第十二章细胞增殖及其调控主要内容●细胞增殖(cell proliferation)的意义●细胞周期与细胞分裂●细胞周期调控细胞增殖(cell proliferation)的意义◆细胞增殖是细胞生命活动的重要特征之一，是生物繁育的基础。
◆单细胞生物细胞增殖导致生物个体数量的增加。
◆多细胞生物由一个单细胞(受精卵)分裂发育而来，细胞增殖是多细胞生物繁殖基础。
◆成体生物仍然需要细胞增殖，主要取代衰老死亡的细胞，维持个体细胞数量的相对平衡和机体的正常功能。
◆机体创伤愈合、组织再生、病理组织修复等，都要依赖细胞增殖。
◆细胞增殖受到严密的调控。
第一节细胞周期与细胞分裂●细胞周期(cell cycle)概述●有丝分裂(mitosis)●胞质分裂(Cytokinesis)●减数分裂(Meiosis)细胞周期调控的主要研究内容一、寻找与细胞周期调控密切相关的基因及其表达蛋白，研究它们在细胞周期中的动态变化及相互作用的规律。
二、这些基因和蛋白如何启动和影响细胞周期各时相发生的分子事件，进而影响细胞周期的表型。
三、内外环境因素是怎样通过细胞内信号传递系统影响细胞周期的。
第二节细胞周期的调控(Cell-Cycle Control)●细胞周期调控系统的主要作用●细胞周期检验点(Cell Cycle Checkpoint)●MPF●Cyclin-Cdk复合物的多样性及细胞周期运转●细胞周期运转的阻遏(细胞周期运转的负调控)一、细胞周期(cell cycle)概述●细胞周期●细胞周期中各个不同时相及其主要事件●细胞周期长短测定●细胞周期同步化●特异的细胞周期二、有丝分裂(mitosis)●前期(prophase)●前中期(prometaphase)●中期(metaphase)●后期(anaphase) ●末期(telophase)三、胞质分裂(Cytokinesis)●动物细胞胞质分裂●植物细胞胞质分裂四、减数分裂(Meiosis)●减数分裂概念与过程●减数分裂的意义●减数分裂特点细胞周期◆概念：又称细胞生命周期或细胞增殖周期指从一次细胞分裂形成子细胞开始到下一次细胞分裂形成子细胞为止所经历的过程。
包括细胞分裂的物质准备和细胞分裂两个相互连续的过程。
◆细胞周期时相组成◆细胞周期时间◆根据增殖状况，细胞分类三类细胞周期时相组成·间期(interphase):G1 phase， S phase， G2 phase·分裂期（M phase）:有丝分裂期(Mitosis), 胞质分裂期(Cytokinesis)细胞沿着G1→S→G2→M→G1周期性运转，在间期细胞体积增大(生长)，在M期细胞先是核分裂，接着胞质分裂，完成一个细胞周期。
细胞周期时间·不同细胞的细胞周期时间差异很大·S+G2+M 的时间变化较小，细胞周期时间长短主要差别在G1期·有些分裂增殖的细胞缺乏G1、G2期根据增殖状况，细胞分为三类①周期中细胞（cycling cell）：是指在细胞周期中连续运转的细胞，又称为连续分裂细胞或可育细胞，如造血干细胞、皮肤的表皮细胞、消化道上皮。
②静止期细胞（quiescent cell）：指的是暂时离开细胞周期，停止细胞分裂，去执行一定的生物学功能，但在适当的刺激下可重新进入细胞周期的细胞，又称为G0期细胞或休眠细胞，如淋巴细胞、肝、肾细胞等。
③终末分化细胞：指不可逆地脱离细胞周期，丧失分裂能力，保持生理机能活动的细胞，又称终端细胞，如神经、肌肉、多形核细胞等。
G0期细胞和终末分化细胞的界限有时难以划分，有的细胞过去认为属于终末分化细胞，目前可能被认为是G0期细胞。
多形核细胞是指细胞核的形态比较多，如有呈圆形、锥形、凹形等，而一般情况下细胞核多呈圆形。
●即中性粒细胞●占白细胞总数的50％－70％，是白细胞中数量最多的一种。
●核的形态多样，有的呈腊肠状，称杆状核；●有的呈分叶状，叶间有细丝相连，称分叶核。
细胞核一般为2～5叶，正常人以2～3叶者居多。
细胞周期中不同时相及其主要事件一是在G1期、S期和G2期发生DNA遗传物质的复制和整个细胞结构组分的加倍，主要表现为分子水平上的变化；二是在M期发生的DNA遗传物质精确地等分到两个子细胞中，主要表现为形态学上的变化。
◆ G1期◆ S 期◆ G2期◆ M 期G1期与DNA合成启动相关，开始合成细胞生长所需要的多种蛋白质、RNA、碳水化合物、脂类等，同时染色质去凝集。
G1期是细胞生长和DNA合成的准备期● G1期分为G1早期和G1晚期，两期之间有一个限制点，是细胞在G1 期的重要调控点。
●检查DNA是否损伤？细胞外环境是否适宜？细胞体积是否足够大？● G1期早期的主要内容是细胞生长，有的细胞会长期停留在此期，即成为G0期细胞。
● G1晚期细胞主要的任务是为DNA复制作准备。
G2期合成细胞进入M期所必需的RNA和蛋白质M 期M期即细胞分裂期，使染色体等分到两个子细胞中。
在分子水平上，RNA和蛋白质的合成几乎全部停止。
真核细胞的细胞分裂主要包括两种方式，即有丝分裂(mitosis)和减数分裂(meiosis)。
S期DNA合成的启动，S-CDK蛋白复合体是DNA复制的主要启动和调控蛋白。
●细胞周期素依赖性蛋白激酶(Cyclin-dependent protein kinase，CDK）：与周期蛋白结合并活化，使靶蛋白磷酸化、调控细胞周期进程的激酶。
●S期的主要事件是：DNA复制●蛋白质合成活跃，包括DNA合成所需要的酶以及组蛋白等。
●DNA复制与组蛋白合成同步，组成核小体串珠结构。
细胞周期长短测定基本原理：选择细胞周期中有变化规律的物质作标记，通过观察这些标记物在细胞周期中的变化，间接计算细胞周期各时相的时间。
◆脉冲标记DNA复制和细胞分裂指数观察测定法◆流式细胞仪测定法(Flow Cytometry)：监测细胞DNA含量在不同时间的变化，从而确定细胞周期时间的长短。
◆缩时摄像技术：可以得到准确的细胞周期时间及分裂间期和分裂期的准确时间。
细胞的同步化细胞同步化的意义1.获得大量同周期阶段的细胞2.了解细胞周期各阶段细胞的结构及功能3.研究某一时相细胞的代谢、增殖、基因表达或凋亡。
细胞同步化的方法人工选择同步化药物诱导法人工选择同步化——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，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，可获得一定数量的中期细胞。
优点：细胞未经任何药物处理、操作简单、细胞同步化效率高。
缺点：分离的细胞数量少。
人工选择同步化——密度梯度离心法原理：根据不同时期的细胞在体积和重量上存在差别进行分离。
优点：方法简单省时、效率高，成本低。
缺点：大多数种类的细胞并不适用。
药物诱导法——DNA合成阻断法── G1/S 胸腺嘧啶核苷(TdR) 双阻断法：最终将细胞群阻断于S期或G1/S交界处。
原理：利用过量的TdR能阻碍DNA的合成而设计的。
为了加强细胞同步化的效果，常采用两次TdR阻断法，即双阻断法。
胸腺嘧啶核苷(TdR)双阻断法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TS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。
药物诱导法——分裂中期阻断法：●通过抑制微管聚合的药物来抑制细胞分裂器的形成，将细胞阻断在细胞分裂中期。
●常用的药物有秋水仙素和秋水酰胺，后者毒性较少。
●优点：操作简便，效率高。
●缺点：药物的毒性相对较大。
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。
[1]细胞同步化的检测●流式细胞仪：比较各时相细胞的百分比，判断是否达到预期的目的。
●放射自显影技术：鉴定S期细胞●显微镜观察：对于M期细胞可涂片、染色、观察染色体，计有丝分裂指数。
人工选择同步化·有丝分裂选择法：用于单层贴壁生长细胞。
优点：细胞未经任何药物处理，细胞同步化效率高。
缺点：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量上存在差别进行分离。
优点：方法简单省时，效率高，成本低。
缺点：对大多数种类的细胞并不适用。
药物诱导法· DNA合成阻断法── G1/S-TdR双阻断法：最终将细胞群阻断于G1/S交界处。
优点：同步化效率高，适合于所有体外培养的细胞体系。
缺点：诱导过程可造成细胞非均衡生长。
·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。
如秋水仙素、秋水酰胺等。
优点：是操作简便，效率高。
缺点：是这些药物的毒性相对较大。
特异的细胞周期特异的细胞周期：是指那些特殊的细胞所具有的与标准的细胞周期相比有着鲜明特点的细胞周期。
◆爪蟾早期胚胎细胞的细胞周期◆酵母细胞的细胞周期◆植物细胞的细胞周期◆细菌的细胞周期爪蟾早期胚胎细胞的细胞周期·细胞分裂快,无G1期, G2期非常短,S期也短(所有复制子都激活), 以至认为仅含有S期和M期；·无需临时合成其它物质；·子细胞在G1、G2期并不生长，越分裂体积越小；其总体积并不增加。
·细胞周期调控因子和调节机制与一般体细胞标准的细胞周期基本是一致的。
卵细胞在成熟过程中已积累了大量的物质基础，基本满足早期胚胎发育的物质需要，故细胞分裂快，无G1期, G2期非常短，以至认为仅含有S期和M期酵母细胞的细胞周期·酵母细胞的细胞周期与标准的细胞周期在时相和调控方面相似。
·酵母细胞周期明显特点:酵母细胞周期持续时间较短；封闭式细胞分裂，即细胞分裂时核膜不解聚；纺锤体位于细胞核内；在一定环境下，也进行有性繁殖。
植物细胞的细胞周期·植物细胞的细胞周期与动物细胞的标准细胞周期非常相似，含有G1期、S期、G2期和M期四个时期；·植物细胞不含中心体，但在细胞分裂时可以正常组装纺锤体；·植物细胞以形成中间板的形式进行胞质分裂。