细胞周期

489200当前位置:首页  /   百科  /  

细胞周期(英语:cell cycle),是指能持续分裂的真核细胞从一次有丝分裂结束后生长,再到下一次分裂结束的循环过程(准确来说只要有DNA复制,不管是不是有没有有丝分裂它都有细胞周期。生殖细胞无细胞周期。)。细胞周期的长短反映了细胞所处状态,这是一个细胞物质积累与细胞分裂的循环过程。癌变的细胞以及特定阶段的胚胎细胞常常有异常的分裂周期。

细胞周期(图1)

细胞生命周期

细胞周期的划分

细胞周期的划分:G1期→S期→G2期→M期,以及G0期。

G1期:进行细胞生长,S 期:进行DNA复制,使DNA成为相同的两份,G2期:制造蛋白质,准备细胞分裂的所需物质,M期:有丝分裂;为进行核裂(染色体分离)和质裂(细胞质分裂)的阶段。

当细胞处于G0期时 就会停止细胞一切的复制分裂过程

总的看来,细胞周期通常可划分为分裂间期(I期)和分裂期(M期),分裂间期是物质准备和积累阶段,分裂期则是细胞增殖的实施过程。整个周期表示为 I期→M期。

细胞周期(图2)

其中分裂间期(I期)又常常可以划分为DNA合成前期(G1,gap 1),DNA合成期(S, synthesis)和DNA合成后期(G2, gap2)。在此期间的任务主要是完成染色质中的DNA复制和相关蛋白质的合成。将I期细分之后,整个细胞周期可以表示为:G1期→S期→G2期→M期。

细胞进入G1期可能出现三种情况,其中暂不继续增殖,如骨髓干细胞和处于不利状态下的癌细胞,但在某些刺激下,这些细胞又可以继续生长分裂,因此有人把这种非增殖状态的G1期细胞称为G0期细胞。以区别处于增殖状态的G1期细胞。

而分裂期通常分作分裂前期(Prophase)、前中期(Prometaphase)、中期(Metaphase)、后期(Anaphase)和末期(Telophase)5个阶段,在此期间进行细胞物质的平均分配并形成两个新的细胞。

状态 阶段 缩写 描述
休息 G0期 G0 细胞离开周期并停止分裂的阶段。
间期 G1期 G1 G1期的细胞生长. G1检查点控制机制确保一切准备好进行DNA合成。
合成 S DNA复制发生在这个阶段。
G2期 G2 在DNA合成和有丝分裂之间的差距期间,细胞将继续增长。 G2检查点控制机制确保一切准备好进入M(有丝分裂)阶段并分裂。
细胞分裂 有丝分裂 M 细胞生长停止在这个阶段,细胞能量集中在有序地分裂成两个子细胞。有丝分裂中期的检查点(Metaphase Checkpoint)确保细胞可以完成细胞分裂

细胞分裂后,每个子细胞开始新周期的间期。 虽然间期的各个阶段通常在形态学上不可区分,但细胞周期的每个阶段都有一组不同的特化生物化学过程,为细胞分裂的起始做准备。

真核细胞周期的调控

细胞周期(图3)

保罗·纳斯

细胞周期(图4)

蒂姆·亨特

利兰·哈特韦尔,保罗·纳斯和蒂姆·亨特共享2001年度的诺贝尔生理暨医学奖,以表彰他们多年的研究发现细胞周期的关键因子与调控机制。

细胞周期的进行是由不同的周期素(Cyclin)所调控。周期素意味着这些蛋白质的表现量会随着细胞周期的进行而有所变化,进而确认周期素原来是扮演细胞周期调控的角色。依照目前的认知,就如同细胞周期G1期→S期→G2期→M期的进行,在G1期大量表现的周期素D(cyclin D)渐渐的由周期素E(cyclin E)取代,而之后的变化则是E→A→B。

细胞周期蛋白和CDK的作用

两类关键调控分子,周期素(Cyclin)和细胞周期蛋白依赖性激酶(CDKs)决定细胞在细胞周期中的进展[1]。2001年诺贝尔生理暨医学奖颁给利兰·哈特韦尔(Leland H. Hartwell)、蒂姆·亨特(R. Timothy (Tim) Hunt)、和保罗·纳斯(Paul M. Nurse)等三人,以表彰他们多年的研究发现细胞周期的关键因子与调控机制,促进世人对细胞周期的了解,进而开启癌症的生成与不正常细胞周期调控的研究方向[2]。许多编码细胞周期蛋白和CDK的基因被都是保守在所有真核生物中,但通常更复杂的生物体具有更精细的细胞周期控制系统,其包含更多的个别组件。 许多相关基因首先通过研究酵母,尤其是酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)来鉴定[3]; 酵母中的遗传命名法将许多这些基因cdc(即“细胞分裂周期(For "cell division cycle")”)跟随着一个鉴定数字,cdc25或cdc20。

细胞周期检查点

细胞周期检查点被细胞用来监测和调节细胞周期的进展[4]。

而除了周期素决定细胞何时进入下一个周期以外,细胞周期检查点则是扮演监督的角色,只要细胞尚未做好预备复制—分裂的话,检查点就会活化,一方面停滞周期蛋白的功能,另一方面则可以争取更多准备的时间。

无论是周期素或检查点功能发生异常,那细胞往往在M期时无法顺利进行分裂过程而走向细胞凋亡,只有极少数的细胞可以逃过这个劫难,最后演化成癌细胞

在肿瘤形成中的角色

细胞周期成分的失调可能导致肿瘤形成[5]。 如上所述,当细胞周期抑制因子RB,p53等突变时,它们可能导致细胞失控增殖,形成肿瘤。

评论

登录后才可以留言!
相关文章