一、細胞周期和增殖

        細胞周期是真核細胞復制和分裂的過程。細胞周期由兩個特定、獨特的階段組成：（1）間期： 由G1期（Gap 1），S期（合成），和G2期（Gap 2）組成;（2）有絲分裂期：M期（有絲分裂）。在間期，細胞生長（G1 期），累積復制必需的的能量，復制細胞DNA（S 期），并準備分裂（G2 期）. 在這時間點上，細胞進入M期，其被分成兩個嚴格調控的階段：有絲分裂和胞質分裂。在有絲分裂，親本細胞的染色體被分到兩個姐妹細胞。在胞質分裂，細胞質分裂發生，導致兩個特異子細胞的形成。細胞周期的每個階段都是被嚴格調控的，檢查點的存在是為了檢測潛在的DNA損傷，并允許在細胞分裂前修復。如果損傷不能修復，細胞則會凋亡。細胞也能可逆地停止分裂并暫時進入靜止或衰老狀態—G0期。第一檢查點是在G1期的末端，決定細胞是進入S期并分裂，還是延遲分裂，還是進入G0期。第二檢查點在G2期的末端，如果細胞具備所有必需原件，則觸發有絲分裂。

細胞周期示意圖

 

1.細胞增殖和活力的復雜性

       目前，有許多方法和試劑盒用于測量細胞增殖，線粒體功能的許多方面，也可以剪接地測量細胞活力。然而，實驗的過度分析，信息的不正確解讀，這些在已發表文獻越來越頻繁出現。在細胞增殖實驗中，輸出應該給你一個直接和準確的測量值，即細胞群體中積極分裂的細胞數，無論是培養中的細胞還是組織。與此相反，細胞活力測定實驗是設計來指示細胞群體中“健康”細胞的數量，通常使用新陳代謝活躍細胞的特殊指示劑，經常與線粒體功能有關。與增殖實驗不同，使用的測量值不會區分靜止/衰老與積極分裂的細胞。

 

2.增殖實驗注意事項

       直接或間接地測量DNA合成的實驗，本質上是細胞周期的敏感階段。根據實驗結果，有可能需要同步化細胞，無論是通過血清剝奪使其積累在G1期（這也影響細胞活力）還是化學抑制DNA合成阻斷在S期，都需要胸腺嘧啶，阿糖胞苷胞嘧啶，羥基脲或氨基蝶呤

 

 

二、細胞凋亡

        因為細胞凋亡是程序性細胞死亡途徑，它是由許多有序，連續的步驟嚴格調控。例如，起始子caspase-8或-9的激活需要先激活效應子caspases-3 和 -7，這過程先于DNA斷裂。這意味著你實驗中的時間是至關重要的，并且通常需要許多時間點的測試，以有意義的方式觀測合適的改變。總體而言，下文討論的凋亡性細胞死亡的許多方面都可以評估。

細胞的物理變化

        凋亡的特征在于一些特定的細胞變化，包括細胞核和細胞質濃縮和碎裂，質膜泡和形成凋亡小體。雖然不能準確量化的，這些變化可以通過光學顯微鏡在基礎水平下顯微可視，并可用電子顯微鏡或時間推移顯微鏡在一個更基礎的水平下可視。

 

1．細胞死亡機制

        程序性細胞死亡在生物細胞和系統的維護中具有重要作用。雖然以下介紹的概述簡略且簡化，但是有幾篇優秀的綜述詳細闡述了這些通路和通路的復雜性. 程序性細胞死亡的“經典”方式，細胞凋亡，其特征是通過激活抑制子和效應物caspases，形成細胞皺縮，染色質壓縮，膜出泡，線粒體完整性喪失和DNA片段化。它是一個嚴格調控和控制的主動過程，最終導致細胞分解，同時避免炎癥反應。一旦分解，細胞碎片（凋亡小體）被運送到吞噬體。凋亡可以分成外源性（細胞表面受體的活化，例如腫瘤壞死因子α，其導致caspase -8的活化） 和內源性，這可以通過caspase-9的激活來區分。細胞凋亡的許多方面在線粒體中被幾個家庭蛋白調節，包括SMACs（小線粒體來源的caspases的激活子），IAPs（凋亡蛋白抑制物），以及Bcl-2家族，以及膜的極性和完整性。

        壞死是與急性細胞應激相關的細胞死亡的一種方式，可以由毒素，感染或損傷引起。不像細胞凋亡，該過程是不可逆的，并且對細胞和機體總是有害的。細胞壞死期間，細胞表面受體的激活導致細胞質膜完整性喪失，凋亡蛋白不受控制地釋放到細胞。這導致炎癥反應廣泛激活，阻止吞噬體去除死細胞，并導致壞死組織堆積。然而，細胞凋亡和壞死的成因和影響的區別是復雜的，有報道表明病原體導致的細胞死亡（稱作壞死）。

        除了壞死和凋亡，程序性細胞死亡還有其他更特異的方式。失巢凋亡（Anoikis）是程序性細胞死亡的一種方式，其與細胞外基質的細胞分離有關。細胞焦亡（Pyroptosis）是一種促炎方式的細胞死亡，其與微生物感染有關，而且是唯一與caspase-1激活有關的細胞死亡方式。

 

2.測定細胞凋亡和其他形式的細胞死亡

        評估細胞死亡已成為生物研究必不可少的一個組成部分，新技術以很快的速度在更新。雖然判斷細胞死亡經典形式是細胞凋亡，也有額外的細胞死亡途徑需要考慮，包括壞死，失巢凋亡和細胞焦亡。因此，你試圖回答的以下問題，疾病，組織，細胞系或細胞死亡的誘因，都是最終實驗設計的重要組成部分。然而，在即將死亡細胞中發生的過程是極其復雜的，涉及死亡途徑交叉，所以區分不同途徑經常不是直接的。

Caspase結構