《細(xì)胞生物學(xué)》教案-細(xì)胞11章 細(xì)胞周期與細(xì)胞分裂20

《細(xì)胞生物學(xué)》教案 （第20次課2學(xué)時(shí)）一、授課題目第十一章細(xì)胞增殖及其調(diào)控（CellproliferationandControl）二、教學(xué)目的和要求1.熟練掌握有絲分裂和減數(shù)分裂各自的過程以及區(qū)別；2.理解細(xì)胞周期不同時(shí)相在形態(tài)上和生物化學(xué)上的變化；3.掌握細(xì)胞周期的調(diào)控4.了解細(xì)胞周期的時(shí)間測定.三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：1有絲分裂、減數(shù)分裂2各種調(diào)控因子的作用教學(xué)難點(diǎn)：細(xì)胞周期調(diào)控的機(jī)理四、主要參考資料翟中和．細(xì)胞生物學(xué)，第三版．北京：高等教育出版社，2007五、教學(xué)過程細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能（生物膜、遺傳信息和表達(dá)系統(tǒng)、細(xì)胞骨架）→細(xì)胞重大生命活動(dòng)及其分子調(diào)控機(jī)制（細(xì)胞衰老、細(xì)胞分化、細(xì)胞社會(huì)的聯(lián)系）1858年德國病理學(xué)家威爾肖提出，細(xì)胞只能來自已有的細(xì)胞，正如植物只能來自植物，動(dòng)物只能來自動(dòng)物“Whereacellarises,theremustbeapreviouscell,justasanimalscanonlyarisefromanimalsandplantsfromplants”，導(dǎo)致整個(gè)細(xì)胞學(xué)說的完整性。細(xì)胞是通過細(xì)胞分裂來的，細(xì)胞分裂又是通過細(xì)胞周期，通過一個(gè)有序的、細(xì)胞不斷增殖、分裂，從而導(dǎo)致在數(shù)量上的增加這樣一個(gè)過程。細(xì)胞增殖的意義：子代產(chǎn)生、個(gè)體生長和發(fā)育的基礎(chǔ)(Forthegrowthanddevelopmentofamulticellularorganism,andforthegenerationofoffspring;)2.單細(xì)胞生物細(xì)胞增殖導(dǎo)致生物個(gè)體數(shù)量的增加；多細(xì)胞生物由一個(gè)單細(xì)胞即受精卵分裂發(fā)育而來，細(xì)胞增殖是多細(xì)胞生物繁殖基礎(chǔ)。成體生物仍然需要細(xì)胞增殖，主要取代衰老死亡的細(xì)胞，維持個(gè)體細(xì)胞數(shù)量的相對平衡和機(jī)體的正常功能。Produceneworganismsinunicellularspecies;一個(gè)受精卵發(fā)育為初生嬰兒，細(xì)胞數(shù)目增至10個(gè)，長至成年有1014個(gè)。3.機(jī)體創(chuàng)傷愈合、組織再生、病理組織修復(fù)等，都要依賴細(xì)胞增殖。Renewtheaging,apoptoticcells,anddamagedtissue;1個(gè)人的個(gè)體大概有1014個(gè)細(xì)胞構(gòu)成；紅細(xì)胞每天死亡1011個(gè)(平均壽命120天)；每秒鐘有2百萬個(gè)造血干細(xì)胞在分裂增殖；皮膚干細(xì)胞；(在皮膚基底層，皮膚干細(xì)胞逐漸分裂特化，變成脫落鱗片細(xì)胞；以色列研究人員在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)首次成功地把心臟衰竭患者的皮膚細(xì)胞培養(yǎng)成健康、跳動(dòng)的心臟組織)小腸干細(xì)胞（人類和嚙齒類動(dòng)物的小腸上皮終生更新不斷，這種更新是由位于小腸隱窩底部的多潛能干細(xì)胞驅(qū)動(dòng)的。小腸上皮細(xì)胞的凋亡脫落及受損壞死與干細(xì)胞增殖、分化之間的動(dòng)態(tài)平衡，在維持腸道屏障結(jié)構(gòu)和功能的完整以及損傷后的修復(fù)中扮演著重要角色。小腸上皮是單層柱狀上皮結(jié)構(gòu)，在人類、小鼠和大鼠，腸上皮在從功能上可分為兩個(gè)不連續(xù)的單位——絨毛分化單位和隱窩增殖單位，干細(xì)胞增殖、分化移行路線清晰，使之成為研究成體干細(xì)胞體內(nèi)分化機(jī)制的良好模型。）第一節(jié)細(xì)胞周期一、細(xì)胞周期（Cellcycle）概述細(xì)胞周期亦稱有絲分裂周期（mitosiscycle），細(xì)胞生長到一定程度，不是繁殖就是死亡。細(xì)胞分裂后產(chǎn)生的新細(xì)胞生長增大，隨后又平均地分裂成兩個(gè)和原來母細(xì)胞“一樣”的子細(xì)胞，細(xì)胞這種生長與分裂的循環(huán)稱細(xì)胞周期。（一）細(xì)胞周期的概念具體地說，細(xì)胞周期是指細(xì)胞從一次分裂結(jié)束開始生長，到下一次分裂終了所經(jīng)歷的過程。又叫細(xì)胞的一個(gè)生活周期，是一個(gè)細(xì)胞物質(zhì)積累與細(xì)胞分裂的循環(huán)過程。一個(gè)周期所占用的時(shí)間，即為細(xì)胞的一個(gè)世代（generationtime）。（二）細(xì)胞周期的劃分最早劃分細(xì)胞周期的是Howard＆Pelc（1951—1953），從細(xì)胞形態(tài)的變化考慮，將細(xì)胞周期劃分為間期（interphase）和分裂期（mitosisphase或divisionphase），間期是物質(zhì)準(zhǔn)備和積累階段，分裂期則是細(xì)胞增殖的實(shí)施過程。間期難以靠形態(tài)學(xué)指標(biāo)劃分，Howard發(fā)現(xiàn)DNA是在間期的一定時(shí)間合成的，于是，他將間期劃分為DNA合成前期（G1），DNA合成期（S）和DNA合成后期（G2）。M期依形態(tài)學(xué)指標(biāo)分為前、中、后、未四個(gè)時(shí)期，各個(gè)時(shí)期又稱為時(shí)相。整個(gè)周期表示為：G1→S→G2→M。實(shí)驗(yàn)：用32P標(biāo)記DNA合成前體物，發(fā)現(xiàn)在間期中有一段時(shí)間能標(biāo)記上（有同位素的放射自顯影顆粒），此時(shí)就是DAN復(fù)制的時(shí)候，稱為S期（sythesis）；在S期前后，分別是G1期（gap1）和G2期；因此，細(xì)胞要完成一次增殖，從一個(gè)細(xì)胞變成兩個(gè)細(xì)胞，就要經(jīng)歷這四個(gè)不同的時(shí)相；G1期：要合成大量蛋白質(zhì)，為細(xì)胞進(jìn)入S期做準(zhǔn)備；G2期仍然要表達(dá)一些蛋白質(zhì)，為細(xì)胞進(jìn)入M期做準(zhǔn)備；M期主要是核分裂和細(xì)胞的分裂；Someeukaryoticcellcycletimes（當(dāng)一個(gè)細(xì)胞經(jīng)歷M期后，它從一個(gè)子細(xì)胞變成兩個(gè)子細(xì)胞；這兩個(gè)子細(xì)胞要進(jìn)入下一個(gè)細(xì)胞周期進(jìn)行增殖，G1→S→G2→M，例如大約要經(jīng)歷24小時(shí)，間期經(jīng)歷的時(shí)間占大部分，S期大約需要10小時(shí)，M期大約是半小時(shí)）（因此，無論是觀察骨髓細(xì)胞分裂相，還是通過血細(xì)胞培養(yǎng)觀察分裂相，都需要用秋水仙素來處理（富集作用），使細(xì)胞停留在有絲分裂中期）（G1→S→G2這個(gè)過程中細(xì)胞不斷生長，生長到一定程度才進(jìn)入M期，一分為二；因此，間期不僅僅是合成DNA，而且細(xì)胞還要生長；生長、增殖還需要生長因子的刺激；很多高度分化的體細(xì)胞是不增殖的；）補(bǔ)充：秋水仙素的作用機(jī)理：當(dāng)細(xì)胞進(jìn)行分裂時(shí)，一方面能使染色體的著絲點(diǎn)延遲分裂，于是已復(fù)制的染色體兩條單體分離，而著絲點(diǎn)仍連在一起，形成“X”形染色體圖象（稱為C-有絲分裂，即秋水仙效應(yīng)有絲分裂）；另一方面是引起分裂中期的紡錘絲斷裂，或抑制紡錘體的形成，結(jié)果到分裂后期染色體不能移向兩極，而重組成一個(gè)雙倍性的細(xì)胞核。這時(shí)候，細(xì)胞加大而不分裂，或者分裂成一個(gè)無細(xì)胞核的子細(xì)胞和一個(gè)有雙倍性細(xì)胞核的子細(xì)胞。經(jīng)過一個(gè)時(shí)期以后，這種染色體數(shù)目加倍了的細(xì)胞再分裂增長時(shí)，就構(gòu)成了雙倍性的細(xì)胞和組織。(organellesduplicate;Prophase前期→Metaphase中期→Anaphase后期→Telophase末期→cytokinesis胞質(zhì)分裂)（三）細(xì)胞周期時(shí)間

在整個(gè)細(xì)胞周期中，一個(gè)細(xì)胞經(jīng)歷一次增殖所需的時(shí)間就稱為為細(xì)胞周期的時(shí)間，不同細(xì)胞的細(xì)胞周期時(shí)間差異差別很大；S+G2+M的時(shí)間變化較小，細(xì)胞周期時(shí)間長短主要差別在G1期；有些分裂增殖的細(xì)胞缺乏G1、G2期SomeeukaryoticcellcycletimesCellTypeCell-CycleTimesEarlyfrogembryocells30minutesYeastcells1.5~3hoursIntestinalepithelialcells~12hoursMammalianfibroblastsinculture~20hoursHumanlivercells~1yearThegreatestvariationoccursinthedurationofG1.小鼠食管上皮細(xì)胞T=115h;G1=103h;十二指腸上皮細(xì)胞T=15h;G1=6h;與細(xì)胞所處的環(huán)境有關(guān)；（四）從細(xì)胞增殖的角度來看，G1期細(xì)胞可分為3類：(Threecategoriesofcellsinvivo)（1）cyclingcell增殖細(xì)胞（周期中細(xì)胞、連續(xù)分裂的細(xì)胞（如表皮生發(fā)層、部分骨髓細(xì)胞、干細(xì)胞））有些細(xì)胞（少數(shù)），可以離開變動(dòng)期進(jìn)入固定期，然后進(jìn)入S期，重新開始分裂增殖，它們是能繼續(xù)增殖的細(xì)胞。在一群細(xì)胞中，只有一小部分細(xì)胞進(jìn)入M期。進(jìn)入M期細(xì)胞所占該群細(xì)胞的百分?jǐn)?shù)，稱有絲分裂指數(shù)（mitoticindex）。Dividingcontinuously?（2）quiescentcell休止細(xì)胞（靜止期細(xì)胞）有些細(xì)胞通常情況下不能合成DNA，處于靜止?fàn)顟B(tài)可達(dá)數(shù)月甚至更久，但當(dāng)給予某種刺激時(shí)，可重新進(jìn)入細(xì)胞周期，可見這些細(xì)胞是暫時(shí)不繼續(xù)增殖，但具潛在增殖能力。1963年，Lajtha將這些休止細(xì)胞叫Go期細(xì)胞，指一種暫不增殖而又保持著分裂潛力的，在一定條件下可恢復(fù)增殖能力的細(xì)胞。認(rèn)為它們是暫時(shí)退出細(xì)胞周期的細(xì)胞。如肝、腎細(xì)胞、淋巴細(xì)胞lymphocyte（Go期）經(jīng)PHA刺激→淋巴母細(xì)胞→進(jìn)入分裂周期。Donotdividenormally,butdividewhenstimulus.補(bǔ)充：肝臟是成年人體內(nèi)唯一的在損傷后具有明顯再生能力的重要器官；肝細(xì)胞在正常情況下很少分裂，但在肝損傷（外科切除、化學(xué)性或病毒性損傷）或體積過度（藥物誘生的肝肥大、肝臟抑制等）時(shí)會(huì)迅速表現(xiàn)其強(qiáng)大的增殖和自我調(diào)控能力。肝再生模型有兩種。其一為部分肝切除，須切除75％以上才有再生效應(yīng)；另一為CCl4的中毒性肝損傷。兩者的肝再生的基本步驟相仿，但效應(yīng)啟動(dòng)時(shí)間有差異。某些中毒性肝損傷有細(xì)胞因子與干細(xì)胞參與，干細(xì)胞受激活分化為肝細(xì)胞，而部分肝切除無這些變化。外周血當(dāng)中的淋巴細(xì)胞，體外培養(yǎng)時(shí)，培養(yǎng)基中除了血清還要加一種刺激因子植物凝集素PHA，用來刺激淋巴細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，讓其從不增殖狀態(tài)重新進(jìn)入增殖狀態(tài)，（3）terminallydifferentiatedcell丟失細(xì)胞（losscell）終端分化細(xì)胞或不育細(xì)胞、不分裂細(xì)胞。這部分細(xì)胞終生處于G1期，通過分化、衰老至死亡。如角質(zhì)細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、肌細(xì)胞、紅血細(xì)胞等。Highlyspecialized,havelosttheabilitytodivideuntiltheydie.補(bǔ)充：人的腦細(xì)胞共有120-140億個(gè),平常人只被開發(fā)利用了3-7％,愛因斯坦也只不過才利用了10%,而嬰幼兒的腦細(xì)胞卻以20萬個(gè)/分的驚人速度遞增著,8歲完成成人腦細(xì)胞數(shù)量的發(fā)育過程.腦細(xì)胞一旦發(fā)育完成后，再也不會(huì)增殖。人的一生就只有出生時(shí)那個(gè)數(shù)目的腦細(xì)胞可供利用，大約140億個(gè)。骨骼、肝臟、肌肉等其它器官或組織損傷后可因細(xì)胞分裂增殖很快得以恢復(fù)，只有腦細(xì)胞不可分裂。因此，人類腦細(xì)胞仍然是處于一個(gè)不斷減少的過程。腦細(xì)胞是高度分化細(xì)胞，因此不可分裂根據(jù)測量人體血液的細(xì)胞數(shù)采粗略地估計(jì)人體的全部細(xì)胞數(shù).目前科學(xué)家已經(jīng)測出,我們的腦細(xì)胞約有100億個(gè).血液中的紅血球是人體最小的細(xì)胞之一.其直徑為7?8微米.而1毫米等于1000微米.科學(xué)家估計(jì),人體血液約占體重的1／13,成年男子的1升血液中約有5兆個(gè)紅血球,也就是5兆個(gè)紅細(xì)胞,而這里的1兆等于1萬億.血液中的白血球的數(shù)量是紅血球的八百分之一,即12.5億個(gè).假如一個(gè)男人的體重為78千克,那么他體內(nèi)的血液有6升左右,僅在他血液中就有30萬億紅細(xì)胞和75億白細(xì)胞.照此計(jì)算,人體的全部細(xì)胞約為500--600萬億個(gè),如果把它們?nèi)颗帕谐梢粭l直線,其長度約為40億米,即400萬千米,這相當(dāng)于地球到月球距離的10倍.可見人體的細(xì)胞數(shù)量之多.(從受精卵開始經(jīng)過不斷的增殖、分化，周期細(xì)胞、G0期細(xì)胞、終端分化細(xì)胞這三類細(xì)胞同時(shí)存在的話，才可能對整個(gè)人體的正常構(gòu)建，個(gè)體的正常維持起作用；例如周期細(xì)胞可能執(zhí)行某些分化功能較弱，但是終端分化細(xì)胞雖然不增殖，但是它可以執(zhí)行它特有的功能；例如肌肉細(xì)胞可以收縮)G0期細(xì)胞和終末分化細(xì)胞的界限有時(shí)難以劃分，有的細(xì)胞過去認(rèn)為屬于終末分化細(xì)胞，目前可能被認(rèn)為是G0期細(xì)胞。二、細(xì)胞周期各時(shí)相的主要事件1G1期與DNA合成啟動(dòng)相關(guān)，開始合成細(xì)胞生長所需要的多種蛋白質(zhì)、RNA、碳水化合物、脂等，同時(shí)染色質(zhì)去凝集。此期可再細(xì)分為變動(dòng)期和固定期。所有通過M期的細(xì)胞都要進(jìn)入G1期的變動(dòng)期，以后便走向不同的命運(yùn)。處在G1期的細(xì)胞，除丟失細(xì)胞外，不管是增殖細(xì)胞，還是Go期細(xì)胞，當(dāng)它們待要進(jìn)入細(xì)胞周期時(shí)，首先進(jìn)行旺盛的物質(zhì)合成，為進(jìn)入S期作各種準(zhǔn)備。2S期DNA復(fù)制與組蛋白合成同步，組成核小體串珠結(jié)構(gòu)；S期DNA合成不同步。S期長短差異，是與復(fù)制單位多少?zèng)Q定的。S期的活動(dòng)，是由于細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生了一種蛋白質(zhì)性質(zhì)的DNA合成誘導(dǎo)者。有人將S期細(xì)胞與G1期細(xì)胞融合后培養(yǎng)，可引起G1期細(xì)胞核DNA復(fù)制提前。3G2期DNA復(fù)制完成，在G2期合成一定數(shù)量的蛋白質(zhì)和RNA分子。繼續(xù)為進(jìn)入M期創(chuàng)造物質(zhì)條件細(xì)胞能否順利通過G2期進(jìn)入M期，受到G2期檢驗(yàn)點(diǎn)的控制，這一調(diào)控點(diǎn)有人稱作R2。有人設(shè)想，可能與cAMP有關(guān)，也有人認(rèn)為抑素在該期仍有作用。當(dāng)這種細(xì)胞受適宜刺激后，無需DNA復(fù)制，可直接進(jìn)入周期。4M期M期即細(xì)胞分裂期，真核細(xì)胞的細(xì)胞分裂方式主要包括兩種，即有絲分裂(mitosis)和減數(shù)分裂(meiosis)。遺傳物質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)分配給子細(xì)胞。Howtostudycellcycleprogression?Howcanwetellwhatstageananimalcellhasreachedinthecellcycle?檢驗(yàn)點(diǎn)（checkpoint）檢驗(yàn)點(diǎn)是作用于細(xì)胞周期轉(zhuǎn)換時(shí)序的調(diào)控信號(hào)通路-G1/S檢驗(yàn)點(diǎn)：在酵母中稱start點(diǎn)，在哺乳動(dòng)物中稱R點(diǎn)-S期檢驗(yàn)點(diǎn)-G2/M檢驗(yàn)點(diǎn)-中-后期檢驗(yàn)點(diǎn)Metaphase中期Anaphase后期cytokinesis胞質(zhì)分裂

trigger激發(fā)Howtostudycellcycleprogression?Howcanwetellwhatstageananimalcellhasreachedinthecellcycle?三、細(xì)胞周期的研究方法1細(xì)胞周期各時(shí)相長短測定（1）脈沖標(biāo)記DNA復(fù)制和細(xì)胞分裂指數(shù)觀察測定法；標(biāo)記有絲分裂百分?jǐn)?shù)法（Percentageoflabelledmitosis，PLM法）此法目的是測定某一細(xì)胞群體的細(xì)胞周期的總時(shí)間Tc和各個(gè)時(shí)相的時(shí)長。方法簡述：給機(jī)體注入3H—TdR（氚-胸腺嘧啶核苷,氚標(biāo)記胸苷），處于S期細(xì)胞吸收3H—TdR被標(biāo)記，隨后G2期細(xì)胞開始出現(xiàn)標(biāo)記細(xì)胞，接著在一短的tm時(shí)間后，出現(xiàn)的全是標(biāo)記分裂相，并在ts—tm時(shí)間內(nèi)保持不變，最后標(biāo)記分裂相聚然消失。依標(biāo)記分裂指數(shù)曲線升降過程，可推求出細(xì)胞周期各時(shí)相的時(shí)長。優(yōu)點(diǎn)：不僅可以測定細(xì)胞周期總時(shí)間，而且可以同時(shí)測出周期各個(gè)時(shí)相所持續(xù)的時(shí)間；缺點(diǎn)：放射性同位素要求專門設(shè)備；放射性物質(zhì)對操作者的傷害和對周圍環(huán)境的污染；放射性同位素本身對細(xì)胞周期也有一定干擾。目前可以采用BrdU取代3H—TdR標(biāo)記細(xì)胞，檢測被標(biāo)記的細(xì)胞可用抗BrdU抗體作免疫免疫細(xì)胞化學(xué)染色(BrdU-labledepitheliacellsofthezebrafishgut(Gree:Sphasecells;BrdU-labledRKOcells(Gree:Sphasecells)（2）流式細(xì)胞分選儀測定法MeasuretheDNAcontentwithaflowcytometer(fluorescent-activatedcellsorter,FACS)原理：將DNA染色后，DNA含量與熒光強(qiáng)度成正比；而DNA含量恰好跟細(xì)胞周期不同時(shí)相有關(guān)。G1期細(xì)胞的DNA含量是二倍體；S期是二倍體到四倍體；G2期和M期都是四倍體；通過流式細(xì)胞儀分選后，繪制如下圖；（橫坐標(biāo)為DNA相對含量，如果1為2n，則2為4n；縱坐標(biāo)為細(xì)胞數(shù)量；在G1期里面還包括一個(gè)G0期，如果一群細(xì)胞里有些細(xì)胞在凋亡，峰值圖會(huì)是怎樣？則0-1那里會(huì)有一個(gè)曲線，細(xì)胞數(shù)量很少；）（wildtype野生型knockout敲除；敲除以后更多的細(xì)胞進(jìn)入S期，因此沒敲除時(shí)它的靶基因被抑制了）（3）縮時(shí)攝像技術(shù)，可以得到準(zhǔn)確的細(xì)胞周期時(shí)間及分裂間期和分裂期的準(zhǔn)確時(shí)間。2細(xì)胞周期同步化法（cellsynchrony）是指將細(xì)胞群體阻留在細(xì)胞周期同一時(shí)相的方法。=1\*ROMANI自然同步（naturalsynchrony）在自然界中，有些生物本身有部分地或短時(shí)間的細(xì)胞分裂同步的現(xiàn)象。如有一種粘菌的變形體plasmodia,及某些受精卵早期卵裂；主要是早期的大多數(shù)無脊椎動(dòng)物和一些脊椎動(dòng)物；例如果蠅早期胚胎細(xì)胞。（早期胚胎細(xì)胞T=30min;從受精卵到蝌蚪只需要一到兩天時(shí)間）（Fruitflyembryo果蠅胚胎；可以通過GFP標(biāo)記微管蛋白tublin，可以觀察到紡錘體的變化，或者用熒光染料染DNA，讓其產(chǎn)生藍(lán)色熒光，發(fā)現(xiàn)在紡錘體上有染色體，然后錄像，就可以觀察到其變化）=2\*ROMANII人工選擇同步化(Selectedsynchronization)指用人為的方法，使培養(yǎng)細(xì)胞分裂同步化。=1\*GB2⑴有絲分裂選擇法：用于單層貼壁生長細(xì)胞。優(yōu)點(diǎn)是細(xì)胞未經(jīng)任何藥物處理，細(xì)胞同步化效率高；缺點(diǎn)是分離的細(xì)胞數(shù)量少而且僅僅對貼壁細(xì)胞有用。(例如分離M期細(xì)胞：貼壁細(xì)胞要增殖要生長就要從貼壁狀態(tài)，懸浮起來，細(xì)胞與培養(yǎng)皿或瓶的壁的作用力減弱，用力晃一下培養(yǎng)皿或瓶，處于M期的細(xì)胞就被晃起來了；收集細(xì)胞，再加入新的培養(yǎng)基，重復(fù)一次)=2\*GB2⑵密度梯度離心法：根據(jù)不同時(shí)期的細(xì)胞在體積和重量上存在差別進(jìn)行分離。優(yōu)點(diǎn)是方法簡單省時(shí)，效率高，成本低；缺點(diǎn)是對大多數(shù)種類的細(xì)胞并不適用=3\*ROMANIII藥物誘導(dǎo)法=1\*GB2⑴DNA合成阻斷法——G1/S-TdR雙阻斷法：最終將細(xì)胞群阻斷于G1/S交界處。優(yōu)點(diǎn)是同步化效率高，幾乎適合于所有體外培養(yǎng)的細(xì)胞體系，獲得的細(xì)胞數(shù)量多；缺點(diǎn)是誘導(dǎo)過程可造成細(xì)胞非均衡生長。（先加入TdR，再將培養(yǎng)基洗脫，加入新的培養(yǎng)基（S<時(shí)間<G1+G2+M），再加入TdR，進(jìn)行雙阻斷，得到的細(xì)胞可以用流式細(xì)胞儀檢測，如果同步化程度高，則只有一個(gè)峰值）=2\*GB2⑵分裂中期阻斷法：（例如用秋水仙素）通過抑制微管聚合來抑制細(xì)胞分裂器的形成，將細(xì)胞阻斷在細(xì)胞分裂中期。優(yōu)點(diǎn)是操作簡便，效率高；缺點(diǎn)是這些藥物的毒性相對較大。=4\*ROMANIV條件依賴性突變株在細(xì)胞周期同步化中的應(yīng)用將與細(xì)胞周期調(diào)控有關(guān)的條件依賴性突變株轉(zhuǎn)移到限定條件下培養(yǎng)，所有細(xì)胞便被同步化在細(xì)胞周期中某一特定時(shí)期。（四）特異的細(xì)胞周期(specialcellcycle)特異的細(xì)胞周期是指那些特殊的細(xì)胞所具有的與標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞周期相比有著鮮明特點(diǎn)的細(xì)胞周期。=1\*Arabic1爪蟾早期胚胎細(xì)胞的細(xì)胞周期=1\*GB2⑴細(xì)胞分裂快，無G1期，G2期非常短，S期也短（所有復(fù)制子都激活），以至認(rèn)為僅含有S期和M期；=2\*GB2⑵無需臨時(shí)合成其它物質(zhì)；=3\*GB2⑶子細(xì)胞在G1、G2期并不生長，越分裂體積越?。?4\*GB2⑷細(xì)胞周期調(diào)控因子和調(diào)節(jié)機(jī)制與一般體細(xì)胞的標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞周期基本一致。（早期胚胎細(xì)胞T=30min;從受精卵到蝌蚪只需要一到兩天時(shí)間）=2\*Arabic2酵母細(xì)胞的細(xì)胞周期與標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞周期在時(shí)相和調(diào)控方面相似；具有明顯的特點(diǎn)：酵母細(xì)胞周期持續(xù)時(shí)間較短；封閉式細(xì)胞分裂，即細(xì)胞分裂時(shí)核膜不解聚；紡錘體位于細(xì)胞核內(nèi)；在一定環(huán)境下，也進(jìn)行有性繁殖。=3\*Arabic3植物細(xì)胞的細(xì)胞周期與動(dòng)物細(xì)胞的標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞周期非常相似，也含有G1、S、G2、M四個(gè)時(shí)期；不含中心體，但在細(xì)胞分裂時(shí)可以正常組裝紡錘體；以形成中板的形式進(jìn)行胞質(zhì)分裂。=4\*Arabic4細(xì)菌的細(xì)胞周期慢生長細(xì)菌細(xì)胞周期過程與真核細(xì)胞周期過程有一定相似之處。其DNA復(fù)制之前的準(zhǔn)備時(shí)間與G1期類似，分裂前的準(zhǔn)備時(shí)間與G2期類似，再加上S期和M期，細(xì)菌的細(xì)胞周期也基本具備4個(gè)時(shí)期。細(xì)菌在快速生長情況下，如何協(xié)調(diào)快速分裂與最基本的DNA復(fù)制速度之間的矛盾。二、細(xì)胞分裂（celldivision）（一）原核細(xì)胞的分裂原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的細(xì)胞分裂方式有很大的不同。原核細(xì)胞的分裂方式簡單，細(xì)胞周期短，在適宜條件下可大量繁殖（如細(xì)菌每20分鐘就可分裂一次），其分裂方式為一分二或二分裂，習(xí)慣上又稱無絲分裂或直接分裂。（二）真核細(xì)胞的分裂真核細(xì)胞的分裂較原核細(xì)胞復(fù)雜的多，根據(jù)細(xì)胞在分裂過程中所表現(xiàn)的形式不同，大體分為三種類型，無絲分裂，有絲分裂和減數(shù)分裂。1無絲分裂（amitosis）又稱直接分裂（directdivision）因?yàn)檫@種分裂方式是細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)直接分裂。是發(fā)現(xiàn)最早的一種細(xì)胞分裂方式。早在1841年，R.Remak首先在雞胚血細(xì)胞中觀察到這種分裂方式。因?yàn)樵诜至堰^程中沒有出現(xiàn)紡綞絲和染色體的變化，所以1882年，F(xiàn)lemming提出無絲分裂的概念。2有絲分裂（mitosis）概念：最初稱這種分裂方式為核分裂（karyokinesis），因?yàn)樵诜至堰^程中出現(xiàn)紡綞絲和染色體等一系列變化，然后才出現(xiàn)細(xì)胞的真正分裂，所以又稱為間接分裂（indirectdivision）或有絲分裂。1882年Flemming提出，還由于這種分裂方式是多細(xì)胞生物體的體細(xì)胞的分裂方式，故又稱體細(xì)胞分裂。=2\*GB2⑵有絲分裂過程的分析=1\*ROMANI前期(prophase)=1\*GB3①標(biāo)志前期開始的第一個(gè)特征是染色質(zhì)開始濃縮(condensation),形成有絲分裂染色體(mitoticchromosome)；（有絲分裂染色體1.Chromosomalmaterialcondensestoformcompactmitoticchromosomes.Chromosomesareseentobecomposedoftwochromatidsattachedtogetheratthecentromere.2.Cytoskeletonisdisassembledandmitoticspindleisassembled.3.GolgicomplexandERfragment.Nuclearenvelopedisperses.）這種染色體由兩條染色單體（chromatid）構(gòu)成。（兩條染色單體）在前期末，染色體主縊痕部位形成一種蛋白復(fù)合物稱為動(dòng)粒(kinetochore)。(動(dòng)粒)Condensin濃縮素:ActivatedM-Cdkphosphrylatescondensinsubunits,triggeringtheassemblyofcondensincomplexesonDNAandcondensationofthechromosome.ThecondensincanuseenergyofATPhydtolysistopromoteDNAcoiling(invitro).（BiologyoftheCell,2004,96:201-213）Thesisterchromatidsaregluedtogetherbymultisubunitproteincomplexcalledcohesins粘連素.=2\*GB3②第二個(gè)特征是細(xì)胞骨架解聚，有絲分裂紡錘體(mitoticspindle)開始裝配；間期動(dòng)物細(xì)胞含一個(gè)MTOC，即中心體；紡錘體的生成與中心體的生成有關(guān)，中心體復(fù)制與染色體復(fù)制類似，也是半保留復(fù)制，復(fù)制時(shí)間也是在S期，在S期末，兩個(gè)中心粒在各自垂直的方向復(fù)制出一個(gè)中心粒，形成兩個(gè)中心體。當(dāng)前期開始時(shí)，2個(gè)中心體移向細(xì)胞兩極，并同時(shí)組織微管生長，由兩極形成的微管通過微管結(jié)合蛋白在正極末端相連，最后形成有絲分裂紡錘體。）（有絲分裂紡錘體）=3\*GB3③Golgibody、ER等膜性細(xì)胞器解體，形成小的膜泡。=2\*ROMANII前中期(prometaphase)（1.Chromosomalmicrotubulesattachtokinetochoresofchromosomes.2.Chromosomesaremovedtospindleequator.）=1\*GB3①核膜破裂成小的膜泡，這一過程是由核纖層蛋白中特異的Ser殘基磷酸化導(dǎo)致核纖層解體；（核纖層解體）=2\*GB3②紡錘體微管與染色體的動(dòng)粒結(jié)合，捕捉住染色體，每個(gè)已復(fù)制的染色體有兩個(gè)動(dòng)粒，朝相反方向，保證與兩極的微管結(jié)合；紡錘體微管捕捉住染色體后，形成三種類型的微管（星體微管、極間微管、動(dòng)粒微管）；（centriol中心粒;chromosomes同原染色體;chromosomalspindlefibers染色體紡錘絲;polarspindlefibers極間紡錘絲;pericentriolarmaterial中心粒周圍的物質(zhì);astralspindlefibers星狀紡錘絲）（unattachedmicrotubules;kinetochoremicrotubules著絲點(diǎn)微管;polarmicrotubules極性微管）=3\*GB3③不斷運(yùn)動(dòng)的染色體開始移向赤道板。細(xì)胞周期也由前中期逐漸向中期運(yùn)轉(zhuǎn)。=3\*ROMANIII中期(metaphase)所有染色體排列到赤道板(MetaphasePlate)上，標(biāo)志著細(xì)胞分裂已進(jìn)入中期;(Chromosomesarealignedalongmetaphaseplate,attachedbychromosomalmicrotubulestobothpoles)是什么機(jī)制確保染色體能正確排列在赤道板上？著絲粒微管動(dòng)態(tài)平衡形成的張力Thepushingandpullingforcesdrivethechromosomestothemetaphaseplate.（MTbehaviorduringformationofthemetaphaseplate.Initially,MTfromoppositepolesaredifferentinlength.）（Experimentaldemonstrationoftheimportanceofmechanicaltensioninmetaphasecheckpointcontrol.）=4\*ROMANIV后期(anaphase)=1\*GB3①排列在赤道面上的染色體的姐妹染色單體分離產(chǎn)生向極運(yùn)動(dòng)；（Centromeressplit,andchromatidsseparate；Chromosomesmovetooppositespindlepoles；Spindlepolesmovefartherapart.）=2\*GB3②后期(anaphase)大致可以劃分為連續(xù)的兩個(gè)階段，即后期A和后期B后期A，動(dòng)粒微管去裝配變短，染色體產(chǎn)生兩極運(yùn)動(dòng)；后期B，極間微管長度增加，兩極之間的距離逐漸拉長，介導(dǎo)染色體向極運(yùn)動(dòng)。TheeventsofAnaphase:BothanaphaseAandanaphaseBcontributetothemovementofchromosometowardthespindlepolesAnaphaseA:Themovementofthechromosomestowardthepoles;KinetochoreMTdisaassenbleatbothendsduringanaphaseA.AnaphaseB:Thetwospindlepolesmovefartherapart.BothpushingandpullingforcescontributetoanaphaseB微管解聚，為什么染色體不會(huì)掉下來？=5\*ROMANV末期(telophase)當(dāng)染色體到達(dá)細(xì)胞兩極，染色體去凝集，核仁開始出現(xiàn)，高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相互融合，細(xì)胞進(jìn)入有絲分裂末期；質(zhì)膜開始在紡錘體中間向下凹陷，整個(gè)細(xì)胞呈啞鈴狀從中間分開；=1\*GB3①染色單體到達(dá)兩極，即進(jìn)入了末期，到達(dá)兩極的染色單體開始去濃縮；=2\*GB3②核膜開始重新組裝；=3\*GB3③Golgi體和ER重新形成并生長；=4\*GB3④核仁也開始重新組裝，RNA合成功能逐漸恢復(fù)，有絲分裂結(jié)束。(1.Chromosomesclusteratoppositespindlepoles.2.Chromosomesbecomesdispersed.3.Nuclearenvelopeassemblesaroundchromosomeclusters.4.GolgicomplexandERreforms.5.Daughtercellsformedbycytokinesis.)小結(jié)：前期：紡錘體要形成，染色體形成，但是核被膜是完整的；核被膜解體，紡錘體抓住染色體，進(jìn)入前中期；染色體來回運(yùn)動(dòng)，所有染色體到中央，進(jìn)入中期；啟動(dòng)姐妹染色單體分離，產(chǎn)生向極運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入后期；到兩極后，產(chǎn)生兩個(gè)新的細(xì)胞核，到了末期；3胞質(zhì)分裂（cytokinesis；cytoplasmdivision）除特殊組織細(xì)胞外，多數(shù)細(xì)胞在染色體解旋和核膜形成的同時(shí)，便進(jìn)行細(xì)胞體的分裂，或稱胞質(zhì)分裂。但也有胞質(zhì)分裂與核分裂不同步的。=1\*ROMANI動(dòng)物細(xì)胞的胞質(zhì)分裂，是以縊縮和起溝的方式進(jìn)行的，縊縮的動(dòng)力推測是由于在細(xì)胞質(zhì)周邊有一個(gè)微絲組成的“收縮環(huán)”，它的緊縮使細(xì)胞產(chǎn)生縊束，在縊束處起溝，使細(xì)胞一分為二。=1\*GB2⑴胞質(zhì)分裂(cytokinesis)開始于細(xì)胞分裂后期，在赤道板周圍細(xì)胞表面下陷，形成環(huán)形縊縮，稱為分裂溝(furrow)。分裂溝的位置與紡錘體極性微管和鈣離子濃度升高的變化有關(guān)；（分裂溝;蛙受精卵的卵裂）=2\*GB2⑵胞質(zhì)分裂開始時(shí)，大量肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白在中體處組裝成微絲并相互組成微絲束，環(huán)繞細(xì)胞，稱為收縮環(huán)(contractilering)。收縮環(huán)收縮、收縮環(huán)處細(xì)胞膜融合并形成兩個(gè)子細(xì)胞。（培養(yǎng)細(xì)胞的胞質(zhì)分裂；收縮環(huán)；即微絲的馬達(dá)蛋白-肌球蛋白)Wherethecleavageplane卵裂面form?(如果分裂溝的位置不正確，則會(huì)前功盡棄，因此涉及到什么時(shí)候什么地點(diǎn)形成分裂溝？后期，末期；在紡錘體中央形成)=2\*ROMANII植物細(xì)胞的胞質(zhì)分裂，因帶有細(xì)胞壁的緣故，另具特點(diǎn)。是靠形成細(xì)胞板來完成的。在分裂未期，赤道面處的紡綞絲保留下來，并增加微管數(shù)量，向四周擴(kuò)展，形成桶狀結(jié)構(gòu)—成膜體（phragmoplast）。來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體的含有多糖的小泡移向成膜體，小泡膜融合在一起而成為細(xì)胞板（cellplate）。一些充滿果膠類物質(zhì)的小泡，繼續(xù)向細(xì)胞板間添充，形成中膠層及初生壁成分。最后細(xì)胞板兩層膜和親體細(xì)胞的質(zhì)膜融合，將細(xì)胞一分為二。與動(dòng)物細(xì)胞胞質(zhì)分裂不同的是，