师：同学们，今天我们复习细胞的生命历程之细胞的增殖。多细胞生物由众多小细胞组成，而非少数大细胞。这是为什么呢？因为细胞不能无限长大。那又是什么因素限制了细胞不能无限长大呢？有两方面原因。一方面，表面积与体积之比限制了细胞的长大。物质扩散进细胞的体积与细胞总体积之比，可反映物质运输效率。细胞体积越大，相对表面积越小，物质运输效率就越低。另一方面，受到细胞核的影响。细胞核是系统的控制中心，如果细胞很大，细胞核中的DNA不会随细胞体积扩大而增加，细胞核负担就会很重。正是这两方面原因，导致细胞不能无限长大。那么生物体的长大，除了靠细胞的长大，还需要靠细胞的分裂。下面我们来看一道例题：以下有关细胞的大小和分裂的叙述，正确的是？正确答案是选B。A选项，细胞体积越小，表面积越小，但相对表面积越大，物质运输效率越高。B选项刚才已说明是正确的。我们再看C、D两个选项，这两个选项都涉及细胞分裂的方式。有丝分裂和无丝分裂都是真核细胞的分裂方式。真核细胞通过有丝分裂和无丝分裂产生体细胞，通过减数分裂产生生殖细胞。刚才那道题的C选项说原核细胞会无丝分裂，这是错误的。原核细胞通过二分裂的方式进行增殖。而D选项说哺乳动物成熟的红细胞进行有丝分裂，这也错误。哺乳动物成熟的红细胞是高度分化的细胞，不再进行细胞分裂，而且它已经没有细胞核了。进行有丝分裂的细胞具有周期性。下面我们复习一下细胞周期。

　　连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止的时间，称为细胞周期。我们又人为地把细胞周期划分为间期和分裂期。间期又可分为G1期、S期和G2期。分裂期（M期）又可人为地划分为前、中、后、末四个时期。G1期细胞有适度生长，同时会合成生长所需的各种蛋白质、糖类、脂质等，例如会合成DNA聚合酶。不同细胞的细胞周期长短不一样，主要差别在G1期。S期正在进行DNA的复制，同时会合成染色体上相关的蛋白质。G2期细胞继续生长，并合成大量分裂期所需的蛋白质，例如构成纺锤体的微管蛋白。

　　有一些细胞会暂时离开细胞周期，去执行一定的生物学功能，如肝脏细胞，在条件适合的时候，它又会进入细胞周期。这样的细胞我们称之为处于G0期。为了研究需要，有时我们需要使一群细胞处于细胞周期中的同一个时相，这叫做细胞周期同步化。最常用的细胞周期同步化方法，是在细胞周期中加入胸苷嘧啶脱氧核苷，我们把它称之为TDR。

　　下面我们来看这样4幅图，对处于生长周期的细胞加入胸腺嘧啶脱氧核苷、脱氧核糖这种抑制剂，可使细胞周期同步化。第一幅图A图是指处于对数生长期的细胞，每个细胞在细胞周期中正常运转。第二幅图是第一次加入胸腺嘧啶脱氧核苷，此时所有处于S期的细胞会立刻被抑制住，其他细胞可继续沿细胞周期运行，当其他细胞运行到G1和S期的交界处时，就会停留在这里。等所有处于G2、M期的细胞运行到G1和S期的交界处时，我们将TDR洗脱，解除抑制。这时，原来在S期被抑制住的细胞可沿细胞周期继续运行，原来在G1期和S期交界处的细胞也可进入S期继续运行。等所有细胞都再次走过S期，进入G2期，我们第二次加入TDR这种DNA复制抑制剂，这样所有细胞都会被抑制在G1和S的交界处。这就是细胞周期同步化最常用的方法。

　　下面我们来看一道例题：利用氢3标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养某种细胞一段时间后，再移至普通培养基中培养。不同间隔时间取样进行放射显影，在显微镜下观察计数，统计标记细胞的百分数，结果如下图所示。A、B、C、D表示在时间轴上的每个时间点，A点表示细胞核开始被标记，B点表示标记的细胞进入了分裂期。C时刻表示50%的分裂期细胞被标记且在增加。D时刻，50%的分裂期细胞被标记且在减少。大家想想C、D两点表示什么意思？E表示细胞第二次进入了分裂期。我们看到B点是第一次进入分裂期，E点是第二次进入分裂期，由此可知整个细胞周期是22小时。现在题目问该细胞S期为几小时，怎么分析呢？A时刻细胞核开始被标记，此时S期不同阶段的细胞均被标记上了。B时刻标记细胞进入分裂期，也就是最早离开S期的细胞经历了G2期进入M期，由此可知G2期是3小时。C时刻50%的细胞被标记，意味着最早进入M期的细胞完成了1/2的M期时间，后续仍有细胞不断进入M期，所以被标记的细胞在增加。D时刻意味着S期最后进入M期的细胞完成了1/2M期的时间，因为后续标记逐渐减少。由此可推出S期最早达到1/2M期的时间是3.5小时，S期的最后一个细胞达到1/2M期的时间是10.5小时，所以整个S期经历的时间是7小时。细胞在细胞周期中有丝分裂的具体过程是怎样的呢？我们来看一个视频。

　　（视频内容：During the mitotic phase, a cell will undergo mitosis to form two new nuclei and then divide to form two new individual cells. During cytokinesis, mitosis is the process of dividing the duplicated DNA of a cell into two new nuclei. Mitosis is split into distinct stages. The first stage is prophase. The DNA condenses, organizes and the classic chromosome structure.这是分裂期的前期，next. come. This is prometaphase, where microtubules attach to the chromosomes. This step is followed by metaphase where the chromosomes align. Metaphase is followed by anaphase where the chromosomes separate. Finally, during telophase, nuclear membranes reappear around the two sets of chromosomes. Mitosis is now complete. After mitosis, two new cells are formed by a process called cytokinesis. Mitosis is only one part of what is called the cell cycle. For many eukaryotic cells. A cell is duplicated every 24 hours. Most of the life of a cell is spent in interphase interface consists of three stages called G1S and G2. G1 or GAP1 is the first growth stage of interface. In G1, the cell grows to nearly its full size and performs many of its specific biochemical functions that aid the organism. Next is the s or synthesis phase. This is an important stage because it is during the s phase that DNA in the nucleus is replicated. The cell next enters another growth stage called G2 or GAP2. It is during G2 that the cell finishes growing. Once the cell has duplicated DNA in the nucleus and two centrosomes have appeared in the cytoplasm, mitosis can begin.）

　　从这个视频中我们可以看到，分裂期占的时间比较短，而分裂间期占的时间比较长，要占到90% - 95%。通过刚才的视频，大家应该对细胞周期的整个过程中每个时期的特点比较清楚了。在分裂间期完成的是染色体的复制，也就是DNA复制以及相关蛋白质的合成。在分裂期的前、中、后、末各个时期都有不同特征。前期染色体、纺锤体开始出现，核膜、核仁逐渐消失，此时染色体散乱分布。中期染色体的形态数目比较固定，数目也比较清晰，每条染色体的着丝点排列在赤道板上。后期着丝点分裂，染色单体分开，每组染色体移向两极。末期的变化与前期相反，染色体消失，纺锤体消失，核膜、核仁重新出现。如果是植物细胞，在赤道板的位置会出现细胞板并扩展形成细胞壁。