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 细胞周期（cell cycle）是指细胞从一次分裂完成开始到下一次分裂结束所经历的全过程，分为间期与分裂期两个阶段。细胞周期内有两个阶段最为重要：G₁~S期和G₂~M期：这两个阶段正处在复杂活跃的分子水平变化的时期，容易受环境条件的影响，如果能够人为的进行调控，将对深入了解生物的生长发育和控制肿瘤生长等有重要意义。
 （一）间期
 间期又分为三期，即DNA合成前期（G₁期）、DNA合成期（S期）与DNA合成后期（G₂期）。
 1.G₁期从有丝分裂到DNA复制前的一段时期，又称合成前期，此期主要合成RNA和核糖体。该期特点是物质代谢活跃，迅速合成RNA和蛋白质，细胞体积显著增大。这一期的主要意义在于为下阶段S期的DNA复制作好物质和能量的准备。G₁期细胞体积逐渐增大，制造RNA（包括tRNA，mRNA，rRNA以及核糖体等）。RNA的合成又导致结构蛋白和酶蛋白的形成，这些酶又控制着形成新细胞成分的代谢活动。G₁又分为G₁早期和G₁晚期两个阶段：细胞在G₁早期中合成各种在G₁期内所特有的RNA和蛋白质，而在G₁晚期至S期则转为合成DNA复制所需要的若干前体物和酶分子，包括胸腺嘧啶激酶、胸腺嘧啶核苷酸激酶、脱氧胸腺嘧啶核苷酸合成酶等，特别是DNA聚合酶急剧增高。这些酶活性的增高对于充分利用核酸底物在S期合成DNA是不可少的条件。
 细胞进入G₁期后，并不是毫无例外地都进入下一期继续增殖，在此时可能会出现三种不同前景的细胞。①增殖细胞：这种细胞能及时从G₁期进入S期，并保持旺盛的分裂能力，例如消化道上皮细胞及骨髓细胞等。②暂不增殖细胞或休止细胞，这类细胞进入G₁期后不立即转入S期，在需要时（如损伤、手术等）才进入S期继续增殖，例如肝细胞及肾小管上皮细胞等。③不增殖细胞，此种细胞进入G₁期后，失去分裂能力，终身处于G₁期，最后通过分化、衰老直至死亡。例如高度分化的神经细胞、肌细胞及成熟的红细胞等。
 2.S期 即DNA合成期，在这一阶段完成DNA的合成以及合成与DNA组装构成染色质等有关的组蛋白。DNA含量在此时期增加一倍。S期终结时，每一染色体复制成两个染色单体。生成的两个子代DNA分子与原来DNA分子的结构完全相同。一个人体细胞核直径10~20μm，其中DNA含量为10g，如拉成一根DNA链，长度可达3m。哺乳类动物细胞S期一般为6~8小时。DNA的复制能在几小时内完成，主要是由于DNA链分成许多的复制单位（复制子）（可多达10000个左右），它们可在S期的不同时间分别复制。另外，在S期内还有组蛋白的合成组蛋白基因在G₁~S期之间活化，组蛋白mRNA的转录增大，并在整个S期内连续进行。己合成的组蛋白使新合成的DNA很快转为核组蛋白复合体。
 3.G₂期 DNA合成后期，是有丝分裂的准备期。在这一时期，DNA合成终止，形成DNA完整结构，大量合成RNA及蛋白质，包括微管蛋白和促成熟因子等。
 G₂期是DNA复制结束和开始有丝分裂之间的间隙，在这期间细胞合成某些蛋白质和RNA分子，为进入有丝分裂提供物质条件。用放射标记的时RNA前体和蛋白质前体示踪，表明G₂期进行着强烈的RNA和蛋白质的合成。假如破坏这些合成过程，细胞就不能过渡到M期。G₂期合成的是染色体浓缩以及形成有丝分裂器所需的成分。有人认为G₂期继续完成从S期就开始的微管蛋白的合成，为M期纺锤丝的组装提供原料。在G₂晚期开始合成有丝分裂因子。在某些缺少G₁期细胞中，G₂期更为复杂，还要担负起其他细胞G₁期中所要完成的事件。也有少数情况，S期结束后立即开始有丝分裂，而不存在G₂期。
 （二）分裂期
 M期：细胞分裂期。有丝分裂时期，是细胞形态结构发生急速变化的时期，包括一系列核的变化、染色质的浓缩、纺锤体的出现，以及染色体精确均等地分配到两个子细胞中的过程，使分裂后的细胞保持遗传上的一致性。M期虽是形态变化最为显著的时期，
 但其呼吸作用反而降低，蛋白质合成明显下降，RNA合成及其他代谢周转停止，这是由于有丝分裂期所需要的能量和其他基本物质均在间期内合成和贮备好了有关。
 细胞的有丝分裂（mitosis）需经前、中、后，末期，是一个连续变化过程，由一个母细胞分裂成为两个子细胞。一般需1~2小时。
 1.前期（prophase）染色质丝高度螺旋化，逐渐形成染色体（chromosome）。染色体短而粗，强嗜碱性。两个中心体向相反方向移动，在细胞中形成两极；而后以中心粒随体为起始点开始合成微管，形成纺锤体。随着核仁相随染色质的螺旋化，核仁逐渐消失。核被膜开始瓦解为离散的囊泡状内质网。
 2.中期（metaphase）细胞变为球形，核仁与核被膜已完全消失。染色体均移到细胞的赤道平面，从纺锤体两极发出的微管附着于每一个染色体的着丝点上。从中期细胞可分离得到完整的染色体群，共46个，其中44个为常染色体，2个为性染色体。男性的染色体组型为44+XY，女性为44+XX。分离的染色体呈短粗棒状或发夹状，均由两个染色单体借狭窄的着丝点连接构成。
 3.后期（anaphase）由于纺锤体微管的活动，着丝点纵裂，每一染色体的两个染色单体分开，并向相反方向移动，接近各自的中心体，染色单体遂分为两组。与此同时，细胞被拉长，并由于赤道部细胞膜下方环行微丝束的活动，该部缩窄，细胞遂呈哑铃形。
 4.末期（telophase）染色单体逐渐解螺旋，重新出现染色质丝与核仁；内质网囊泡组合为核被膜；细胞赤道部缩窄加深，最后完全分裂为两个2倍体的子细胞
 （三）细胞周期运行
 以有丝分裂方式增殖的细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的过程。这一过程周而复始。细胞生命活动大部分时间是在间期度过的，如大鼠角膜上皮细胞的细胞周期内，间期占14000分钟。分裂期仅占70分钟。细胞周期各阶段都有复杂的生化变化。间期是细胞合成DNA、RNA、蛋白质和各种酶的时期，是为细胞分裂准备物质基础的主要阶段。
 在一个增殖的细胞群中，所有细胞并非是同步增殖的，它们在细胞周期运行中，可能有四种命运；①细胞经M期又开始第二次周期：②停止于G₂期，称为G₂期细胞（R₂），它受某种刺激后可进入周期；③停止在G₁期，称为休止细胞或G₀期细胞，这类细胞受某种刺激后仍能进入周期，继续进行有丝分裂；细胞周期的调节主要是通过G₁期的阻留而实现的，G₀期即指细胞处于阻留的状态。细胞通过M期一分为二，有的可继续分裂进行周期循环，有的转入G₀期：④丧失生命力近于死亡的细胞，称为丢失细胞，或称不再分裂的细胞。继续分裂的细胞沿着细胞周期从一个有丝分裂期到下一个分裂期。不再分裂的细胞离开了细胞周期不再分裂，最终死亡。
 （四）抗肿瘤药物分类
 细胞周期非特异性药物（cell cycle nonspecific agents，CCNSA）是指对处于细胞增殖周期中的各期（G₁、S、G₂、M）或是休止期的细胞（G₀期）均具有杀灭作用的药物。它们大多能与细胞中的DNA结合，阻断其复制。从而表现其杀伤细胞的作用。
 细胞周期特异性药物（cell cycle nonspecific agents，CCNSA）是指那些能作用于细胞增殖的整个或大部分周期时相的药物。由于S期是DNA合成的主要时期，M期是细胞分裂的主要时期，因此大多数CCSA都针对于这两个时期，可分为：①S期特异性药物，作用机制为抑制DNA合成，抑制拓扑异构酶的药物：②G₂期特异性药物，主要为破坏DNA结构（在S期DNA合成之后）的药物；③M期特异性药物，作用机制主要为抑制微管发挥作用的药物。