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04 细胞的生命活动（第1页）

04细胞的生命活动

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细胞周期

按照丹佛大学迪克·麦金托什（Ditosh）的说法，细胞分裂的机制远比建造火箭或者超级计算机复杂。

首先，细胞需要复制其所有的分子，包括DNA、RNA、蛋白质、脂质等。

而在细胞器水平上，数百个线粒体、大面积的内质网、新的高尔基体、细胞骨架结构以及几百万个核糖体均需要进行复制，以便子细胞能有足够的资源来生长与分裂。

以上所有过程共同构成了“细胞周期”

的概念。

我们体内的部分细胞每天都会分裂，而另一部分细胞则可以存活数十年且不再分裂。

细胞周期可分为多个阶段，包括分裂间期与有丝分裂期（M期）。

细胞周期起始于间期，即两次分裂之间的阶段（约23小时）。

M期是原始细胞分裂为两个子细胞的阶段（约1小时）。

间期又可以进一步细分为三个不同的时期，包括间隙1（G1期，持续4～6小时），合成阶段（S期，持续12小时）和间隙2（G2期，持续4～6小时）。

通常，细胞可在整个间期中持续生长，但DNA复制仅发生于S期。

在G1期的末尾存在着一个检查点。

如果营养与能量水平不足以进行DNA合成，那么细胞将会进入G0期[1]。

2001年，蒂姆·亨特（TimHunt）、保罗·奈瑟斯（PaulNurse）与里兰德·哈特威尔（LeelandHartwell）因阐明细胞周期的调控机制获得了诺贝尔奖。

其中，亨特发现了细胞周期蛋白。

该蛋白可在细胞周期的特定阶段进行积聚，一旦达到合适的水平，将“允许”

细胞进入下一阶段，同时细胞周期蛋白会被破坏。

之后，细胞周期蛋白将再次积累，并且在细胞周期的不同阶段保持特定的含量，只有当细胞周期蛋白达到合适浓度时，细胞才会进入下一阶段。

有丝分裂

一旦细胞开始启动分裂，它将进入细胞周期中的M期。

M期又可进一步分为五个阶段：分裂前期、分裂前中期、分裂中期、分裂后期与分裂末期。

M期的第一个阶段是分裂前期。

在此期间，染色体将凝缩成独立的结构。

到了分裂前中期，核膜将发生破裂，核仁则难以分辨。

此时染色体通过进一步压缩、盘绕和超螺旋，凝缩成清晰可见的成对的香肠状结构（如图8c、8d、8e所示）。

每个染色体由两个染色单体组成，并通过着丝粒结构连接在一起。

着丝粒提供了染色体与有丝分裂纺锤体（可将染色体分配至子细胞中）之间的附着位点，即着丝点。

有丝分裂纺锤体由细胞质微管构成，并通过一对提前完成复制并迁移至细胞两端的中心粒牵引形成（如第2章所述）。

到了有丝分裂中期，纺锤体微管将向染色体施加张力，将其拉至纺锤体的中心形成一条直线，从而形成了“中期板”

。

下一阶段是有丝分裂后期，此时每条染色体的两条染色单体被分别移至有丝分裂纺锤体的两端（如图9所示）。

这一过程是由着丝粒到纺锤体双极间的微管缩短以及纺锤体两端的微管延长共同促成的，其机制在于相邻微管间的相对滑动。

每组染色单体到达纺锤体极点标志着有丝分裂的最后阶段，即有丝分裂末期的完成。

为了将一个母细胞分裂成两个子细胞，细胞中央将形成一个由肌动蛋白丝组成的收缩环，进而将细胞质分为两半，如同皮带一般越勒越紧，这一过程被称为胞质分裂（esis，如图9b所示）。