細胞增殖周期

細胞增殖周期

細胞各組成部份在不斷發展變化的基礎上還要不斷增殖,產生新細胞,以代替衰老、死亡和創傷所損失的細胞,這是機體新陳代謝的表現,也是機體不斷生長發育、賴以生存和延續種族的基礎。

概要說明

細胞各組成部份在不斷發展變化的基礎上還要不斷增殖,產生新細胞,以代替衰老、死亡和創傷所損失的細胞,這是機體新陳代謝的表現,也是機體不斷生長發育、賴以生存和延續種族的基礎。細胞以分裂的方式進行增殖,每次分裂後所產生的新細胞必須經過生長增大,才能再分裂。現在把細胞增殖必須經過生長到分裂的過程稱為細胞周期。換句話說,細胞增殖周期(或細胞周期)是指細胞從一次分裂結束開始生長,到下一次分裂結束所經歷的過程。細胞增殖周期可分為兩個時期,即間期和分裂期。

間期

細胞分裂以後進入間期,在此期間細胞進行著結構上和生物合成上複雜的變化。結構上的變化,有賴於細胞內的生物大分子的合成。與DNA分子複製有關的各項活動是間期活動的中心。間期又分為以下三個分期:

G1期

DNA合成前期

此期細胞內進行著一系列極為複雜的生物合成變化,如合成各種核糖核酸(RNA)及核蛋白體,這些物質的形成,導致結構蛋白和酶蛋白的形成,酶控制著形成新細胞成份的代謝活動,與DNA合成有關的酶活性增高。此期持續時間一般較長,有的細胞歷時數小時至數日,有的甚至數月。進入G1期的細胞,可有三種情況(見圖2-6):①不再繼續增殖,永遠停留在G1期直至死亡。如表皮角質化細胞、紅細胞等;②暫時不增殖。如肝、腎細胞,它們平時保持分化狀態,執行肝、腎功能,停留在G1期,如肝、腎受到損傷,細胞大量死亡需要補充時,它們又進入增殖周期的軌道。這些細胞又可稱為Go期細胞。有人認為Go期細胞較不活躍,對藥物的反應也不敏感;③繼續進行增殖。例如骨髓造血細胞、胃腸道黏膜細胞等。

S期

DNA合成期

從G1末期到S初期、細胞內迅速形成DNA聚合酶及四種脫氧核苷酸。S期主要特點是利用G1期準備的物質條件完成DNA複製,併合成一定數量的組蛋白,供DNA形成染色體初級結構。在S期末,細胞核DNA含量增加一倍,為細胞進行分裂作了準備。DNA複製一旦受到障礙或發生錯誤,就會抑制細胞的分裂或引起變異,導致異常細胞或畸形的發生。S期持續時間大約7~8小時。

G2期

DNA合成後期

這一時期的主要特點是為細胞分裂準備物質條件。DNA合成終止,但RNA和蛋白質合成又復旺盛,主要是組蛋白、微管蛋白、膜蛋白等的合成,為紡錘體和新細胞膜等的形成備足原料。若阻斷這些合成,細胞便不能進入有絲分裂。G2期歷時較短而恆定,哺乳動物細胞一般為1~1.5小時。

分裂期

分裂期又稱有絲分裂期,簡稱M期。這一時期是確保細胞核內染色體能精確均等的分配給兩個子細胞核,使分裂後的細胞保持遺傳上的一致性。

細胞的分裂期是從間期結束時開始,到新的間期出現時的一個階段,它也是一個連續的動態變化過程。根據其主要變化特徵,可將其分為前期、中期、後期和末期四個分期。

前期

主要特徵是:染色質高度螺鏇化形成一定數目和形狀的染色體,每條染色體進一步發展分為兩條染色單體,二者僅在著絲點相連;核膜及核仁逐漸解體消失;在間期複製的中心體分開,逐漸向細胞的兩極移動;每箇中心體的周圍出現很多放射狀的細絲,兩個中心體之間的細絲連線形成紡錘體,這些細絲即是微管結構。

中期

每條染色體的著絲點的兩側,都有紡錘絲附著在上面,紡錘絲牽引著染色體運動,使每條染色體的著絲點排列在細胞中央的一個平面上,這個平面與紡錘體的中軸相垂直,類似於地球上赤道的位置,稱為赤道板。中期染色體的形態比較穩定,數目比較清晰,便於觀察。

後期

染色體在著絲點處完全分離,各自成為染色單體,兩組染色單體受紡錘絲牽引,分別向細胞兩極移動。與此同時,細胞向兩極伸長,中部的細胞質縮窄,細胞膜內陷。

末期

兩組染色體不再向兩極遷移,預示分裂活動進入末期。染色體發生退行性變化,即染色體逐漸解螺鏇恢復為染色質纖維;核仁和核膜重新出現,形成新的胞核;細胞中部繼續縮窄變細,最後斷裂形成兩個子細胞,完成有絲分裂,子細胞即進入下一周期的間期。

從上述細胞周期可知,整個細胞周期是一個動態過程,每個分期互相聯繫,不可分割。如細胞周期的某個階段受到環境因素的干擾時,細胞的增殖則發生障礙。腫瘤細胞的增殖周期也可分為G1、S、G2、M四個時期。目前,人們試圖在腫瘤細胞增殖周期的不同階段,採取不同的治療措施。例如,用放射線治療某些腫瘤,就是利用放射線破壞癌細胞DNA的結構與合成,從而抑制癌細胞的增殖過程,達到治療效果;藥物秋水仙鹼等則可阻止紡錘體的形成,從而抑制癌細胞的分裂。因此,有關細胞增殖的理論和知識,對醫藥臨床實踐具有指導意義。

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