細胞生物學 第十二章

1、細胞增殖細胞增殖(cell proliferation)(cell proliferation)的意義的意義細胞周期與細胞分裂細胞周期與細胞分裂細胞周期調控細胞周期調控細胞增殖細胞增殖(cell proliferation)(cell proliferation)是細胞生命活動的是細胞生命活動的重要特征之一重要特征之一, ,是生物繁育的基礎。是生物繁育的基礎。單細胞生物細胞增殖導致生物個體數(shù)量的增加。單細胞生物細胞增殖導致生物個體數(shù)量的增加。多細胞生物由一個單細胞多細胞生物由一個單細胞(受精卵受精卵)分裂發(fā)育而來，分裂發(fā)育而來， 細胞增殖是多細胞生物繁殖基礎。細胞增殖是多細胞生物繁殖基礎。成體

2、生物仍然需要細胞增殖，主要取代衰老死亡的成體生物仍然需要細胞增殖，主要取代衰老死亡的細胞，細胞， 維持個體細胞數(shù)量的相對平衡和機體的正常維持個體細胞數(shù)量的相對平衡和機體的正常功能。功能。機體創(chuàng)傷愈合、組織再生、病理組織修復等，都要機體創(chuàng)傷愈合、組織再生、病理組織修復等，都要 依賴細胞增殖。依賴細胞增殖。細胞周期細胞周期(cell cycle)(cell cycle)概述概述有絲分裂有絲分裂(mitosis)(mitosis)胞質分裂胞質分裂(Cytokinesis)減數(shù)分裂減數(shù)分裂(Meiosis) 細胞周期調控系統(tǒng)的主要作用細胞周期調控系統(tǒng)的主要作用細胞周期檢驗點細胞周期檢驗點(Cell C

3、ycle Checkpoint)(Cell Cycle Checkpoint)MPFCyclin-Cdk復合物的多樣性及細胞周期運轉復合物的多樣性及細胞周期運轉細胞周期運轉的阻遏細胞周期運轉的阻遏( (細胞周期運轉的負調控細胞周期運轉的負調控) )細胞周期細胞周期細胞周期中各個不同時相及其主要事件細胞周期中各個不同時相及其主要事件細胞周期長短測定細胞周期長短測定細胞周期同步化細胞周期同步化特異的細胞周期特異的細胞周期前期前期(prophase)(prophase)前中期前中期(prometaphase)(prometaphase)中期中期(metaphase)(metaphase)后期后期(a

4、naphase) 末期末期(telophase)(telophase)動物細胞胞質分裂動物細胞胞質分裂植物細胞胞質分裂植物細胞胞質分裂減數(shù)分裂概念與過程：減數(shù)分裂的意義減數(shù)分裂特點脊椎動物配子發(fā)生過程概念：概念：細胞從一次有絲分裂結束到下一次有絲分細胞從一次有絲分裂結束到下一次有絲分 完成所經歷的一個有序過程。其間細胞遺傳物完成所經歷的一個有序過程。其間細胞遺傳物 質和其他內含物分配給子細胞質和其他內含物分配給子細胞。細胞周期時相組成細胞周期時相組成細胞周期時間細胞周期時間根據(jù)增殖狀況，細胞分類三類根據(jù)增殖狀況，細胞分類三類在胚胎發(fā)育早期在胚胎發(fā)育早期( (卵裂期卵裂期) )，所有的細胞均為周

5、期性細胞，所有的細胞均為周期性細胞, , 以后隨著發(fā)以后隨著發(fā)育成熟育成熟, , 某些細胞進入了某些細胞進入了G GO O期期, , 某些細胞分化后喪失分裂能力。到某些細胞分化后喪失分裂能力。到成體時成體時, ,只有少數(shù)細胞處于增殖狀態(tài)只有少數(shù)細胞處于增殖狀態(tài), , 它們的增殖僅作為補充丟失它們的增殖僅作為補充丟失的細胞的細胞, , 或對外界刺激的反應?；驅ν饨绱碳さ姆磻ｉg期(interphase): G1 phase，S phase，G2 phaseM phase: 有絲分裂期(Mitosis), 胞質分裂期(Cytokinesis) 細胞沿著G1SG2MG1周期性運轉，在間期細胞體積增大

6、(生長)，在 M 期細胞先是核分裂，接著胞質分裂，完成一個細胞周期。不同細胞的細胞周期時間差異很大S+G2+M 的時間變化教小，細胞周 期時間長短主要差別在G1期有些分裂增殖的細胞缺乏G1、G2期連續(xù)分裂細胞連續(xù)分裂細胞(cycling cell)(cycling cell)在細胞周期中連續(xù)運轉因而又稱為周期細胞，如表皮生發(fā)層細胞、在細胞周期中連續(xù)運轉因而又稱為周期細胞，如表皮生發(fā)層細胞、部分骨髓細胞。部分骨髓細胞。休眠細胞休眠細胞(Go(Go細胞細胞) )暫不分裂，但在適當?shù)拇碳は驴芍匦逻M入細胞周期，稱暫不分裂，但在適當?shù)拇碳は驴芍匦逻M入細胞周期，稱G0期細胞，期細胞，如淋巴細胞、肝、腎細胞

7、等。如淋巴細胞、肝、腎細胞等。終末分化細胞終末分化細胞指不可逆地脫離細胞周期，不再分裂的細胞，又稱終端細胞，如神指不可逆地脫離細胞周期，不再分裂的細胞，又稱終端細胞，如神經、肌肉、多形性白細胞、紅細胞等等。經、肌肉、多形性白細胞、紅細胞等等。 GoGo期細胞和終末分化細胞的界限有時難以劃分，有的細胞過去認為屬于終期細胞和終末分化細胞的界限有時難以劃分，有的細胞過去認為屬于終末分化細胞，目前可能被認為是末分化細胞，目前可能被認為是GoGo期細胞。期細胞。 G1 G1期期 S S 期期 G2G2期期 M 期期細胞周期各時相的生化活動所引起的細胞表面和內部結構的變化：細胞周期各時相的生化活動所引起的

8、細胞表面和內部結構的變化：細胞形態(tài)的變化細胞形態(tài)的變化： 處于處于S期的細胞呈扁平狀期的細胞呈扁平狀, 緊貼在培養(yǎng)瓶壁上緊貼在培養(yǎng)瓶壁上, 細胞表細胞表面的微絨毛和小泡很少。面的微絨毛和小泡很少。 細胞進入細胞進入G2期期, 特別是特別是G2期的中后期期的中后期, 細胞漸細胞漸漸從貼壁攤平的狀態(tài)鼓起來漸從貼壁攤平的狀態(tài)鼓起來, 而細胞表面的微絨毛增多而細胞表面的微絨毛增多, 此時搖動培養(yǎng)瓶此時搖動培養(yǎng)瓶, 細胞很容易與瓶壁脫離。進入細胞很容易與瓶壁脫離。進入M期的細胞期的細胞, 變成球形。變成球形。細胞內部結構的變化細胞內部結構的變化 內部結構的最大變化是染色質結構的變化。在內部結構的最大變化

9、是染色質結構的變化。在S期期, 染色體處于極松散染色體處于極松散的狀態(tài)的狀態(tài), DNA半保留復制和核小體八聚體組蛋白全保留方式偶聯(lián)。到半保留復制和核小體八聚體組蛋白全保留方式偶聯(lián)。到G2期已形成兩條染色質纖維期已形成兩條染色質纖維; 到到M期期, 染色單體形成。染色單體形成。與染色體復制周期相關聯(lián)的是核仁的變化。從細胞分裂前期到與染色體復制周期相關聯(lián)的是核仁的變化。從細胞分裂前期到M期中期期中期, 核仁消失核仁消失, 核膜解體；分裂后期重新形成核膜。（在有絲分裂末期，核膜解體；分裂后期重新形成核膜。（在有絲分裂末期，rRNA的合成重新開始，核仁形成。核仁形成的分子機理尚不清楚，但的合成重新開始

10、，核仁形成。核仁形成的分子機理尚不清楚，但需要需要rRNA基因的激活。）基因的激活。）在間期在間期-分裂期過渡中分裂期過渡中, 有兩個明顯的變化有兩個明顯的變化: 一個是形成紡錘體一個是形成紡錘體, 需要大量需要大量的微管蛋白，另一個是細胞表面微絨毛的形成，這與細胞骨架的肌動蛋的微管蛋白，另一個是細胞表面微絨毛的形成，這與細胞骨架的肌動蛋白纖維相關。白纖維相關。G G1 1 期是從有絲分裂完成到期是從有絲分裂完成到DNADNA復制前的一段時期復制前的一段時期, , 又叫又叫合成前期。此期主要合成合成前期。此期主要合成rRNArRNA、蛋白質、脂類和碳水、蛋白質、脂類和碳水化合物。在化合物。在G

11、 G1 1期的后期期的后期, DNA, DNA合成酶的活性大大增加。合成酶的活性大大增加。G G1 1期進入期進入S S期與期與S S期激活因子有關。如將期激活因子有關。如將S S期和早期和早G G1 1期細期細胞融合胞融合,S,S期細胞可以誘導期細胞可以誘導G G1 1期細胞提前進入期細胞提前進入S S期期, , 表表明早明早G G1 1期細胞尚未出現(xiàn)期細胞尚未出現(xiàn)S S期激活因子。期激活因子。是是DNA合成的后期。在這一時期合成的后期。在這一時期, 主要是大量合成主要是大量合成ATP、RNA、蛋白質、蛋白質, 包括微管蛋白和成熟促進因子包括微管蛋白和成熟促進因子MPF(maturation

12、 promoting factor)等，為有絲分裂等，為有絲分裂作準備。作準備。DNA復制完成，在復制完成，在G2期合成期合成一定數(shù)量的蛋白質和一定數(shù)量的蛋白質和RNA分子。分子。此時細胞核內此時細胞核內DNA的含量增加一倍，由的含量增加一倍，由G1期的期的2n變成變成了了4n，即每個染色體含有，即每個染色體含有4個拷貝的個拷貝的DNA.其他結構物質和相關亞細胞結構也已進行了進入其他結構物質和相關亞細胞結構也已進行了進入M期期的必要準備。的必要準備。M期即細胞分裂期，真核細胞的細胞分裂主要期即細胞分裂期，真核細胞的細胞分裂主要包括兩種方式，即有絲分裂包括兩種方式，即有絲分裂(mitosis)和

13、減數(shù)和減數(shù)分裂分裂(meiosis)。遺傳物質和細胞內其他物質。遺傳物質和細胞內其他物質分配給子細胞。分配給子細胞。M期是從細胞分裂開始到結束所經歷的過程期是從細胞分裂開始到結束所經歷的過程, 也也就是從染色體的凝縮、分離到平均分配到兩就是從染色體的凝縮、分離到平均分配到兩個子細胞為止。個子細胞為止。分裂后分裂后, S期合成的期合成的DNA減半。這一期的特點是減半。這一期的特點是RNA合成停止合成停止, 蛋白質合成減少蛋白質合成減少, 以及染色體以及染色體高度螺旋化。高度螺旋化。 即即DNADNA合成期。細胞周期中合成期。細胞周期中S S期是最重要的一個時期期是最重要的一個時期, , 在此期在

14、此期, , 除除了了DNADNA合成外合成外, , 同時還會合成組蛋白同時還會合成組蛋白, DNA, DNA復制所需的酶都在這一時復制所需的酶都在這一時期合成。期合成。 在在S S期期, , 組蛋白的組蛋白的mRNAmRNA水平可增加水平可增加5050倍。也就是說倍。也就是說, DNA, DNA的合成和的合成和組蛋白的合成在時間上是同步的組蛋白的合成在時間上是同步的, , 在密度上是相應的在密度上是相應的, , 從而使新合從而使新合成的成的DNADNA得以及時包裝成核小體。另外得以及時包裝成核小體。另外, , 推測組蛋白起到推測組蛋白起到DNADNA復制延復制延長因子的作用長因子的作用, ,

15、沒有組蛋白的合成沒有組蛋白的合成, DNA, DNA的復制就會停止。的復制就會停止。此外此外, , 還發(fā)現(xiàn)還發(fā)現(xiàn)DNADNA復制時復制時, , 不同序列的復制先后是不同的不同序列的復制先后是不同的: : 常染色質常染色質: : 先先; ; 異染色質異染色質: : 后后; ;能轉錄的能轉錄的DNA: DNA: 先先; ; 不能轉錄的不能轉錄的DNA: DNA: 后后; ;GCGC含量高含量高: : 先先; AT; AT含量高含量高: : 后后; ;脈沖標記DNA復制和細胞分裂指數(shù)觀察測定法流式細胞儀測定法(Flow Cytometry)縮時攝像技術，可以得到準確的細胞周期時間及分裂間 期和分裂期

16、的準確時間。細胞同步化細胞同步化(synchronization)是指在自然過程中發(fā)生或是指在自然過程中發(fā)生或經人為處理造成的細胞周期同步化，前者稱自然同步化，經人為處理造成的細胞周期同步化，前者稱自然同步化，后者稱為人工同步化。后者稱為人工同步化。自然同步化如有一種粘菌的變形體自然同步化如有一種粘菌的變形體plasmodiaplasmodia，某些，某些受精卵早期卵裂受精卵早期卵裂 人工選擇同步化人工選擇同步化 藥物誘導法藥物誘導法 條件依賴性突變株在細胞周期同步化中的應用：條件依賴性突變株在細胞周期同步化中的應用： 將與細胞周期調控有關的條件依賴性突變株轉移將與細胞周期調控有關的條件依賴性

17、突變株轉移 到限定條件下培養(yǎng)，所有細胞便被同步化在細胞到限定條件下培養(yǎng)，所有細胞便被同步化在細胞 周期中某一特定時期。周期中某一特定時期。1）有絲分裂選擇法：使單層培養(yǎng)的細胞處于對數(shù)增殖期，此時）有絲分裂選擇法：使單層培養(yǎng)的細胞處于對數(shù)增殖期，此時分裂活躍。有絲分裂細胞變圓隆起，與培養(yǎng)皿的附著性低，此分裂活躍。有絲分裂細胞變圓隆起，與培養(yǎng)皿的附著性低，此時輕輕振蕩，時輕輕振蕩，M期細胞脫離器壁，懸浮于培養(yǎng)液中，收集培養(yǎng)期細胞脫離器壁，懸浮于培養(yǎng)液中，收集培養(yǎng)液，再加入新鮮培養(yǎng)液，依法繼續(xù)收集，則可獲得一定數(shù)量的液，再加入新鮮培養(yǎng)液，依法繼續(xù)收集，則可獲得一定數(shù)量的中期細胞。其優(yōu)點是，操作簡單，

18、同步化程度高，細胞不受藥中期細胞。其優(yōu)點是，操作簡單，同步化程度高，細胞不受藥物傷害，缺點是獲得的細胞數(shù)量較少。（分裂細胞約占物傷害，缺點是獲得的細胞數(shù)量較少。（分裂細胞約占1%2%）2）細胞沉降分離法：不同時期的細胞體積不同，而細胞在給定）細胞沉降分離法：不同時期的細胞體積不同，而細胞在給定離心場中沉降的速度與其半徑的平方成正比，因此可用離心的離心場中沉降的速度與其半徑的平方成正比，因此可用離心的方法分離。其優(yōu)點是可用于任何懸浮培養(yǎng)的細胞，缺點是同步方法分離。其優(yōu)點是可用于任何懸浮培養(yǎng)的細胞，缺點是同步化程度較低?；潭容^低。1）DNA合成阻斷法：選用合成阻斷法：選用DNA合成的抑制劑，可逆

19、地抑制合成的抑制劑，可逆地抑制DNA合成，而不影合成，而不影響其他時期細胞的運轉，最終可將細胞群阻斷在響其他時期細胞的運轉，最終可將細胞群阻斷在S期或期或G/S交界處。交界處。5-氟脫氧尿嘧啶、羥基脲、阿糖胞苷、氨甲蝶呤、高濃度氟脫氧尿嘧啶、羥基脲、阿糖胞苷、氨甲蝶呤、高濃度ADR、GDR和和TDR，均可抑制均可抑制DNA合成使細胞同步化。其中高濃度合成使細胞同步化。其中高濃度TDR對對S期細胞的毒性較小，期細胞的毒性較小，因此常用因此常用TDR雙阻斷法誘導細胞同步化：雙阻斷法誘導細胞同步化：在細胞處于對數(shù)生長期的培養(yǎng)基中加入過量在細胞處于對數(shù)生長期的培養(yǎng)基中加入過量TDR，（，（Hela，2

20、mol/L；CHO，7.5mol/L）。）。S期細胞被抑制，其它細胞繼續(xù)運轉，最后停在期細胞被抑制，其它細胞繼續(xù)運轉，最后停在G1/S交界處。交界處。移去移去TDR。洗滌細胞并加入新鮮培養(yǎng)液、細胞又開始分裂。當釋放時間大于。洗滌細胞并加入新鮮培養(yǎng)液、細胞又開始分裂。當釋放時間大于TS時，所有細胞均脫離時，所有細胞均脫離S期，再次加入過量期，再次加入過量TDR，細胞繼續(xù)運轉至，細胞繼續(xù)運轉至G1/S交界處，交界處，被過量被過量TDR抑制而停止。抑制而停止。優(yōu)點是同步化程度高，適用于任何培養(yǎng)體系。可將幾乎所有的細胞同步化。缺優(yōu)點是同步化程度高，適用于任何培養(yǎng)體系?？蓪缀跛械募毎交?。缺點是產

21、生非均衡生長，個別細胞體積增大。點是產生非均衡生長，個別細胞體積增大。2）中期阻斷法：利用破壞微管的藥物將細胞阻斷在中期，常用的藥物有秋水仙）中期阻斷法：利用破壞微管的藥物將細胞阻斷在中期，常用的藥物有秋水仙素和秋水仙酰胺，后者毒性較少。優(yōu)點是無非均衡生長現(xiàn)象，缺點是可逆性素和秋水仙酰胺，后者毒性較少。優(yōu)點是無非均衡生長現(xiàn)象，缺點是可逆性較差。較差。特異的細胞周期是指那些特殊的細胞所具 有的與標準的細胞周期相比有著鮮明特點的細 胞周期。 爪蟾早期胚胎細胞的細胞周期爪蟾早期胚胎細胞的細胞周期 酵母細胞的細胞周期酵母細胞的細胞周期 植物細胞的細胞周期植物細胞的細胞周期 細菌的細胞周期細菌的細胞周期

22、細胞分裂快,無G1期, G2期非常短,S期也短(所有復 制子都激活), 以至認為僅含有S期和M期無需臨時合成其它物質子細胞在G1、G2期并不生長，越分裂體積越小 細胞周期調控因子和調節(jié)機制與一般體細胞標準的細胞周期基本是一致的酵母細胞的細胞周期與標準的細胞周期在時相和調控方面相似酵母細胞周期明顯特點: 酵母細胞周期持續(xù)時間較短； 封閉式細胞分裂 ，即細胞分裂時核膜不解聚； 紡錘體位于細胞核內； 在一定環(huán)境下，也進行有性繁殖植物細胞的細胞周期與動物細胞的標準細胞周期非常相似，含有G1期、S期、G2期和M期四個時期。植物細胞不含中心體，但在細胞分裂時可以正常組裝紡錘體。植物細胞以形成中板的形式進行

23、胞質分裂l細菌的細菌的DNA為一環(huán)形分子，含有一個復制起始點（為一環(huán)形分子，含有一個復制起始點（origin）。一般情況下，）。一般情況下，細菌生長緩慢，在細菌生長緩慢，在DNA復制之前，一般要經過一個臨界時間（復制之前，一般要經過一個臨界時間（threshold），），調節(jié)調節(jié)DNA復制的起始。在復制的起始。在DNA復制之后和細胞分裂之前，也有一個臨界時界。復制之后和細胞分裂之前，也有一個臨界時界。細菌細胞周期也基本具備細菌細胞周期也基本具備4個時期。個時期。l在快速生長的情況下，細菌細胞每分裂一次（即一個細胞周期時間）僅需要在快速生長的情況下，細菌細胞每分裂一次（即一個細胞周期時間）僅需要

24、35min，而完成一次，而完成一次DNA復制卻需要復制卻需要40min。而且在。而且在DNA復制之前，需要復制之前，需要10min的復制起始準備，在的復制起始準備，在DNA復制之后還需要復制之后還需要20min的染色體分離和細胞分的染色體分離和細胞分裂。所以真正完成一輪裂。所以真正完成一輪DNA復制實際需要復制實際需要70min。l解決這一矛盾，細菌在上一次細胞分裂結束時，細胞內的解決這一矛盾，細菌在上一次細胞分裂結束時，細胞內的DNA已經復制一已經復制一半路程。細菌分裂后，立即開始新一輪的半路程。細菌分裂后，立即開始新一輪的DNA復制。復制。10min后，后，DNA復制起復制起始，復制的起點

25、不是在一個始，復制的起點不是在一個DNA分子上，而是在兩個正在形成中的分子上，而是在兩個正在形成中的DNA分子分子上同時進行的。上同時進行的。結果：經過結果：經過70分鐘，兩個分鐘，兩個DNA分子完成復制，得到分子完成復制，得到4個個DNA分子，細胞完成兩分子，細胞完成兩輪細胞周期，得到輪細胞周期，得到4個細胞。個細胞。標志前期開始的第一個特征是染色質開始濃縮 (condensation)形成有絲分裂染色體(mitotic chromosome） 第二個特征細胞骨架解聚，有絲分裂紡錘體(mitotic spindle)開始裝配Golgi體、ER等細胞器解體，形成小的膜泡這種染色體由兩條染色單體

26、(chromatid)構成 在前期末，染色體主縊痕部位形成一種蛋白復合物稱為動粒(kinetochore)間期動物細胞含一個MTOC，即中心體，在 S期末，兩個中心粒在各自垂直的方向復制出一個中心粒，形成兩個中心體。當前期開始時， 2個中心體移向細胞兩極，并同時組織微管生 長，由兩極形成的微管通過微管結合蛋白在正 極末端相連，最后形成有絲分裂紡錘體。核膜破裂成小的膜泡，這一過程是由核纖層蛋白中 特異的Ser殘基磷酸化導致核纖層解體紡錘體微管與染色體的動粒結合，捕捉住染色體 每個已復制的染色體有兩個動粒，朝相反方向，保 證與兩極的微管結合；紡錘體微管捕捉住染色體后， 形成三種類型的微管 不斷運動

27、的染色體開始移向赤道板。細胞周期也由前中期 逐漸向中期運轉。所有染色體排列到赤道板(Metaphase Plate)上， 標志著細胞分裂已進入中期 是什么機制確保染色體正確排列在赤道板上？ 著絲粒微管動態(tài)平衡形成的張力 排列在赤道面上的染色體的姐妹染色單體分離 產生向極運動后期(anaphase)大致可以劃分為連續(xù)的兩個階段，即后期A和后期B 后期A，動粒微管去裝配變短，染色體產生兩極運動 后期B，極間微管長度增加，兩極之間的距離逐漸拉 長，介導染色體向極運動染色單體到達兩極，即進入了末期（telophase）, 到達兩極的染色單體開始去濃縮核膜開始重新組裝 Golgi體和ER重新形成并生長核

28、仁也開始重新組裝，RNA合成功能逐漸恢復, 有絲分裂結束 胞質分裂胞質分裂(cytokinesis)(cytokinesis)開始于細胞分裂后期，在赤道板周圍細開始于細胞分裂后期，在赤道板周圍細胞表面下陷，形成環(huán)形縊縮，稱為分裂溝胞表面下陷，形成環(huán)形縊縮，稱為分裂溝(furrow)(furrow)。分裂溝的位。分裂溝的位置與紡錘體極性微管和鈣離子濃度升高的變化有關置與紡錘體極性微管和鈣離子濃度升高的變化有關胞質分裂開始時，大量肌動蛋白和肌球蛋白在中體處組裝成微絲并胞質分裂開始時，大量肌動蛋白和肌球蛋白在中體處組裝成微絲并相互組成微絲束，環(huán)繞細胞，稱為收縮環(huán)（相互組成微絲束，環(huán)繞細胞，稱為收縮環(huán)

29、（contractile ring)contractile ring)。收。收縮環(huán)收縮、收縮環(huán)處細胞膜融合并形成兩個子細胞縮環(huán)收縮、收縮環(huán)處細胞膜融合并形成兩個子細胞 胞質分裂的機制胞質分裂的機制 研究發(fā)現(xiàn)胞質分裂是一個信號誘導的過程，并且信號是由星微管傳研究發(fā)現(xiàn)胞質分裂是一個信號誘導的過程，并且信號是由星微管傳遞的，說明胞質分裂是由星微管決定的。星微管傳遞的信號決定肌動遞的，說明胞質分裂是由星微管決定的。星微管傳遞的信號決定肌動蛋白在分裂細胞中間裝配成收縮環(huán)。雖然星微管傳遞的信號本質還不蛋白在分裂細胞中間裝配成收縮環(huán)。雖然星微管傳遞的信號本質還不清除，推測涉及蛋白激酶，鈣調蛋白和肌球蛋白是這

30、種蛋白激酶的作清除，推測涉及蛋白激酶，鈣調蛋白和肌球蛋白是這種蛋白激酶的作用底物。用底物。 胞質分裂的機理可用肌球蛋白與肌動蛋白之間的滑動模型來說明。胞質分裂的機理可用肌球蛋白與肌動蛋白之間的滑動模型來說明。收縮環(huán)是由一束肌動蛋白組成，肌動蛋白之間有肌球蛋白收縮環(huán)是由一束肌動蛋白組成，肌動蛋白之間有肌球蛋白的存在，的存在，通過肌球蛋白通過肌球蛋白基因的缺失或用抗肌球蛋白基因的缺失或用抗肌球蛋白的抗體處理分裂中的細的抗體處理分裂中的細胞證明參與胞質分裂的是肌球蛋白胞證明參與胞質分裂的是肌球蛋白而不是肌球蛋白而不是肌球蛋白。植物胞質分裂的機制不同于動物，后期或末期兩植物胞質分裂的機制不同于動物，后

31、期或末期兩極處微管消失，中間微管保留，并數(shù)量增加，極處微管消失，中間微管保留，并數(shù)量增加，形成桶狀的成膜體形成桶狀的成膜體(phragmoplast)。概念：減數(shù)分裂是細胞僅進行一次DNA復制，隨 后進行兩次分裂，染色體數(shù)目減半的一種特殊的 有絲分裂減數(shù)分裂過程確保世代間遺傳的穩(wěn)定性； 增加變異機會，確保生物的多 樣性，增強生物適應環(huán)境變 化的能力。 減數(shù)分裂是生物有性生殖的基礎， 是生物遺傳、生物進化和生物多 樣性的重要基礎保證。遺傳物質只復制一次，細胞連續(xù)分裂兩次， 導致染色體數(shù)目減半S期持續(xù)時間較長同源染色體在減數(shù)分裂期I(MeiosisI)配對聯(lián)會、基因重組減數(shù)分裂同源染色體配對排列在

32、中期板上,第 一次分列時,同源染色體分開 減 數(shù) 分 裂 前 S 期 有 絲 分 裂 前 S 期 蠑螈 10天 12小時 小鼠 14小時 56小時 小麥 12小時 3.8小時 酵母 1.0小時 0.5小時 減數(shù)分裂前S期與有絲分裂前S期長度比較前期I分為細線期，偶線期，粗線期，雙線期，終變期等五個階段形成聯(lián)會復合體(Synaptonemal Complex, SC)同源染色體間遺傳物質重組,產生新的基因組合在適當時候激活細胞周期各個時相的相關酶 和蛋白,然后自身失活(正調控)確保每一時相事件的全部完成(負調控) 對外界環(huán)境因子起反應(如多細胞生物對增殖信號的反應) 細胞周期檢驗點是細胞周期調控

33、的一種機制, 主要是確保周期每一時相事件的有序、全部完 成并與外界環(huán)境因素相聯(lián)系 細胞周期檢驗點及其作用 MPF細胞促分裂因子(Maturation-promoting factor，Mitosis-promoting factor)的發(fā)現(xiàn)及其生化實質Mitotic Cyclin-Cdk復合物的活化與功能細胞融合與細胞融合與PCC染色體超前凝集染色體超前凝集(Premature chromosomal condense) 爪蟾卵子成熟過程爪蟾卵子成熟過程 MPF的發(fā)現(xiàn)的發(fā)現(xiàn)MPF是一種使多種底物蛋白磷酸化的蛋白激酶；是一種使多種底物蛋白磷酸化的蛋白激酶； 由由M期期Cyclin周期蛋白周期蛋白

34、-Cdk周期蛋白依賴激酶周期蛋白依賴激酶(Cyclin-dependent protein kinase)形成的復合物。形成的復合物。MPF=CDK1=p34cdc2+cyclinB 活化 隨Cyclin濃度變化而變化 激酶與磷酸酶的調節(jié)， 活化的MPF可使更多的MPF活化 功能：啟動細胞從G2期進入M期的相關事件Cyclin-Cdk復合物的多樣性復合物的多樣性 Cyclin-Cdk-調控細胞周期的引擎：不同的周期蛋白與不調控細胞周期的引擎：不同的周期蛋白與不同的同的CDK結合，構成不同的結合，構成不同的Cyclin-Cdk； 不同的不同的Cyclin-Cdk在不同的時相表現(xiàn)活性，影響不同的下

35、在不同的時相表現(xiàn)活性，影響不同的下游事件。游事件。G1 Cyclin-Cdk復合物對復合物對Rb蛋白磷酸化而調控蛋白磷酸化而調控G1檢驗點檢驗點Mitotic Cyclin-Cdk復合物激活復合物激活 Anaphase Promoting Complex后期促進因子后期促進因子 (APC), 調控紡錘體裝配檢驗點調控紡錘體裝配檢驗點 M期期CDK的激活的激活 DNA復制當且僅當一次復制當且僅當一次 G1 S G2/M Cyclin-Cdk Cyclin-Cdk Cyclin-Cdk Budding Yeast CLN1,2,3-CDC28 CLB5,(3,4)-CDC28 CLB1,2(3,4

36、)-CDC28 Fission Yeast CIG1-CDC2 CIG2-CDC2 CIG13-CDC2 Higher Eukaryotes CyclinD1,2,3-CDK4/6 CyclinA-CDK2 CyclinB-CDC2 CyclinE1,2-CDK2G1 SubstratesS SubstratesG2/M SubstratesGrowth and MorphogenesisDNA ReplicationMitosisAPC介導選擇性降解的靶蛋白與介導選擇性降解的靶蛋白與Ubiquitin（泛素）結（泛素）結合合 (通過泛素依賴性途徑降解通過泛素依賴性途徑降解) APC主要介導兩

37、類蛋白降解主要介導兩類蛋白降解: Anaphase Inhibitors（后（后期抑制因子）和期抑制因子）和Mitotic Cyclin. （有絲分裂周期蛋白）（有絲分裂周期蛋白）前者維持姐妹染色單體粘連前者維持姐妹染色單體粘連, 抑制后期啟動；后者的抑制后期啟動；后者的降解意味著有絲分裂即將結束，即染色體開始去凝降解意味著有絲分裂即將結束，即染色體開始去凝集，核膜重建。集，核膜重建。 Cdc20 和和Mad2蛋白位于動粒上，在染色體結合有絲蛋白位于動粒上，在染色體結合有絲分裂紡錘體之前，不能從動粒上釋放，由于分裂紡錘體之前，不能從動粒上釋放，由于Mad2與與Cdc20結合而抑制結合而抑制AP

38、C的活性。所以只有所有染色體的活性。所以只有所有染色體都與紡錘體結合后，都與紡錘體結合后，APC才有活性，才啟動細胞向才有活性，才啟動細胞向后期轉換。后期轉換。細胞至少可通過兩種不同機制阻遏細胞周期的運轉：細胞至少可通過兩種不同機制阻遏細胞周期的運轉： Cdk抑制蛋白抑制蛋白(CDI)阻止阻止Cyclin-Cdk復合物的裝配或活復合物的裝配或活 性；周期調控系統(tǒng)組分停止合成。性；周期調控系統(tǒng)組分停止合成。CDI包括包括CIP/KIP家族和家族和INK4家族，其作用是抑制家族，其作用是抑制Cyclin-Cdk復合物的裝配或活性，而將細胞阻止在不復合物的裝配或活性，而將細胞阻止在不同的檢驗點。如同

39、的檢驗點。如DNA受損后，細胞將停留于受損后，細胞將停留于G1 Checkpoint 讓讓DNA修復或者凋亡修復或者凋亡 周期調控系統(tǒng)組分停止合成，如周期調控系統(tǒng)組分停止合成，如G0細胞，大部分細胞，大部分Cyclin和和Cdk都消失，這在多細胞生物尤其明顯。都消失，這在多細胞生物尤其明顯。生長因子對細胞增殖的影響生長因子對細胞增殖的影響 蛙胚胎細胞酵母細胞腸上皮細胞纖維原細胞細胞周期的時間長短與物種的細胞類型有關，如：小鼠十二指腸上皮細胞的周期為10小時，人類胃上皮細胞24小時，骨髓細胞18小時，培養(yǎng)的人了成纖維細胞18小時，CHO細胞14小時，HeLa細胞21小時。不同類型細胞的G1長短不

40、同，是造成細胞周期差異的主要原因。Experimental demonstration of the coordinated Synthesis of DNA and histones.受精卵的早期同步卵裂染色質染色體細胞骨架紡錘體前期的主要事件是：染色質凝縮，分裂極確立與紡錘體開始形成，核仁解體，核膜消失。前期最顯著的特征是染色質通過螺旋化和折疊，變短變粗，形成光學顯微鏡下可以分辨的染色體，每條染色體包含2個染色單體。動粒（著絲點）著絲粒染色單體冠狀纖維染色體微管附著到動粒上染色體被移動到紡錘體赤道指由核膜解體到染色體排列到赤道面(equatorial plane)這一階段。紡錘體微管向細胞

41、內部侵入，與染色體的著絲點結合。著絲點處的分子馬達使染色體向微管的負端移動。在光鏡下可以看到，此時染色體也就是既向一極移動也向另一極移動，是以振蕩的方式移向紡錘體中部的。其原因是姊妹染色單體的著絲點都結合有微管和分子馬達。 左，前中期； 右，中期中心體所有染色體排列到赤道板上，并被微管連接到兩極指從染色體排列到赤道面上，到姊妹染色單體開始分向兩極的一段時間，縱向觀動物染色體呈輻射狀排列。染色體兩邊的牽引力就像拔河一樣達到平衡。與染色體聯(lián)接的微管圖的上部是不正確的紡錘體微管與染圖的上部是不正確的紡錘體微管與染色體動粒結合的方式色體動粒結合的方式, 是不穩(wěn)定結合。是不穩(wěn)定結合。圖的下面部分是正確的

42、結合方式圖的下面部分是正確的結合方式, 是是穩(wěn)定的結合。染色體的動粒只有被兩穩(wěn)定的結合。染色體的動粒只有被兩極的紡錘體微管結合極的紡錘體微管結合,兩側的作用力兩側的作用力才會平衡。才會平衡。著絲點分裂染色體分離染色體向紡錘體極運動紡錘體極遠離指姊妹染色單體分開并移向兩極的時期，當子染色體到達兩極后，標志這一時期結束后期姊妹染色單體分離染色體聚集在兩極染色體開始分散核膜開始組裝高爾基體重新形成子細胞形成末期是從子染色體到達兩極，至形成兩個新細胞為止的時期。末期涉及子核的形成和胞質分裂兩個方面。肌動蛋白和肌球蛋白絲質膜高爾基起源小泡成膜體新細胞壁形成完整新細胞壁形成來自于高爾基體的囊泡沿微管轉運到

43、成膜體中間，融合形成細胞板。囊泡內的來自于高爾基體的囊泡沿微管轉運到成膜體中間，融合形成細胞板。囊泡內的物質沉積為初生壁和中膠層，囊泡膜形成新的質膜，由于兩側質膜來源于共同物質沉積為初生壁和中膠層，囊泡膜形成新的質膜，由于兩側質膜來源于共同的囊泡，因而膜間有許多連通的管道，形成胞間連絲。源源不斷運送來的囊泡的囊泡，因而膜間有許多連通的管道，形成胞間連絲。源源不斷運送來的囊泡向細胞板融合，使細胞板擴展，形成完整的細胞壁，將子細胞一分為二向細胞板融合，使細胞板擴展，形成完整的細胞壁，將子細胞一分為二著絲粒細線期聯(lián)會復合體偶線期粗線期雙線期交叉終變期中期側成分重組節(jié)同源染色體對發(fā)生泡卵母細胞注射M期

44、細胞質注射間期細胞質卵母細胞CDK1的調節(jié)與活化的調節(jié)與活化; CAK(CDK活化激酶活化激酶 CDK activating kinase)CDKCDK（細胞周期細胞周期蛋白蛋白依賴依賴性性激酶激酶）不具蛋白激酶活性；當周期蛋白含量積累到一定值時，）不具蛋白激酶活性；當周期蛋白含量積累到一定值時，二者結合成復合體，但不表現(xiàn)激酶活性。二者結合成復合體，但不表現(xiàn)激酶活性。 在在wee1和和CAK激酶的催化下，激酶的催化下，CDK磷酸化，磷酸化，形成高度磷酸化的周期蛋白、形成高度磷酸化的周期蛋白、CDK復合體，但仍不具激酶活性；在磷酸酶復合體，但仍不具激酶活性；在磷酸酶cdc25的催化下，的催化下，

45、Thr14和和Tyr15去磷酸化，去磷酸化，CDK激酶活性才能夠表達出來；激酶活性才能夠表達出來；Thr161的磷酸化狀態(tài)時的磷酸化狀態(tài)時CDK1激酶活性表現(xiàn)所必需的；激酶活性表現(xiàn)所必需的；分裂中期過后，周期蛋白與分裂中期過后，周期蛋白與CDK分離，在分離，在APC的作用下循泛素的作用下循泛素化途徑降解化途徑降解S期需要的基因尚未轉錄轉錄因子 磷酸化的Rb釋放出轉錄因子E2F，促進許多基因的轉錄蛋白酶體 是一種常用的測定細胞周期時間的方法。其原理是對測定細胞進是一種常用的測定細胞周期時間的方法。其原理是對測定細胞進行脈沖標記、定時取材、利用放射自顯影技術顯示標記細胞，通過行脈沖標記、定時取材、

46、利用放射自顯影技術顯示標記細胞，通過統(tǒng)計標記有絲分裂細胞百分數(shù)的辦法來測定細胞周期。統(tǒng)計標記有絲分裂細胞百分數(shù)的辦法來測定細胞周期。有關名詞：有關名詞：TG1：G1期的持續(xù)時間期的持續(xù)時間TG2：G2期的持續(xù)時間期的持續(xù)時間TS：S期的持續(xù)時間期的持續(xù)時間TM：M期的持續(xù)時間期的持續(xù)時間TC：一個細胞周期的持續(xù)時間：一個細胞周期的持續(xù)時間PLM：標記的有絲分裂細胞所占的比例：標記的有絲分裂細胞所占的比例TDR：胸腺嘧啶核苷，是：胸腺嘧啶核苷，是DNA的特異前體，能被的特異前體，能被S期細胞期細胞攝入，而摻進攝入，而摻進DNA中。通常使用的是中。通常使用的是3H或者或者14C標記的標記的TDR。

47、 待測細胞經待測細胞經3H-TDR標記后，所有標記后，所有S期細胞均被標記。期細胞均被標記。 S期細胞經期細胞經G2期才進入期才進入M期，所以一段時間內期，所以一段時間內PLM=0。開始出現(xiàn)標記開始出現(xiàn)標記M期細胞時，表示處于期細胞時，表示處于S期最后階段的細胞，期最后階段的細胞，已渡過已渡過G2期，所以從期，所以從PLM=0到出現(xiàn)到出現(xiàn)PLM的時間間隔為的時間間隔為TG2。 S期細胞逐漸進入期細胞逐漸進入M期，期，PLM上升，到達到最高點的時上升，到達到最高點的時候說明來自處于候說明來自處于S最后階段的細胞，已完成最后階段的細胞，已完成M，進入，進入G1期。所以從開始出現(xiàn)期。所以從開始出現(xiàn)M

48、到到PLM達到最高點的時間間隔就達到最高點的時間間隔就是是TM。 當當PLM開始下降時，表明處于開始下降時，表明處于S期最初階段的細胞也已期最初階段的細胞也已進入進入M期，所以出現(xiàn)期，所以出現(xiàn)LM到到PLM又開始下降的一段時間又開始下降的一段時間等于等于TS。 從從LM（被標記的（被標記的M期細胞）期細胞）出現(xiàn)到下一次出現(xiàn)到下一次LM出現(xiàn)的時出現(xiàn)的時間間隔就等于間間隔就等于TC，根據(jù)，根據(jù)TC=TG1+TS+TG2+TM即可求出的即可求出的TG1長度。長度。事實上由于一個細胞群體中事實上由于一個細胞群體中TC和各時相不盡相同，第一個和各時相不盡相同，第一個峰常達不到峰常達不到100%，以后的峰

49、會發(fā)生衰減，以后的峰會發(fā)生衰減，PLM不一定不一定會下降到零，所以實際測量時，常以（會下降到零，所以實際測量時，常以（TG2+1/2TM）-TG2的方式求出的方式求出TM。細胞周期各階段的時間與PLM的關系1多核體多核體如粘菌只進行核分裂，而不發(fā)生胞質分裂，形成多核體。如粘菌只進行核分裂，而不發(fā)生胞質分裂，形成多核體。數(shù)量眾多的核處于同一細胞質中，進行同步化分裂，使數(shù)量眾多的核處于同一細胞質中，進行同步化分裂，使細胞核達細胞核達108，體積達，體積達56cm。瘧原蟲也具有類似的情。瘧原蟲也具有類似的情況。況。2某些水生動物的受精卵某些水生動物的受精卵如海膽卵可以同時授精，最初的如海膽卵可以同時

50、授精，最初的3次細胞分裂是同步的，次細胞分裂是同步的，再如大量海參卵受精后，前再如大量海參卵受精后，前9次細胞分裂都是同步化進次細胞分裂都是同步化進行的。行的。3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適宜環(huán)境后，它們一起發(fā)芽，同步如真菌的休眠孢子移入適宜環(huán)境后，它們一起發(fā)芽，同步分裂。分裂。細胞分裂細胞分裂(cell division)可分為無絲分裂可分為無絲分裂(amitosis)、有絲分裂、有絲分裂(mitosis)和減數(shù)分裂和減數(shù)分裂(meiosis)三種類型。三種類型。無絲分裂又稱為直接分裂，由無絲分裂又稱為直接分裂，由R. Remark（1841）首次發(fā)

51、現(xiàn)于雞胚）首次發(fā)現(xiàn)于雞胚血細胞。表現(xiàn)為細胞核伸長，從中部縊縮，然后細胞質分裂，血細胞。表現(xiàn)為細胞核伸長，從中部縊縮，然后細胞質分裂，其間不涉及紡錘體形成及染色體變化，故稱為無絲分裂。無絲其間不涉及紡錘體形成及染色體變化，故稱為無絲分裂。無絲分裂不僅發(fā)現(xiàn)于原核生物，同時也發(fā)現(xiàn)于高等動植物，如植物分裂不僅發(fā)現(xiàn)于原核生物，同時也發(fā)現(xiàn)于高等動植物，如植物的胚乳細胞、動物的胎膜，間充組織及肌肉細胞等等。的胚乳細胞、動物的胎膜，間充組織及肌肉細胞等等。有絲分裂，又稱為間接分裂，由有絲分裂，又稱為間接分裂，由W. Fleming (1882)年首次發(fā)現(xiàn)于年首次發(fā)現(xiàn)于動物及動物及E. Strasburger（

52、1880）年發(fā)現(xiàn)于植物。特點是有紡錘體）年發(fā)現(xiàn)于植物。特點是有紡錘體染色體出現(xiàn)，子染色體被平均分配到子細胞，這種分裂方式普染色體出現(xiàn)，子染色體被平均分配到子細胞，這種分裂方式普遍見于高等動植物。遍見于高等動植物。減數(shù)分裂是指染色體復制一次而細胞連續(xù)分裂兩次的分裂方式，減數(shù)分裂是指染色體復制一次而細胞連續(xù)分裂兩次的分裂方式，是高等動植物配子體形成的分裂方式。是高等動植物配子體形成的分裂方式。早在早在S期兩個中心粒已完成復制，在前期移向兩極，兩對中期兩個中心粒已完成復制，在前期移向兩極，兩對中心粒之間形成紡錘體微管，當核膜解體時，兩對中心粒已心粒之間形成紡錘體微管，當核膜解體時，兩對中心粒已到達兩

53、極，并在兩者之間形成紡錘體，紡錘體微管包括到達兩極，并在兩者之間形成紡錘體，紡錘體微管包括 ：著絲點微管（著絲點微管（kinetochore mt）：由中心體發(fā)出，連接在）：由中心體發(fā)出，連接在著絲點上，負責將染色體牽引到紡錘體上，著絲點上具有著絲點上，負責將染色體牽引到紡錘體上，著絲點上具有馬達蛋白。馬達蛋白。星體微管（星體微管（astral mt）：由中心體向外放射出，末端結）：由中心體向外放射出，末端結合有分子馬達，負責兩極的分離，同時確定紡錘體縱軸的合有分子馬達，負責兩極的分離，同時確定紡錘體縱軸的方向。方向。極體微管（極體微管（polar mt或或overlap mt）：由中心體發(fā)出

54、，在）：由中心體發(fā)出，在紡錘體中部重疊，重疊部位結合有分子馬達，負責將兩極紡錘體中部重疊，重疊部位結合有分子馬達，負責將兩極推開。推開。 有兩類馬達蛋白參與染色體、分裂極的分離，一類是有兩類馬達蛋白參與染色體、分裂極的分離，一類是dynein，另一類是，另一類是kinesin。植物沒有中心粒和星體，其紡錘體叫作無星紡錘體，分裂植物沒有中心粒和星體，其紡錘體叫作無星紡錘體，分裂極的確定機理尚不明確。極的確定機理尚不明確。后期后期A，指染色體向兩極移動的過程。這是因為染色體著絲點微，指染色體向兩極移動的過程。這是因為染色體著絲點微管在著絲點處去組裝而縮短，在分子馬達的作用下染色體向兩極管在著絲點處

55、去組裝而縮短，在分子馬達的作用下染色體向兩極移動，體外實驗證明即使在不存在移動，體外實驗證明即使在不存在ATP的情況下，染色體著絲點的情況下，染色體著絲點也有連接到正在去組裝的微管上的能力，使染色體發(fā)生移動。也有連接到正在去組裝的微管上的能力，使染色體發(fā)生移動。后期后期B，指兩極間距離拉大的過程。這是因為一方面極體微管延，指兩極間距離拉大的過程。這是因為一方面極體微管延長，結合在極體微管重疊部分的馬達蛋白提供動力，推動兩極分長，結合在極體微管重疊部分的馬達蛋白提供動力，推動兩極分離，另一方面星體微管去組裝而縮短，結合在星體微管正極的馬離，另一方面星體微管去組裝而縮短，結合在星體微管正極的馬達蛋

56、白牽引兩極距離加大。可見染色體的分離是在微管與分子馬達蛋白牽引兩極距離加大?？梢娙旧w的分離是在微管與分子馬達的共同作用下實現(xiàn)的。達的共同作用下實現(xiàn)的。后期后期A，B是用藥物鑒定出來的，如紫杉酚（是用藥物鑒定出來的，如紫杉酚（taxol）能結合在微管）能結合在微管的的(+)端，抑制微管端，抑制微管(+)端去組裝，從而抑制后期端去組裝，從而抑制后期A。動物中通常先。動物中通常先發(fā)生后期發(fā)生后期A，再后期，再后期B，但也有些只發(fā)生后期，但也有些只發(fā)生后期A，還有的后期，還有的后期A、B同時發(fā)生。植物細胞沒有后期同時發(fā)生。植物細胞沒有后期B。Rao和和Johnson(1970、1972、1974)將

57、將Hela細胞同步于不細胞同步于不同階段，然后與同階段，然后與M期細胞混合，在滅活仙臺病毒介期細胞混合，在滅活仙臺病毒介導下，誘導細胞融合，發(fā)現(xiàn)與導下，誘導細胞融合，發(fā)現(xiàn)與M期細胞融合的間期期細胞融合的間期細胞產生了形態(tài)各異的早熟凝集染色體細胞產生了形態(tài)各異的早熟凝集染色體(prematurely condensed chromosome，PCC)，這種現(xiàn)象叫做早熟，這種現(xiàn)象叫做早熟染色體凝集染色體凝集(premature chromosome condensation)。G1期期PCC為單線狀，因為單線狀，因DNA未復制。未復制。S期期PCC為粉末狀，因為粉末狀，因DNA由多個部位開始復制。

58、由多個部位開始復制。G2期期PCC為雙線染色體，說明為雙線染色體，說明DNA復制已完成。復制已完成。不同形態(tài)的PCC 不僅不僅同類同類M期細胞期細胞可以誘導可以誘導PCC，不同類的不同類的M期細胞期細胞也也可以誘導可以誘導PCC產生，如人和蟾蜍的細胞融合時同樣有產生，如人和蟾蜍的細胞融合時同樣有這種效果，這就意味著這種效果，這就意味著M期細胞具有某種促進間期細期細胞具有某種促進間期細胞進行分裂的因子，即成熟促進因子胞進行分裂的因子，即成熟促進因子(maturation promoting factor，MPF)。 早在早在1960s，Yoshio Masui發(fā)現(xiàn)成熟蛙卵的提取物能促發(fā)現(xiàn)成熟蛙卵

59、的提取物能促進未成熟卵的胚胞破裂進未成熟卵的胚胞破裂(Germinal Vesicle Breakdown，GVBD)，后來，后來Sunkara將不同時期將不同時期Hela細胞的提取液細胞的提取液注射到蛙卵母細胞中，發(fā)現(xiàn)注射到蛙卵母細胞中，發(fā)現(xiàn)G1和和S期的抽取物不能誘期的抽取物不能誘導導GVBD，而，而G2和和M期的則具有促進胚胞破裂的功能，期的則具有促進胚胞破裂的功能，它將這種誘導物質稱為有絲分裂因子它將這種誘導物質稱為有絲分裂因子(MF)。后來在。后來在CHO細胞，酵母和粘菌中也提取出相同性質的細胞，酵母和粘菌中也提取出相同性質的MF。這類物質被統(tǒng)稱為這類物質被統(tǒng)稱為MPF。 1960s

60、 Leland Hartwell以芽殖酵母（圖）為實驗材料，利用阻斷在不同以芽殖酵母（圖）為實驗材料，利用阻斷在不同細胞周期階段的溫度敏感突變株（在適宜的溫度下和野生型一樣），分離細胞周期階段的溫度敏感突變株（在適宜的溫度下和野生型一樣），分離出了幾十個與細胞分裂有關的基因出了幾十個與細胞分裂有關的基因(cell division cycle gene，CDC)。如。如芽殖酵母的芽殖酵母的cdc28基因，在基因，在G2/M轉換點發(fā)揮重要的功能。轉換點發(fā)揮重要的功能。Hartwell還通還通過研究酵母菌細胞對放射線的感受性，提出了過研究酵母菌細胞對放射線的感受性，提出了checkpoint（細胞