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科技名词定义中文名称：细胞周期 英文名称：cell cycle 定义1：连续分裂的细胞从上一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂完成所经历的整个过程。包含G1期、S期、G2期、M期四个阶段。 所属学科： 细胞生物学（一级学科） ；细胞周期与细胞分裂（二级学科） 定义2：细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束为止的一个过程。 所属学科： 遗传学（一级学科） ；细胞遗传学（二级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 百科名片 细胞周期模式图生命是从一代向下一代传递的连续过程，因此是一个不断更新、不断从头开始的过程。细胞的生命开始于产生它的母细胞的分裂, 结束于它的子细胞的形成，或是细胞的自身死亡。通常将通过细胞分裂产生的新细胞的生长开始到下一次细胞分裂形成子细胞结束为止所经历的过程称为细胞周期。在这一过程中，细胞的遗传物质复制并均等地分配给两个子细胞。目录细胞周期两阶段 细胞周期的DNA检测 细胞周期检测作为生物相容性评价指标 细胞周期（细胞有丝分裂）口诀 历史上不同版本的定义编辑本段细胞周期两阶段细胞周期（cell cycle)是指细胞从第一次分裂结束产生新细胞到第二次分裂结束所经历的全过程，分为间期与分裂期两个阶段。 （一） 间期 间期又分为三期、即DNA合成前期（G1期）、DNA合成期（S期）与DNA合成后期（G2期）。 1. G1期此期长短因细胞而异。体内大部分细胞在完成上一次分裂后，分化并执行各自功能，此G1期的早期阶段特称G0期。在G1期的晚期阶段，细胞开始为下一次分裂合成DNA所需的前体物质、能量和酶类等做准备。 2. S 期是细胞周期的关键时刻，DNA经过复制而含量增加一倍，使体细胞成为4倍体，每条染色质丝都转变为由着丝点相连接的两条染色质丝。与此同时，还合成组蛋白，进行中心粒复制。S期一般需几个小时。 3. G2期为分裂期做最后准备。中心粒已复制完毕，形成两个中心体，还合成RNA和微管蛋白等。G2期比较恒定，需用11.5小时。 有丝分裂（二）分裂期 M 期：细胞分裂期。 细胞分裂期：前期，中期，后期，末期。 细胞的有丝分裂（mitosis）需经前、中、后，末期，是一个连续变化过程，由一个母细胞分裂成为两个子细胞。一般需12小时。 1. 前期（prophase）染色质丝高度螺旋化，逐渐形成染色体（chromosome）。染色体短而粗，强嗜碱性。两个中心体向相反方向移动，在细胞中形成两极；而后以中心粒随体为起始点开始合成微管，形成纺锤体。随着核仁相随染色质的螺旋化，核仁逐渐消失。核被膜开始瓦解为离散的囊泡状内质网。 2. 中期（metaphase）细胞变为球形，核仁与核被膜已完全消失。染色体均移到细胞的赤道平面，从纺锤体两极发出的微管附着于每一个染色体的着丝点上。从中期细胞可分离得到完整的染色体群，共46个,其中44个为常染色体，2个为性染色体。男性的染色体组型为44+XY，女性为44+XX。分离的染色体呈短粗棒状或发夹状，均由两个染色单体借狭窄的着丝点连接构成。 3后期（anaphase）由于纺锤体微管的活动，着丝点纵裂，每一染色体的两个染色单体分开，并向相反方向移动，接近各自的中心体，染色单体遂分为两组。与此同时，细胞波拉长，并由于赤道部细胞膜下方环行微丝束的活动，该部缩窄，细胞遂呈哑 铃形。 4末期（telophase）染色单体逐渐解螺旋，重新出现染色质丝与核仁；内质网囊泡组合为核被膜；组胞赤道部缩窄加深，最后完全分裂为两个2倍体的子细胞。 G0期：暂时离开细胞周期，停止细胞分裂，去执行一定生物学功能的细胞所处的时期。 在体内根据细胞的分裂能力可把它们分为三类：增殖细胞群，如造血干细胞，表皮与胃肠粘膜上皮的干细胞。这类细胞始终保持活跃的分裂能力，连续进入细胞周期循环；不再增殖细胞群，如成熟的红细胞、神经细胞、心肌细胞等高度分化的细胞，它们丧失了分裂能力，又称终末细胞（end cell）；暂不增殖细胞群，如肝细胞、肾小管上皮细胞、甲状腺滤泡上皮细胞。它们是分化的，并执行特定功能的细胞，在通常情况下处于G0期，故又称G0期细胞。在某种刺激下，这些细胞重新进入细胞周期。如肝部分切除术后，剩余的肝细胞迅速分裂。 编辑本段细胞周期的DNA检测、样品准备准备以下一种或几种样品 A、组织单细胞悬浮液（如淋巴腺、脾、骨髓、胎盘细胞） 细胞dnaB、组织培养细胞 C、Ficoll-hypaque分离的单核细胞 、反应体系DNA低渗缓冲液 柠檬酸三钠 0.25g Triton-X 100 0.75ml Propidium iodide 0.025g 核糖核酸酶0.005g 蒸馏水250ml 我们将该DNA低渗溶液于密闭瓶子中存放数月后并无发现有任何染色活性的丢失 、染色 1、 每一个管子中放入1106个细胞； 2、 样品离心后尽可能完全地移去上清液，并且不要打碎沉淀块； 3、 入1ml的DNA低渗染色缓冲液至沉淀中，并混匀； 4、 样品于4下避光30分钟或最长不超过1个小时以备流式细胞仪分析。 注意：延长在低渗缓冲液的曝光时间会引起样品碎片的增加。 编辑本段细胞周期检测作为生物相容性评价指标应用体外细胞培养法，观察不同质量分数羟基磷灰石浸提液对L-929细胞的细胞学形态的影响，同时采用MTT比色法评价羟基磷灰石对L-929生长和增殖的影响，流式细胞仪检测羟基磷灰石浸提液对L-929细胞生长周期及凋亡的影响。结果表明，羟基磷灰石浸提液对体外培养的细胞形态无明显影响，对细胞生长和增殖无明显抑制作用；不同质量分数材料浸提液的细胞毒性为 01级，随羟基磷灰石浸提液质量分数的升高，细胞凋亡率逐渐上升；50%、75%、100%羟基磷灰石浸提液组能明显降低G0 /G1 期细胞比例，增加S,G2 /M期细胞比例，能增加L-929细胞DNA的合成，促进细胞生长和组织修复。细胞周期检测是生物材料生物相容性评价的一种可靠方法和指标。 编辑本段细胞周期（细胞有丝分裂）口诀以植物细胞有丝分裂为例： 有丝分裂分五段 间前中后末相连 间期首先作准备 间期 染体复制在其间 前期 两消两现一散乱 中期 着丝点聚赤道板 后期 丝牵染体两极走 末期 两消两现壁重建 注：动物细胞末期不生成细胞壁。 编辑本段历史上不同版本的定义1、细胞周期是第一次分裂开始到第二次分裂开始所经历的全过程。普通生物学陈阅增 2、细胞周期是第一次分裂结束到第二次分裂结束所经历的全过程。细胞生物学 两者区别是细胞分裂起点的不同。现在普遍接受的是第二种说法。细胞存活曲线 细胞死亡 一个细胞有能力无限增殖并由单一细胞形成一个大菌落称为可形成群落的。 肿瘤细胞在细胞培养皿中可无限增殖。 正常细胞必须转型才能在在培养皿中无限增殖。 对一个在培养皿中生长的细胞，失去持续生长的能力称为再增殖性死亡。 照射之后追踪，细胞或许仍无损并有能力制造蛋白质、合成新的DNA甚至经历一至两次细胞分裂，但若失去无限地再增殖能力即被视为死亡。 非常高的辐射剂量(10,000 rads或100 Gy)会造成所有细胞功能的中断。 相对照之下，失去再增殖能力的平均致死剂量通常小于2 Gy。 影像已移除Fig. 3.1 in Hall, Eric J. Radiobiology for the Radiologist, 5th ed. Philadephia PA: Lippincott Williams & Wilkins, 2000.可形成菌落的存活分析： 来自一活跃生长株的细胞可由轻轻地刮取或使用胰蛋白酵素来获得。 每单位体积的的细胞数目可由手动方式(血球计数器)或电子方式(库尔特计数器)测量。 已知数目的细胞可装盘至干净的小盘上。若细胞培养1-2周，可形成菌落的细胞会形成巨观上可见到的菌落能被固定、染色与计数。 必非每个细胞作种将能形成一个菌落，即使未经过照射，由于一些因素如计数时算错、操作错误、生长基质并非最佳等等。植盘率(PE)定义为观察到菌落的数目放入盘中的细胞数目。 PE = 数个相同的小盘种植细胞并经辐射曝露在增加的剂量下。细胞植盘数目请需增加以使所得菌落数目达可计数的数目。存活分率(SF)为计算到的菌落数目除以经植盘效率修正的植盘菌落数目。 SF = 影像已移除Fig. 3.2 in Hall.细胞存活曲线 细胞存活数据一般绘制成存活分率vs. 剂量的对数图。 为了比较曲线方便，根据在致死性以下的假设模式以数学方式来呈现曲线数据。 细胞存活曲线的形状解释仍有争议最好的方法是以数学调适这些数据类型。 影像已移除Fig. 1.1 in Turner J. E. Atoms, Radiation, and Radiation Protection, 2nd ed. New York: Wiley-Interscience, 1995.有两种基本的细胞存活曲线： 线性(指数型)或曲线 放射敏感性与细胞周期 影像已移除Fig. 4.11 in Hall.细胞周期时间例子 细胞周期分期CHO仓鼠细胞 HeLa人类TC11 24 TM1 1 TS6 8 TG13 4 TG21 11 影像已移除Fig. 1.5 in Turner.靶 理 论 靶理论源于指数剂量型反应曲线之研究。 它假设每次击中会造成细胞去活性，即单次击中，单一靶模式。 每个细胞有单一靶。 靶的去活性会杀死细胞。 线性存活曲线 细胞受到高-LET辐射的照射会形成线性存活曲线。存活分率S与剂量d之间的关系为： S = eD这里：S是存活细胞数目， 是斜率，且 D是给予的辐射剂量。 这之间关系以定义D0为1/表示成 S =。 这里 D = D0， S = e1 = 0.37影像已移除帕松分布 击中机率的所有计算可以帕松统计来处理，这里发生 n 个事件的机率为 P( n ) = 此处 x = 事件的平均数目 且 n = 事件的特定数目 若每次击中假设会造成细胞去活性，则存活机率就是未被击中到的机率，P( 0 )。 由帕松关系式，这里的 x = 1且n = 0， P( 0 ) = 由于这原因，D0常被称为平均致死剂量，或每个靶平均一次死亡事件的给予剂量。 在下列某些情况下会发现指数剂量反应关系 某些敏感细胞种类(例如造血干细胞) 在M期与G2期同步化细胞群。 以高-LET辐射照射 * 15有肩部的细胞存活曲线 对多数哺乳类细胞曝露在低-LET辐射下的存活曲线显示有些曲度。 在曲线中刚开始的低剂量区比高剂量区的每单位剂量细胞去活性较少称为肩部。 较高剂量区时常倾向一直线。 参数D0可用以代表曲线区域中的放射敏感性。 曲线终端的直线部份外插回推至零剂量所定义的值，n，称为外插数。 在曲线的肩部区域中细胞被杀死的比例随着所给剂量而增加。有两种可能的解释： 细胞死亡源于个别无法杀死细胞的事件之累积，当加成在一起变得致命(靶模式)。 个别的病灶虽可修复但若随着病灶数目与因此剂量(修复模式)减少酵素修复机制的效率使得变得伤害无法去除甚至造成细胞被杀。 影像已移除Fig. 8.6 in Alpen, E. L. Radiation Biophysics, 2nd ed. San Diego, CA: Academic Press, 1998.线性-平方模式(双成份的模式)： 线性平方模式被发展成两类似方程式，每个皆出自理论。 双辐射作用理论 病灶是起因于次小病灶交互作用的细胞去活性之原由。 细胞去活性至少需要两个次小病灶。 次小病灶由一个或两个辐射径迹通过所产生。 一个径迹的作用两个径迹的作用P = D P = D2P = D + D2细胞去活性的分子理论 (Chadwick and Leenhouts, 1981) 细胞去活性源于DNA双股断裂未被修复所致。 在低-LET时，双股断裂可能是单一事件(直线成份)或两次事件(平方成份)所造成。 换言之，细胞去活性源自染色体畸变。 有些畸变是单一事件造成。 有些畸变是两次个别的断裂事件所造成。 影像已移除染色体损伤的观察导致一假设，当DNA有两股时，必须有两个事件造成一股断裂才能形成损伤。 线性-平方模式 线性平方模式是假设细胞被杀死有两途径。 单次致死事件 次致死事件的累加 影像已移除若细胞死亡的这些模式假定皆各自独立的， S = S1Sn 这里的S1是单次杀死事件或为eD而Sn i是两次杀死事件且能表示成较常用的表示式是 S = S是细胞受到剂量D之下的存活分率，而与是常数。 影像已移除Fig. 3.6 in Hall.线性-平方模式影像已移除Fig. 3.3 in Hall.线性平方细胞存活曲线中有用的参数： D1，初始斜率，由于单次杀死事件，剂量造成存活率减至37% D0