G1 期
G1期是细胞周期中间期的一个阶段,位于S期之前。对于大多数细胞,G1期占据了其寿命的大多数时间。细胞在此期间复制细胞器并合成生长所需的糖、蛋白质和脂质,因此需要大量结构蛋白和酶。此时细胞开始大量合成蛋白质并提高代谢率[1]。
G1期受到生长因子、营养供应、温度和其它限制因子的限制。一个快速分裂的人类细胞每24个小时有9小时处于G1期[2]。相对于间期的其它时期来说,G1期长度会因物种差距而变化极大[3]。
细胞会在G1期暂停细胞周期,不进入S期而进入G0期。大部分哺乳动物细胞会进入G0期并在一些时刻重新进入S期[2][1]。
基本概念与特征
G1期是细胞分裂间期的一个阶段,位于S期之前。该时段细胞的主要特征与活动方式包括下列内容:
时相特点
对于大多数细胞而言,G1期是细胞周期中耗时最长的时相,占据了细胞寿命的多数时间。就高等生物而言,G1期的时长在不同的物种间差别较大,并且决定了不同细胞周期的长短。[1]
染色质状态
二倍体真核细胞在G1期染色体组数为2n,代表细胞内有两套染色体。遗传物质在此时尚处于染色质状态,如果螺旋化成为染色体,则不会产生姊妹染色单体。单倍体生物如酵母在G1期仅有一套染色体。[1]
细胞活动
在G1期内,细胞代谢旺盛、体积增大,并合成生长需要的蛋白质、糖类、脂质、RNA等物质,为DNA合成做好准备,因此G1期也叫DNA合成预备期或复制前期。[1]
G1期的调控
G1期的晚期存在一个特定时期——如果细胞继续走向分裂,则可以通过这一时期进入S期,开始细胞核DNA的合成并继续运行,直到完成细胞分裂。在芽殖酵母中,这一特定时期被称为起始点,其结束伴随着细胞出芽与DNA合成的开始。而在其他真核细胞中,相应的时期则被称为限制点或检验点。起始点被认为是G1期晚期的一个基本事件,细胞需要在内、外因素的共同作用下才能顺利通过起始点。任何影响到这一基本事件完成的内外因素均会阻碍细胞从G1期向S期转换。该点有一系列保护措施来确保DNA的完整和细胞的正常工作。[1]
芽殖酵母起始点的影响因素
芽殖酵母起始点的影响因素包括内因和外因两方面。其中,外在因素包括适宜的温度和生长空间、营养物质的供给以及相关的激素刺激,而内在因素则与细胞分裂周期基因(cell division cycle gene, cdc基因)的调控有关。cdc基因的产物包括蛋白激酶、蛋白磷酸水解酶等,这些酶活性的变化将会直接影响细胞周期的变化。[1]
高等真核细胞起始点的影响因素
高等真核细胞的限制点与芽殖酵母的起始点相似,但其调控机制更为复杂。绝大多数细胞若在生长点前进行无生长因子培养,则细胞会进入休眠期,不再进行DNA复制或细胞分裂。但若在限制点之后进行无生长因子培养,则不影响细胞进入S期。[1]
检验点与监控机制的意义
细胞中特异的监控机制可以鉴别细胞周期进程中的错误,并且诱导细胞产生抑制因子,以调控时相的恰当更迭。检验点不仅存在于G1期,在S期、G2期、纺锤体组装等时点中也存在相应的检验机制。这些监控作用将有助于保护基因和基因组的稳定性。[1]
参考文献
- 翟中和,刘喜忠,丁明孝. . 北京: 高等教育出版社. 2007. ISBN 978-7-04-020766-8.
- Harvey F Lodish; 等. . WH Freeman and Co. 2008. ISBN 978-0-71-677601-7.
- 吴相钰,陈守良,葛明德. . 北京: 高等教育出版社. 2005: 63. ISBN 978-7-04-014584-7.
- Morgan, David. . London: New Science Press LTD. 2007.