細(xì)胞增殖(cell proliferation)
增殖:細(xì)胞通過分裂的方式在空間上不斷增加群體數(shù)量,在時間上通過遺傳延續(xù)后代,使細(xì)胞在自然界中得以進(jìn)化和發(fā)展, 即:增加數(shù)量,延續(xù)后代。
細(xì)胞周期:
一、細(xì)胞周期分期:
間期:G1:DNA合成前期或準(zhǔn)備期 S: DNA合成期 G2:DNA合成后期或有絲分裂準(zhǔn)備期
絲裂期(M期):前、中、后、末
不同增殖狀況細(xì)胞的類型:
靜止期細(xì)胞(quiescent cell)、G0期細(xì)胞/暫不分裂細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等、周期中細(xì)胞(cycling cell)、連續(xù)分裂細(xì)胞/可育細(xì)胞、終末分化細(xì)胞
(一)、G1期:細(xì)胞表面有泡狀物,染色質(zhì)去凝集;蛋白質(zhì)、糖類、脂質(zhì)等開始合成。
1、主要特征:
①、RNA及蛋白質(zhì)合成,細(xì)胞體積顯著增大,RNA聚合酶活性升高,三種RNA不斷產(chǎn)生,蛋白質(zhì)合成量迅速增加,主要是S期DNA復(fù)制的各種酶類。
②、細(xì)胞一旦完成G1期,即能完成全部細(xì)胞周期。
③、細(xì)胞中發(fā)生了多種蛋白質(zhì)的磷酸化,主要是組蛋白、非組蛋白的磷酸化,從而促進(jìn)G1晚期染色體結(jié)構(gòu)成分的重排,G1期蛋白激酶的磷酸化大多發(fā)生于其絲酪氨酸部位。
④、G1期細(xì)胞膜對物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)作用加強(qiáng),保證了G1期中進(jìn)行的大量生化合成有充足的原料
⑤、G1期中膽固醇合成迅速增加,如抑制膽固醇合成會抑制細(xì)胞進(jìn)入S期。
2、G1細(xì)胞的類型:
①、增殖細(xì)胞群:這類細(xì)胞屬連續(xù)不斷增殖細(xì)胞,代謝旺盛,有增殖能力,對藥物反應(yīng)敏感,如造血干細(xì)胞、皮膚表皮細(xì)胞、消化道粘膜細(xì)胞、骨髓細(xì)胞等。
②、暫不增殖細(xì)胞群:主要是G0細(xì)胞這類細(xì)胞長期停留在G1期早期(G0期),一般情況下不增殖,代謝不旺盛,但有增殖能力,對藥物反應(yīng)不敏感。這類細(xì)胞當(dāng)受到損傷和刺激后,需要補(bǔ)充時,又重新進(jìn)入細(xì)胞周期,恢復(fù)增殖能,如成纖維細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、肝、腎、胰、前列腺、乳腺上皮、血管內(nèi)皮細(xì)胞等。
這類細(xì)胞在G1期合成具有特殊功能的RNA、Pr,使細(xì)胞發(fā)生結(jié)構(gòu)和功能分化,隨后代謝活性降低,較長時間停留在G1期而不超過R點(G1細(xì)胞RNA合成含量閾值),這一時期也是G1早期,細(xì)胞幾乎近處于“靜息狀態(tài)”。
③、不育細(xì)胞群(終末分化細(xì)胞):代謝不旺盛,*失去增殖能力,如角質(zhì)細(xì)胞、人心肌細(xì)胞、N細(xì)胞,這類細(xì)胞長期處于G1期直至衰老死亡。
3、G1期的分期:
①、G1期早期(又稱G0細(xì)胞)
合成細(xì)胞在G1所特具的RNA和Pr、脂類等,因此主要是細(xì)胞生長期,細(xì)胞需要大量的RNA、 Pr和脂類以及糖類,以形成大量的細(xì)胞器和其他細(xì)胞結(jié)構(gòu),使細(xì)胞體積、表面積、核質(zhì)得以按比例增加。
G1期是細(xì)胞周期中時間變化zui大的時期,從數(shù)小時到數(shù)年。G0期細(xì)胞:長期停留在G1期早期(G0期即細(xì)胞“靜息狀態(tài)”)的細(xì)胞稱G0期細(xì)胞。這類細(xì)胞執(zhí)行其分泌功能Pr、酶、激素以及各類細(xì)胞因子的功能,如前所述“暫不增殖細(xì)胞群”即為G0期細(xì)胞。
②、G1期晚期:合成DNA復(fù)制所需要的若干前體物質(zhì),即獲得DNA復(fù)制的必需的條件,如各種脫氧核苷酸、DNA聚合酶、解旋酶等。
(二)S期:
主要特征:
1、細(xì)胞表面光滑,小泡和微絨毛明顯減少,中心體在此期完成復(fù)制。
2、DNA復(fù)制是S期主要特征:因此合成DNA所需的酶類如DNA聚合酶、DNA連接酶等含量和活性顯著增高。染色質(zhì)復(fù)制通常是常染色質(zhì)先復(fù)制,異染色質(zhì)后復(fù)制,如人類女性細(xì)胞中鈍化的X染色體復(fù)制發(fā)生于其他染色體復(fù)制完成以后。
3、合成組蛋白和非組蛋白S期的主要特征:組蛋白合成與DNA復(fù)制同步進(jìn)行,細(xì)胞質(zhì)中組蛋白大量增加,新合成的組蛋白迅速進(jìn)入胞核,與已復(fù)制的DNA結(jié)合,組裝成核小體,進(jìn)而形成具有兩條單體的染色體,當(dāng)DNA復(fù)制在S期末完成,組蛋白mRNA也在短時間內(nèi)降解。
4、組蛋白持續(xù)磷酸化也發(fā)生于S期:是繼G1期絲氨酸磷酸化后,在S期H1上另外兩個絲氨酸發(fā)生的磷酸化,而H2A的磷酸化則貫穿于整個細(xì)胞周期。
(三)、G2期:
主要特征:
1、細(xì)胞表面許多微絨毛,合成一定數(shù)量的蛋白質(zhì)和RNA。
2、此期大量合成RNA、ATP及一些與M期結(jié)構(gòu)功能相關(guān)的蛋白質(zhì),如M期紡錘體微管形成的微管蛋白,在此期合成達(dá)到高峰。
3、此期對藥物反應(yīng)敏感,故此期用藥物治療腫瘤有一定的效果。
總結(jié):整個周期,DNA得到一次復(fù)制,即染色體倍增(從分子水平看,也就是DNA在S期得到復(fù)制),為進(jìn)入分裂期打下基礎(chǔ),DNA合成完畢,必須進(jìn)行一系列組裝過程,才能形成染色體。復(fù)制后的DNA,平均分配到兩個子細(xì)胞中去,即分裂期實際上是把已經(jīng)復(fù)制好的DNA平均分配到兩個細(xì)胞中去的過程。
(四)、 M期:
細(xì)胞分裂期,細(xì)胞呈球狀,表面有微絨毛。
細(xì)胞周期分析方法:標(biāo)記有絲分裂百分?jǐn)?shù)法、流式細(xì)胞儀測定法
成熟促進(jìn)因子(maturation promoting factor,MPF):存在于M期細(xì)胞中能促進(jìn)染色體凝聚和細(xì)胞分裂的物質(zhì)
MPF是由cyclin和CDC基因編碼的依賴于cyclin的蛋白激酶(cyclin-dependent kinase,CDK),CDK蛋白激酶以磷酸化的形式直接作用于細(xì)胞周期
CDK抑制因子(CDK inhibitor,CKI)
不同的周期蛋白與不同的CDK結(jié)合,調(diào)節(jié)不同的CDK激酶的活性