细胞周期

细胞周期（cell cycle）是从一次细胞分裂结束开始，经过物质积累过程，直到下一次细胞分裂结束为止的全过程。包括G₁期、S期、G₂期和M期。

细胞周期是一个连续而协调的过程，细胞依次经过G₁期→S期→G₂期→M期四个阶段而实现增殖。

1、G₁期

又称DNA合成前期，是真核细胞分裂间期中，介于上一次有丝分裂之胞质分裂结束至本次有丝分裂之DNA合成开始前的一个阶段。细胞进入这一阶段标志着进入增殖状态。细胞在G₁中期开始合成RNA、蛋白质及其他成分，体积增大，直至G₁/S转换期，为进入S期合成染色体DNA做准备。

2、S期

即DNA合成期，是真核细胞分裂间期中合成染色体DNA的阶段。在这一阶段主要进行染色体DNA合成，组蛋白合成，染色质重塑，同时仍有RNA及其他蛋白质的合成。

3、G₂期

又称DNA合成后期，是真核细胞分裂间期中，介于DNA合成结束后至有丝分裂期开始前的一个阶段。在这一阶段染色体DNA是四倍体，细胞继续合成与有丝分裂期有关的RNA和蛋白质及大量ATP等，直至细胞体积加倍，为进入有丝分裂期做准备。M期 即有丝分裂期 在这一阶段细胞先后进行有丝分裂（核分裂）和胞质分裂（细胞分裂），最终形成两个子细胞。

4、M期

M期又分为五个阶段：

（1）前期：染色质解螺旋，凝集成姊妹染色单体，分裂极确定，纺锤体开始在细胞核外形成。

（2）前中期：核膜破裂，纺锤体形成，染色单体与纺锤体结合，移向赤道板。

（3）中期：染色单体排列于赤道板，动粒微管在所有染色单体与纺锤体极之间形成连接。

（4）后期：姐妹染色单体分离形成了染色体，分别移向纺锤体两极。

（5）末期：两组子染色体分别到达纺锤体两极，纺锤体消失，子染色体去凝集，核膜重建，子核形成。胞质分裂启动，最终形成两个子细胞。

细胞周期进程中，无论是DNA复制、染色体凝集、纺锤体装配，还是核物质分裂或胞质分裂，都是周密有序的，这说明细胞周期受到了精细严格的调控。

1、细胞周期调控系统的核心

cyclin和Cdk构成细胞周期正向调控核心。

（1）细胞周期蛋白：随细胞周期进程周期性出现和消失。cyclinA、B、C、D、E调控各时相重大事件，其中cyclinC、D、E在G₁期发挥作用，cyclinA在S期，cyclinB在G₂-M期。cyclin分子结构含周期蛋白框（介导与Cdk结合）和破坏框或PEST序列（介导降解，如cyclinA/B经多聚泛素化途径降解）。

（2）细胞周期蛋白依赖性激酶（Cdk）：需与cyclin结合才有激酶活性，有多种类型，结合特定cyclin且磷酸化位点磷酸化后激活，实现周期转换。其活性受CKI负调控，如p21、p27、p57等，敲除p27可解除对Cdk抑制促进细胞增殖。

（3）cyclin-Cdk的调控作用：Cyclin-Cdk复合物通过周期性形成与降解调控细胞周期的各个阶段。在G₁/S期，cyclinD-Cdk4/6促进细胞生长，而cyclinE-Cdk2激活DNA复制相关基因，推动细胞进入S期。S期中，cyclinA-Cdk2启动DNA复制并防止其重复。在G₂/M期，cyclinA-Cdk1促进向M期的转换，而cyclinB-Cdk1（MPF）的活性增加，引发染色质凝集和核膜崩解，是G₂/M期转换的关键。到了中/后期，MPF调控APC激活释放分离酶，使染色单体分离，推动细胞从中期向后期转换。后期，cyclinB降解导致MPF失活，细胞完成分裂。

2、细胞周期运行的监控

细胞周期检查点是负向调控装置。

（1）DNA损伤检查点（G₁期）：监控DNA损伤，阻止损伤细胞进S期，为修复争取时间。

（2）DNA复制检查点（G₂期）：监控基因组完整性，识别未复制DNA，抑制MPF，防止未复制或已复制DNA异常，还检查MPF活性及相关装配情况。

（3）纺锤体组装检查点（M期中期）：监控纺锤体装配，确保染色体分配准确，装配不完全细胞不能进后期。

（4）染色体分离检查点（M期后期）：监测染色单体分离，正常分离细胞才能进末期及胞质分裂，保证子细胞染色体完整。

细胞周期在临床上具有重要意义，主要体现在以下方面：

1、肿瘤相关

（1）诊断：通过分析肿瘤细胞的细胞周期，了解其增殖状态。如处于活跃增殖期的细胞比例，判断肿瘤恶性程度，高增殖比例常提示恶性程度高 。还可辅助鉴别肿瘤类型，不同肿瘤细胞周期特征有差异。

（2）治疗：肿瘤细胞的快速增殖与细胞周期失控密切相关。通过靶向细胞周期的关键调控点，如Cdk抑制剂，可以阻止肿瘤细胞的增殖，是癌症治疗的重要策略。

2、药物研发

研究药物对细胞周期的影响，筛选潜在抗癌药或其他调节细胞增殖药物。观察药物处理后细胞在各周期阶段的分布变化、增殖速率改变等，判断药物作用机制和效果，为新药研发提供方向和数据支持。

3、疾病诊断

在某些血液疾病中，检测异常血细胞的细胞周期，判断细胞增殖状态是否正常。如白血病时，白血病细胞周期紊乱，通过分析辅助诊断和病情评估 。此外，评估免疫功能，检测淋巴细胞等免疫细胞的细胞周期，了解免疫系统功能状态，辅助诊断免疫相关疾病。

4、组织修复与再生

了解细胞周期可指导促进组织修复的治疗策略。如皮肤、肠道等组织损伤后，促进相关细胞进入增殖周期，加速修复。还能用于评估干细胞治疗效果，干细胞的增殖和分化与细胞周期密切相关，分析细胞周期判断干细胞活性和分化潜能。

部分人误以为所有细胞的细胞周期时间是固定不变的。实际上，不同类型的细胞，其细胞周期时长差异显著。例如，胚胎干细胞分裂迅速，细胞周期短；而肝细胞在正常情况下，细胞周期则长得多。并且，即便同一类细胞，在不同的生理、病理或环境条件下，细胞周期时长也会发生变化。像在遭受病毒感染或营养缺乏时，细胞周期可能会停滞或延长。

部分人认为只有不断分裂的细胞才有细胞周期。实际上，即使是不分裂的细胞，其细胞内也存在细胞周期相关的调控机制，这些机制可能影响细胞的生长、分化和凋亡。

部分人认为不同生物体的细胞周期调控机制完全相同。实际上，虽然不同生物体的细胞周期调控机制在基本原理上相似，但在具体细节上可能存在差异。

部分人认为细胞周期的检查点是为了阻止细胞分裂。实际上，检查点的主要作用是确保细胞周期的准确性，防止DNA损伤的细胞进入下一阶段，从而保护遗传信息的完整性。

部分人误以为所有细胞都持续进行细胞周期。实际上，许多细胞在发育成熟后会进入静止状态，暂时或永久性地脱离细胞周期，不再分裂，如神经细胞、成熟的红细胞等。这些细胞专注于执行特定的生理功能。只有在组织损伤修复等特殊需求时，部分已分化细胞才可能重新激活细胞周期，进行分裂。

[1]杨扬.现代生物学导论[M].北京:机械工业出版社,2023:61-62.

[2]唐炳华,郑晓珂.全国中医药行业高等教育十四五规划教材 分子生物学 新世纪第4版[M].北京:中国中医药出版社,2023:224-225.

[3]张闻,郑多.全国普通高等医学院校五年制临床医学专业十四五规划教材 医学生物学 第2版[M].北京:中国医药科技出版社,2022:81-83.