細胞分裂與細胞周期(1)

1、整理課件1三、細胞周期及其進程整理課件2G0期，也稱靜止期， 細胞暫時離開細胞周期。細胞轉(zhuǎn)化為G0期 多發(fā)生在G1期。G0期細胞一旦得到信號，會返回細胞周期典型的人的體細胞的細胞周期時間為24小時整理課件3(一)細胞周期進程1.G1期是DNA合成準(zhǔn)備期n細胞質(zhì)分裂結(jié)束即進入G1期n主要特點：nRNA、蛋白質(zhì)合成旺盛，細胞生長體積變大n多種蛋白質(zhì)磷酸化，H1組蛋白磷酸化與基因轉(zhuǎn)錄活躍相適應(yīng)整理課件4(一)細胞周期進程1.G1期是DNA合成準(zhǔn)備期n細胞質(zhì)分裂結(jié)束即進入G1期n主要特點：n細胞膜對物質(zhì)轉(zhuǎn)運作用加強，細胞對氨基酸、核苷酸、葡萄糖等小分子營養(yǎng)物質(zhì)攝入增加，保證G1期進行的大量生化合成有充

2、足原料。另外，細胞對一些可能參與G1期向S期轉(zhuǎn)變調(diào)控物質(zhì)的轉(zhuǎn)運也增加。整理課件52. S期DNA完成復(fù)制nDNA復(fù)制開始即進入S期n主要特點：n進行DNA和染色體復(fù)制nDNA復(fù)制n組蛋白合成n組蛋白的合成與DNA復(fù)制同步進行、相互依賴n組蛋白磷酸化n中心體復(fù)制完成整理課件62. S期DNA完成復(fù)制GC含量較高的DNA序列早復(fù)制，AT含量較高的DNA序列復(fù)晚制常染色質(zhì)復(fù)制在先，異染色質(zhì)復(fù)制在后組蛋白的合成與DNA復(fù)制是同步進行、相互依存的。新合成的組蛋白迅速進入胞核，與已復(fù)制的DNA結(jié)合，組裝成核小體，形成染色體。S期末，當(dāng)DNA復(fù)制完成，組蛋白mRNA在短時間內(nèi)大量降解.整理課件72. S期D

3、NA完成復(fù)制S期組蛋白繼續(xù)磷酸化,繼G1期進行絲氨酸磷化后,在S期H1另外絲氨酸位點也將發(fā)生磷酸化.而H2A的磷酸化則存在于整個細胞周期中心粒復(fù)制:相互垂直的一對中心粒彼此分離,各自在其垂直方向形成一個子中心粒.整理課件83. G2期為細胞分裂準(zhǔn)備期nDNA、染色體復(fù)制完成即進入G2期n主要特點：n細胞生長n合成大量RNA、ATP及一些與M期結(jié)構(gòu)功能相關(guān)的蛋白質(zhì)。n微管蛋白合成旺盛n合成某些由G2期向M期轉(zhuǎn)化所必需的蛋白整理課件94. M期有絲分裂期n細胞核分裂和細胞質(zhì)分裂n不同細胞的M期時間差異不大整理課件10整理課件11細胞周期各時相的生物化學(xué)變化細胞周期各時相的生物化學(xué)變化整理課件12（

4、二）、細胞周期調(diào)控(一) 細胞周期調(diào)控系統(tǒng)的核心1. 細胞周期蛋白 cyclinn特性：n哺乳動物包括cyclin AHn在細胞周期的進程中發(fā)生周期性的合成與降解，因此命名為周期蛋白n在細胞周期的各特定階段，不同周期性蛋白相繼表達，與細胞中其他蛋白結(jié)合后，對細胞周期相關(guān)活動進行調(diào)節(jié)整理課件13整理課件14ncyclin C,D,E只在G1期表達并只在G1期向S期轉(zhuǎn)化過程中執(zhí)行調(diào)節(jié)功能，稱為G1期周期蛋白。ncyclin B在間期表達積累，到M期才表現(xiàn)出調(diào)節(jié)功能，稱為M期周期蛋白。整理課件15細胞周期蛋白類型細胞周期蛋白類型整理課件16整理課件17Cyclin A/BCyclin A/B經(jīng)多聚泛

5、素化途徑被降解經(jīng)多聚泛素化途徑被降解（4 4）多聚泛素化降解途徑多聚泛素化降解途徑泛素：由76個氨基酸殘基組成的高度保守蛋白整理課件182.2.細胞周期蛋白依賴性激酶細胞周期蛋白依賴性激酶 cyclin-dependent kinase，CDKn特性：n是一類蛋白激酶，但必須與cyclin結(jié)合并且特定的氨基酸殘基處于合適的磷酸化狀態(tài)后才可能具有激酶活性n通過磷酸化多種與細胞周期相關(guān)的蛋白，在細胞周期調(diào)控中起關(guān)鍵作用n在細胞周期的不同階段，不同的Cdk分子被激活，由此引發(fā)或調(diào)控細胞周期的主要事件，并促進了G1期向S期，G2期向M期，中期向后期等關(guān)鍵過程不可逆的轉(zhuǎn)換n現(xiàn)已被鑒定的Cdk為Cdk1-

6、8n在細胞周期進程中cyclin可不斷合成與降解，Cdk對蛋白質(zhì)磷酸化的作用也因此呈現(xiàn)出周期性的變化整理課件19整理課件20整理課件21周期蛋白依賴性激酶的活化周期蛋白依賴性激酶的活化整理課件22整理課件23整理課件24n抑制cyclin-Cdk復(fù)合物形成np16,p21 抑制Cdk4np15抑制Cdk4,Cdk6np24 抑制Cdk1，Cdk2np27 抑制全部的Cdk-cyclin活性整理課件25影響影響Cdk活性的因素活性的因素整理課件26(三)細胞周期的運轉(zhuǎn)細胞周期的運轉(zhuǎn)就是細胞周期調(diào)控系統(tǒng)的關(guān)鍵蛋白激酶被激活或失活的過程整理課件27細胞周期事件的胞內(nèi)調(diào)控機制細胞周期事件的胞內(nèi)調(diào)控機制

7、cyclin-Cdkcyclin-Cdk復(fù)合物是細胞周期調(diào)控體系的核心，其周期性復(fù)合物是細胞周期調(diào)控體系的核心，其周期性的形成及降解，引發(fā)了細胞周期進程中的特定事件的出現(xiàn)，的形成及降解，引發(fā)了細胞周期進程中的特定事件的出現(xiàn)，并促成了并促成了G1G1期向期向S S期期，G2G2期向期向M M期期，中期向后期中期向后期等關(guān)鍵過程等關(guān)鍵過程不可逆的轉(zhuǎn)換。不可逆的轉(zhuǎn)換。兩種關(guān)鍵的cyclin-CDK復(fù)合物nG1 CDKCDK4/6cyclinD 活性出現(xiàn)在細胞通過G1期檢查點之前，使細胞由G1期向S期轉(zhuǎn)化nMPFCDK1+cyclinB 活性出現(xiàn)在細胞通過G2期檢查點之后，驅(qū)動有絲分裂開始整理課件28

8、1. G1期的調(diào)控期的調(diào)控G1-CDK 使使RB蛋白磷酸化而釋放蛋白磷酸化而釋放轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子E2F,促進促進G1期細胞跨越期細胞跨越限制點，向限制點，向S期發(fā)生轉(zhuǎn)化。期發(fā)生轉(zhuǎn)化。整理課件29整理課件30整理課件312. S期的期的DNA復(fù)制復(fù)制CyclinA -Cdk復(fù)合物形成。復(fù)合物形成。CyclinA Cdk復(fù)合物能啟動復(fù)合物能啟動DNA的復(fù)制，并且的復(fù)制，并且阻止已復(fù)制的阻止已復(fù)制的DNA再次發(fā)生復(fù)制再次發(fā)生復(fù)制。細胞融合實驗表明細胞融合實驗表明:只有只有G1期的細胞有能力開始期的細胞有能力開始DNA復(fù)制復(fù)制,而完成了而完成了S期的細胞期的細胞G2期細胞則不能進行期細胞則不能進行DN

9、A復(fù)制。復(fù)制。整理課件32整理課件333. G2/M期轉(zhuǎn)化中期轉(zhuǎn)化中cyclinB-CDK復(fù)合物的作用復(fù)合物的作用 G2晚期形成晚期形成cyclin-CDK復(fù)合物，在促進復(fù)合物，在促進G2期向期向M期轉(zhuǎn)換的過程期轉(zhuǎn)換的過程中起重要作用，該復(fù)合物又被稱為成熟促進因子（中起重要作用，該復(fù)合物又被稱為成熟促進因子（maturation promoting factor，MPF)，意為能促進，意為能促進M期啟動的調(diào)控因子。期啟動的調(diào)控因子。MPFMPF磷酸化磷酸化M M期啟動有關(guān)的蛋白質(zhì)。如期啟動有關(guān)的蛋白質(zhì)。如MPFMPF可催化組蛋白可催化組蛋白HIHI磷酸化，從而調(diào)磷酸化，從而調(diào)節(jié)染色體高級組裝，

10、引起染色質(zhì)凝集與啟動有絲分裂；節(jié)染色體高級組裝，引起染色質(zhì)凝集與啟動有絲分裂；MPFMPF可磷酸化核纖可磷酸化核纖層蛋白。促使核纖層結(jié)構(gòu)解體。層蛋白。促使核纖層結(jié)構(gòu)解體。MPF=Cdk1cyclinB整理課件34整理課件35整理課件36MPF對M期早期細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)變化的作用n染色質(zhì)凝集n核膜裂解：核纖層蛋白絲氨酸磷酸化，引起核纖層纖維結(jié)構(gòu)解體，核膜破裂成小泡n紡錘體形成：對多種微管結(jié)合蛋白進行磷酸化，合微管發(fā)生重排，促進紡錘體的形成nMPF還可通過誘導(dǎo)著絲粒分離而促進中期細胞向后期的轉(zhuǎn)換整理課件37MPF促進中期細胞向后期的轉(zhuǎn)化n中期染色體兩姐妹染色單體的分離是啟動后期的關(guān)鍵nMPF作用：使A

11、PC （Anaphase-promoting complex，后期促進復(fù)合物）磷酸化，引起securin蛋白降解，分離酶釋放，分解Scc1，著絲粒分離，進入后期整理課件38MPF在細胞退出M期中的作用Cyclin B降解MPF解聚、失活A(yù)PC組蛋白去磷酸化 核纖層蛋白去磷酸化染色體去凝集核膜組裝核形成肌球蛋白去磷酸化收縮環(huán)溢縮、分裂溝加深胞質(zhì)分裂整理課件39四四 細胞周期檢測點監(jiān)控細胞周期的運行細胞周期檢測點監(jiān)控細胞周期的運行整理課件40（一）. 細胞周期中的主要檢測點(1)G1期檢測點 n在酵母細胞周期中稱為起始點(start point)n是哺乳動物細胞的首要檢查點，又稱為限制點(rest

12、riction point, R點)n通過R點的細胞一般可以完成整個細胞周期循環(huán)(2)G2期檢測點(3)M期檢測點 整理課件41G2-M期檢測點期檢測點整理課件42M-G1期檢測點期檢測點整理課件43G1-S期檢測點期檢測點整理課件44 檢測點的本質(zhì)n細胞周期調(diào)控系統(tǒng)的組成分子被激活或失活，尤其是細胞周期調(diào)控系統(tǒng)的關(guān)鍵蛋白激酶被激活或失活的信號傳導(dǎo)過程n檢測點：可對細胞周期發(fā)生的重要事件及出現(xiàn)的故障加以檢測，只有當(dāng)這些事件完成或故障修復(fù)后，才允許細胞周期進一步運行，該監(jiān)控系統(tǒng)即為檢測點整理課件45細胞周期檢測點的特點及作用機制細胞周期檢測點的特點及作用機制檢測點類型作用特點與作用相關(guān)的主要蛋白

13、質(zhì)未復(fù)制DNA檢測點紡錘體組裝檢測點染色體分離檢測點DNA損傷檢測點監(jiān)控DNA復(fù)制，決定細胞是否進入M期監(jiān)控紡錘體組裝，決定細胞是否進入后期監(jiān)控后期末子代染色體在細胞中的位置，決定細胞是否進入末期及發(fā)生胞質(zhì)分裂監(jiān)控DNA損傷的修復(fù)，決定細胞周期是否進行ATR、Chl1 、Cdc25 、cyclinA/B-Cdk1Mad2、APC 、securinTem1、Cdc14 、M期cyclinATM/ATR、ChK1/2、Cdc25 、p53整理課件46五 多種因素與周期調(diào)控密切相關(guān)n生長因子n抑素ncAMP與cGMPnRNA剪接因子SR蛋白及SR蛋白特異激酶整理課件47整理課件48整理課件49整理課

14、件50整理課件51六 原癌基因和抑癌基因?qū)毎芷诘恼{(diào)控n原癌基因(proto-oncogene)和抑癌基因(tumor suppressor gene)均是細胞生命活動所必需的基因，其表達產(chǎn)物對細胞增殖和分化起著重要的調(diào)控作用。n原癌基因維持細胞正常增殖，對細胞周期的進程起正的推動作用，非正常表達可導(dǎo)致細胞轉(zhuǎn)化，增殖過程異常，甚至癌變。nMYC, RASnCYCLIN D整理課件52整理課件53n抑癌基因表達產(chǎn)物對細胞增殖起負(fù)性調(diào)節(jié)作用nRB基因,pRb蛋白,1986年,第一個被克隆的抑癌基因nP53基因，p53蛋白整理課件54n以原癌基因為代表推動細胞周期進程的正的調(diào)控作用和以抑癌基因為代表的抑制細胞周期的負(fù)的調(diào)控作用，兩者之間的平衡維