DNA 合成前期 ($G_1$)
这一阶段也被称为生长期或有丝分裂后期。它紧随细胞分裂产生之后开始。
过程特征：
- 旺盛生长：细胞体积显著增大。发生大规模的蛋白质、酶、脂肪和碳水化合物合成。同时，蓄积后续合成 RNA 和 DNA 所需的核苷酸。
- 细胞器恢复：合成大量核糖体以保证蛋白质合成。形成新的膜性细胞器：线粒体、内质网 (ER)、高尔基体、溶酶体、液泡、囊泡，植物细胞则形成叶绿体。
- 能量与调控：积极进行 ATP 合成。此外，还会产生特定物质，这些物质能够促进或抑制细胞周期下一阶段的启动。
遗传状态：染色体由单个染色单体组成（单染色单体）。遗传基因集表示为公式 2n2c，其中 n 为染色体数，c 为 DNA 量。这是具有正常遗传物质含量的经典二倍体集。
DNA 合成期 ($S$)
合成期是整个间期的核心事件，因为遗传信息的加倍正是在此阶段进行的。
过程特征：
- DNA 复制：该过程以半保留方式进行，确保母代分子得到精确复制。
- 蛋白质合成：与复制并行，会产生特殊的蛋白质——组蛋白。它们至关重要，因为它们参与构建新染色体的正确结构以及加倍后的 DNA 的空间包装。
遗传状态：在周期刚开始时，染色体仍为单染色单体（2n2c）。然而，在 $S$ 期结束时，随着复制的完成，每条染色体都拥有了一个姊妹染色单体。此时，染色体由两个完全相同的染色单体组成（双染色单体），基因集公式变更为 2n4c。
DNA 合成后期 ($G_2$)
合成后期，即有丝分裂前期，是细胞为分裂做准备的最后阶段。
过程特征：
- 特异性合成：细胞产生 RNA 并以 ATP 形式积极储存能量（这将在有丝分裂过程中被完全消耗）。最重要的事件是微管蛋白的合成，纺锤体将在后续由其构建。
- 结构重排：细胞质体积的增长最终完成。细胞核体积急剧增大。完成分裂极组织所需的中心粒复制。
遗传状态：染色体保持双染色单体状态，遗传基因集稳定维持在 2n4c 直至有丝分裂开始。
各期总结表
| 时期 | 同义词 | 遗传基因集 | 关键事件 |
|---|---|---|---|
| $G_1$ | 合成前期 | 2n2c | 细胞生长、细胞器和核苷酸合成 |
| $S$ | 合成期 | 从 2n2c 过渡到 2n4c | DNA 半保留复制、组蛋白合成 |
| $G_2$ | 合成后期 | 2n4c | 中心粒复制、为有丝分裂合成微管蛋白和 ATP |
简述：主题相关问答
当细胞进入 $G_0$ 期（静止期）时会发生什么？
当进入 $G_0$ 期（生殖静止期）时，细胞停止分裂并处于“休息”状态。在此阶段，细胞发生分化（特异化），并根据其类型表现出不同的行为：
- 不分裂细胞 — 终末分化的细胞，最终失去进入增殖阶段的能力（例如神经元、心肌细胞）。
- 罕见分裂细胞 — 条件性更新细胞，在经历漫长的静止期后有能力重新进入细胞周期（例如肝细胞）。
此外，处于该静止期的细胞也可以简单地切回活跃的分裂周期中。
有哪些特异性酶蛋白调控细胞通过间期检验点？
细胞通过间期各期的过程由激活蛋白复合物（细胞周期蛋白）和酶（细胞周期蛋白依赖性激酶，CdK）调节。细胞周期蛋白呈波浪式合成并激活激酶，进而使靶蛋白磷酸化。
相变的转换由特定的复合物决定：
- $G_1$ 期初期和退出 $G_0$ 期 — “细胞周期蛋白 D — Cdk 4”和“细胞周期蛋白 D — Cdk 6”复合物。
- $G_1$ 期末期 — “细胞周期蛋白 E — Cdk 2”复合物。
- $S$ 期 — “细胞周期蛋白 A — Cdk 2”复合物。
- $G_2$ 期和有丝分裂 — “细胞周期蛋白 B/A — Cdk 1”复合物。
在执行完自身功能后，细胞周期蛋白会在蛋白酶体中降解。
$S$ 期 DNA 半保留复制的机制是什么（涉及哪些酶）？
半保留复制机制在于：两条 DNA 母链中的每一条都作为模板来形成新的子链。每个 DNA 子代分子由一条亲代链和一条新合成的链组成。
该过程包括以下阶段：
- 起始：起始蛋白与 DNA 分子结合，互补链解旋并断开含氮碱基之间的氢键；形成复制叉。
- 延伸：DNA 多核苷酸链的延长，新 DNA 链的合成。底物和能量来源是脱氧核糖核苷三磷酸。
- 终止：复制结束。同时也描述了引物的切除以及后随链 DNA 形成的收尾工作。
参与 DNA 复制的酶：DNA 聚合酶。真核生物中已知有 7 种类型的 DNA 聚合酶：$\alpha, \beta, \gamma, \delta, \epsilon, \zeta, \eta$；它们参与 DNA 的复制和修复。
记住基因集的变化很容易：字母“c”（DNA 数量）仅在“$S$”期（合成期）之后加倍。在此之前为 2n2c，在此之后为 2n4c。
课堂与考试常见问题
DNA 复制发生在间期的哪个阶段？
DNA 复制（加倍）发生在合成 ($S$) 期。
细胞为什么要在 G2 期合成微管蛋白？
微管蛋白对于后续在有丝分裂期间形成纺锤丝是必需的。
染色体结构在整个间期是如何变化的？
在 $G_1$ 期，染色体由一个染色单体组成。在 $S$ 期它们复制加倍，到了 $G_2$ 期它们变成由两个染色单体组成。
间期占细胞周期的多大比例？
间期是最长的阶段，约占细胞从分裂到下一次分裂整个生命周期的 90%。
该主题的其他拓展内容
- DNA 半保留复制的机制
- 组蛋白的结构与功能
- 中心粒的结构与微管蛋白形成纺锤体
- 细胞周期的调节蛋白和检验点
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