细胞增殖周期概述

第一节　细胞增殖周期概述

对某种细胞来说，在一定环境下，从母细胞分裂得到两个子细胞的时间是一定的，这种从亲代细胞分裂结束到子代细胞分裂结束之间的间隔时期即为一个细胞增殖周期(cell generation cycle)，简称细胞周期(cell cycle)。20世纪50年代前，人们把细胞的分裂过程划分为静止期和分裂期。当时的研究重点放在分裂期，认为这一期是细胞增殖中的主要阶段，而静止期的细胞因形态上无显著变化而被人们忽视。从1951年开始Howard等采用放射自显影技术，用³² P掺入洋葱根尖细胞以研究细胞内DNA复制，首次提出细胞周期由G1、S、G2和M期组成的观点;进一步研究证明，此一模式适用于大多数细胞类型。由于细胞化学、放射自显影和细胞分光光度术等新技术的应用，人们逐渐认识到细胞活动最活跃的时期是原来所说的“静止期”(即现在所说的间期)。在这一时期，DNA完成复制，RNA和蛋白质的合成也主要发生在此期。

细胞周期中，有丝分裂过程(M期)只占很短的时间，而绝大部分是细胞的生长期，即分裂间期(interphase)。细胞在间期中进行着两类重要的生化活动:一是细胞质内的物质合成，贯穿于整个分裂间期;二是细胞核内的DNA复制，这一很短的特定时段也称为DNA合成期，简称S期(DNA synthesis)。研究证明，细胞在有丝分裂结束后，必须经历一段时间间隔才能进行DNA复制，M期结束到S期开始之间的间隙时间称为G1期(gap 1)，也称DNA合成前期，是细胞生长、为DNA复制进行准备的阶段。同样，DNA复制完成以后又必须经历一段时间才能进行有丝分裂，从S期结束到M期开始之间的间隙称为G2期(gap 2)，也称DNA合成后期，主要为有丝分裂进行准备。

M期细胞核的形态发生明显的变化，在光镜下就可以观察到。根据M期细胞核的变化特征又可分为前期(prophase)、中期(metaphase)、后期(anaphase)和末期(telophase)。M期一结束，就形成了两个子细胞，一个增殖周期即告结束，新生的子细胞又进入下一个周期(图9-2)。

图9-2　细胞增殖周期示意图

在正常的情况下，一个完整的细胞周期应包括4个时期，细胞沿着G1→S→G2→M期的路线运转;但在多细胞机体中，细胞的分裂行为有所差异。根据细胞的分裂行为，可将真核生物细胞分为3类:①持续分裂细胞又称周期性细胞，即在细胞周期中连续运转的细胞，如小肠上皮细胞、皮肤基底层细胞等。此类细胞的分裂周期正常，有丝分裂的活性很高。②终端分化细胞即永久性失去了分裂能力的细胞，这些细胞都是高度特化的细胞，如哺乳动物的红细胞、肌细胞等。身体对终端分化细胞的需求依靠干细胞(stem cell)来补充。③G0细胞又称休眠细胞，暂时脱离细胞周期，但在某些条件的诱导下重新进入细胞周期。如肝细胞，外科手术切除部分肝组织后可以诱导进入细胞分裂。

大多数细胞在间期合成DNA、蛋白质和细胞器所需的时间比细胞分裂所需的时间长。不同的生物、不同的组织以及机体发育的不同阶段，细胞的周期时间差异很大。一般来说，S+G2+M的时间变化小，而G1期持续的时间差异却可能很大，细胞周期时间(TC)的差别主要取决于G1期的长短(表9-1)。

表9-1　各类细胞的增殖周期时间表(h)