为何细胞G1期对营养缺乏敏感？

凰龍泰

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为何细胞体积没有生长足够大不能通过G1/ S期检查点？构成细胞的各种生活物质组份，都是由无机分子及有机小分子（氨基酸、核苷酸、单糖、脂肪酸及其衍生物等）经一系列同化过程形成有机大分子（包括蛋白质、脂类、多糖、核糖核酸等），然后再经过逐级集聚和装配而成。它们是赋予细胞特征性结构的物质。细胞生长的G1期是关键阶段，因此对营养高度需求。
, V+ U/ V: B0 p+ w1、水对细胞生长的影响* w$ c0 b) N: T% T) @2 t$ k; b0 B
水分子这一无机成份在所有的生命体系里起着承载生命所需的所有物质的作用。包括各种无机小分子、溶解的气体、及有机小分子还有大分子等等。如果没有水，细胞便是一个干枯塌陷的废物，所以水分子这一无机成份决定着细胞的一切生命过程。生命只有在水环境中才能进行物质交换，没有物质交换，生物的新陈代谢过程便不复存在。
) {" U, }4 j0 V& o3 N4 X& C# ]. V& u2、氨基酸对细胞生长的影响
6 y- T7 @9 d# Z一切反应生命活动的结构都含有蛋白质。组成蛋白质的氨基酸一般仅有20种，但它却组成有机体100000种以上结构不同的蛋白质分子。所以不管哪一种氨基酸缺乏，就可能会产生某种畸形的蛋白质分子。还有，不折叠或未能正确折叠形成特定空间的蛋白质分子是几乎没有生理功能的，这也是蛋白质分子结构的一个全或无规律。
# a6 u/ B9 x, o) n  T蛋白质的变化影响生物学功能的变化最为广泛，例如，酶蛋白的缺失或是畸变，会导致相应的生化反应无法进行；细胞骨架系统类的蛋白质分子的缺失或畸变，就可能会导致细胞外形的塌陷或变形；细胞通信系统中的信号蛋白、转导蛋白或受体蛋白等的缺失或畸变，就会引起细胞代谢活性，基因表达或细胞运动等多方面的变化；另外还有免疫蛋白、运输蛋白、运动蛋白、细胞周期蛋白、通道蛋白，凋亡蛋白……等等。
+ U8 ?  c) @" ?& C' w2 [9 E转录因子是细胞生长过程中起最关建作用的蛋白质。转录因子的缺失或畸变，则可能会导致某些基因不能表达，最终导致某些特殊表型的消失。2 }: `# Z, T& o6 k
因为真核细胞的基因是连锁在一起传递的，在每一个基因之间都存在调控与终止序列，而在这些调控序列上都可能存在与转录因子结合的顺式作用元件，而在上下基因之间可能存在诱导的关联，即可能在上一个基因的后面连锁着一个诱导下一个基因表达的转录因子的基因片段。假设编码启动cdc基因表达的信息分子的基因，是排列在细胞G1期表达基因段的末端。如果在细胞分化发育进程中缺乏营养，导致一些转录因子的变异或缺失，均可中途影响或终止后面的基因的表达，G1期的基因表达进程就无法到达排列在最后的编码启动cdc基因表达的信息分子的基因，就没有其表达产物（启动cdc基因表达的转录因子），因此，这个细胞的生长就不能继续进行。- c. m. H# s# K: x/ N2 n8 U
在细胞长到足够大之时，也就是细胞G1期基因段转录完毕之时，这时的细胞内已经具备启动cdc基因表达的转录因子。当细胞内具备有CDK-cyclin复合物时，细胞进入S期，即使将其移入缺乏营养的培养液中，细胞仍可进入S期，进而通过细胞周期。
7 p2 S) J$ ?1 ], C0 ^3、缺乏核苷酸对细胞生长的影响$ T* f; ^, @/ d) Z  [/ y/ q
细胞中的各种蛋白质的合成过程，首先是建立蛋白质合成体系开始的，蛋白质的合成体系由基因组中转录出来的mRNA、tRNA和rRNA等进入到细胞质内与其他的物质组成。例如，tRNA是氨基酸的转运工具； rRNA合成后即装配成核糖体进入细胞质，组装成蛋白质合成的场所；mRNA是合成蛋白质多肽链一级结构所必需的全部核酸序列的模板链，决定其空间构象，造成的影响与上面列举的缺乏氨基酸相同。如果细胞中1~4种核苷酸缺乏，均导致mRNA、tRNA或tRNA之中的任何一个或多个碱基的缺失，皆造成蛋白质分子的一级结构与蛋白质合成体系的缺陷，直接影响细胞内的蛋白质合成，令细胞处于瘫痪状态。& f* t4 }# a, [) h+ c
3、糖对细胞生长的影响
1 Q0 }2 \$ Y# t! o0 o+ u8 G糖的生物学功能：(1) 提供能量。植物的淀粉和动物的糖原都是能量的储存形式。新陈代谢过程不是简单的同化或异化过程，而都是消耗能量过程。因此糖的缺乏，主要是会使整个细胞没有能源的供应，令细胞处于瘫痪状态，更谈不上进入S期了。 (2) 物质代谢的碳骨架，为蛋白质、核酸、脂类的合成提供碳骨架。 (3) 细胞的骨架。纤维素、半纤维素、木质素是植物细胞壁的主要成分，肽聚糖是原核生物细胞壁的主要成分。 (4) 细胞间识别和生物分子间的识别。细胞膜表面糖蛋白的寡糖链参与细胞间的识别。一些细胞的细胞膜表面含有糖分子或寡糖链，构成细胞的天线，参与细胞通信。糖的缺乏就会导致上述物质的缺失。- F; I6 t9 g, C9 G& a4 }0 _
4、脂质对细胞生长的影响
, p, t2 |" c# C+ i脂质是生物膜的重要组成成分。细胞膜是细胞生命的基本结构，地球上几乎不存在无膜的生命体。除细胞膜外，膜性细胞器属于生物膜的范畴，如细胞中的 高尔基体，线粒体，内质网等等，因此细胞内脂类的缺乏直接影响生物膜的生长，细胞膜及各种膜性细胞器的缺失或异常，无疑将伴之以细胞功能紊乱及病理变化。
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