医学细胞生物学第13章细胞的分裂和细胞周期.ppt

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1、1 细胞分裂及细胞周期的概述1 细胞分裂1 细胞周期及其调控 1 细胞周期与医学的关系 细胞分裂与细胞周期细胞分裂与细胞周期细胞分裂与细胞周期细胞分裂与细胞周期细胞分裂与细胞周期概述细胞分裂与细胞周期概述细胞分裂(cell division)是一个亲代细胞形成子代细胞的过程；通过分裂，亲代细胞的遗传物质及某些细胞组分可相对均等地分配到子代细胞中。细胞分裂的概念细胞分裂的概念细胞分裂缓解表面积/体积压力有效保证了生物遗传的稳定性；细胞分裂是个体发生的基础；是多细胞生物个体生长的基础；参与器官组织的维持和更新。机体内细胞增殖与凋亡的生死平衡细胞分裂与细胞周期概述细胞分裂与细胞周期概述细胞分裂的生物

2、学意义细胞分裂的生物学意义细胞分裂与细胞周期概述细胞分裂与细胞周期概述细胞分裂的生物学意义细胞分裂的生物学意义细胞分裂缓解表面积/体积压力有效保证了生物遗传的稳定性；细胞分裂是个体发生的基础；是多细胞生物个体生长的基础；参与器官组织的维持和更新。机体内细胞增殖与凋亡的生死平衡细胞分裂与细胞周期概述细胞分裂与细胞周期概述细胞分裂的生物学意义细胞分裂的生物学意义细胞分裂缓解表面积/体积压力有效保证了生物遗传的稳定性；细胞分裂是个体发生的基础；是多细胞生物个体生长的基础；参与器官组织的维持和更新。机体内细胞增殖与凋亡的生死平衡细胞分裂与细胞周期概述细胞分裂与细胞周期概述细胞分裂的生物学意义细胞分裂的

3、生物学意义细胞分裂缓解表面积/体积压力有效保证了生物遗传的稳定性；细胞分裂是个体发生的基础；是多细胞生物个体生长的基础；参与器官组织的维持和更新。机体内细胞增殖与凋亡的生死平衡细胞分裂与细胞周期概述细胞分裂与细胞周期概述细胞分裂的生物学意义细胞分裂的生物学意义细胞分裂缓解表面积/体积压力有效保证了生物遗传的稳定性；细胞分裂是个体发生的基础；是多细胞生物个体生长的基础；参与器官组织的维持和更新。机体内细胞增殖与凋亡的生死平衡细胞分裂缓解表面积/体积压力有效保证了生物遗传的稳定性；细胞分裂是个体发生的基础；是多细胞生物个体生长的基础；参与器官组织的维持和更新。机体内细胞增殖与凋亡的生死平衡细胞分裂

4、与细胞周期概述细胞分裂与细胞周期概述细胞分裂的生物学意义细胞分裂的生物学意义Cells Cells are are balanced balanced between between-life and death-life and death-apoptosisapoptosisapoptosisapoptosisproliferationproliferationproliferationproliferation细胞分裂与细胞周期概述细胞分裂与细胞周期概述细胞周期的概念细胞周期的概念细胞分裂的过程总是周期性进行，通常将细胞从上次分裂结束到下次分裂结束所经历的规律性变化称为一个细胞周期（ce

5、ll cycle）细胞周期通常包括数个彼此协调的进程，具有可调控性细胞生长DNA复制细胞周期开始细胞分裂细胞周期调节点1 细胞分裂及细胞周期的概述1 细胞分裂1 细胞周期及其调控 1 细胞周期与医学的关系 细胞分裂与细胞周期细胞分裂与细胞周期细胞分裂与细胞周期细胞分裂与细胞周期第一节第一节 细胞分裂细胞分裂1 无丝分裂（amitosis）1 有丝分裂（mitosis）1 减数分裂（meiosis）无丝分裂无丝分裂（amitosis）最简单的细胞分裂方式，包括细胞核分裂和细胞质分割两个阶段；分裂时没有纺锤丝的形成,没有染色体的组装，子细胞核由母细胞核直接断裂形成，也称为直接分裂。分裂进程中耗能少

6、，且细胞仍可行使功能，因此，常见于低等生物及创伤、癌变、衰老组织中。无丝分裂无丝分裂（amitosis）In side the cellMitosis-3有丝分裂（mitosis）有丝分裂器 有丝分裂（mitosis）是真核生物体细胞的分裂方式，其主要特征是分裂时期出现了由纺锤体和染色体组成的有丝分裂器，将遗传物质平均分配到两个子细胞中保证了细胞在遗传上的稳定性。根据染色体的形态变化，基本分为前、中、后、末四个时期细胞核膜完整，具有明显的核仁，染色体均匀分布在细胞核中有丝分裂（mitosis）有丝分裂过程有丝分裂过程 间期 前期 中期 后期 末期早前期中前期晚前期早后期晚后期核仁解体、核膜破裂

7、；染色质凝集成为染色体、中心体放出微管形成纺锤体，并确定了分裂极，染色体逐渐向纺锤体的赤道面移动有丝分裂（mitosis）间期 前期 中期 后期 末期早前期中前期晚前期早后期晚后期有丝分裂过程有丝分裂过程有丝分裂（mitosis）有丝分裂过程有丝分裂过程前期细胞内事件前期细胞内事件 核仁组织者组装至所属染色体中，核仁分解并最终消失；核纤层蛋白磷酸化，导致核纤层降解，核膜随之破裂；组蛋白H1磷酸化，使染色质(螺线管)组装成染色体，并在着丝粒两侧附着动粒;中心体发出微管形成星体并向细胞两极移动，形成纺锤体。有丝分裂（mitosis）有丝分裂过程有丝分裂过程前期细胞内事件前期细胞内事件 核仁组织者组

8、装至所属染色体中，核仁分解并最终消失；核纤层蛋白磷酸化，导致核纤层降解，核膜随之破裂；组蛋白H1磷酸化，使染色质(螺线管)组装成染色体，并在着丝粒两侧附着动粒;中心体发出微管形成星体并向细胞两极移动，形成纺锤体。有丝分裂（mitosis）有丝分裂过程有丝分裂过程前期细胞内事件前期细胞内事件 核仁组织者组装至所属染色体中，核仁分解并最终消失；核纤层蛋白磷酸化，导致核纤层降解，核膜随之破裂；组蛋白H1磷酸化，使染色质(螺线管)组装成染色体，并在着丝粒两侧附着动粒;中心体发出微管形成星体并向细胞两极移动，形成纺锤体。有丝分裂（mitosis）有丝分裂过程有丝分裂过程前期细胞内事件前期细胞内事件 核仁

9、组织者组装至所属染色体中，核仁分解并最终消失；核纤层蛋白磷酸化，导致核纤层降解，核膜随之破裂；组蛋白H1磷酸化，使染色质(螺线管)组装成染色体，并在着丝粒两侧附着动粒;中心体发出微管形成星体并向细胞两极移动，形成纺锤体。染色体聚集在纺锤体的赤道面上，并与纺锤体共同形成有丝分裂器，每条染色体有两条姐妹染色单体有丝分裂（mitosis）间期 前期 中期 后期 末期早前期中前期晚前期早后期晚后期有丝分裂过程有丝分裂过程有有丝丝分分裂裂器器的的组组成成有丝分裂器包括纺锤体和染色体，纺锤体由位于中心体附近的星体微管、与染色体着丝点相连的动粒微管以及由贯穿两极的极间微管共同构成，三种微管都是由中心体发射的

10、。染色体通过动粒与动粒微管相连，分裂期间所有的染色体行为都与动粒微管的动态变化有关。姐妹染色单体发生分离并移向细胞两极有丝分裂（mitosis）间期 前期 中期 后期 末期早前期中前期晚前期早后期晚后期有丝分裂过程有丝分裂过程染染色色单单体体的的分分离离和和向向极极运运动动染色单体的向极运动依靠微管的牵引完成，可分为两个阶段：1.后期A(早后期):单体借助马达蛋白及微管的解聚实现分离；2.后期B(晚后期):马达蛋白的作用使两极间的距离增加，纺锤体迅速拉长，染色单体彼此快速分开。染色单体的分离与染色体的着丝粒序列的断裂有关，而与动粒微管无关；Microtubules and Motors in

11、the spindleMicrotubules and Motors in the spindle细胞核、核仁重新出现，染色体解聚成为染色质，纺锤体消失，细胞质通过收缩环的作用发生分割有丝分裂（mitosis）间期 前期 中期 后期 末期早前期中前期晚前期早后期晚后期有丝分裂过程有丝分裂过程有丝分裂（mitosis）有丝分裂过程有丝分裂过程后期细胞内事件后期细胞内事件 核仁组织者以袢环形式游离出所属染色体，并开始转录rRNA，形成核仁；核纤层蛋白去磷酸化，核纤层重建，核膜随之重建；由于组蛋白H1去磷酸化，染色体解聚成丝状染色质;细胞质发生分割细胞骨架与细胞质分割细胞骨架与细胞质分割细胞分裂全程

12、包括细胞核分裂和细胞质分割过程，一旦核分裂完成，接着要进行细胞质分割，只有当细胞质实现正常分割，才能形成正常的后代细胞。动物细胞的胞质分割是由微丝（肌动蛋白）与其结合蛋白（肌球蛋白）形成的收缩环(如图)实现的。植物细胞则通过形成细胞板来完成洋葱根尖细胞的缩时显微电影技术观察洋葱根尖细胞的缩时显微电影技术观察细胞的有丝分裂观察细胞的有丝分裂观察Animal CellPlant CellMitosis-animal cell and onionMitosis-onionWhich phases can you see?ProphaseMetaphaseAnaphaseTelophaseInterp

13、hase封闭式有丝分裂封闭式有丝分裂和和开放式有丝分裂开放式有丝分裂低等单细胞生物高等动植物减数分裂（meiosis）是指有性生殖个体产生生殖细胞（配子）的过程中所发生的一种特殊细胞分裂方式，主要特点是：细胞连续分裂两次，而DNA只复制一次，所形成的四个配子中染色体数目都减少了一半（单倍的染色体,n）；在分裂的过程中，同源染色体发生交换、重组和自由组合，使得子细胞的遗传物质发生了变异。减数分裂（meiosis）减数分裂的基本概念减数分裂的基本概念减数分裂（meiosis）减数分裂的生物学意义减数分裂的生物学意义 减数分裂使配子染色体数目减半（2nn），保证了世代间染色体数量的恒定；减数分裂过程

14、中发生遗传物质的交换、重组及随机分配，使生殖细胞呈现遗传上的多样性，为生物的变异提供基础。减数分裂的分期减数分裂的分期减数分裂的过程减数分裂的过程减数分裂（meiosis）减数分裂的过程减数分裂的过程减数分裂的过程减数分裂的过程第一次减数分裂第一次减数分裂第一次减数分裂第一次减数分裂减数分裂（meiosis）减数分裂前间减数分裂前间 期期 前期前期I（早前期）（早前期）前期前期I（晚前期）（晚前期）中中 期期 I 后后 期期 I 末末 期期I 细线期偶线期双线期终变期粗线期 中期I前期I的分期和各期的染色体行为减数分裂（meiosis）减数分裂的过程减数分裂的过程减数分裂的过程减数分裂的过程第

15、一次减数分裂第一次减数分裂第一次减数分裂第一次减数分裂细线期染色体已复制，但仍呈单条细丝状，彼此缠绕；通过端粒附着于核膜上；染色体上出现大小不一的珠状结构，称为染色粒细线期细线期偶线期偶线期粗线期粗线期减数分裂的过程减数分裂的过程减数分裂的过程减数分裂的过程第一次减数分裂第一次减数分裂第一次减数分裂第一次减数分裂减数分裂（meiosis）偶线期染色体缩短、变粗；同源染色体发生配对，即联会；在粗线期，染色体再进一步缩短变粗，联会后的染色体发生片段的交换。联会通过联会复合体结构得以实现，该复合体在同源染色体之间沿纵轴方向形成。其微细结构包括侧生组分和中央组分。在联会后，通过重组结的作用，同源染色体

16、的非姐妹染色单体之间发生部分片段的交换和重组。Z-DNA（占0.3%），出现于偶线期，参与联会复合体的形成。联会复合体二价体二价体二价体二价体(四分体四分体四分体四分体)与单价体与单价体与单价体与单价体(二分体二分体二分体二分体)减数分裂（meiosis）减数分裂的过程减数分裂的过程减数分裂的过程减数分裂的过程第一次减数分裂第一次减数分裂第一次减数分裂第一次减数分裂双线期双线期双线期，已发生片段交换的同源染色体发生去联会，随后彼此分开，但在染色单体之间还残留一些接触点，即为交叉，是粗线期非姐妹染色单体之间发生片段互换的形态学证据；在某些生物中，双线期持续时间最长，染色体呈灯刷状（人卵母细胞可长

17、达50年）。终变期终变期减数分裂（meiosis）减数分裂的过程减数分裂的过程减数分裂的过程减数分裂的过程第一次减数分裂第一次减数分裂第一次减数分裂第一次减数分裂终变期交叉开始端化，同源染色体仅在其端部靠交叉结合在一起，使染色体（四分体）呈现O、8等特殊形态；此时，前期I接近尾声，核仁消失，核膜崩解，纺锤体形成，中期I即将来临。减数分裂（meiosis）减数分裂的过程减数分裂的过程减数分裂的过程减数分裂的过程第一次减数分裂第一次减数分裂第一次减数分裂第一次减数分裂 前期前期I I 中期中期I I 后期后期I I 间期间期 减数分裂（meiosis）减数分裂的过程减数分裂的过程减数分裂的过程减数

18、分裂的过程第一次减数分裂第一次减数分裂第一次减数分裂第一次减数分裂 后期I：同源染色体分离移向细胞两极；非同源染色体以自由组合的方式进入两极；末期I：胞质分裂后形成两个子细胞，每个子细胞所含染色体数为原来的一半；每条染色体含两条染色单体；多数生物染色体不会解聚，保持其染色体状态。前期I中期I后期I末期I非同源染色体自由组合减数分裂的过程减数分裂的过程减数分裂的过程减数分裂的过程第二次减数分裂第二次减数分裂第二次减数分裂第二次减数分裂减数分裂（meiosis）前期前期II II 中期中期II II 后期后期II II 末期末期II II 单倍体单倍体 子细胞子细胞 2n n n nMeiosis

19、有丝分裂有丝分裂Vs减数分裂减数分裂第二节第二节 细胞周期及其调控细胞周期及其调控1 细胞周期及相关概念1 细胞周期的动态变化1 细胞周期的调控细胞生长DNA复制细胞周期开始细胞分裂细胞周期调节点细胞分裂的过程总是周期性进行，通常将细胞从上次分裂结束到下次分裂结束所经历的规律性变化称为细胞周期（cell cycle）,包括分裂期（95%);细胞周期及相关概念细胞周期细胞周期细胞周期细胞周期细胞生长DNA复制细胞周期开始细胞分裂细胞周期调节点分裂间期是新生细胞的生长过程，根据细胞的生理生化的变化特点，可分为G1期、S期、G2期当细胞生长达到一定的体积，其表面积与体积的关系成为制约细胞生存的主要因

20、素，而细胞分裂成为延续细胞生命的必然途径。细胞周期及相关概念细胞周期细胞周期细胞周期细胞周期细胞周期时间细胞周期时间细胞周期时间细胞周期时间细胞周期及相关概念细胞沿着G1SG2M期的路线运转一个周期所需的时间为细胞周期时间。不同物种、不同发育阶段、不同组织细胞周期时间差异很大细胞周期时间的长短主要决定于G1期的长短 某些真核生物的某些真核生物的细胞周期胞周期时间细胞类型 细胞周期时间 早期的蛙胚细胞 30分钟酵母细胞 1.53小时 肠表皮细胞 12小时 培养的哺乳动物成纤维细胞 20小时 人的肝细胞 1年 细胞周期时间细胞周期时间细胞周期时间细胞周期时间细胞周期及相关概念细胞沿着G1SG2M期

21、的路线运转一个周期所需的时间为细胞周期时间。不同物种、不同发育阶段、不同组织细胞周期时间差异很大细胞周期时间的长短主要决定于G1期的长短 正常体细胞 早期胚胎细胞 细胞周期时间细胞周期时间细胞周期时间细胞周期时间细胞周期及相关概念细胞沿着G1SG2M期的路线运转一个周期所需的时间为细胞周期时间。不同物种、不同发育阶段、不同组织细胞周期时间差异很大细胞周期时间的长短主要决定于G1期的长短细胞周期时间细胞周期时间细胞周期时间细胞周期时间细胞周期及相关概念细胞沿着G1SG2M期的路线运转一个周期所需的时间为细胞周期时间。不同物种、不同发育阶段、不同组织细胞周期时间差异很大细胞周期时间的长短主要决定于

22、G1期的长短细胞周期与细胞类型细胞周期与细胞类型细胞周期与细胞类型细胞周期与细胞类型细胞周期及相关概念根据细胞在细胞周期中的运转特点，可将真核细胞分为三类：1 1、持续分裂细胞,又称周期性细胞，即在细胞周期中连续运转的细胞，如各种类型的干细胞 2、终端分化细胞,即永久性失去分裂能力的细胞（肌、神经细胞）3、G0细胞,又称休眠细胞，暂时脱离细胞周期,但在某些条件的诱导下重新进入细胞周期，如肝细胞 细胞周期与细胞类型细胞周期与细胞类型细胞周期与细胞类型细胞周期与细胞类型细胞周期及相关概念根据细胞在细胞周期中的运转特点，可将真核细胞分为三类：1、持续分裂细胞,又称周期性细胞，即在细胞周期中连续运转的

23、细胞，如各种类型的干细胞 2 2、终端分化细胞,即永久性失去分裂能力的细胞（肌、神经细胞）3、G0细胞,又称休眠细胞，暂时脱离细胞周期,但在某些条件的诱导下重新进入细胞周期，如肝细胞 细胞周期与细胞类型细胞周期与细胞类型细胞周期与细胞类型细胞周期与细胞类型细胞周期及相关概念根据细胞在细胞周期中的运转特点，可将真核细胞分为三类：1、持续分裂细胞,又称周期性细胞，即在细胞周期中连续运转的细胞，如各种类型的干细胞 2、终端分化细胞,即永久性失去分裂能力的细胞（肌、神经细胞）3 3、G0细胞,又称休眠细胞，暂时脱离细胞周期,但在某些条件的诱导下重新进入细胞周期，如肝细胞 细胞周期研究的重要方法：细胞同

24、步化细胞周期研究的重要方法：细胞同步化细胞周期研究的重要方法：细胞同步化细胞周期研究的重要方法：细胞同步化 细胞周期及相关概念为了研究细胞周期的不同阶段的生化特性，必须获得大量细胞周期一致性的细胞,这就是细胞同步化，分为自然同步化和人工同步化；常见人工同步化方法 1、诱导同步法 2、选择同步法细胞同步化之前细胞同步化之前细胞同步化之后细胞同步化之后细胞周期及相关概念为了研究细胞周期的不同阶段的生化特性，必须获得大量细胞周期一致性的细胞,这就是细胞同步化，分为自然同步化和人工同步化；常见人工同步化方法 1、诱导同步法 2、选择同步法胸腺嘧啶阻断技术高浓度的胸腺嘧啶能够阻断DNA合成所需的核苷酸的

25、合成,因此，将细胞群体培养在高浓度的胸腺嘧啶的培养液，可获得S期同步化细胞。细胞周期研究的重要方法：细胞同步化细胞周期研究的重要方法：细胞同步化细胞周期研究的重要方法：细胞同步化细胞周期研究的重要方法：细胞同步化 细胞周期及相关概念为了研究细胞周期的不同阶段的生化特性，必须获得大量细胞周期一致性的细胞,这就是细胞同步化，分为自然同步化和人工同步化；常见人工同步化方法 1、诱导同步法 2、选择同步法中期阻断法某些药物，如秋水仙素可抑制微管的聚合,因而抑制有丝分裂器的形成,将细胞阻断在有丝分裂的中期。细胞周期研究的重要方法：细胞同步化细胞周期研究的重要方法：细胞同步化细胞周期研究的重要方法：细胞同

26、步化细胞周期研究的重要方法：细胞同步化 细胞周期及相关概念为了研究细胞周期的不同阶段的生化特性，必须获得大量细胞周期一致性的细胞,这就是细胞同步化，分为自然同步化和人工同步化；常见人工同步化方法 1、诱导同步法 2、选择同步法有丝分裂选择法有丝分裂选择法是根据M期细胞会变圆，并脱离容器壁的特性。通过物理振荡而收集M期细胞。此法的优点是不受药物的影响,同步化程度高,不足之处是分离的细胞少，手续繁琐。细胞周期研究的重要方法：细胞同步化细胞周期研究的重要方法：细胞同步化细胞周期研究的重要方法：细胞同步化细胞周期研究的重要方法：细胞同步化 细胞周期及相关概念细胞周期研究的重要方法：无细胞系统细胞周期研

27、究的重要方法：无细胞系统细胞周期研究的重要方法：无细胞系统细胞周期研究的重要方法：无细胞系统 第二节第二节 细胞周期及其调控细胞周期及其调控1 细胞周期及相关概念1 细胞周期的动态变化1 细胞周期的调控间期细胞常处于贴附状态，为扁平状，胞内形态无明显变化；从间期向分裂期过渡时，细胞由贴附状态转变为（半）漂浮状态，细胞变为球形。分裂期细胞内结构剧烈变化（核膜、核仁、染色体、纺锤体等）细胞周期的动态变化周期内细胞形态的变化周期内细胞形态的变化细胞的接触抑制细胞的接触抑制周期内细胞形态周期内细胞形态周期内细胞生理变化周期内细胞生理变化G1G1期是期是DNADNA复制的准备期复制的准备期细胞周期的动态

28、变化大量进行RNA及蛋白质的合成G1期合成的蛋白质包括：1、G1向S过渡所需的酶；2、S期DNA复制所需的酶类多种蛋白质发生磷酸化细胞膜对物质的转运作用加强G1至S期之间的限制点（R点）细胞周期的动态变化周期内细胞生理变化周期内细胞生理变化S S期完成期完成DNADNA的复制的复制 放射性同位素标记的放射性同位素标记的T T渗入渗入S S期细胞期细胞DNA的放射性(实心圆)和组蛋白放射性(空心圆)进行大量的DNA复制，常染色质的复制先于异染色质；GC含量高的先于AT含量高的。组蛋白大量合成，与DNA的合成是同步的中心粒复制 细胞周期的动态变化周期内细胞生理变化周期内细胞生理变化S S期完成期完

29、成DNADNA的复制的复制进行大量的DNA复制，常染色质的复制先于异染色质；GC含量高的先于AT含量高的。组蛋白大量合成，与DNA的合成是同步的中心粒复制 细胞周期的动态变化周期内细胞生理变化周期内细胞生理变化G2G2期是细胞分裂的准备期期是细胞分裂的准备期微管蛋白大量合成对M期核膜破裂及染色质凝集有重要作用的成熟促进因子（MPF）在G2期合成中心粒逐步分开，并向细胞两极移动 细胞周期的动态变化周期内细胞生理变化周期内细胞生理变化MM期完成细胞分裂期完成细胞分裂细胞核分裂（有丝分裂器）细胞质分裂（收缩环）RNA、蛋白质合成显著降低细胞膜变化显著，细胞变为球形Cell cycle第二节第二节 细

30、胞周期及其调控细胞周期及其调控1 细胞周期及相关概念1 细胞周期的动态变化1 细胞周期的调控细胞周期的调控细胞周期调控的基本概念细胞周期调控的基本概念细胞周期调控的控制系统：1、各细胞周期事件都是由中央控制器控制的；在每一个周期事件中,通过“检测器”向控制中心发回信号，作为进一步调控的依据。2、细胞周期的控制系统是一个典型的生化操作装置，其本质是蛋白质的相互作用细胞周期调控的基本模式细胞周期调控模拟系统 细胞周期调控的两种模式细胞周期调控的两种模式 细胞周期调控系统的核心细胞周期调控系统的核心细胞周期的调控 经典细胞周期调控因子经典细胞周期调控因子经典细胞周期调控因子经典细胞周期调控因子MPF

31、MPF的发现的发现的发现的发现？G1S及G2M是细胞周期调控的关键时期对G2M调控过程的探索中央控中央控制器制器细胞周期调控系统的核心细胞周期调控系统的核心细胞周期的调控 经典细胞周期调控因子经典细胞周期调控因子经典细胞周期调控因子经典细胞周期调控因子MPFMPF的发现的发现的发现的发现细胞融合实验发现染色体早熟凝集现象细胞融合实验发现染色体早熟凝集现象细胞融合实验发现染色体早熟凝集现象细胞融合实验发现染色体早熟凝集现象对G2M调控过程的探索将处于M期的细胞与处于细胞周期其他阶段的细胞融合,M期的细胞质总是能够诱导非M期细胞中的染色质凝集，说明在M期胞质中存在促使染色质凝集的细胞因子。细胞周期

32、调控系统的核心细胞周期调控系统的核心细胞周期的调控 经典细胞周期调控因子经典细胞周期调控因子经典细胞周期调控因子经典细胞周期调控因子MPFMPF的发现的发现的发现的发现注射来自M期卵细胞质的提取物,可使G2期卵母细胞进入M期。而用来自细胞周期其他阶段的提取物注射G2期卵母细胞则不能诱导进入M期，说明在M期的细胞中存在促进细胞分裂的因子，模糊定义为M期促进因子（MPF）对G2M调控过程的探索细胞周期调控系统的核心细胞周期调控系统的核心细胞周期的调控 经典细胞周期调控因子经典细胞周期调控因子经典细胞周期调控因子经典细胞周期调控因子MPFMPF的发现的发现的发现的发现对MPF结构和功能的进一步了解1

33、、MPF的活性在细胞周期中波动很大,在M期前急剧升高,但M期后急剧下降直到零；2、MPF由两个亚基构成，其一称为周期蛋白（Cyclin），其二为蛋白质激酶（CDK），MPF的活性即由该蛋白质激酶体现；3、周期蛋白在细胞周期中表现为周期性变化，蛋白质激酶只有与周期蛋白结合后该激酶才具有活性。MPF:G2MMPF:G2MMPF:G2MMPF:G2M细胞周期的调控依赖于一类蛋白质激酶的活化,通过磷酸化下游蛋白而推进细胞周期进程；激酶的活性受另一亚基的控制，它的浓度在细胞周期中呈现周期性变化，因而酶的活性也呈周期性。细胞周期调控系统的核心细胞周期调控系统的核心细胞周期的调控 细胞周期调控系统的核心成员

34、细胞周期调控系统的核心成员细胞周期调控系统的核心成员细胞周期调控系统的核心成员中央控中央控制器制器细胞周期蛋白（Cyclin）及细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）构成了细胞周期调控系统的核心（中央控制器）细胞周期调控系统的核心细胞周期调控系统的核心细胞周期的调控Cyclin种类多样，各自在其特定的细胞周期进程中周期性变化，与特定CDK结合，调控细胞周期的进程；CDK与Cyclin结合后被激活，可将某些功能蛋白磷酸化，进而实施调控。CDK的活性依赖于Cyclin，其活性与Cyclin的含量同步变化 细胞周期调控系统的核心成员细胞周期调控系统的核心成员细胞周期调控系统的核心成员细胞周期调控系统的核心

35、成员Cdk1Variable Cyclin and CDKs In Cell cycle phasesCdk4Cdk2Cdk1细胞周期调控系统的核心细胞周期调控系统的核心细胞周期的调控 细胞周期调控系统的核心成员细胞周期调控系统的核心成员细胞周期调控系统的核心成员细胞周期调控系统的核心成员细胞周期调控系统的核心细胞周期调控系统的核心细胞周期的调控 细胞周期调控系统的核心成员细胞周期调控系统的核心成员细胞周期调控系统的核心成员细胞周期调控系统的核心成员Cyclin种类多样，各自在其特定的细胞周期进程中周期性变化，与特定CDK结合，调控细胞周期的进程；CDK与Cyclin结合后被激活，可将某些功能

36、蛋白磷酸化，进而实施调控。CDK的活性依赖于Cyclin，其活性与Cyclin的含量同步变化细胞周期检测点监控细胞周期的运行细胞周期检测点监控细胞周期的运行细胞周期的调控 细细胞胞在在长长期期进进化化中中发发展展出出了了一一套套保保证证细细胞胞周周期期正正常常有有序序进进行行的的监监控控检检查查机机制制,通通常常被被称称为为细细胞胞周周期期检检测测点点(check point)又又称称为为限限制制点点(restriction point)；检检测测点点发发挥挥负负反反馈馈调调节节作作用用。当当细细胞胞周周期期进进程程中中出出现现异异常常事事件件,如如DNA损损伤伤或或复复制制异异常常,检检测测

37、点点的的相相关关组组分分就就被被激激活活,及及时时地地中中断断细细胞胞周周期期的的运运行行,待待细细胞胞修修复复或或排排除除了了故障后故障后,细胞周期才能恢复运转。细胞周期才能恢复运转。细胞周期调控的中央控制器需接收、整合各检测点反馈的信息，对细胞周期进程作出调节 细胞周期检测点监控细胞周期的运行细胞周期检测点监控细胞周期的运行细胞周期的调控细胞周期检测点：细胞周期检测点：G1-S 期检测点期检测点、S 期检测点期检测点、G2-M 期检测点期检测点、M 期检测点期检测点检测点的功能：检测点的功能：发现或传感发现或传感(detect或或sensor)；制动或扣留制动或扣留(stop或或arres

38、t)；修复修复(repair)；继续分裂或诱导死亡。继续分裂或诱导死亡。检测点功能缺陷会导致基因突检测点功能缺陷会导致基因突变和染色体结构异常细胞增殖变和染色体结构异常细胞增殖,导致肿瘤发生导致肿瘤发生。细胞周期的检测点G1-S check pointG1-S check pointS check pointS check pointG2-M check pointG2-M check pointM check pointM check pointG1-S期检测点（期检测点（START）是最重要是最重要的检测点，将整合多方信息的检测点，将整合多方信息,决定细决定细胞是否进行分裂、发生凋亡或是进

39、胞是否进行分裂、发生凋亡或是进入入G0 期。期。START调节失灵，将导致细胞越调节失灵，将导致细胞越过正常的程序限制进入过正常的程序限制进入S期，并允许期，并允许细胞复制未修复的突变细胞复制未修复的突变DNA，从而从而积累形成肿瘤表型的基因改变积累形成肿瘤表型的基因改变对对START检检测测点点的的研研究究是是搞搞清清癌癌细胞为何持续进入循环的关键所在细胞为何持续进入循环的关键所在细胞周期检测点的特点及作用机制细胞周期检测点监控细胞周期的运行细胞周期检测点监控细胞周期的运行细胞周期的调控细胞周期的检测点的功能模式细胞周期检测点：细胞周期检测点：G1-S 期检测点期检测点、S 期检测点期检测点

40、、G2-M 期检测点期检测点、M 期检测点期检测点检测点的功能：检测点的功能：发现或传感发现或传感(detect或或sensor)；制动或扣留制动或扣留(stop或或arrest)；修复修复(repair)；继续分裂或诱导死亡。继续分裂或诱导死亡。检测点功能缺陷会导致基因突检测点功能缺陷会导致基因突变和染色体结构异常细胞增殖变和染色体结构异常细胞增殖,导致肿瘤发生导致肿瘤发生。血小板生长因子血小板生长因子血小板生长因子血小板生长因子(PDGF)(PDGF)上皮生长因子上皮生长因子上皮生长因子上皮生长因子(EGF)(EGF)白细胞介素白细胞介素白细胞介素白细胞介素(IL)(IL)转化生长因子转化

41、生长因子转化生长因子转化生长因子(TGF)(TGF)神经生长因子神经生长因子神经生长因子神经生长因子(NGF)(NGF)胰岛素样生长因子胰岛素样生长因子胰岛素样生长因子胰岛素样生长因子(IGF)(IGF)多种因素与细胞周期调控密切相关多种因素与细胞周期调控密切相关细胞周期的调控生长因子生长因子抑素抑素CDKs抑制物抑制物泛素泛素重要的周期调控基因重要的周期调控基因生长因子生长因子(growth factor)(growth factor)是一类是一类通过与膜上特异受体结合，并进通过与膜上特异受体结合，并进行细胞周期调节的多肽类物质。行细胞周期调节的多肽类物质。生长因子可通过自分泌或旁分泌生长因

42、子可通过自分泌或旁分泌发挥功能。发挥功能。刺刺刺刺激激激激或或或或抑抑抑抑制制制制处处处处于于于于G0G0期期期期的的的的细胞进入细胞进入细胞进入细胞进入S S期期期期同同同同一一一一生生生生长长长长因因因因子子子子对对对对不不不不同同同同细细细细胞胞胞胞的效应可能不同甚至相反的效应可能不同甚至相反的效应可能不同甚至相反的效应可能不同甚至相反多多多多种种种种生生生生长长长长因因因因子子子子相相相相互互互互整整整整合合合合（协同或拮抗）（协同或拮抗）（协同或拮抗）（协同或拮抗）多种因素与细胞周期调控密切相关多种因素与细胞周期调控密切相关细胞周期的调控抑抑抑抑素素素素(chalone)(chalo

43、ne)(chalone)(chalone)是是是是一一一一种种种种由由由由细细细细胞胞胞胞自自自自身身身身产产产产生生生生、分分分分泌泌泌泌的的的的，并并并并对对对对细细细细胞胞胞胞周周周周期具有负调控作用的糖蛋白期具有负调控作用的糖蛋白期具有负调控作用的糖蛋白期具有负调控作用的糖蛋白特异性：膜受体参与的识别过程；无毒副作用、可逆性；两个调控位点：1、阻止、阻止G1期细胞进入期细胞进入S期（期（S因子）因子）2、阻止、阻止G2期细胞进入期细胞进入M期（期（M因子）因子）生长因子生长因子抑素抑素CDKs抑制物抑制物泛素泛素重要的周期调控基因重要的周期调控基因多种因素与细胞周期调控密切相关多种因素

44、与细胞周期调控密切相关细胞周期的调控CDKI(cyclin-dependent kinase inhibitor)是调节CDK活性的重要因子,对CDK活性起抑制作用。生长因子生长因子抑素抑素CDKs抑制物抑制物泛素泛素重要的周期调控基因重要的周期调控基因多种因素与细胞周期调控密切相关多种因素与细胞周期调控密切相关细胞周期的调控泛泛素素（ubiquitin）：一一种种由由76个个氨氨基基酸酸组组成成的的高高度度保保守守性性的的小小分分子子蛋蛋白白，是是所所有有真真核核细细胞胞中中普普遍遍存存在在的的最最为为丰丰富富的的蛋蛋白白之之一一，故故又又称称遍遍在在蛋蛋白白。其其主主要要作作用用是是参参与

45、细胞内冗余蛋白的降解。与细胞内冗余蛋白的降解。生长因子生长因子抑素抑素CDKs抑制物抑制物泛素泛素重要的周期调控基因重要的周期调控基因Cyclin蛋白经多聚泛素化途径被降解蛋白经多聚泛素化途径被降解细胞周期蛋白的降解框细胞周期蛋白的降解框 泛泛泛泛 素素素素 活化的泛素活化的泛素活化的泛素活化的泛素 Rb基因为主要的抑癌基因，其产物Rb蛋白在细胞周期中起制动器功能。正常细胞：Rb蛋白与转录因子E2F结合并阻止相应基因转录表达，从而抑制细胞周期进程；癌细胞：cyclinD/E-CDK磷酸化Rb蛋白，转录因子E2F释放，导致G1S转化；Rb基因失活常导致视网膜母细胞瘤 生长因子生长因子抑素抑素CD

46、Ks抑制物抑制物泛素泛素重要的周期调控基因重要的周期调控基因多种因素与细胞周期调控密切相关多种因素与细胞周期调控密切相关细胞周期的调控Rb基因基因生长因子生长因子抑素抑素CDKs抑制物抑制物泛素泛素重要的周期调控基因重要的周期调控基因多种因素与细胞周期调控密切相关多种因素与细胞周期调控密切相关细胞周期的调控P53基因基因 P53基因为典型的抑癌基因，其产物P53蛋白是被称为基因卫士；正常细胞：P53检测DNA损伤，使细胞周期停滞于G1期，同时诱导细胞进行DNA损伤的修复或细胞凋亡；癌细胞：P53失活，允许损伤DNA进行复制，使细胞累积DNA损伤，导致癌变；P53的失活与50%的人类肿瘤密切相关

47、 DNA damage arrests the cell cycle in G1 by P53 肿瘤型肿瘤型 突变频率（突变频率（%）突变热点突变热点 肿瘤型肿瘤型 突变频率（突变频率（%）突变热点突变热点肺癌肺癌 56 15756 157，248248，273 273 前列腺癌前列腺癌 30 30 不确定不确定结肠癌结肠癌 50 17550 175，245245，248248，273 273 肝细胞癌肝细胞癌 45 24945 249食道癌食道癌 45 45 不确定不确定 胶质癌胶质癌 25 17525 175、248248卵巢癌卵巢癌 44 273 44 273 乳腺癌乳腺癌 22 175

48、22 175、248248、273273胰腺癌胰腺癌 44 273 44 273 子宫内膜癌子宫内膜癌 22 24822 248皮肤癌皮肤癌 44 24844 248、278 278 甲状腺癌甲状腺癌 13 24813 248、273273胃癌胃癌 41 41 不确定不确定 白血病白血病 12 17512 175、248248头颈鳞癌头颈鳞癌 37 248 37 248 宫颈癌宫颈癌 7 2737 273膀胱癌膀胱癌 34 280 34 280 软组织肉瘤软组织肉瘤 31 31 不确定不确定DNADNA病毒病毒:SV:SV4040、HPVHPV、腺病毒等、腺病毒等 P53P53蛋白蛋白失活失活

49、 人类肿瘤人类肿瘤p53p53基因突变热点和频率基因突变热点和频率pRbpRbCDK2CEE2FEnzymes for DNA synthesisPassage from G1 to SDNA damagepRbPActive p53p21pRb多种因素与细胞周期调控密切相关多种因素与细胞周期调控密切相关细胞周期的调控重要的周期调控基因重要的周期调控基因Rb及及P53的协同作用的协同作用1 细胞分裂及细胞周期的概述1 细胞分裂1 细胞周期及其调控 1 细胞周期与医学的关系 细胞分裂与细胞周期细胞分裂与细胞周期细胞分裂与细胞周期细胞分裂与细胞周期第三节第三节第三节第三节 细胞周期与医学细胞周期与

50、医学细胞周期与医学细胞周期与医学1 细胞周期与组织再生1 细胞周期与肿瘤发生细胞周期与组织再生细胞周期与组织再生细胞周期与医学生理性再生补偿性再生概念：机体不断产生新细胞使组织维持细胞数量，并处于不断的更新状态；机制：干细胞在生理性再生中发挥重要作用细胞周期与组织再生细胞周期与组织再生细胞周期与医学生理性再生补偿性再生概念：高度分化的组织如肝、肾、骨骼等在受到损伤后可重新修复的现象。机制：损伤刺激了G0期细胞回到细胞周期，开始分裂；同时细胞周期进程加快，短时间产生大量新细胞细胞周期与肿瘤发生细胞周期与肿瘤发生细胞周期与医学There are several factors that regul