细胞同步化的重要作用(细胞同步化的概念)

细胞同步化的概念

(1)有些噬菌体在侵入细菌后，并不像烈性噬菌体那样立即大量复制繁殖，而是将它们的核酸整合在寄主染色体上，同寄主细胞同步复制，并传给子代细胞，寄主细胞不裂解，这类噬菌体称为温和噬菌体。

细胞同步化后会一直同步吗

（1）温度：温度是使细胞同步化的有效手段。分裂前细胞的一些酶对温度非常敏感，高温可使分裂停止，而生物合成继续进行，因此有些细胞发生分裂的时间推迟，其它后进的细胞便趁此赶上来，达到同步化状态。

（2）辐射：辐射也是引起细胞同步分裂的方法之一。分裂前的细胞对射线很敏感，辐射可使细胞在分裂前积累，随后去除辐射，细胞便在同一时间开始分裂。

（3）有丝分裂抖落法：在哺乳动物培养物中还可利用有丝分裂抖落法（mitoticshaking-off）进行分选。

细胞同步化的概念和方法

人工选择细胞周期同步化的一种方法

有丝分裂选择法。使单层培养的细胞处于对数增殖期，此时细胞分裂活跃，一般变圆隆起，与培养皿的附着性低，此时轻轻振荡，M期细胞脱离器壁，悬浮于培养液中，通过不断收集培养液获得一定数量的中期细胞。其优点操作简单，同步化程度高，细胞不受药物伤害，缺点是获得的细胞数量较少。

细胞同步化在细胞生物学研究中的作用

深入研究了细胞周期，即增殖期(G1-S-G2-M）和静止期（G0）的关系，为此提出了4个R：即是修复（Repair），再氧化（Reoxygenation），再分布（Redistribution），再增殖（Regeneration）作为指导放射生物中克服乏氧等问题的研究要点，放射生物学推进到目的明确，针对性强的有效研究中去。

当细胞受到非致死放射剂量照射后，细胞通过自身的修复机制修复放射损伤，这种非致死放射性损伤包括：潜在性致死性放射损伤；亚致死性放射损伤。

在20世纪60年代Elkind发现受到PLD损伤的细胞，如果处于一个抑制细胞分裂的环境，这个环境有助于细胞的修复。

体外培养试验也证实在放疗后2-4小时内细胞已修复了大部分SLD，然而不同的细胞的修复动力学也不一样，组织的修复动力学的研究表明SLD的修与照射后的时间呈指数关系，常用半修复时间1/2T表示。分割剂量和细胞修复动力学的关系目前还不十分清楚，但有资料表明分割剂量大，细胞的修复能力弱。 细胞的放射损伤修复和凋亡是一对矛盾。

如果肿瘤细胞有较强的修复PLD能力，则丧失了凋亡反应。

一些研究发现在细胞的DNA受损后，一些基因和癌基因能影响细胞的凋亡过程，这些基因包括bcl-1,bcl-x,p53等. 放射治疗后的肿瘤细胞再氧化 接受放疗后，肿瘤组织中的乏氧细胞比例明显增加，经过24小时后，细胞由乏氧状态向氧合状态发展。乏氧细胞再氧合的机制：

① 肿瘤细胞群总量减少，血管没有损失，血管密度相对增加。

② 对放射敏感的富氧细胞选择性杀灭，远离血管的乏氧细胞和血管的距离缩短。

③ 细胞死亡使总耗氧量减少。

④ 血管的分流导致血流循环的改变。

⑤ 肿瘤细胞的迁移。 （ 放射过程中的细胞再分布 在分割放射中有一个有趣的现象，即细胞群会产生分裂时相同步化，其原因可能是放射能是G2/M期细胞阻滞。

当放射损伤修复后，受阻的细胞同步在同一分裂周期中。

此时第二个放射剂量的给予时机对细胞群的生存至关重要。

如同步化的细胞处于抗放射时相，则放射效应不强，如处于放射敏感时相，则可获得较大的杀灭效应。

然而，同步化的现象是短暂的，细胞群很快按固有的比例重新分布。

分裂周期中不同时相细胞的放射敏感性：在分裂周期中不同时相的细胞对放射杀灭的敏感性不一样已得到证实，对放射敏感性的顺序是M>G2>G1>S。S期细胞对放射呈抵抗性，在有较长的G1期的细胞，G1的早期也显示抵抗性。

在临床工作中我们可观察到这么一个现象，如肺癌放疗过程中大约2周时，病人出现进食吞咽痛的症状，经过一段时间后，大约4周，尽管放射的剂量还继续累加，但病人的吞咽同明显减轻，其原因就是食道黏膜上皮的加速再增殖，使食道黏膜的放射损伤有不同程度的恢复。

这种在放疗过程中，细胞的增殖速率不一，在某一阶段内出现加速增殖的现象，称之为加速再增殖。

在放疗区内发生增殖的细胞有两种，一是从放射区外游走进入放射治疗区进行克隆，例如皮肤、口腔黏膜、消化道黏膜放射损伤后就是通过此方式修复。

另外就是照射体积内的细胞进行克隆，肿瘤细胞就是通过这样的方式产生更多的肿瘤细胞，因而就需要额外的剂量来杀灭加速增殖产生的细胞。

对于正常组织而言，促进细胞增殖的因素有：

1放射损伤死亡的细胞能分泌刺激残存的细胞分裂因子；

2细胞的死亡，残存细胞之间的接触抑制现象消失，分裂加快。

正常细胞的加速再增殖有利于急性放射性损伤的恢复。

然而肿瘤细胞的加速再增殖却不利于肿瘤的控制。

发生加速增殖的基本条件是血供的改善，促使肿瘤再增殖的原因和正常组织相似，虽然肿瘤之间的接触抑制现象弱于正常组织，但多数组织仍存在此现象。肿瘤通过以下三个途径实现再增殖：1增加增殖细胞的比例；2缩短细胞周期时间；3减少细胞丢失比例；4变非对称性分裂为对称性分裂。在分割放疗中，目前还不能确切地知道细胞增殖动力学地规律，从临床资料来看，肿瘤开始加速再增殖地时间是在临床上肿瘤体积开始退缩之前。对大多数头颈部上皮源肿瘤而言，肿瘤加速增殖始于放疗后2-4周。临床和实验已证明，正常组织再增殖地能力强于肿瘤组织。放射线在杀灭肿瘤组织地同时损害了周围的正常组织，但由于周围正常组织的恢复能力强，肿瘤更容易被控制。正常组织不同程度的损伤可留下部分后遗症。

细胞同步化的作用

因为四膜虫的生殖方式分为有性生殖和无性生殖两种在外界营养成分不足时，可以引起四膜虫的有性生殖。在有性生殖的过程中两个虫体接合在一起，四膜虫每个虫都有1个大核和1个小核，接合后其中的遗传物质发生重组。重组后会使虫体产生突变，依靠这些突变的虫株，科学家可以进行更为深入的细胞学研究。在Orias的实验室中就保存了很多的突变四膜虫。四膜虫（Tetrahymena）是一种单细胞真核生物，分布在全球的淡水水域中，属于原生生物门（Protista）纤毛虫纲（Ciliophora），与一般人所熟知的草履虫（Paramecium）在型态生理上十分相似。四膜虫外观呈椭圆长梨状，体长约50微米，全身布满数百根长约4—6微米长的纤毛，纤毛排列成数十条纵列，是不同种间纤毛虫分类的特征之一。四膜虫身体前端具有口器（oralapparatus），有三组三列的口部纤毛，早期在光学显微镜下观察时看似有四列膜状构造，因此据以命名。原生动物门寡膜纲膜口目四膜科四膜虫属的通称。已知有10余种。体长40～60微米，成倒卵形或梨形。口位于腹面前方正中，体表被以纵纤毛带，口后纤毛带一般为2条。胞肛和2个伸缩泡孔均位于细胞后端。无性生殖为横分裂。有性生殖为接合生殖。合子核分裂分化产生新的大小核，两细胞分开、分裂。四膜虫黑白素描世界性分布，主要产自淡水，也有的生活于咸水或温泉中。四膜虫能在无菌的液体培养基中生长繁殖，长期以来用它为材料做了大量营养生长和药物学方面的研究，是真核细胞基因工程研究的理想材料。　四膜虫（Tetrahymena）是一种营自由生活的单细胞真核生物，隶属于原生动物门中的纤毛亚门寡毛纲膜口目，广泛分布于全球各地的淡水环境中。在过去的50年中，以四膜虫为实验对象在基础生物学研究中取得了一系列突破性的成果，如端粒与端粒酶的发现、获得诺贝尔奖的核酶发现和组蛋白翻译后修饰功能的发现等。同时，四膜虫作为第一种实现细胞同步化的真核生物可以进行无菌纯培养，而且生长快（2－2.5小时一代）；比较基因组的研究也显示嗜热四膜虫较酵母等模式生物和人类具有更高程度的功能保守性；加之四膜虫中已建立了成熟的基因操作技术。因此，四膜虫是开展真核生物基因功能研究的良好模式生物，基因芯片分析平台的建立将有力推动利用四膜虫在基因组水平开展真核生物重要代谢通路及基因调控网络的研究工作。四膜虫交配时，其后代的性别可能和其父母的性别都不一样——有7种可能的性别。研究人员发现了四膜虫中决定其后代性别的复杂DNA特性，并确认了性别形成是随机的。该结果发表在3月26日的《科学公共图书馆—生物学》上。　　每一只四膜虫都有其自身性别或交配模式的基因——存在于其常规的细胞核中，同时也带有另一个仅用于繁殖的细胞核。这种“生殖核”不完全包含7种交配型基因，经过剪切、粘贴的过程，最终会留下1个完整的基因，其他6种会被淘汰。重新调整过的DNA成为四膜虫下一代常规细胞核的一部分，并会决定其交配模式。在四膜虫通过接合产生子代时，子代的体核在发育过程中需要在6种残缺的基因对中挑出一种，并组装成完整的基因对，才能使子代呈现对应的交配型。研究者发现，这一交配型选择过程是随机的——在子代的体核发育过程中，上述串联的交配型基因序列会发生一系列随机的剪切-连接反应。6种残缺的基因对中的5种会随着反应的进行被删掉，而剩下的一对则会与II型的MTA末端序列以及III型的MTB末端序列组装，形成具有功能的完整MTA/MTB基因对。　　研究人员称，由于交配模式会帮助四膜虫识别其他不同的性别，这个发现会帮助他们了解包括人类细胞在内的其他物种细胞如何识别那些与其自身不同的细胞[1] 自身交配繁殖：当覆盖在纤毛上的单细胞生物――四膜虫交配时，其后代的性别可能和其父母的性别都不一样――有7种可能的性别。每一只四膜虫都有其自身性别或交配模式的基因――存在于其常规的细胞核中，同时也带有另一个仅用于繁殖的细胞核。目前，研究人员发现了四膜虫中决定其后代性别的复杂DNA特性，并确认了性别形成是随机的。研究人员将报告发表在3月26日的《科学公共图书馆―生物学》上。每一只四膜虫都有其自身性别或交配模式的基因――存在于其常规的细胞核中，同时也带有另一个仅用于繁殖的细胞核。这种“生殖核”不完全包含7种交配型基因，经过剪切、粘贴的过程，最终会留下1个完整的基因，其他6种会被淘汰。重新调整过的DNA成为四膜虫下一代常规细胞核的一部分，并会决定其交配模式。研究人员称，由于交配模式会帮助四膜虫识别其他不同的性别，这个发现会帮助他们了解包括人类细胞在内的其他物种细胞如何识别那些与其自身不同的细胞。