细胞周期

1. 基本定义：细胞周期是指能连续分裂的真核细胞，从上一次有丝分裂结束开始，到下一次有丝分裂结束为止所经历的一系列有序事件的全过程。其最核心的生物学意义是实现遗传物质（DNA）的精确复制和均等分配，从而产生两个在遗传上与母细胞相同的子细胞。

2. 分期概述：一个标准的细胞周期被划分为两个主要阶段：间期和分裂期（M期）。间期是细胞生长、新陈代谢活跃以及为分裂做准备的阶段，它占据了细胞周期的大部分时间（通常超过90%）。M期则是细胞实际进行分裂的短暂过程，包括有丝分裂（细胞核分裂）和胞质分裂（细胞质分裂）。间期本身可进一步细分为三个连续的时期：G1期、S期和G2期。

3. 间期的详细阶段：

   • G1期（DNA合成前期）：这是细胞在完成上一次分裂后开始的第一个生长期。细胞在此期快速生长，合成大量的RNA、蛋白质、脂类和碳水化合物，为DNA复制准备所需的原料和酶。细胞在此期对环境信号（如生长因子、营养状况）最为敏感，决定是进入下一个阶段、暂时静止（进入G0期）还是走向分化。
   • S期（DNA合成期）：此期的核心事件是DNA复制。细胞核内的遗传物质（DNA）进行精确的半保留复制，使DNA含量从二倍体（2n）增加为四倍体（4n）。同时，与DNA结合的组蛋白也同步合成，以确保新复制的DNA能及时组装成染色质。
   • G2期（DNA合成后期）：DNA复制完成后，细胞进入第二个生长期。此期细胞继续生长，合成更多蛋白质（特别是微管蛋白等），为M期的有丝分裂过程准备物质和能量。同时，细胞会对已复制的DNA进行最后的检查和修复，确保复制的准确性。

4. 分裂期（M期）的概要：M期是一个连续的动态过程，传统上分为前期、前中期、中期、后期和末期。在此过程中，复制的染色质凝缩为棒状的染色体，由微管组成的纺锤体将复制好的两套染色体分别拉向细胞两极，最终由一个母细胞分裂产生两个遗传物质完全相同的子细胞。M期结束后，子细胞进入G1期，开始新的循环。

5. 细胞周期的关键调控机制：细胞周期的有序推进受到一套高度保守且精密的分子系统的调控，其核心是周期蛋白依赖性激酶复合物。

   • 核心元件：周期蛋白依赖性激酶是一种蛋白激酶，其活性依赖于与特定周期蛋白的结合。不同的CdK与不同的Cyclin在细胞周期的特定时相结合并激活，从而磷酸化下游靶蛋白，驱动该时相事件的进行。
   • 检查点：为确保细胞周期的正确无误，存在数个关键的检查点，最主要的是G1/S检查点、S期内检查点、G2/M检查点和纺锤体组装检查点。这些检查点如同“关卡”，负责监控关键事件（如DNA是否完整、复制是否完成、纺锤体是否正确连接染色体等）是否完成。只有当条件满足时，检查点才允许细胞周期进入下一阶段；若发现问题（如DNA损伤），则会启动修复机制或诱导细胞凋亡，防止错误遗传。

6. G0期与细胞增殖状态：并非所有细胞都持续进行分裂。一些细胞在G1期离开细胞周期，进入一个相对静止的非分裂状态，称为G0期。处于G0期的细胞代谢活跃，执行其特定功能，但暂时不进行DNA复制和分裂。例如，肝细胞、某些淋巴细胞可在适当刺激下重新返回G1期进入分裂周期，而神经元、心肌细胞等则通常永久停留在G0期并高度分化。

7. 生理与病理意义：细胞周期的正常调控对个体生长发育、组织修复和稳态维持至关重要。其调控失常是许多疾病的根本原因，最典型的是癌症。癌症的本质是细胞失控性增殖，通常源于控制细胞周期进程和检查点的关键基因（如原癌基因和抑癌基因）发生突变，导致细胞无视停止信号，绕过检查点，持续分裂。因此，细胞周期的研究是理解生命活动规律和开发抗肿瘤药物（如靶向CdK的抑制剂）的核心基础。