自亲代细胞分裂完成到子代细胞分裂结束所经历的一个完整细胞世代。亦称细胞生命周期或细胞生殖周期，包括分裂间期和分裂期。长期以来由于在形态学上不易看出间期的明显变化，而被认为是静止的细胞。50年代以来，由于多项新技术的应用，证明间期细胞进行着极其复杂的生物学变化。细胞周期与个体发育、细胞分化、生长、再生、创伤修复、细胞老化、肿瘤发生与治疗等均有密切关系。

细胞周期经历的过程随生物不同种属而有差异。

正常的细胞周期

绝大多数类群细胞均经历G₁、S、G ₂和M四个时期。在G₁期内，当能诱发DNA合成的蛋白质量达到一定值后，才能进入S期；在完成DNA合成后，进入G₂期；在此期间细胞内能诱发有丝分裂的蛋白质量达到一定值后，即进入M期。周期中的各期长度较为固定。

无G₁期的细胞周期

当细胞完成分裂时，细胞内的蛋白质含量已能诱发DNA合成，细胞越过G₁期而立即进入S期，如某些低等真核细胞以及培养的哺乳动物细胞。

G₂期长度不同的细胞周期

细胞完成S期后，G₂期的长短受细胞合成蛋白质速率的制约，合成快时较短。啤酒酵母和构巢曲霉属此类型。

细胞周期的长短依生物种类和组织细胞的不同而有很大差异，还与年龄、生长因子、激素及外界环境条件有关。大多数动、植物细胞的整个细胞周期在昼夜内完成，各种类型细胞各个时期持续时间虽有差异，但也存在一定的规律性。G ₁期变动最大，当细胞周期总的时间延长时，G ₁期也较长。S期一般约10多小时，G ₂期约3～4小时，M期约0.5～3.0小时（见图）。

细胞周期示意图

DNA复制前期（G₁，第一间隙期）

哺乳动物G₁期长度差别很大，从几小时、几天以至几个月。细胞分裂周期的长短变化与G₁有关。此期细胞内进行着一系列极其复杂的生物合成过程，为DNA的复制和蛋白质合成作准备。开始阶段环鸟苷酸（cGMP）先合成，随后与环腺苷酸（cAMP）相间形成；初期阶段积极合成RNA，包括mRNA、rRNA及tRNA，它们经核孔进入细胞质内，决定细胞合成其特异性蛋白质和酶，初期也积极吸收氨基酸和糖，继之合成蛋白质和多糖；中期形成多胺；后期积累合成DNA前体物——脱氧核苷酸及胸苷激酶等；末期中心粒分离，为中心体复制作准备，此期的细胞质内还形成启动DNA合成的物质。G₁期可再细分为变动期和固定期，在两期之间有一个R调控点，即细胞是否进入S期的决定时期。所有分裂后的子细胞都先进入G₁期的变动期，只有向S期继续前进的细胞才进入G₁期的固定期。动物细胞进入G₁期后，因细胞种类、分工不同有3种不同的途径：①细胞不能继续增殖分裂。通过分化成为执行一定机能的细胞，直至衰老、死亡，如神经细胞、角质细胞和成熟红细胞等；②细胞暂时离开细胞周期进入暂时休止状态。当组织内的细胞大量损伤而需要增殖补充时，它们又重新进入周期。此类细胞称非增殖细胞或G₀期细胞；③细胞继续增殖，离开G₁期进入S期，并通过其他各期完成细胞分裂，如骨髓细胞、消化道粘膜上皮细胞等。

在个体发育过程中的细胞是继续分裂，还是进行分化，首先由内因决定，即受基因支配，同时也受环境条件的影响。

DNA合成期

S

从G₁末期到S期初期，细胞内急剧形成DNA聚合酶和四种脱氧核苷酸。S期初期鸟嘌呤及胞嘧啶含量大，后期则是腺嘌呤及胸腺嘧啶含量大。在S期内，RNA聚合酶很活跃，RNA量也倍增，当RNA合成受阻时，DNA复制也会受阻。DNA首先在常染色质内复制，后期则主要在异染色质内复制。S期末，DNA量倍增，从而保证分裂后子细胞内遗传物质的平均分配。S期的重要意义在于染色体的精确复制。组蛋白是形成新染色质的材料，亦在S期内合成。

DNA合成后期（G₂，第二间隙期）

是细胞分裂前的最后一个准备步骤，持续时间较短。此期只进行少量RNA和蛋白质的合成，包括微管蛋白的合成，它为M期纺锤丝微管的组装提供原料。在G₂晚期开始出现有丝分裂因子的合成，它为M期染色质凝聚作准备。如果抑制G₂期的蛋白质合成，细胞就不能进入分裂期。

分裂期

M

其特点是RNA合成停止，蛋白质合成减少，染色体高度螺旋化并准备一分为二。细胞进入分裂期后即严格按前期、前中期、中期、后期和末期的程序进行（见有丝分裂）。

原核细胞与真核细胞一样也具有细胞周期，可分为启动期、合成期和分裂期。

关于细胞周期的调节控制机制，已知有下列因子。

DNA合成诱导者

当将S期的细胞核移到另一G₁期的细胞质内时，DNA合成停止；如将G₁期或M期的细胞核移到另一S期的细胞质内时，则这些核出现DNA合成。证实S期的细胞质内出现一种促进DNA合成的蛋白质因子，称DNA合成诱导者。在非S期的细胞质内无此因子。

有丝分裂因子

在G₂末期和M期的细胞质中存在有丝分裂因子，当它们与间期细胞融合时，会引起间期细胞染色体提早凝集。有丝分裂因子对任何种属细胞均起作用，甚至远缘动物细胞结合时也有效。

R调控点因子

G₁期的调控点是细胞增殖的重要环节。G₁期细胞能合成一种不稳定蛋白质（u-蛋白），当其数量在细胞内达到一定阈值时，细胞便可通过调控点，从而促进DNA合成和细胞分裂。任何蛋白质合成的抑制剂均会抑制u-蛋白的产生，进而抑制DNA合成和细胞分裂。

cAMP和cGMP

它们不仅能调节各类细胞的生理活动，而且对细胞周期有调控作用。当细胞内cAMP含量增高时，细胞增殖率下降；减少时，细胞增殖率却上升。cGMP在活体细胞中浓度很低，提高细胞内的cGMP的水平，可以促进核酸和蛋白质的合成以及细胞分裂，故认为cAMP对细胞增殖有负效应而cGMP则有正效应。

生长抑素

一种细胞群体本身所产生的多肽。它具有严格的组织特异性，而没有种属特异性。目前已知有十几种，常见的有表皮、淋巴细胞、肝等生长抑素。它在体内或体外都能抑制同类组织细胞的有丝分裂，这种抑制是可逆的，对细胞没有损害，而且可将细胞抑制于周期的各个时期内。其作用机理目前认为是激活了腺苷酸环化酶的活性，从而提高细胞内cAMP的浓度。

细胞周期对环境中的氢、钾、钙等离子的浓度亦是敏感的。

在不同生物或同一生物的不同组织间存在明显差异，不仅全周期与各期的长度不同，而且各期的生化变化也不一致。测定细胞周期的方法很多，包括应用装有显微电影摄影装置的相差显微镜直接观察活细胞，并按一定间隔时间拍摄各期的时长，即缩时电影技术。目前一般采用³H标记的胸腺嘧啶核苷（以³H-TdR表示）掺入细胞DNA的放射自显影方法。³H-TdR是DNA的前躯物，具有专一性，只能掺入DNA中。在生物体中，经一系列胸腺嘧啶核苷酸酶的作用，相继生成一、二、三磷酸胸腺嘧啶，并很快掺入DNA中。³H-TdR进入机体后，即能被处于DNA合成期（S）的细胞吸收并标记，而处于G₁、G₂和M期的细胞则不被标记。根据掺入生物体后不同时间间隔，取材制成自显影标本，计数带有放射性标记的分裂相，绘成曲线后，即可测算出细胞周期各时期的长度。

动植物同一组织细胞一般不同时进行有丝分裂，即其分裂周期是不同步的。在自然界中有极少数生物本身具有部分的或短时间的同步分裂现象，如海胆早期胚胎细胞、粘菌变形体、被子植物胚乳形成时的有丝分裂是自然同步进行的。自然同步性的细胞数量有限，不敷供研究之用，因此必须采用人为方法来获得大量同步化的细胞群体。

选择同步法

有多种方法。最早是在解剖镜下用尖而细的制动吸管吸取单个分裂中的细胞，此法仅限于大型细胞，如四膜虫、大变形虫和草履虫等。速度沉降法是利用处在不同细胞周期时相中的细胞，其体积和比重不同，因而在离心时由于沉降速度不同而分层的特性取得同步化细胞。应用最广泛的是有丝分裂选择法，它主要用于贴瓶培养的动物细胞。有丝分裂细胞呈球形，与培养瓶壁表面接触面小，疏松相连，易于脱落；间期细胞呈扁平形，与瓶壁牢固相贴。当通过振动或其他方法使分裂细胞从瓶壁上脱离，从而可收集到高达99%的同步化群体。但上述各法均存在获得细胞量较低的缺点。

诱导同步法

用药物、温度变化等化学或物理方法将非同步群体中的所有或大部分细胞引导到周期的同一时相上。如秋水仙素与长春花碱均可将细胞阻断在M期；缺少异亮氨酸的培养液可将细胞阻断在G₁期；过量的胸腺嘧啶核苷可将细胞阻断在G₁/S交界点上。高温或低温可以在细胞分裂过程进行特异性阻抑，从而得到同步化细胞群体。培养的动植物细胞在营养缺乏条件下生活一段时间后，移入正常培养基中亦可诱发同步分裂。