《细胞生物学》120细胞增殖及其调控.ppt

《《细胞生物学》120细胞增殖及其调控.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《细胞生物学》120细胞增殖及其调控.ppt（119页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、CELL PROLIFERATION AND DIVISION REGULATION 细胞增殖及其调控第十二章第十二章提 要 第十二章 细胞周期及其调控细胞周期细胞周期细胞分裂细胞分裂细胞周期调控细胞周期调控成人体内每秒钟有数百万新细胞产生，以补偿成人体内每秒钟有数百万新细胞产生，以补偿衰老和死亡的细胞。衰老和死亡的细胞。受精卵受精卵初婴初婴1012个细胞个细胞成人成人1014个细胞个细胞细胞增殖意义细胞增殖意义种族繁衍、个体发育种族繁衍、个体发育机体修复机体修复组织更新组织更新 第十二章 细胞周期及其调控讨论讨论1 1 对生物来说，细胞分裂的意义有哪些？对生物来说，细胞分裂的意义有哪些？细胞

2、周期细胞周期第一节第一节 第十二章 细胞周期及其调控一、细胞周期概念一、细胞周期概念细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束所经历的过程细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束所经历的过程事件事件现象现象所需的时间所需的时间 第十二章 细胞周期及其调控 第一节 细胞周期G1期期从有丝分裂完成到期从有丝分裂完成到期DNA复制之前的间隙时间。复制之前的间隙时间。S期期DNA复制时期。复制时期。G2期期DNA复制完成到有丝分裂开始之前的一段时间。复制完成到有丝分裂开始之前的一段时间。M期期又称又称D期，细胞分裂开始到结束。期，细胞分裂开始到结束。第十二章 细胞周期及其调控 第一节 细胞周期 1 1 细胞周期时期划分

3、细胞周期时期划分Atypicalmammaliancellhasacellcycletimeof24hours,with12hrG1,6-8hrS,3-4hrG2,and1hrM SynthesisphaseGap2mitosisordivisionGap1EucaryoticCellCycle 第十二章 细胞周期及其调控 第一节 细胞周期 2 2 细胞周期性类型细胞周期性类型 连续分裂细胞连续分裂细胞休眠细胞休眠细胞不分裂细胞不分裂细胞细胞周期中连续运转，又称细胞周期中连续运转，又称周期细胞周期细胞，如表皮生发层细胞、部分骨髓细胞如表皮生发层细胞、部分骨髓细胞暂不分裂，适当刺激下可重新进入周

4、期暂不分裂，适当刺激下可重新进入周期，称，称G0期细胞，如淋巴细胞、肝、肾期细胞，如淋巴细胞、肝、肾细胞等。细胞等。不可逆脱离细胞周期，不再分裂，又不可逆脱离细胞周期，不再分裂，又称称终端细胞终端细胞，如神经、肌肉细胞等。，如神经、肌肉细胞等。第十二章 细胞周期及其调控 第一节 细胞周期二、细胞周期各时相主要事件二、细胞周期各时相主要事件 1 G 1 G1 1期期特点：特点：变化多变化多如小鼠食道上皮细胞如小鼠食道上皮细胞G1期长期长达达103小时，而十二指肠上小时，而十二指肠上皮细胞皮细胞G1期仅为期仅为6小时。小时。rRNA、tRNA、mRNA合成合成加快，结构蛋白和酶形成。加快，结构蛋白

5、和酶形成。B B 生化上的复杂性生化上的复杂性A GA G1 1期持续时间易变性期持续时间易变性 第十二章 细胞周期及其调控 第一节 细胞周期认为认为G1期存在一个期存在一个限制点限制点（restrictionpoint）或）或检验点检验点（checkpoint），控制），控制G1期向期向S期的过渡，即期的过渡，即细胞的增殖。同样还存在细胞的增殖。同样还存在G2期等检验点。期等检验点。C C 细胞趋向多样性细胞趋向多样性进入周期进入周期进入进入G0期期进入终端分化。进入终端分化。第十二章 细胞周期及其调控 第一节 细胞周期checkpointrestrictionpointDNA是否损伤是否损

6、伤细胞外环境是否适宜细胞外环境是否适宜细胞体积是否足够大细胞体积是否足够大DNA是否是否复制完成复制完成DNA是否损伤，是否损伤，细胞体积是否足细胞体积是否足够大够大纺锤体是否连到纺锤体是否连到染色体上染色体上M M期检验点期检验点G G2 2期检验点期检验点S S期检验点期检验点G G1 1期检验点期检验点 2 S 2 S期期 3 G2 3 G2期期 4 M 4 M期期DNA合成，组蛋白合成及合成，组蛋白合成及核小体形成核小体形成为分裂作准备，合成各种因子，为分裂作准备，合成各种因子，如微管、微丝、染色体凝集因子如微管、微丝、染色体凝集因子 第十二章 细胞周期及其调控 第一节 细胞周期讨论讨

7、论2 2 组蛋白是在细胞周期的哪个时期合成的？组蛋白是在细胞周期的哪个时期合成的？讨论讨论3 3 与细胞分裂有关的各种因子，如微管、微与细胞分裂有关的各种因子，如微管、微丝等，是在细胞周期的哪个时期合成的？丝等，是在细胞周期的哪个时期合成的？三、细胞周期时间的测定三、细胞周期时间的测定 第十二章 细胞周期及其调控 第一节 细胞周期标记有丝分裂百分率法标记有丝分裂百分率法脉冲标记脉冲标记DNADNA复制和有丝分裂指数观察测定法复制和有丝分裂指数观察测定法percentage labelled mitosespercentage labelled mitoses流式细胞仪测定法流式细胞仪测定法G1

8、SG2M细胞数细胞数周期周期假设假设200020hrS期期10hrG1期期6hr3hr1hr则则细胞数细胞数S期期600G2期期M期期标记有丝分裂百分率法测定细胞周期标记有丝分裂百分率法测定细胞周期G1SG2M标记有丝分裂百分率法测定细胞周期标记有丝分裂百分率法测定细胞周期程序程序A脉冲标记脉冲标记B定时取材定时取材C放射自显影技术放射自显影技术显示标记细胞显示标记细胞D统计标记有丝分统计标记有丝分裂细胞百分数裂细胞百分数1hr2hr3hr4hr5hr7hr6hr6000hr5004003002001000001002003003003003002000000100100100100细胞数细胞

9、数周期周期假设假设200020hrS期期10hrG1期期6hr3hr1hr标记后标记后G2期期M期期M期期G2期期S期期G2期期000001002003008hr01001004003.5hr250300500S标记有丝分裂百分率法测定细胞周期标记有丝分裂百分率法测定细胞周期 第十二章 细胞周期及其调控 第一节 细胞周期标记有丝分裂百分率法测定细胞周期标记有丝分裂百分率法测定细胞周期脉冲标记脉冲标记TdR胸腺嘧啶脱氧核苷胸腺嘧啶脱氧核苷thyminedeoxyribonucleosideDNA特异前体，能特异前体，能S期细胞摄期细胞摄入，掺入入，掺入DNA通常使用通常使用3H或者或者14C标记

10、的标记的TdR计算方法计算方法讨论讨论4 4 标记有丝分裂百分率法测定细胞周期，使标记有丝分裂百分率法测定细胞周期，使用用TdRTdR的理由？的理由？人工同步化人工同步化四、细胞周期同步化四、细胞周期同步化 第十二章 细胞周期及其调控 第一节 细胞周期 DNADNA合成阻断法合成阻断法培养基中培养基中过量过量TdR抑制对数生长期细胞的抑制对数生长期细胞的S期期 原理原理过量过量TdR培养基培养培养基培养TTG2+TM+TG1S期期G1/S正常培养基培养正常培养基培养TTS脱离脱离S期期阻断阻断释放释放停留在停留在停留在停留在过量过量TdR培养基培养培养基培养G1/STTSG1SG2MG1SG2

11、MG1SG2M阻断阻断 第十二章 细胞周期及其调控 第一节 细胞周期双阻断双阻断特点特点又称又称TdR双阻断法双阻断法 DNADNA合成阻断法合成阻断法讨论讨论5 5 总结：总结：DNADNA合成阻断法进行细胞周期同步化，合成阻断法进行细胞周期同步化，为什么要阻断两次？为什么要阻断两次？优点优点Hela2molL1；CHO7.5molL1过量过量TdRTdR阻断一次，细胞停留在阻断一次，细胞停留在S期、期、G1/S，同步化，同步化程度不高；程度不高；阻断阻断2次，所有细胞同步在次，所有细胞同步在G1/S。细胞分裂细胞分裂第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂第二节第二节一、细胞分裂类型一

12、、细胞分裂类型无丝分裂无丝分裂amitosis有丝分裂有丝分裂mitosis减数分裂减数分裂meiosis第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂前期前期prophase前中期前中期premetaphase中期中期metaphase后期后期anaphase末期末期telophase二、有丝分裂过程二、有丝分裂过程第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂Mitosis视频视频染色质凝缩染色质凝缩分裂极确立与纺锤体开始形成分裂极确立与纺锤体开始形成核仁解体，核仁解体，核膜消失。核膜消失。第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂1前期前期由核膜解体到染色体排列到赤道面这一阶段由核膜解体到

13、染色体排列到赤道面这一阶段第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂2前中期前中期从染色体排列到赤道面上，到妹妹染色单体开始分向两极从染色体排列到赤道面上，到妹妹染色单体开始分向两极的一段时间的一段时间第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂3中期中期妹妹染色体单体分开并移向两极的时期妹妹染色体单体分开并移向两极的时期第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂4后期后期从子染色体到达从子染色体到达两极，至形成两两极，至形成两个新细胞为止的个新细胞为止的时期。涉及子核时期。涉及子核的形成和胞质分的形成和胞质分裂两个方面。裂两个方面。第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂5末期末期动

14、物细胞胞质分裂环动物细胞胞质分裂环第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂6 6 子核的形成与胞质分裂子核的形成与胞质分裂 染色体解聚缩，核仁出现，核膜重新形成染色体解聚缩，核仁出现，核膜重新形成三、有丝分裂器三、有丝分裂器第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂中心体中心体动粒与着丝粒动粒与着丝粒纺锤体纺锤体 1 1 中心体中心体 centrosome centrosome2中心粒中心粒+中心粒外基质中心粒外基质3 3 纺锤体纺锤体动粒微管星体微管星体微管S期中心粒已期中心粒已完成复制；完成复制；在前期移向两在前期移向两极，两对中心极，两对中心粒之间形成纺粒之间形成纺锤体微管；锤体微

15、管；核膜解体时，核膜解体时，中心粒已到达中心粒已到达两极，并形成两极，并形成纺锤体。纺锤体。极性微管极性微管动粒微管动粒微管第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂四、有丝分裂中染色体运动机制四、有丝分裂中染色体运动机制第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂染色体整列（列队）染色体整列（列队）染色体分离和向两极移动染色体分离和向两极移动染色体排列到赤道板染色体排列到赤道板第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂1染色体列队染色体列队Mad和和Bud在动粒上聚集在动粒上聚集动粒敏化动粒敏化微管与动粒接触，微管与动粒接触，Mad和和Bud消失消失染色体排列到赤道板染色体排列到赤道板牵

16、引牵引外推外推牵引牵引动粒微管牵引动粒微管牵引动粒微管越长，拉力越大动粒微管越长，拉力越大外推外推星体排斥力星体排斥力染色体离中心体近，星体染色体离中心体近，星体外推力越强外推力越强第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂染色体运染色体运动视频动视频2 2 染色体分离和向两极移动染色体分离和向两极移动后期后期A A后期后期B B第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂两个时期，两种机制两个时期，两种机制第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂动力蛋白沿微管向动力蛋白沿微管向极部运动，形成解极部运动，形成解聚力，造成动粒微聚力，造成动粒微管动粒端解聚而变管动粒端解聚而变短，染色体被拉

17、向短，染色体被拉向两极。两极。后期后期A第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂极性微管正极微管蛋白极性微管正极微管蛋白聚合，微管加长，微管聚合，微管加长，微管重叠区加宽，移动素类重叠区加宽，移动素类蛋白在重叠区搭桥，蛋白在重叠区搭桥，KRPs向正极行走，重向正极行走，重叠区相互滑动，使两极叠区相互滑动，使两极之间距离变长。之间距离变长。后期后期B Bkinesin-relatedproteinsKRPs：+染色体染色体动粒动粒动力蛋白动力蛋白双极驱动蛋白四聚体双极驱动蛋白四聚体染色体运动机制染色体运动机制第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂MicrotubulesandMotor

18、sinthespindle第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂四、减数分裂四、减数分裂MeiosisDNA复复制制一一次次，细细胞胞连连续续分分裂两次，形成单倍体的配子。裂两次，形成单倍体的配子。第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂特点特点第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂减数分裂减数分裂I减数分裂减数分裂II分离的是同源染色分离的是同源染色体体分离的是姊妹染色体分离的是姊妹染色体称为称为异型分裂异型分裂heterotypicdivision或减数分裂或减数分裂reductionaldivision类似于有丝分裂类似于有丝分裂称为称为同型分裂同型分裂homotypic

19、division或均等分裂或均等分裂equationaldivision减数分减数分裂视频裂视频讨论讨论6 6 减数分裂减数分裂I I为什么又称作异型分裂，而减数为什么又称作异型分裂，而减数分裂分裂II II称为同型分裂称为同型分裂减减数数分分裂裂的的特特殊殊过过程程主主要要发发生生在在前前期期I，通通常常分分为为5个时期个时期减数分裂减数分裂I前期前期I细线期细线期leptotene合线期合线期zygotene粗线期粗线期pachytene双线期双线期diplotene终变期终变期diakinesis第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂DNA交换和重组（同源交换和重组（同源染色体的非

20、姊妹染色单染色体的非姊妹染色单体之间发生）。体之间发生）。粗线期粗线期第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂讨论讨论7 7 减数分裂减数分裂I I的粗线期发生的粗线期发生染色体交换，从染色体交换，从DNADNA水水平讲，交换的是双链还平讲，交换的是双链还是单链，或者单链双链是单链，或者单链双链均可以？均可以？DNA单单链交换链交换DNA双双链交换链交换染色单染色单体交换体交换半染色单半染色单体交换体交换粗线期粗线期DNA交换结果交换结果ABabABabABabABabABabHoliday模型视频模型视频同同源源染染色色体体分分开开，分分别别向向两两极极移动。移动。同源染色体随机分向两极

21、，父、同源染色体随机分向两极，父、母本染色体重组，产生基因组母本染色体重组，产生基因组变异。如人类染色体组合的方变异。如人类染色体组合的方式有式有223个。个。第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂后期后期I I讨论讨论8 8 用一个简图解释这种用一个简图解释这种随机组合有随机组合有2 22323种种方式方式。讨论讨论9 9 从变异的角度看，减数分裂有什么意义？从变异的角度看，减数分裂有什么意义？重组重组交换交换DNADNA链上信息改变链上信息改变不同染色体组合不同染色体组合后代遗传多样性后代遗传多样性细胞周期调控细胞周期调控第十二章 细胞周期及其调控 第三节 细胞周期调控第三节第三节细

22、胞周期调控意义细胞周期调控意义细胞生物学家的实验细胞生物学家的实验一、细胞周期调控因子的发现一、细胞周期调控因子的发现 1 MPF 1 MPF的发现的发现第十二章 细胞周期及其调控 第三节 细胞周期调控Rao和和Johnson，1970早熟凝集染色体早熟凝集染色体灭活仙台病毒灭活仙台病毒M期期Hela细胞细胞细胞融合细胞融合n期期Hela细胞细胞PCCG2PCC单线状，因单线状，因DNADNA未复制未复制粉末状，粉末状，这与这与DNADNA由多个部由多个部位开始复位开始复制有关制有关双线染色体，双线染色体，说明说明DNADNA复复制已完成制已完成第十二章 细胞周期及其调控 第三节 细胞周期调控

23、M期细胞具有促进间期期细胞具有促进间期细胞进行分裂的因子细胞进行分裂的因子提出结论提出结论?非洲爪蟾卵细胞发育分为六个时期。非洲爪蟾卵细胞发育分为六个时期。第第IV期卵母细胞生长到一定体积，停止生长，等待期卵母细胞生长到一定体积，停止生长，等待成熟，此时是减数第一次分裂前期。成熟，此时是减数第一次分裂前期。在在孕酮孕酮作用下，向作用下，向V和和VI期转化，胚泡期转化，胚泡（germinal vesicle，GV）破裂，然后继续分裂，停留在减数第破裂，然后继续分裂，停留在减数第二次分裂中期，即成熟的卵细胞。二次分裂中期，即成熟的卵细胞。发育生物学家的实验发育生物学家的实验第十二章 细胞周期及其调

24、控 第三节 细胞周期调控MasuiMasui和和MarkertMarkert，19711971非洲爪蟾卵细胞发育诱导实验非洲爪蟾卵细胞发育诱导实验背景背景IVIV期卵母细胞期卵母细胞成熟卵细胞成熟卵细胞促成熟因子促成熟因子maturation-promotingfactor孕酮孕酮细胞质细胞质细胞质细胞质GV VGV VGV V提出结论提出结论?MPF 2 2 细胞分裂周期基因及其产物细胞分裂周期基因及其产物微生物学家的实验微生物学家的实验MPF研究酵母细胞周期温敏突变酵母细胞周期温敏突变LelandHartwell，PaulNurse酵母酵母分裂繁殖分裂繁殖停止繁殖停止繁殖细胞分裂周期基因细

25、胞分裂周期基因温度温度T温度温度t温度敏感突变株温度敏感突变株遗传学研究遗传学研究单基因控制单基因控制celldivisioncyclegenecdccdc产物产物？周期停止分离纯化功能研究G2/M转换点转换点G1/S转换点转换点G2/M转换点转换点裂殖酵母裂殖酵母cdc2芽殖酵母芽殖酵母cdc28p34cdc2蛋白激酶蛋白激酶p34cdc28蛋白激酶蛋白激酶69%同同源源性性cdc与与MPF的关系的关系催化亚单位催化亚单位激酶激酶活性活性p34cdc28+蛋白质蛋白质+蛋白质蛋白质p34cdc2调节亚单位调节亚单位催化亚单位催化亚单位调节亚单位调节亚单位周期蛋白周期蛋白 cyclin讨论讨论

26、10 10 从酶角度看，从酶角度看，cdccdc基因产物、基因产物、cyclincyclin与与MPFMPF的关系是怎样的？的关系是怎样的？3 3 细胞周期蛋白细胞周期蛋白第十二章 细胞周期及其调控 第三节 细胞周期调控含量随细胞周期剧烈振荡含量随细胞周期剧烈振荡哺乳动物细胞周期哺乳动物细胞周期周期蛋白周期蛋白E周期蛋白周期蛋白B周期蛋白周期蛋白A周期蛋白周期蛋白DMSRM时期时期含量含量G1G24 CDK4 CDK及其活性调控及其活性调控p34cdc28p34cdc2只有与周期蛋白结合时，才表只有与周期蛋白结合时，才表现蛋白激酶活性，因而被称为现蛋白激酶活性，因而被称为周期蛋白依赖性激酶周期

27、蛋白依赖性激酶Cyclin-dependentkinaseCDKCDKCDK活性活性CDKCDK抑制物抑制物正调控因子正调控因子+第十二章 细胞周期及其调控 第三节 细胞周期调控二、细胞周期调控机制二、细胞周期调控机制细胞周期运转过程中细胞周期运转过程中CDKs含量相对稳定，含量相对稳定，cyclin呈周期性变化。呈周期性变化。不同的不同的cyclin与不同的与不同的CDK结合，体现结合，体现不同激酶活性，使细胞越过不同时期。不同激酶活性，使细胞越过不同时期。第十二章 细胞周期及其调控 第三节 细胞周期调控某些某些CDKCDK与与cyclincyclin的结合及其功能的结合及其功能CDKCDK

28、种类种类可能结合的可能结合的cyclincyclin执行功能时期执行功能时期（p34cdc2）CDK1A,B1，B2，B3G2/MCDK2CDK3CDK4CDK5CDK6A,D1，D2，D3，ED1,D2，D3D1,D3D1,D2，D3G1/SG1/S,SG1/SG1/S所所谓谓细细胞胞周周期期引引擎擎（cellcycleengine）是是由由细细胞胞周周期期蛋蛋白白依依赖赖性性激激酶酶及及其其正正、负负调调控控因因子子构构成成的的，它它们们共共同调节细胞周期的有序进行。同调节细胞周期的有序进行。细胞周期引擎细胞周期引擎第十二章 细胞周期及其调控 第三节 细胞周期调控讨论讨论11 11 思考：

29、细胞周期调控的失败会有什么后果？思考：细胞周期调控的失败会有什么后果？其其正正调调控控的的失失败败导导致致细细胞胞的的凋凋亡亡，而而负负调调控控的的失失败败或正调控因子的过高表达导致细胞癌化。或正调控因子的过高表达导致细胞癌化。G0期细胞在生长因子的诱导下，先有期细胞在生长因子的诱导下，先有cyclinD表达；表达；cyclinD与与CDK4、CDK6结结合合，使使下下游游蛋蛋白白质质磷磷酸酸化化而激活，随之有而激活，随之有cyclinE表达；表达；cyclinE与与CDK2结结合合，促促进进细细胞胞通通过过G1/S限限制制点点而而进入进入S期；期；此时此时cyclinD及及cyclinE降解

30、，降解，cyclinA合成；合成；第十二章 细胞周期及其调控 第三节 细胞周期调控理解举例理解举例cyclinA与与CDK2结结合合而而活活化化CDK2，后后者者使使抑抑癌癌基基因因Rb蛋白磷酸化而释放出转录因子蛋白磷酸化而释放出转录因子E2F，促进，促进DNA的合成；的合成；细胞周期由细胞周期由S进入进入G2期后，期后，cyclinB开始表达；开始表达；cyclinB与与CDK1结结合合，使使细细胞胞通通过过G2/M转转换换点点进进入入M期期。引起染色体凝缩，核膜解体等下游周期事件。引起染色体凝缩，核膜解体等下游周期事件。中中期期时时MPF活活性性达达到到最最高高时时，激激活活APC（后后期

31、期促促进进因因子子），将将泛泛素素连连接接在在cyclinB上上，导导致致cyclinB被被蛋蛋白白酶酶体（体（proteasome）降解，完成一个周期。）降解，完成一个周期。第十二章 细胞周期及其调控 第三节 细胞周期调控MPF细胞周期细胞周期调控视频调控视频更多关于细胞周期调控知更多关于细胞周期调控知识，研读教材相关内容识，研读教材相关内容考研同学注意总结出以下名词概念考研同学注意总结出以下名词概念从以下等方面总结：从以下等方面总结：MPFcdccyclinCDKCDKIAPC第十二章 细胞周期及其调控 第三节 细胞周期调控英文全称，中文名英文全称，中文名时期时期成分或构成成分或构成作用作

32、用复复习习1 1 细胞周期，细胞周期时期划分及相应细胞类型细胞周期，细胞周期时期划分及相应细胞类型2 G12 G1期变化，期变化，S S期、期、G G2 2期、期、M M期主要事件期主要事件3 3 标记有丝分裂百分率法测定细胞周期标记有丝分裂百分率法测定细胞周期4 DNA4 DNA合成阻断法诱导细胞同步合成阻断法诱导细胞同步5 5 减数分裂：前期减数分裂：前期1 1的复杂性的复杂性6 6 细胞周期调控：检验点，细胞周期调控：检验点，MPFMPF，cdccdc基因，基因，MPFMPF和和cdccdc关系，周期运转关系，周期运转调调控模型调调控模型7celldivision,cellcycle,m

33、aturation-promotingfator,cdc，mitosis,meiosis,spindle,Checkpoint,Cyclin第十二章 细胞周期及其调控 THE ENDTHE ENDTHANK YOUTHANK YOU第十二章 细胞周期及其调控 TG1：G1期的持续时间期的持续时间TG2：G2期的持续时间期的持续时间TS：S期的持续时间期的持续时间TM：M期的持续时间期的持续时间TC：一个周期的持续时间，：一个周期的持续时间，TC=TG1+TG2+TS+TMPLM：标记的有丝分裂细胞所占的比例：标记的有丝分裂细胞所占的比例 第十二章 细胞周期及其调控 第一节 细胞周期标记有丝分裂

34、百分率法测定细胞周期标记有丝分裂百分率法测定细胞周期计算方法计算方法待待测测细细胞胞经经3H-TdR标标记记后后，所所有有S期期细细胞胞均均被被标标记记。S期细胞经期细胞经G2期进入期进入M期，所以一段时间内期，所以一段时间内PLM=0。开开始始出出现现标标记记M期期细细胞胞时时，表表示示处处于于S期期最最后后阶阶段段的的细细胞胞，已已渡渡过过G2期期，所所以以从从PLM=0到到出出现现PLM的的时时间间间间隔为隔为TG2。S期期细细胞胞逐逐渐渐进进入入M期期，PLM上上升升，到到达达到到最最高高点点的的，标标记记的的S最最后后阶阶段段的的细细胞胞，已已完完成成M，进进入入G1期期。所所以以从

35、从开开始始出出现现M到到PLM达达到到最最高高点点（100%）的的时时间间间间隔就是隔就是TM。原理原理 第十二章 细胞周期及其调控 第一节 细胞周期当当PLM开开始始下下降降时时，表表明明标标记记的的S期期最最初初阶阶段段的的细细胞胞也也已已进进入入M期期，所所以以出出现现LM到到PLM又又开开始始下下降降的的一一段段时间等于时间等于TS。从从LM出出现现到到下下一一次次LM出出现现的的时时间间间间隔隔就就等等于于TC，根根据据TC=TG1+TS+TG2+TM即可求出的即可求出的TG1长度。长度。实际测量时，常以（实际测量时，常以（TG2+1/2TM）-TG2的方式求出的方式求出TM。第十二

36、章 细胞周期及其调控 第一节 细胞周期50100TG20TMTsTcTG2+1/2TM 第十二章 细胞周期及其调控 第一节 细胞周期A多核体多核体如粘菌和疟原虫不发生胞质分裂，细胞核达如粘菌和疟原虫不发生胞质分裂，细胞核达108，体积，体积达达56cm。B某些水生动物受精卵某些水生动物受精卵如海胆卵可以同时授精，最初的如海胆卵可以同时授精，最初的3次细胞分裂是同步的。次细胞分裂是同步的。C增殖抑制解除后的同步分裂增殖抑制解除后的同步分裂如真菌的休眠孢子移入适宜环境后，它们一起发芽，同如真菌的休眠孢子移入适宜环境后，它们一起发芽，同步分裂。步分裂。1自然同步化自然同步化 第十二章 细胞周期及其调

37、控 第一节 细胞周期细胞周期同步化细胞周期同步化有丝分裂选择法有丝分裂选择法有丝分裂细胞与培养皿的附着性低，振荡脱离器壁收集。有丝分裂细胞与培养皿的附着性低，振荡脱离器壁收集。优点：操作简单，同步化程度高，细胞不受药物伤害。优点：操作简单，同步化程度高，细胞不受药物伤害。缺点：获得的细胞数量较少。（分裂细胞约占缺点：获得的细胞数量较少。（分裂细胞约占1%2%）细胞沉降分离法细胞沉降分离法不同时期的细胞体积不同，可用离心的方法分离。不同时期的细胞体积不同，可用离心的方法分离。优点：可用于任何悬浮培养的细胞。优点：可用于任何悬浮培养的细胞。缺点：同步化程度较低。缺点：同步化程度较低。2人工同步化人

38、工同步化 第十二章 细胞周期及其调控 第一节 细胞周期中期阻断法中期阻断法利利用用破破坏坏微微管管的的药药物物（如如：秋秋水水仙仙素素、秋秋水水仙仙酰酰胺胺）将将细细胞胞阻阻断断在在中中期期。优优点点是是无无非非均均衡衡生生长现象，缺点是可逆性较差。长现象，缺点是可逆性较差。第十二章 细胞周期及其调控 第一节 细胞周期无无丝丝分分裂裂又又称称直直接接分分裂裂，由由Remark（1841）发发现现于于鸡鸡胚血细胞。胚血细胞。有有丝丝分分裂裂，又又称称为为间间接接分分裂裂，由由Fleming(1882)年年首首次次发现于动物及发现于动物及Strasburger（1880）年发现于植物。）年发现于植

39、物。减减数数分分裂裂是是指指染染色色体体复复制制一一次次而而细细胞胞连连续续分分裂裂两两次次的的分分裂方式，是高等动植物配子体形成的分裂方式。裂方式，是高等动植物配子体形成的分裂方式。第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂细胞分裂类型细胞分裂类型DividingMuscleMyoblast(primitivemusclecell)(SEMx8,000)第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂着丝点结构域着丝点结构域中央结构域中央结构域配对结构域配对结构域着丝粒与动粒着丝粒与动粒第十章第十章细胞核与染色体细胞核与染色体第四节第四节染色体染色体四四着丝着丝粒结构粒结构着丝粒着丝粒cent

40、romerecentromere动粒动粒kinetochorekinetochore中期染色单体相互联系中期染色单体相互联系在一起的特殊部位。在一起的特殊部位。主缢痕处两个染色单体主缢痕处两个染色单体外侧表层部位的特殊结外侧表层部位的特殊结构，它与仿锤丝微管相构，它与仿锤丝微管相接触，是微管蛋白聚合接触，是微管蛋白聚合中心。中心。着丝粒着丝粒3个结构域个结构域第十章第十章细胞核与染色体细胞核与染色体第四节第四节染色体染色体四四着丝粒着丝粒结构结构Kinetochore第十章第十章细胞核与染色体细胞核与染色体第四节第四节染色体染色体四四着丝着丝粒结构粒结构动粒结构域动粒结构域kinetochor

41、e kinetochore domaindomain中央结构域中央结构域central central domaindomain配对结构域配对结构域paring dornainparing dornain位于着丝粒的表面，包括三层位于着丝粒的表面，包括三层板状结构和围绕外层的纤维冠板状结构和围绕外层的纤维冠fibrouscorona。位于着丝粒结构域的下方。其位于着丝粒结构域的下方。其中含有高度重复的卫星中含有高度重复的卫星DNA。位于着丝粒结构的内层，中期位于着丝粒结构的内层，中期两条染色单体在此处相互连结。两条染色单体在此处相互连结。着丝粒着丝粒3 3个结构域个结构域着丝粒的着丝粒的3 3

42、个结构域个结构域第十章第十章细胞核与染色体细胞核与染色体第四节第四节染色体染色体四四着丝粒着丝粒结构结构KinetochoreKinetochore第十章第十章细胞核与染色体细胞核与染色体第四节第四节染色体染色体四四着丝着丝粒结构粒结构Centriole第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂Spindle第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂Meiosis同系同系物物联会联会第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂减数分裂减数分裂 减数分裂前间期减数分裂前间期进入减数分裂之前要经过一个较长的进入减数分裂之前要经过一个较长的间期，称减数分裂前间期或前减数分间期，称减数分裂前间期或

43、前减数分裂期裂期(premeiosis)。第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂减减数数分分裂裂的的特特殊殊过过程程主主要要发发生生在在前前期期I，通通常常分分为为5个时期个时期减数分裂减数分裂I前期前期I细线期细线期leptotene合线期合线期zygotene粗线期粗线期pachytene双线期双线期diplotene终变期终变期diakinesis第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂染色质凝集，呈单线状，染色质凝集，呈单线状，具有具有念珠状的染色粒。念珠状的染色粒。第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂细线期细线期偶线期偶线期同源染色体配对同源染色体配对二价体二价体b

44、ivalent四分体四分体tetrad联会联会synapsis联会复合体联会复合体synaptonemalcomplex染色体变短，结合紧密，光镜下染色体变短，结合紧密，光镜下在局部可区分同源染色体。在局部可区分同源染色体。DNA交换和重组（同源染色体的交换和重组（同源染色体的非姊妹染色单体之间发生）。非姊妹染色单体之间发生）。重组结重组结粗线期粗线期第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂Chromosomerecombination第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂终变期终变期二价体显著变短呈棒状。二价体显著变短呈棒状。交叉进一步端化，只剩一至二个交叉。交叉进一步端化，只剩一

45、至二个交叉。核仁此时开始消失，核仁此时开始消失，核被膜解体。核被膜解体。第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂同同源源染染色色体体相相互互排排斥斥、开开始始分分离离，交叉开始端化交叉开始端化terminalization。双线期双线期二二价价体体中中的的两两条条同同源源染染色色体体分分开，分别向两极移动。开，分别向两极移动。同源染色体随机分向两极，父、同源染色体随机分向两极，父、母本染色体重组，产生基因组母本染色体重组，产生基因组变异。如人类染色体组合的方变异。如人类染色体组合的方式有式有223个。个。末期末期I I第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂中期中期I I后期后期I I

46、Chromosomerecombination2Minimumnumberofgametetypes=2n,Inhumans,n=23第十二章 细胞周期及其调控 第二节 细胞分裂细胞周期调控细胞周期调控RaoRao和和Johnson(1970Johnson(1970、19721972、1974)1974)将将HelaHela细胞同步于不同阶段，然后细胞同步于不同阶段，然后与与MM期细胞混合，在灭活期细胞混合，在灭活仙台病毒仙台病毒介导下，诱导细胞融合，发现与介导下，诱导细胞融合，发现与MM期细胞融合的间期细胞产生了形态各异的早熟凝集染色体期细胞融合的间期细胞产生了形态各异的早熟凝集染色体(pr

47、ematurely condensed chromosome(prematurely condensed chromosome，PCC)PCC)，这种现象叫做早熟染，这种现象叫做早熟染色体凝集色体凝集(premature chromosome condensation)(premature chromosome condensation)。提出结论：提出结论：M期细胞具有促进间期细胞进行分裂的因子。期细胞具有促进间期细胞进行分裂的因子。MPFMPF的发现的发现第十二章 细胞周期及其调控 第三节 细胞周期调控S.pombe第十二章 细胞周期及其调控 第三节 细胞周期调控S.cerevisiae第

48、十二章 细胞周期及其调控 第三节 细胞周期调控1988年研究年研究MPF的学者的学者Lohka最终将非洲爪蟾的最终将非洲爪蟾的MPF纯纯化。经鉴定化。经鉴定MPF由由32KD和和45KD两种蛋白组成，二者结两种蛋白组成，二者结合可使多种蛋白质磷酸化。后来合可使多种蛋白质磷酸化。后来PaulNurse（1990）进）进一步的实验证明一步的实验证明P32实际上是实际上是P34cdc2的同源物，而的同源物，而P45是是cyclinB的同源物。的同源物。细胞周期引擎细胞周期引擎第十二章 细胞周期及其调控 第三节 细胞周期调控P34cdc2与细胞周期蛋白结合才具有激酶的活性，因与细胞周期蛋白结合才具有激

49、酶的活性，因此称为此称为细胞周期蛋白依赖性激酶细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependentkinase，CDK)，P34作用包括作用包括将核纤层蛋白磷酸化将核纤层蛋白磷酸化导致核纤层解体、核膜消失，将导致核纤层解体、核膜消失，将H1磷酸化导致染色体磷酸化导致染色体的凝缩等。这些效应的最终结果是细胞周期的不断运的凝缩等。这些效应的最终结果是细胞周期的不断运行。目前发现的行。目前发现的CDK在动物中有在动物中有7种。各种种。各种CDK分子分子均含有一段相似的激酶结构域，这一区域有一段保守均含有一段相似的激酶结构域，这一区域有一段保守序列，即序列，即PSTAIRE，与周期蛋白的结合有关。

50、与周期蛋白的结合有关。第十二章 细胞周期及其调控 第三节 细胞周期调控2001年年10月月8日美国人日美国人LelandHartwell、英国人、英国人PaulNurse、TimothyHunt因对细胞周期调控机理的研究而获诺贝尔生理医学奖。因对细胞周期调控机理的研究而获诺贝尔生理医学奖。Leland H.Hartwell R.Timothy(Tim)Hunt Sir Paul M.Nurse 第十二章 细胞周期及其调控 第三节 细胞周期调控细胞周期调控机制细胞周期调控机制1细胞周期蛋白的类型细胞周期蛋白的类型在细胞周期运转过程中在细胞周期运转过程中CDC2及其它及其它CDKs的含量相对稳定，