等分裂）。芽殖酵母的紡錘體組裝幾乎與S期DNA復(fù)制同步。在一定環(huán)境因素作用下，也進(jìn)行有性繁殖。植物細(xì)胞的細(xì)胞周期也含有G1期、S期、G2期和M期4個(gè)時(shí)期。特殊之處：植物細(xì)胞無(wú)中心粒和星體，由許多微極組織紡錘體；有絲分裂后期的紡錘體中央?yún)^(qū)域出現(xiàn)成膜體(phragmoplast)：3、植物細(xì)胞的細(xì)胞周期4、細(xì)菌的細(xì)胞周期細(xì)菌細(xì)胞周期也基本具備4個(gè)時(shí)期；在快速生長(zhǎng)時(shí)，細(xì)菌每分裂一次僅需要35min，而理論上卻需要70min（10min復(fù)制起始準(zhǔn)備+40minDNA復(fù)制+20min染色體分離和細(xì)胞分裂）。第二節(jié)細(xì)胞分裂12.2.1有絲分裂(mitosis)細(xì)胞分裂是個(gè)體生長(zhǎng)和生命延續(xù)的基本保證。細(xì)胞分裂包括核分裂和胞質(zhì)分裂（cytokinesis)兩個(gè)過(guò)程。細(xì)胞分裂經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的生物進(jìn)化過(guò)程由簡(jiǎn)單而逐漸臻于完善，出現(xiàn)了無(wú)絲分裂(amitosis)、有絲分裂(mitosis)和減數(shù)分裂(meiosis)。隨著真核細(xì)胞的演化，有絲分裂的機(jī)構(gòu)也隨著復(fù)雜化，高等真核生物某些種類的器官和組織，在自然狀態(tài)下有絲分裂存在某些變異。一、有絲分裂的特征是有絲分裂器的產(chǎn)生星體：圍繞中心體外輻射狀發(fā)射的微管。紡錘體：由大量微管在赤道面垂直排列組成的中部寬闊，兩極縮小的細(xì)胞器，形如紡錘，因而得名。組成紡錘體的微管可以分為兩種類型，即動(dòng)粒微管和極性微管。二、有絲分裂中兩個(gè)重要的細(xì)胞器：

中心粒(centroile)和動(dòng)粒(kinetochore)

1.中心粒是一對(duì)互相成直角的圓筒狀小體，直徑0.25μm，長(zhǎng)度不定，鄰近核膜胞質(zhì)中。筒壁為9組大約呈30度傾斜排列的三聯(lián)微管組成。中心粒本身對(duì)組織微管是不起作用的，例如植物中心體全然缺少中心粒，小鼠早期的卵裂丟失中心粒。中心粒周圍是一團(tuán)透明的電子密度高、不定形的物質(zhì)，稱為中心粒周圍物質(zhì)(pericentriolarmaterial，PCM)或中心體基質(zhì)。含有一套特異性蛋白質(zhì)的PCM具有微管組織中心(microtubuleorganizingcenter，MTOC)的作用，是中心體最關(guān)鍵的部分。間期時(shí)，以中心體基質(zhì)為核心向胞質(zhì)發(fā)出微管射線，伸向細(xì)胞邊緣，PCM處為負(fù)端，周緣端為正端。

AtacertainpointinG1phasethetwocentriolesseparatebyafewmicrometers.DuringSphaseadaughtercentriolebeginstogrownearthebaseofeacholdcentrioleandatarightangletoit.TheelongationofthedaughtercentrioleiscompletedbyG2phase.ThetwocentriolepairsremainclosetogetherinasinglecentrosomalcomplexuntilthebeginningofMphase,whenthecentrosomesplitsintwoandthetwohalvesbegintoseparate.

2.動(dòng)粒和著絲粒動(dòng)粒又稱著絲點(diǎn)是細(xì)胞分裂的重要細(xì)胞器，是有絲分裂時(shí)紡錘體微管附著于染色體的部位。后期時(shí)動(dòng)粒微管變短，將兩條染色單體拉向兩極，遺傳物質(zhì)平均地分配到兩個(gè)子細(xì)胞中去。動(dòng)粒結(jié)構(gòu)中主要是蛋白質(zhì)(發(fā)現(xiàn)有微管蛋白、CaM、動(dòng)力蛋白以及糖酵解的烯醇酶等)其中有少量的RNA和DNA的存在。動(dòng)粒蛋白CENP(CentromereProtein)CENP在進(jìn)化上有高度保守性，但分子量，隨動(dòng)物種類、不同發(fā)育階段、不同細(xì)胞周期有所差異：CENP-A是著絲粒區(qū)域的一種特殊組蛋白，與組蛋白H3有一些進(jìn)化上的關(guān)系；推測(cè)它可能直接參與著絲粒-動(dòng)粒復(fù)合體的染色質(zhì)的包裝及功能。CENP-B是DNA結(jié)合蛋白，并和微管蛋白相聯(lián)系。CENP-C主要位于動(dòng)粒的三層結(jié)構(gòu)的內(nèi)層，只存在于活性著絲粒染色體上，有CDC2激酶磷酸化位點(diǎn)和微管結(jié)合蛋白(MAP)激酶作用位點(diǎn)。CENP-E是一種驅(qū)動(dòng)蛋白(kinesin)，定位于動(dòng)粒外層表面的冠上。被認(rèn)為在促使染色體與來(lái)自兩極的微管相聯(lián)結(jié)過(guò)程中起重要作用。CENP—F是一種核骨架蛋白，在分裂前期，轉(zhuǎn)移到動(dòng)粒上。三、有絲分裂過(guò)程有絲分裂是一個(gè)核改組的連續(xù)過(guò)程，根據(jù)形態(tài)學(xué)特征，人為地分為前期、早中期、中期、后期及末期。1.前期(prophase)

標(biāo)志：染色質(zhì)不斷濃集包裝，中心粒出現(xiàn)遠(yuǎn)離。事件：有絲分裂器的形成，紡錘體出現(xiàn)線狀纖維;核仁消失，核膜崩解。特征：每條染色體形成2條染色單體的成雙結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)主縊痕。Newmicrotubulesgrowoutinrandomdirectionsfromtwonearbycentrosomes.Themicrotubulesareanchoredtothecentrosomebytheirminusends.Theirplusendsare"dynamicallyunstable"andswitchsuddenlyfromuniformgrowth(outward-pointingredarrows)torapidshrinkage(inward-pointingredarrows),duringwhichtheentiremicrotubuleoftendepolymerizes.Whentwomicrotubulesfromoppositecentrosomesinteractinanoverlapzone,microtubule-associatedproteinsarethoughttocross-linkthemicrotubulestogether(blackbeads)inawaythatcapstheirplusends,stabilizingthembydecreasingtheirprobabilityofdepolymerizing.Thereisevidencethatthecross-linkingproteinsareplus-end-directedmicrotubulemotormoleculesthattendtodrivethemicrotubulesinthedirectionsthatpushthepolesofthespindleapart.

2.早中期(prometaphase)

標(biāo)志：核膜崩解。事件：紡錘體微管自由端最終結(jié)合到動(dòng)粒上，形成染色體牽絲。特征：染色體劇烈地活動(dòng)。Thekinetochorebindstothesideofagrowingmicrotubuleandslidesalongittowardthespindlepole.

Twohypothesesforhowchromosomeslineupatthemetaphaseplate.

Inbothcasesthechromosomesenterthespindlerandomlyduringprometaphase.In(A)thechromosomeseventuallylineupattheequator(themetaphaseplate)becauseapullingforceoneachkinetochoreincreasesasitgetsfartherfromapole.In(B)thechromosomesendupattheequatorbecausetheastralexclusionforces

pushthemthere.Inbothcasesthechromosomesareheldundertensionattheequatorbybalancedforces.

Whilethekinetochoremicrotubulestendtopullthechromosomespoleward,another,moremysteriousforceactsinanoppositedirection,repellinganylargeobjectthatapproachesthepolestooclosely.Theoriginofthis"astralexclusionforce,"or"polarwind,"isnotknown.Itmaybetheresultofpushingbythegrowingendsofthefreemicrotubulesthatarenucleatedcontinuallyatthepole;alternatively,thefreedchromosomearmsmaybindplus-end-directedmicrotubulemotorsandmigratealongsuchmicrotubules;orsomeothercellcomponentsmaybemovinginthatwayandsweepingthechromosomearmsalongwiththem.3.中期(metaphase)

標(biāo)志：染色體排列在赤道面上。事件：連續(xù)微管和動(dòng)粒微管持續(xù)延長(zhǎng)，紡錘體不斷遠(yuǎn)離。特征：染色體牽絲作用于染色體上的力量持平。Experimentdemonstratingthatmetaphasekinetochoremoleculesaddsubunitsattheirkinetochore-attached(plus)end.

Inthisexperimentfluoroscein-labeledtubulinwasinjectedintoalivingcell,whereitbecameincorporatedintothespindlemicrotubules(green).Rhodamine-labeledtubulinwasthenintroducedintothecellatmetaphase,whereitbecameincorporatedintokinetochoremicrotubulesatthekinetochore-attached(plus)end(orange).Someincorporationisalsoseenatthecentrosome.微管的延長(zhǎng)是微管蛋白α、β二聚體的組裝大于去組裝的結(jié)果，由G2期末到中期，星體和紡錘體微管均靠（+）端的延長(zhǎng)推動(dòng)中心粒分向兩極。組成紡錘體的微管數(shù)目不等，酵母細(xì)胞可少到16條，高等植物可達(dá)5000條.Microtubulesinamitoticcell.

Duringprophase,fibroblastswereextractedbyaseriesofsolutionsofdetergentsandconcentratedsaltssothatonlythemicrotubulesremain.Theindividualmicrotubluesareseenradiatingfromthecentriolarregion.womanchromosome

4.后期(anaphase)

標(biāo)志：姐妹染色單體突然同時(shí)分裂。事件：動(dòng)粒受到不斷縮短的染色體牽絲的牽引而產(chǎn)生染色體的向極移動(dòng)。特征：動(dòng)粒在前，兩臂拖后，視動(dòng)粒在染色體上的位置不同，而呈V、L或J型。Mad和Bub可以使動(dòng)粒敏化，促使微管與動(dòng)粒接觸。免疫熒光染色發(fā)現(xiàn)，Mad2和Bub1位于前期和前中期染色體的動(dòng)粒上。如果染色體被紡錘體微管捕獲，Mad2和Bub1很快會(huì)從動(dòng)粒上消失。染色體不能被微管及時(shí)捕捉，Mad2和Bub1不能從這些染色體的動(dòng)粒上消失，后期則不能啟動(dòng)，染色單體不能相互分離。Mad2可以與后期促進(jìn)因子復(fù)合體(APC)及其他相關(guān)物質(zhì)結(jié)合，抑制APC的活性，阻止細(xì)胞周期向下一個(gè)階段發(fā)展。以微束激光打擊中期染色體的動(dòng)粒之一時(shí)，這一對(duì)染色體單體立即移向另一動(dòng)粒面向的一極，動(dòng)粒微管縮短，類似后期發(fā)生的事件。染色體的向極運(yùn)動(dòng)稱為后期A。兩極間的距離增加稱為后期B。這兩者是完全獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)類型，例如用低濃度的水合氯醛處理，可以阻止極間牽絲的延長(zhǎng)和極向兩極移動(dòng)，而完全不影響染色體牽絲的作用。Thebehaviorofkinetochoremicrotubulesatmetaphaseandanaphase

（A）在動(dòng)粒中ATP分子水解可以提供能量驅(qū)動(dòng)微管上的“行走蛋白”(walkingprotein)，即類動(dòng)力蛋白馬達(dá)分子向極部移動(dòng)，拉動(dòng)染色體向極移動(dòng)。（B）隨著動(dòng)粒端的微管去組裝，動(dòng)粒傾向于向極滑行以恢復(fù)“袖筒”壁與微管的結(jié)合而拉著染色體向極部運(yùn)動(dòng)。ModelofHowMicrotubuleMotorProteinsAreThoughttoActinAnaphaseB.

In(A)plus-end-directedmotorproteinsofthekinesinfamilycross-linkadjacent,overlapping,anti-parallelpolarmicrotubulesandslidethemicrotubulespasteachother,therebypushingthespindlepolesapart.Theblackarrowsindicatethedirectionofmicrotubulesliding.In(B)minus-end-directedmotorproteinsbindtothecellcortexandtothoseastralmicrotubulesthatpointawayfromthespindleandpullthespindlepolesapart.移動(dòng)素類蛋白(knesin—relatedproteins，KRPs)和細(xì)胞質(zhì)動(dòng)力蛋白(dynein)的作用KRPs為向微管負(fù)極運(yùn)動(dòng)的蛋白，而細(xì)胞質(zhì)動(dòng)力蛋白為向微管正極運(yùn)動(dòng)的蛋白。中心體分離時(shí)，負(fù)向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力蛋白在來(lái)自姐妹中心體的微管之間搭橋，并向負(fù)極運(yùn)動(dòng)；正向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力蛋白在紡錘體微管之間搭橋，借助向微管正極運(yùn)動(dòng)，將紡錘體拉長(zhǎng)，中心體之間的距離逐漸加大。當(dāng)紡錘體拉長(zhǎng)到一定程度后，負(fù)向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力蛋白在細(xì)胞膜和星體微管之間搭橋，借助負(fù)向運(yùn)動(dòng)，將星體拉近兩極的細(xì)胞膜，紡錘體也進(jìn)一步被拉長(zhǎng)。有絲分裂過(guò)程中紡錘體的動(dòng)態(tài)變化及其與染色體運(yùn)動(dòng)的關(guān)系？早期：紡錘體的形成（動(dòng)態(tài)變化，負(fù)向動(dòng)力蛋白）；早中期：染色體的捕捉和赤道面排列（拉推平衡）；中期：連續(xù)微管和動(dòng)粒微管持續(xù)延長(zhǎng)，紡錘體不斷遠(yuǎn)離（正端>負(fù)端，正向動(dòng)力蛋白）；后期：紡錘體不斷遠(yuǎn)離連續(xù)微管延長(zhǎng)（正端>負(fù)端，正向動(dòng)力蛋白）；星體微管縮短（正端>負(fù)端，負(fù)向動(dòng)力蛋白）；染色體分離，移向兩極；動(dòng)粒微管縮短（正端>負(fù)端，負(fù)向動(dòng)力蛋白）；5.末期(telophase)

標(biāo)志：染色體平均地分到紡錘體的兩極。事件：形成核膜，RNA合成恢復(fù)，核仁重新出現(xiàn)。特征：染色質(zhì)去螺旋化，高度分散在間期核中。Atypicaltimecourseformitosisandcytokinesis(Mphase)inamammaliancell.

Thetimesvaryfordifferentcelltypesandaremuchshorterinembryoniccellcycles.Notethatcytokinesisbeginsbeforemitosisends.Thebeginningofprophase(andthereforeofMphaseasawhole)isdefinedasthepointinthecellcycleatwhichcondensedchromosomesfirstbecomevisible-asomewhatarbitrarycriterion,sincetheextentofchromosomecondensationappearstoincreasecontinuouslyduringlateG2.6.胞質(zhì)分裂(cytokinesis)

在動(dòng)物細(xì)胞方面，雖然核分裂和胞質(zhì)分裂是相繼發(fā)生的，但是屬于兩個(gè)分離過(guò)程。在細(xì)胞中部微管反而增加，其中摻雜有濃密物質(zhì)和囊狀物，這一結(jié)構(gòu)稱為中體。后期細(xì)胞質(zhì)膜下貯存有大量的泡狀質(zhì)膜備用。由中、晚后期開(kāi)始，在細(xì)胞中部赤道面處胞質(zhì)向下起溝，形