细胞增殖及其调控 (2)精选PPT.ppt

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1、关于细胞增殖及其调控(2)第1页，讲稿共86张，创作于星期三细胞增殖细胞增殖(cell proliferation)(cell proliferation)的意义的意义细细胞胞增增殖殖(cell(cell proliferation)proliferation)是是细细胞胞生生命活动的重要特征之一命活动的重要特征之一,是生物繁育的基础。是生物繁育的基础。单单细细胞胞生生物物细细胞胞增增殖殖导导致致生生物物个个体体数数量量的的增增加。加。第2页，讲稿共86张，创作于星期三多多细细胞胞生生物物由由一一个个单单细细胞胞(受受精精卵卵)分分裂裂发发育育而而来来，细细胞胞增增殖殖是是多多细细胞胞生生物物

2、繁繁殖殖基础。基础。成成体体生生物物仍仍然然需需要要细细胞胞增增殖殖，主主要要取取代代衰衰老老死死亡亡的的细细胞胞，维维持持个个体体细细胞胞数数量量的的相对平衡和机体的正常功能。相对平衡和机体的正常功能。机体创伤愈合、组织再生、病理组织机体创伤愈合、组织再生、病理组织 修复等，都要修复等，都要 依赖细胞增殖。依赖细胞增殖。第3页，讲稿共86张，创作于星期三第一节第一节 细胞周期概述细胞周期概述细胞周期细胞周期细胞周期的过程细胞周期的过程细胞周期同步化细胞周期同步化一、细胞周期一、细胞周期(cell cycle)(cell cycle)概述概述第4页，讲稿共86张，创作于星期三细胞周期细胞周期概

3、念：概念：从一次细胞分裂结束开始，经过物质积从一次细胞分裂结束开始，经过物质积累，直到下一次分裂结束所经历的过程，分为累，直到下一次分裂结束所经历的过程，分为分裂间期和分裂期。分裂间期和分裂期。细胞周期时相组成细胞周期时相组成细胞周期时间细胞周期时间根据增殖状况，细胞分类三类根据增殖状况，细胞分类三类第5页，讲稿共86张，创作于星期三细胞周期时相组成细胞周期时相组成间间期期(interphase):(interphase):G1G1期期(从从有有丝丝分分裂裂完完成成到到DNADNA复复制制之之前前的的时时期期)，S S 期期(DNADNA复复制制的的时时期期),),G2G2期期(从从DNADN

4、A复制完成到有丝分裂开始这段时期复制完成到有丝分裂开始这段时期)M M期期:有丝分裂期有丝分裂期(Mitosis)(Mitosis)。细细胞胞沿沿着着G1SG2MG1G1SG2MG1周周期期性性运运转转，在在间间期期细细胞胞体体积积增增大大(生生长长)，在在M M期期细细胞胞先先是是核核分分裂裂，接着胞质分裂，完成一个细胞周期。接着胞质分裂，完成一个细胞周期。第6页，讲稿共86张，创作于星期三间期分裂期第7页，讲稿共86张，创作于星期三细胞周期时间细胞周期时间不同细胞的细胞周期时间差异很大不同细胞的细胞周期时间差异很大S+G2+M S+G2+M 的的时时间间变变化化较较小小，细细胞胞周周期期时

5、时间间长长短短主要差别在主要差别在G1G1期期有有些些分分裂裂增增殖殖的的细细胞胞缺缺乏乏G1G1、G2G2期期(如如动动物物胚胚胎细胞分裂胎细胞分裂)第8页，讲稿共86张，创作于星期三第9页，讲稿共86张，创作于星期三一些真核细胞的细胞周期细胞类型细胞类型细胞周期细胞周期早期蛙卵胚胎细胞酵母细胞肠上皮细胞培养的哺乳类成纤维细胞人肝细胞第10页，讲稿共86张，创作于星期三根据增殖状况，细胞分类三类根据增殖状况，细胞分类三类周周期期中中细细胞胞(cycling(cycling cell)cell)保保持持持持续续分分裂裂能力能力,再进入细胞周期再进入细胞周期 终末分化细胞终末分化细胞 永久失掉了

6、分裂的能力永久失掉了分裂的能力静止期细胞静止期细胞(Go(Go细胞细胞)暂时脱离细胞周期暂时脱离细胞周期,不进行增殖不进行增殖,但给予适当刺激但给予适当刺激后后,可以重新进入周期开始分裂。如某些免疫淋巴可以重新进入周期开始分裂。如某些免疫淋巴细胞细胞,肝肝,肾细胞等。肾细胞等。第11页，讲稿共86张，创作于星期三第12页，讲稿共86张，创作于星期三（二）细胞周期的过程（二）细胞周期的过程 G1G1期期 S S 期期 G2G2期期 M 期期第13页，讲稿共86张，创作于星期三G1G1期期 从有丝分裂完成到从有丝分裂完成到DNA复制前的一段时期复制前的一段时期,叫叫合成前期合成前期,此期主要合成细

7、胞生长所需要此期主要合成细胞生长所需要的多种的多种蛋白质蛋白质、rRNA、碳水化合物碳水化合物、等，、等，在在G1的后期，的后期，DNA合成酶的活性大大增。合成酶的活性大大增。同时染色质去凝集。同时染色质去凝集。第14页，讲稿共86张，创作于星期三S S期期DNADNA复复制制与与组组蛋蛋白白合合成成同同步步，使使新新合合成成的的DNADNA能能及时包装成核小体。及时包装成核小体。DNADNA在在复复制制时时，不不同同的的序序列列复复制制先先后后不不同同，具有时间顺序：具有时间顺序：常染色体常染色体 先先 异染色体异染色体 后后能转录的能转录的DNADNA 先先 不能转录的不能转录的DNA D

8、NA 后后GCGC含量高含量高 先先 ATAT含量高含量高 后后 第15页，讲稿共86张，创作于星期三G2G2期期 DNADNA复制完成，在复制完成，在G2G2期主要合成期主要合成ATPATP、一定数量的一定数量的蛋白质蛋白质和和RNARNA分子分子，包括，包括微管微管蛋白蛋白和和成熟促进因子成熟促进因子MPFMPF等，为有丝分裂等，为有丝分裂做准备。做准备。第16页，讲稿共86张，创作于星期三 即细胞分裂期，从染色体的凝缩、分离即细胞分裂期，从染色体的凝缩、分离并平均分配到两个子细胞为止。真核细胞并平均分配到两个子细胞为止。真核细胞的细胞分裂主要包括两种方式，即的细胞分裂主要包括两种方式，即

9、有丝分有丝分裂裂(mitosis)(mitosis)和和减数分裂减数分裂(meiosis)(meiosis)。遗。遗传物质和细胞内其他物质分配给子细胞。传物质和细胞内其他物质分配给子细胞。M M 期期第17页，讲稿共86张，创作于星期三细胞周期检验点细胞周期检验点(checkpoint)(checkpoint)细细胞胞周周期期检检验验点点是是细细胞胞周周期期调调控控的的一一种种机机制制,主主要要是是确确保保周周期期每每一一时时相相事事件件的的有有序序、全全部部完完成成并并与与外外界界环环境境因因素素相相联系联系 检检验验点点严严格格监监视视着着细细胞胞周周期期事事件件的的发发生生、发发展展是是

10、否否严严格格按按程程序序进进行行，决决定定细细胞胞能能否否进进入入下下一一时时期期。如如DNADNA损损伤伤未未修修复复前不能进入前不能进入S S期期第18页，讲稿共86张，创作于星期三细胞周期检验点及其作用细胞周期检验点及其作用 G1期期检检验验点点（靠靠近近G1末末期期）：酵酵母母Start；动动物物细细胞胞限限制制点点Restriction Point ：主主要要监监测测细细胞胞的的大大小小和和环环境境状状态态，如如果果条条件件合合适适，就就会会激激发发DNA复复制制，使使控控制制系系统统向向前前移动。移动。是细胞周期的是细胞周期的主要控制点主要控制点，决定细胞能否分裂，决定细胞能否分裂

11、。第19页，讲稿共86张，创作于星期三G2检验点检验点（在（在G2期结束点）期结束点）检测细胞的大小，细胞所处的状态，以及细检测细胞的大小，细胞所处的状态，以及细胞内胞内DNA是否复制完毕，如果这些条件合适，是否复制完毕，如果这些条件合适，就会进入有丝分裂就会进入有丝分裂中后期检验点：纺锤体装配检验点中后期检验点：纺锤体装配检验点（在中期（在中期末）末）监测所有的染色体是否都与纺锤体相连，监测所有的染色体是否都与纺锤体相连，并排列在赤道板上；检测并排列在赤道板上；检测MPF是否失活，否则是否失活，否则不能进行有丝分裂和胞质分裂不能进行有丝分裂和胞质分裂第20页，讲稿共86张，创作于星期三Che

12、ckpoint and the events checked for染色体是否与纺锤体相连第21页，讲稿共86张，创作于星期三（三）细胞周期长短测定（三）细胞周期长短测定脉冲标记脉冲标记DNADNA复制和细胞分裂指数观察测定法复制和细胞分裂指数观察测定法流式细胞仪测定法流式细胞仪测定法(Flow Cytometry)(Flow Cytometry)缩缩时时摄摄像像技技术术，可可以以得得到到准准确确的的细细胞胞周周期期时时间间及分裂间期和分裂期的准确时间。及分裂间期和分裂期的准确时间。第22页，讲稿共86张，创作于星期三细胞周期各阶段细胞周期各阶段的时间的时间TG2G2期时间，期时间，TMM期时

13、间，期时间，TSS期时间，期时间，TC细胞周期时间，细胞周期时间，TG1 TC（TG2 TM TS）第23页，讲稿共86张，创作于星期三G2MGG0 0GG1 1s0 200 400 600 8001000G0G1sG2MDNA AnalysisDNA AnalysisDNA contentCount2N2N4N4NNormal Cell Cycle 流式细胞仪测定法流式细胞仪测定法流式细胞仪测定法流式细胞仪测定法(Flow Cytometry(Flow Cytometry)第24页，讲稿共86张，创作于星期三细胞数量 DNA含量流流式式细细胞胞分分选选仪仪测测定定法法第25页，讲稿共86张，

14、创作于星期三（四）细胞周期同步化（四）细胞周期同步化自自然然同同步步化化，如如有有一一种种粘粘菌菌的的变变形形体体plasmodiaplasmodia，某些受精卵早期卵裂，某些受精卵早期卵裂 人工选择同步化人工选择同步化 药物诱导法药物诱导法第26页，讲稿共86张，创作于星期三果蝇受精卵中早期分裂是同步进行的且分裂速度很快,在一个共同的细胞质中,只有细胞核分裂而无相应的细胞分裂第27页，讲稿共86张，创作于星期三人工选择同步化人工选择同步化细细胞胞分分裂裂收收获获法法：用用于于单单层层贴贴壁壁生生长长细细胞胞。优优点点是是细细胞胞未未经经任任何何药药物物处处理理，细细胞胞同同步步化化效效率高。

15、缺点是分离的细胞数量少。率高。缺点是分离的细胞数量少。密密度度梯梯度度离离心心法法：根根据据不不同同时时期期的的细细胞胞在在体体积积和和重重量量上上存存在在差差别别进进行行分分离离。优优点点是是方方法法 简简单单省省时时，效效率率高高，缺缺点点是是对对大大多多数数种种类类的的细细胞并不适用。胞并不适用。第28页，讲稿共86张，创作于星期三第29页，讲稿共86张，创作于星期三药物诱导法药物诱导法 DNA合合成成阻阻断断法法：采采用用DNA合合成成抑抑制制剂剂抑抑制制DNA合合成成。高高浓浓度度的的胸胸腺腺嘧嘧啶啶能能够够阻阻断断DNA合合成成所所需需的的核核苷苷酸酸的的合合成成，即即不不能能合合

16、成成DNA，细细胞胞不不能能进进入入S期期，最最终终将将细细胞胞群群阻阻断断于于G1/S交交界界处处。一一般般采采用用两两次次DNA合合成成抑抑制制剂剂处处理理。优优点点是是同同步步化化效效率率高高，几几乎乎适适合合于于所所有有体体外外培培养养的的细细胞胞体体系系。缺缺点点是是诱诱导导过过程程可可造造成成细细胞胞非非均衡生长。均衡生长。第30页，讲稿共86张，创作于星期三TdR阻断法进行细胞同步化阻断法进行细胞同步化第31页，讲稿共86张，创作于星期三分裂中期阻断法分裂中期阻断法：通过抑制微管聚合来通过抑制微管聚合来抑抑制细胞分裂器制细胞分裂器的形成，将细胞阻断在细胞的形成，将细胞阻断在细胞分

17、裂中期。优点是操作简便，效率高。缺分裂中期。优点是操作简便，效率高。缺点是这些药物的毒性相对较大。常用药物点是这些药物的毒性相对较大。常用药物是是秋水仙素秋水仙素。第32页，讲稿共86张，创作于星期三条件依赖性突变株在细胞周期同步化中的应用：条件依赖性突变株在细胞周期同步化中的应用：将将与与细细胞胞周周期期调调控控有有关关的的条条件件依依赖赖性性突突变变株株转转移移到到限限定定条条件件下下培培养养，所所有有细细胞胞便便被被同同步步化化在在细胞周期中某一特定时期。细胞周期中某一特定时期。第33页，讲稿共86张，创作于星期三（五）特异的细胞周期（五）特异的细胞周期 特异的细胞周期是指那些特殊的细胞

18、所具特异的细胞周期是指那些特殊的细胞所具有的与标准的细胞周期相比有着鲜明特点的有的与标准的细胞周期相比有着鲜明特点的细胞周期。细胞周期。爪蟾早期胚胎细胞的细胞周期爪蟾早期胚胎细胞的细胞周期 酵母细胞的细胞周期酵母细胞的细胞周期 植物细胞的细胞周期植物细胞的细胞周期 细菌的细胞周期细菌的细胞周期第34页，讲稿共86张，创作于星期三爪蟾早期胚胎细胞的细胞周期爪蟾早期胚胎细胞的细胞周期细胞分裂快细胞分裂快,G1期、期、G2期非常短期非常短,S期也短期也短(所所有复制子都激活有复制子都激活),以至认为仅含有以至认为仅含有S期和期和M期，期，无需临时合成其它物质，子细胞在无需临时合成其它物质，子细胞在G

19、1、G2期期并不生长，越分裂体积越小并不生长，越分裂体积越小细胞周期调控因子和调节机制与一般体细胞标细胞周期调控因子和调节机制与一般体细胞标准的细胞周期基本是一致的准的细胞周期基本是一致的第35页，讲稿共86张，创作于星期三爪蟾早期胚胎细胞的细胞周期爪蟾早期胚胎细胞的细胞周期爪蟾早期胚胎细胞的细胞周期爪蟾早期胚胎细胞的细胞周期第36页，讲稿共86张，创作于星期三酵母细胞的细胞周期酵母细胞的细胞周期 酵母细胞的细胞周期与标准的细胞周期在酵母细胞的细胞周期与标准的细胞周期在 时相时相和调控方面相似。和调控方面相似。酵母细胞周期明显特点酵母细胞周期明显特点:酵母细胞周期持续时间较短；酵母细胞周期持续

20、时间较短；封闭式细胞分裂封闭式细胞分裂，即细胞分裂时核膜不解聚，即细胞分裂时核膜不解聚 纺锤体位于细胞核内；纺锤体位于细胞核内；在一定环境下，也进行有性繁殖在一定环境下，也进行有性繁殖第37页，讲稿共86张，创作于星期三芽殖酵母的细胞周期芽殖酵母的细胞周期起始点过后，细胞出芽起始点过后，细胞出芽进入进入S期期纺锤体装配与纺锤体装配与S期期DNA复制复制同时进行。同时进行。第38页，讲稿共86张，创作于星期三裂裂殖殖酵酵母母的的分分裂裂周周期期第39页，讲稿共86张，创作于星期三均等分裂，细胞生长仅是细胞长度的增加均等分裂，细胞生长仅是细胞长度的增加起始点有明显形态学标志起始点有明显形态学标志裂

21、殖酵母裂殖酵母芽殖酵母芽殖酵母第40页，讲稿共86张，创作于星期三植物细胞的细胞周期植物细胞的细胞周期植物细胞的细胞周期与动物细胞的标准细胞周期植物细胞的细胞周期与动物细胞的标准细胞周期非常相似，含有非常相似，含有G1期、期、S期、期、G2期和期和M期四个时期四个时期。期。植物细胞植物细胞不含中心体不含中心体，但在细胞分裂时可以正，但在细胞分裂时可以正常组装纺锤体。常组装纺锤体。植物细胞以形成植物细胞以形成中间板中间板的形式进行胞质分裂的形式进行胞质分裂第41页，讲稿共86张，创作于星期三植物细胞的细胞周期植物细胞的细胞周期第42页，讲稿共86张，创作于星期三细菌的细胞周期细菌的细胞周期 慢生

22、长慢生长细菌细胞周期过程与真核细胞周细菌细胞周期过程与真核细胞周期过程有一定相似之处。其期过程有一定相似之处。其DNA复制之前的准复制之前的准备时间与备时间与G1期类似。分裂之前的准备时间与期类似。分裂之前的准备时间与G2期类似。再加上期类似。再加上S期和期和M期，细菌的细胞周期，细菌的细胞周期也基本具备四个时期。期也基本具备四个时期。第43页，讲稿共86张，创作于星期三快速生长时，细胞周期有较大的变化，细菌分裂快速生长时，细胞周期有较大的变化，细菌分裂一次仅需一次仅需35min。而完成一次。而完成一次DNA复制需要复制需要40min,DNA复制前准备（复制前准备（G1）约）约10min；分裂

23、；分裂前准备（前准备（G2）约）约20min；一个周期；一个周期70min。细菌在快速生长情况下，细菌在快速生长情况下，如何协调快速分裂和如何协调快速分裂和最基本的最基本的DNA复制速度之间的矛盾复制速度之间的矛盾?在上一次细胞分裂结束时，细胞内的在上一次细胞分裂结束时，细胞内的DNA已经已经复制到一半。复制到一半。第44页，讲稿共86张，创作于星期三第45页，讲稿共86张，创作于星期三二、有丝分裂二、有丝分裂(mitosis)(mitosis)前期前期(prophase)(prophase)前中期前中期(prometaphase)(prometaphase)中期中期(metaphase)(m

24、etaphase)后期后期(anaphase)末期末期(telophase)(telophase)第46页，讲稿共86张，创作于星期三第47页，讲稿共86张，创作于星期三前期前期(prophase)(prophase)标标标标志志志志前前前前期期期期开开开开始始始始的的的的第第第第一一一一个个个个特特特特征征征征是是是是染染染染色色色色质质质质开开开开始始始始浓浓浓浓缩缩缩缩形形形形成成成成有丝分裂染色体有丝分裂染色体有丝分裂染色体有丝分裂染色体第二个特征细胞骨架解聚，有丝分裂纺锤体开始装配第二个特征细胞骨架解聚，有丝分裂纺锤体开始装配第二个特征细胞骨架解聚，有丝分裂纺锤体开始装配第二个特征细

25、胞骨架解聚，有丝分裂纺锤体开始装配GolgiGolgiGolgiGolgi体、体、体、体、ERERERER等细胞器解体，形成小的膜泡等细胞器解体，形成小的膜泡等细胞器解体，形成小的膜泡等细胞器解体，形成小的膜泡这种染色体由这种染色体由这种染色体由这种染色体由两条染色单体两条染色单体两条染色单体两条染色单体(chromatid)(chromatid)构成构成 在前期末，染色体主缢痕部位形成一种蛋白复在前期末，染色体主缢痕部位形成一种蛋白复 合物称为合物称为合物称为合物称为动粒动粒动粒动粒(kinetochore)(kinetochore)第48页，讲稿共86张，创作于星期三间期动物细胞含一个间期

26、动物细胞含一个MTOCMTOC，即中心体，在，即中心体，在S S期末，两个中心粒在各自垂直的方向复制出期末，两个中心粒在各自垂直的方向复制出一个中心粒，形成两个中心体。当前期开始一个中心粒，形成两个中心体。当前期开始时，时，2 2个中心体移向细胞两极，并同时组织个中心体移向细胞两极，并同时组织微管生长，由两极形成的微管通过微管结合微管生长，由两极形成的微管通过微管结合蛋白在正极末端相连，最后形成有丝分裂纺蛋白在正极末端相连，最后形成有丝分裂纺锤体。锤体。第49页，讲稿共86张，创作于星期三前中期前中期(prometaphase)(prometaphase)核膜破裂成小的膜泡，这一过程是由核纤层

27、蛋白中核膜破裂成小的膜泡，这一过程是由核纤层蛋白中特异的特异的Ser残基磷酸化导致核纤层解体残基磷酸化导致核纤层解体纺锤体微管与染色体的动粒结合，捕捉住染色纺锤体微管与染色体的动粒结合，捕捉住染色体，体，每个已复制的染色体有两个动粒，朝相反每个已复制的染色体有两个动粒，朝相反方向，保方向，保 证与两极的微管结合；纺锤体微管捕证与两极的微管结合；纺锤体微管捕捉住染色体后，形成三种类型的微管捉住染色体后，形成三种类型的微管 不断运动的染色体开始移向赤道板。细胞周期也由不断运动的染色体开始移向赤道板。细胞周期也由前中期前中期 逐渐向中期运转。逐渐向中期运转。第50页，讲稿共86张，创作于星期三中期中

28、期(metaphase)(metaphase)所所有有染染色色体体排排列列到到赤赤道道板板(Metaphase Plate)上，上，标志着细胞分裂已进入中期标志着细胞分裂已进入中期 是是什什么么机机制制确确保保染染色色体体正正确确排排列列在在赤赤道道板板上上？第51页，讲稿共86张，创作于星期三后期后期(anaphase)排列在赤道面上的染色体的姐妹染色单体分离产排列在赤道面上的染色体的姐妹染色单体分离产生向极运动。生向极运动。后期后期(anaphase)大致可以划分为连续的两个大致可以划分为连续的两个阶段，即后期阶段，即后期A和后期和后期B。后期后期A，动粒微管去装配变短，染色体产生，动粒微

29、管去装配变短，染色体产生两极运动。两极运动。后期后期B，极间微管长度增加，两极之间的距离，极间微管长度增加，两极之间的距离逐渐拉长，介导染色体向极运动。逐渐拉长，介导染色体向极运动。第52页，讲稿共86张，创作于星期三末期末期(telophase)(telophase)染色单体到达两极，即进入了末期染色单体到达两极，即进入了末期（telophase）,到达两极的染色单体开始到达两极的染色单体开始去浓缩去浓缩核膜开始重新组装核膜开始重新组装 Golgi体和体和ER重新形成并生长重新形成并生长核仁也开始重新组装，核仁也开始重新组装，RNA合成功能逐合成功能逐渐恢复渐恢复,有丝分裂结束有丝分裂结束。

30、第53页，讲稿共86张，创作于星期三胞质分裂胞质分裂(Cytokinesis)动物细胞胞质分裂动物细胞胞质分裂胞胞胞胞质质质质分分分分裂裂裂裂(cytokinesis)(cytokinesis)(cytokinesis)(cytokinesis)开开开开始始始始于于于于细细细细胞胞胞胞分分分分裂裂裂裂后后后后期期期期，在在在在赤赤赤赤道道道道板板板板周周周周围围围围细细细细胞胞胞胞表表表表面面面面下下下下陷陷陷陷，形形形形成成成成环环环环形形形形缢缢缢缢缩缩缩缩，称称称称为为为为分分分分裂裂裂裂沟沟沟沟(furrow)(furrow)。分分分分裂裂裂裂沟沟沟沟的的的的位位位位置置置置与与与与纺

31、纺纺纺锤锤锤锤体体体体和和和和钙钙钙钙离离离离子子子子浓浓浓浓度度度度的的的的变变变变化有关化有关化有关化有关 胞胞胞胞质质质质分分分分裂裂裂裂开开开开始始始始时时时时，大大大大量量量量肌肌肌肌动动动动蛋蛋蛋蛋白白白白和和和和肌肌肌肌球球球球蛋蛋蛋蛋白白白白在在在在中中中中体体体体处处处处组组组组装装装装成成成成微微微微丝丝丝丝并并并并相相相相互互互互组组组组成成成成微微微微丝丝丝丝束束束束，环环环环绕绕绕绕细细细细胞胞胞胞，称称称称为为为为收收收收缩缩缩缩环环环环。收收收收缩缩缩缩环环环环收收收收缩缩缩缩、收收收收缩缩缩缩环环环环处处处处细细细细胞胞胞胞膜膜膜膜融融融融合合合合并并并并形形形

32、形成成成成两两两两个个个个子细胞子细胞子细胞子细胞第54页，讲稿共86张，创作于星期三植物细胞胞质分裂植物细胞胞质分裂与动物细胞胞质分裂不同的是，植物与动物细胞胞质分裂不同的是，植物细胞胞质分裂是因为在细胞内形成新的细胞胞质分裂是因为在细胞内形成新的细胞膜和胞壁而将细胞分开细胞膜和胞壁而将细胞分开第55页，讲稿共86张，创作于星期三植物细胞胞质分裂植物细胞胞质分裂第56页，讲稿共86张，创作于星期三1、中心体、中心体（二）与有丝分裂直接相关的亚细胞结构（二）与有丝分裂直接相关的亚细胞结构2、动粒与着丝粒、动粒与着丝粒 动粒又称着丝点，是附着于着丝粒上的一动粒又称着丝点，是附着于着丝粒上的一种细

33、胞器，其外侧用于纺锤体微管附着，内种细胞器，其外侧用于纺锤体微管附着，内侧与着丝粒相互交织。侧与着丝粒相互交织。第57页，讲稿共86张，创作于星期三第58页，讲稿共86张，创作于星期三动粒动粒微管复制好的染色体着丝粒区染色单体第59页，讲稿共86张，创作于星期三3、纺锤体、纺锤体纺锤体是细胞分裂过程中的一种与染色体分离纺锤体是细胞分裂过程中的一种与染色体分离直接相关的细胞器，由微管和微管结合蛋白组直接相关的细胞器，由微管和微管结合蛋白组成，两端为星体。功能是将遗传物质均等分配成，两端为星体。功能是将遗传物质均等分配到两个子细胞。到两个子细胞。纺锤体微管类型纺锤体微管类型 动粒微管动粒微管：一端

34、固定在着丝粒上。另一端在中心体：一端固定在着丝粒上。另一端在中心体上或其附近，每个着丝点有从中心体长出上或其附近，每个着丝点有从中心体长出1530 条微条微管与之结合管与之结合 极性微管极性微管：不与染色体相互作用，一端在中心体内，：不与染色体相互作用，一端在中心体内，另一端游离。另一端游离。第60页，讲稿共86张，创作于星期三微管中心体极性微管纺锤极纺锤体的装配：纺锤体的装配：移动素类蛋白移动素类蛋白KRPs,细胞质动力蛋白细胞质动力蛋白第61页，讲稿共86张，创作于星期三第62页，讲稿共86张，创作于星期三第63页，讲稿共86张，创作于星期三星体微管动粒微管极微管纺锤极动粒复制好的染色体第

35、64页，讲稿共86张，创作于星期三（三）有丝分裂过程染色体运动的动力机制（三）有丝分裂过程染色体运动的动力机制1、染色体列队、染色体列队 与染色体列队相关的蛋白：与染色体列队相关的蛋白：Mad蛋白蛋白和和Bub蛋蛋白，白，可使动粒敏化，促使微管与动粒接触。可使动粒敏化，促使微管与动粒接触。Mad2和和Bud1位于前中期染色体的动粒上，位于前中期染色体的动粒上，如果染色体被纺锤体微管捕获，如果染色体被纺锤体微管捕获，Mad2和和Bud1蛋蛋白很快从动粒上消失。反之，则不消失，后期不白很快从动粒上消失。反之，则不消失，后期不能启动。能启动。第65页，讲稿共86张，创作于星期三Mad 蛋白和蛋白和B

36、ub蛋白蛋白使动粒敏感化，使动粒使动粒敏感化，使动粒与微管接触与微管接触染色体列队染色体列队第66页，讲稿共86张，创作于星期三染色体列队假说染色体列队假说牵拉假说牵拉假说：认为染色体向赤道方向运动，是由：认为染色体向赤道方向运动，是由于动粒微管牵拉的结果，动粒微管越长，拉力于动粒微管牵拉的结果，动粒微管越长，拉力越大，当染色体两侧动粒微管的作用力达到平越大，当染色体两侧动粒微管的作用力达到平衡时，染色体被稳定在赤道板上。衡时，染色体被稳定在赤道板上。外推假说外推假说：认为染色体向赤道方向运动，是：认为染色体向赤道方向运动，是由于星体的排斥力将染色体外推的结果，染由于星体的排斥力将染色体外推的

37、结果，染色体距离中心体越近，星体的外推力越强。色体距离中心体越近，星体的外推力越强。第67页，讲稿共86张，创作于星期三第68页，讲稿共86张，创作于星期三染色体分离染色体分离后期后期后期后期A和后期和后期和后期和后期B阶段假说阶段假说阶段假说阶段假说后期后期后期后期A A：动粒微管的：动粒微管的：动粒微管的：动粒微管的缩短缩短缩短缩短，将染色体逐渐拉向两极。，将染色体逐渐拉向两极。动粒微管的缩短是微管蛋白亚单位去聚合结果。是动粒微管的缩短是微管蛋白亚单位去聚合结果。是动力蛋白沿动粒微管向极部运动的结果。动力蛋白沿动粒微管向极部运动的结果。后期后期后期后期B B：极微管在正端添加微管蛋白亚单位

38、进行极微管在正端添加微管蛋白亚单位进行聚合聚合延长延长，使两极的极微管产生重叠的区，使两极的极微管产生重叠的区，使两极的极微管产生重叠的区，使两极的极微管产生重叠的区.KRPsKRPs在来自在来自两极的极性微管间搭桥。两极的极性微管间搭桥。KRPsKRPs向微管正极行走，使极微管间产生滑动，形成将两向微管正极行走，使极微管间产生滑动，形成将两向微管正极行走，使极微管间产生滑动，形成将两向微管正极行走，使极微管间产生滑动，形成将两极分开的力极分开的力极分开的力极分开的力.胞质动力蛋白胞质动力蛋白胞质动力蛋白胞质动力蛋白在星体微管和细胞膜之间搭桥，向星体在星体微管和细胞膜之间搭桥，向星体微管负极运

39、动，进一步将两极拉长微管负极运动，进一步将两极拉长.第69页，讲稿共86张，创作于星期三后期后期后期后期A A后期后期后期后期B B力产生的机制力产生的机制：后期后期A，微管去聚合假说，微管去聚合假说后期后期B，纺锤体微管滑动假，纺锤体微管滑动假说说染色体分离的力染色体分离的力拉力：由动粒微管去装配产生拉力：由动粒微管去装配产生推力：由极微管的聚合所产生推力：由极微管的聚合所产生第70页，讲稿共86张，创作于星期三第三节第三节 细胞周期的调控细胞周期的调控美国科学家美国科学家利兰利兰利兰利兰 哈特韦尔哈特韦尔哈特韦尔哈特韦尔、英国科学家、英国科学家、英国科学家、英国科学家迪莫西迪莫西迪莫西迪莫

40、西亨特亨特亨特亨特和和保保罗罗 纳斯纳斯纳斯纳斯因发现了细胞周期的关键分子的调节作用获得因发现了细胞周期的关键分子的调节作用获得因发现了细胞周期的关键分子的调节作用获得因发现了细胞周期的关键分子的调节作用获得20012001年医学生理诺贝尔奖。年医学生理诺贝尔奖。年医学生理诺贝尔奖。年医学生理诺贝尔奖。利兰利兰利兰利兰 哈特韦尔哈特韦尔发现控制细胞周期的发现控制细胞周期的发现控制细胞周期的发现控制细胞周期的“start”start”基因。基因。基因。基因。迪莫西迪莫西迪莫西迪莫西亨特亨特亨特亨特发现细胞周期的关键调节物质发现细胞周期的关键调节物质发现细胞周期的关键调节物质发现细胞周期的关键调节

41、物质CDK（细胞周（细胞周期蛋白依赖激酶）期蛋白依赖激酶）保罗保罗 纳斯发现了调节纳斯发现了调节纳斯发现了调节纳斯发现了调节CDKCDK功能的功能的cyclincyclin（细胞周期蛋白）（细胞周期蛋白）（细胞周期蛋白）（细胞周期蛋白）第71页，讲稿共86张，创作于星期三一、一、MPFMPF（成熟促进因子）的发现（成熟促进因子）的发现细细胞胞融融合合与与PCC(Premature chromosomal condense)19701970年，年，年，年，RaoRao和和JohnsonJohnson将细胞进行同步化培养出将细胞进行同步化培养出将细胞进行同步化培养出将细胞进行同步化培养出不同时期的

42、细胞，将不同时期的细胞，将不同时期的细胞，将不同时期的细胞，将MM期细胞与其他间期细胞在仙期细胞与其他间期细胞在仙期细胞与其他间期细胞在仙期细胞与其他间期细胞在仙台病毒介导下融合，并继续培养一段时间，发现与台病毒介导下融合，并继续培养一段时间，发现与台病毒介导下融合，并继续培养一段时间，发现与台病毒介导下融合，并继续培养一段时间，发现与M期细胞融合的间期细胞发生了形态各异的染色体期细胞融合的间期细胞发生了形态各异的染色体期细胞融合的间期细胞发生了形态各异的染色体期细胞融合的间期细胞发生了形态各异的染色体凝集，称为凝集，称为凝集，称为凝集，称为染色体超前凝集染色体超前凝集染色体超前凝集染色体超前

43、凝集（PCCPCC）；不同时期的）；不同时期的）；不同时期的）；不同时期的间期细胞与间期细胞与间期细胞与间期细胞与MM期细胞融合，产生的期细胞融合，产生的期细胞融合，产生的期细胞融合，产生的PCCPCC形态各异。形态各异。G1+M PCCG1+M PCC细单线状细单线状细单线状细单线状 S+M PCCS+M PCC为粉末状为粉末状为粉末状为粉末状 G2+M PCCG2+M PCC双线状双线状第72页，讲稿共86张，创作于星期三人人M期细胞与袋鼠（期细胞与袋鼠（Ptk）G1、S、G2期细胞融期细胞融合诱导合诱导PCC：提示：提示M期细胞存在诱导期细胞存在诱导PCC的因的因子；称为子；称为细胞促分

44、裂因子细胞促分裂因子(MPF)第73页，讲稿共86张，创作于星期三MPF的发现及其生化实质的发现及其生化实质MPF的发现的发现注射实验注射实验用用非非洲洲爪爪蟾蟾分分裂裂中中期期的的卵卵细细胞胞质质提提取取物物注注射射到到非非洲洲爪爪蟾蟾的的卵卵母母细细胞胞，能能使使卵卵母母细细胞胞进进入入分分裂裂中期，使核破裂，并形成纺锤体中期，使核破裂，并形成纺锤体用用细细胞胞间间期期的的提提取取物物注注射射卵卵母母细细胞胞，不不能能使使卵母细胞进入分裂中期卵母细胞进入分裂中期第74页，讲稿共86张，创作于星期三注射实验表明：成熟卵细胞质中，含有促卵母注射实验表明：成熟卵细胞质中，含有促卵母细胞成熟的因子

45、，称做细胞成熟的因子，称做MPF。MPF在细胞周期中波动很大，在有丝分裂前急在细胞周期中波动很大，在有丝分裂前急剧升高，有丝分裂后急剧下降，且普遍存在于剧升高，有丝分裂后急剧下降，且普遍存在于动物细胞动物细胞注射来自M期细胞的细胞质容易检测到的纺锤体注射来自间期细胞的细胞质卵母细胞进入M期卵母细胞不进入M期卵母细胞卵母细胞第75页，讲稿共86张，创作于星期三MPF的纯化工作：进展缓慢，的纯化工作：进展缓慢，1988年，年，Maller 实验室的实验室的Lohka等人分离得到微克级的纯化等人分离得到微克级的纯化MPF，证明其含有，证明其含有P32和和P45两种蛋白，只有两者两种蛋白，只有两者结合

46、后，才表现出蛋白激酶活性。结合后，才表现出蛋白激酶活性。第76页，讲稿共86张，创作于星期三P34cdc2激酶的发现及其与激酶的发现及其与MPF的关系的关系以酵母为材料进行研究以酵母为材料进行研究 cdc基因基因:与细胞分裂和细胞周期调控有关的基与细胞分裂和细胞周期调控有关的基因。因。对分离的对分离的裂殖酵母裂殖酵母突变体的研究发现，突变体的研究发现，Cdc2基因基因是一种重要的基因，缺乏是一种重要的基因，缺乏Cdc2基因，细胞停留在基因，细胞停留在G2/M交界处。其表达产物是交界处。其表达产物是P34cdc2蛋白，具有蛋白，具有蛋蛋白激酶白激酶活性。但其激酶活性的表现必须要与另一活性。但其激

47、酶活性的表现必须要与另一种蛋白种蛋白P56cdc13结合。结合。第77页，讲稿共86张，创作于星期三芽殖酵母也有一个关键性的基因芽殖酵母也有一个关键性的基因Cdc28。Cdc28基因突变，细胞停留在基因突变，细胞停留在G1/S交界处或交界处或G2/M交交界处。界处。Cdc28基因的表达产物是基因的表达产物是P34cdc28。是。是P34cdc2蛋白同源物。蛋白同源物。另一些科学家以海胆卵为材料，发现了另一些科学家以海胆卵为材料，发现了细胞细胞周期蛋白周期蛋白(cyclin)第78页，讲稿共86张，创作于星期三MPF由两个不同的亚基组成由两个不同的亚基组成催化亚基催化亚基 是丝氨酸是丝氨酸/苏氨

48、酸型蛋白激酶苏氨酸型蛋白激酶,其活性依赖于周期蛋白，故其活性依赖于周期蛋白，故被称为被称为周期蛋白周期蛋白依赖性蛋白激酶依赖性蛋白激酶(Cyclin-dependent protein kinase，Cdks)调节亚基调节亚基：周期蛋白周期蛋白(Cyclin)：其浓度在细其浓度在细胞周期中呈周期性变化胞周期中呈周期性变化MPF是是一一种种使使多多种种底底物物蛋蛋白白磷磷酸酸化化的的蛋蛋白白激激酶酶；由由M期期Cyclin-Cdk形成的复合物。形成的复合物。MPF=p34cdc2+cyclin第79页，讲稿共86张，创作于星期三周期蛋白依赖细胞周期蛋白的激酶(Cdk)第80页，讲稿共86张，创作

49、于星期三 Species Cdks Cyclins 裂殖酵母裂殖酵母裂殖酵母裂殖酵母 CDC2(p34CDC2(p34cdc2cdc2),pucl(G),pucl(G1 1 cyclin)cyclin)CDC13(mitotic CDC13(mitotic cyclin)cyclin)芽殖酵母芽殖酵母芽殖酵母芽殖酵母 CDC28,CDC28,Cln1、Cln2、Cln3 (G(G1 1cyclin)cyclin)Clb(mitotic cyclin)Clb(mitotic cyclin)哺乳哺乳哺乳哺乳动动动动物物物物 Cdk 1-7 cyclin A-HCdk 1-7 cyclin A-H

50、G G1 1/S Cdk2 cyclin E/S Cdk2 cyclin E G G2 2/M Cdk1 cyclin B/A/M Cdk1 cyclin B/A Early G Early G1 1 Cdk2,Cdk4,Cdk5 cyclin D Cdk2,Cdk4,Cdk5 cyclin D S S Cdk2 cyclin A Cdk2 cyclin A 三、周期蛋白三、周期蛋白 （有数十种）（有数十种）第81页，讲稿共86张，创作于星期三周期蛋白分子结构特征周期蛋白分子结构特征各类周期蛋白均含有一段约各类周期蛋白均含有一段约各类周期蛋白均含有一段约各类周期蛋白均含有一段约100100个氨