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【细胞生物学】细胞周期

(2018-12-19 22:45:56)
标签:

细胞生物学

细胞周期

生物学

医学

生命科学

分类: 生物科学

1.  细胞周期的时相及类型

1)细胞周期的时相

细胞周期分为两个主要的时期:分裂期和间期,分裂期简称的M期。

M期包括细胞的核分裂和胞质分裂两个过程。在有丝分裂过程中,复制的染色体被分到两个细胞核中,胞质分裂则是将整个细胞一分为二,形成两个子细胞。M期所持续的时间较短,一般为30-60min;分裂间期的时间跨度较长,根据细胞的类型和所处的条件不同而不同,有几小时、几天、几周或更长。

分裂间期实际上是新细胞的生长期,根据新细胞从开始生长起到分裂前止的分裂间隔期中的生理和生化变化,可分为G1期、S期、G2期。

细胞周期所持续时间一般为12-32h,人的细胞周期约为24h;分裂期为30minG19hS10hG24.5h。细胞周期的长短主要取决于G1期的长短。

(2) 细胞周期和细胞类群

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G1SG2M期的路线运转,通过M期,母细胞一分为二产生两个子细胞。但在细胞社会中,不仅细胞彼此分工不同,分裂行为也有所差异。根据细胞的分裂行为,可将真核生物细胞分为3类。

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。此类细胞的分裂周期非常正常,有丝分裂的活性很高。

终端分化细胞 即永久性失去了分裂能力的细胞,它们不可逆地脱离了细胞周期,但保持了生理活性机能。这些细胞都是高度特化的细胞。

G0细胞 又称休眠细胞,暂时脱离细胞周期,不进行DNA复制和分裂,也称静止细胞群。但这类细胞可在某些条件的诱导下重新开始DNA合成,进行细胞分裂。

2.  细胞周期各识相的合成活动

(1) G1

G1期是从有丝分裂完成到DNA复制前的一段时期,又称合成前期。此期主要合成rRNA,蛋白质、脂类和糖类。在G1期的后期,DNA合成酶的活性大大增加。G1期进入S期与S期激活因子有关。

(2) S

S期即DNA合成期。在此期,除了DNA合成外,同时还会组成蛋白,DNA复制所需的酶都在这一时期合成。

组蛋白的合成主要是在S期、即S期,组蛋白的mRNA水平可增加50倍。也就是说,DNA的合成和组蛋白的合成在时间上是同步的,在密度上是相应的,从而合成的DNA得以及时包装成核小体。另外,推测组蛋白起DNA复制延长因子的作用,没有组蛋白,DNA的复制就会停止。

此外,DNA复制时,不同的序列复制先后不同,具有时间顺序,即常染色质复制在先,异染色质在后;能转录的DNA复制在先,不能转录的DNA在后;GC含量高的DNA复制在先,AT含量高的在后。

(3) G2

G2期是DNA合成的后期。在这一时期,主要是大量合成ATPRNA、蛋白质,包括微管蛋白和促成熟因子(MPF)等,为优势分裂做准备。

(4) 分裂期

分裂期包括核分裂和胞质分裂,并形成两个子细胞的过程。这一期的主要特点是染色体凝聚,并在纺锤体的作用下,两个姐妹染色体被均等地分配到两个子细胞。

3.  细胞周期中的细胞形态结构变化

(1) 细胞形态的变化

有些处于S期的细胞呈扁平状,紧贴在培养瓶壁上,细胞表面的微绒毛和小泡多少。细胞进入G2期,特别是G2期的中后期,细胞渐渐从贴壁扁平的状态鼓起来,而细胞表面的微绒毛增多,此时摇动培养液,细胞很容易与瓶壁脱离。进入M期的细胞,变成球形。

(2) 细胞内部结构的变化

细胞周期过程中内部结构的最大变化是染色质结构变化。在S期,染色体处于松散状态,DNA半保留复制和核小体八聚体组蛋白全保留方式偶联。到G2期已形成两条染色质纤维;到M期,染色单体形成。

与染色体复制周期相关联的是核仁的变化。从细胞分裂前期到M期中期,核仁消失,核膜解体;分裂后期重新形成核膜。

在间期向分裂期过渡中,有两点明显的变化:一是形成纺锤体,需要大量的微管但把你,另一是细胞表面微绒毛的形成,这与细胞骨架的肌动蛋白纤维相关。

(3) 细胞器的分裂和片段化

有丝分裂不仅要保证新形成的子细胞得到全套的遗传物质,同时要保证子细胞得到其他的必须的细胞结构,包括膜结合细胞器。由于线粒体和叶绿体等不能自我装配,只能靠已有的线绿体和叶绿体的生长和分裂增值,所以,线粒体和叶绿体与细胞分裂同步,使数量加倍。

 

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