第十二章細(xì)胞周期與課件

第十一章細(xì)胞周期與細(xì)胞增殖●細(xì)胞周期●細(xì)胞周期同步化●細(xì)胞增殖●細(xì)胞周期的調(diào)控機(jī)制第十一章細(xì)胞周期與細(xì)胞增殖●細(xì)胞周期1第一節(jié)細(xì)胞周期●細(xì)胞周期概念及意義●細(xì)胞周期的測定●細(xì)胞周期的主要事件●其他細(xì)胞的細(xì)胞周期第一節(jié)細(xì)胞周期●細(xì)胞周期概念及意義2一、細(xì)胞周期的概念及意義細(xì)胞周期（CellCycle）◆概念：是指從上一次細(xì)胞分裂結(jié)束開始，到下一次細(xì)胞分裂結(jié)束為止，所經(jīng)歷的一個有序過程。其間細(xì)胞遺傳物質(zhì)和其他內(nèi)含物分配給子細(xì)胞?！艏?xì)胞周期時相組成G1期(gap1)，指從有絲分裂完成到期DNA復(fù)制之前的間隙時間。S期(synthesisphase)，指DNA復(fù)制的時期。G2期(gap2)，指DNA復(fù)制完成到有絲分裂開始之前的一段時間。M期又稱D期(mitosisordivision)，細(xì)胞分裂開始到結(jié)束。一、細(xì)胞周期的概念及意義細(xì)胞周期（CellCycle）3EucaryoticCellCycle

Atypicalmammaliancellhasacellcycletimeof24hours,with12hrG1,6-8hrS,3-4hrG2,and1hrMEucaryoticCellCycleAtypica4◆根據(jù)細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的不同，可將多細(xì)胞動物的細(xì)胞分為三類：①周期中細(xì)胞：細(xì)胞持續(xù)分裂，細(xì)胞周期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。如表皮生發(fā)層細(xì)胞、部分骨髓細(xì)胞。②靜止期細(xì)胞：細(xì)胞暫離開細(xì)胞周期，不進(jìn)行細(xì)胞分裂，但在適當(dāng)?shù)拇碳は驴芍匦逻M(jìn)入細(xì)胞周期，稱G0期細(xì)胞，如淋巴細(xì)胞、肝、腎細(xì)胞等。③終端分化細(xì)胞：細(xì)胞分化程度很高，一旦成熟，則終生不再分裂的細(xì)胞，如神經(jīng)、肌肉、多形核細(xì)胞等?！舾鶕?jù)細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的不同，可將多細(xì)胞動物的細(xì)胞分為三類：5◆脈沖標(biāo)記DNA復(fù)制和細(xì)胞分裂指數(shù)觀察測定法

對測定細(xì)胞進(jìn)行脈沖標(biāo)記、定時取材、利用放射自顯影技術(shù)顯示標(biāo)記細(xì)胞，通過統(tǒng)計標(biāo)記有絲分裂細(xì)胞百分?jǐn)?shù)的辦法來測定細(xì)胞周期。放射標(biāo)記物為3H或者14C標(biāo)記的TdR?，F(xiàn)在可以用BrdU（溴脫氧尿嘧啶）取代3H-TdR標(biāo)記細(xì)胞，然后用抗BrdU抗體進(jìn)行免疫細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行檢測?！袅魇郊?xì)胞儀測定法(FlowCytometry)流式細(xì)胞儀可以監(jiān)測不同時間內(nèi)細(xì)胞DNA含量變化，從而確定細(xì)胞周期的長短。二、細(xì)胞周期的測定◆脈沖標(biāo)記DNA復(fù)制和細(xì)胞分裂指數(shù)觀察測定法二、細(xì)胞周期的6三、細(xì)胞周期的主要事件◆G1期與DNA合成啟動相關(guān)，開始合成細(xì)胞生長所需要的多種蛋白質(zhì)、RNA、碳水化合物、脂等，同時染色質(zhì)去凝集?！鬝期DNA復(fù)制與組蛋白合成同步，組成核小體串珠結(jié)構(gòu)S期DNA合成不同步◆G2期DNA復(fù)制完成，在G2期合成一定數(shù)量的蛋白質(zhì)和RNA分子◆M期

M期即細(xì)胞分裂期，真核細(xì)胞的細(xì)胞分裂主要包括兩種方式，即有絲分裂(mitosis)和減數(shù)分裂(meiosis)。遺傳物質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)分配給子細(xì)胞。三、細(xì)胞周期的主要事件◆G1期與DNA合成啟動相關(guān)，開始7四、其他細(xì)胞的細(xì)胞周期

◆植物細(xì)胞的細(xì)胞周期◆酵母細(xì)胞的細(xì)胞周期◆細(xì)菌的細(xì)胞周期◆胚胎細(xì)胞的細(xì)胞周期四、其他細(xì)胞的細(xì)胞周期◆植物細(xì)胞的細(xì)胞周期8植物細(xì)胞的細(xì)胞周期植物細(xì)胞的細(xì)胞周期與動物細(xì)胞的標(biāo)準(zhǔn)細(xì)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(xì)胞不含中心體，但在細(xì)胞分裂時可以正常組裝紡錘體。植物細(xì)胞以形成中板的形式進(jìn)行胞質(zhì)分裂植物細(xì)胞的細(xì)胞周期植物細(xì)胞的細(xì)胞周期與動物細(xì)胞的標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞周期9酵母細(xì)胞的細(xì)胞周期

酵母細(xì)胞的細(xì)胞周期與標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞周期在時相和調(diào)控方面相似酵母細(xì)胞周期明顯特點(diǎn):1.酵母細(xì)胞周期持續(xù)時間較短；2.封閉式細(xì)胞分裂，即細(xì)胞分裂時核膜不解聚；3.紡錘體位于細(xì)胞核內(nèi)；4.在一定環(huán)境下，也進(jìn)行有性繁殖酵母細(xì)胞的細(xì)胞周期酵母細(xì)胞的細(xì)胞周期與標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞周期在時相10芽殖酵母buddingyeast

芽殖酵母buddingyeast11裂殖酵母Fissionyeast

裂殖酵母Fissionyeast12細(xì)菌的細(xì)胞周期慢生長細(xì)菌細(xì)胞周期過程與真核細(xì)胞周期過程有一定相似之處。其DNA復(fù)制之前的準(zhǔn)備時間與G1期類似。分裂之前的準(zhǔn)備時間與G2期類似。再加上S期和M期，細(xì)菌的細(xì)胞周期也基本具備四個時期細(xì)菌在快速生長情況下，如何協(xié)調(diào)快速分裂和最基本的DNA復(fù)制速度之間的矛盾細(xì)菌的細(xì)胞周期慢生長細(xì)菌細(xì)胞周期過程與真核細(xì)胞周期過程有一定13早期胚胎細(xì)胞的細(xì)胞周期細(xì)胞分裂快,無G1期,G2期非常短,S期也短(所有復(fù)制子都激活),以至認(rèn)為僅含有S期和M期無須臨時合成其它物質(zhì)子細(xì)胞在G1、G2期并不生長，越分裂體積越小細(xì)胞周期調(diào)控因子和調(diào)節(jié)機(jī)制與一般體細(xì)胞標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞周期基本是一致的早期胚胎細(xì)胞的細(xì)胞周期細(xì)胞分裂快,無G1期,G2期非常短,14第十二章細(xì)胞周期與課件15第二節(jié)細(xì)胞周期同步化●

自然同步化

●人工選擇同步化●藥物誘導(dǎo)法第二節(jié)細(xì)胞周期同步化●自然同步化16一、自然同步化如有一種粘菌的變形體plasmodia，瘧原蟲增殖某些水生動物的受精卵：如海膽、海參、兩棲類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，同步分裂。某些受精卵早期卵裂一、自然同步化如有一種粘菌的變形體plasmodia，瘧原蟲17二、人工選擇同步化有絲分裂選擇法：用于單層貼壁生長細(xì)胞。優(yōu)點(diǎn)是細(xì)胞未經(jīng)任何藥物處理，細(xì)胞同步化效率高。缺點(diǎn)是分離的細(xì)胞數(shù)量少。密度梯度離心法：根據(jù)不同時期的細(xì)胞在體積和重量上存在差別進(jìn)行分離。優(yōu)點(diǎn)是方法簡單省時，效率高，成本低。缺點(diǎn)是對大多數(shù)種類的細(xì)胞并不適用。二、人工選擇同步化有絲分裂選擇法：用于單層貼壁生長細(xì)胞。優(yōu)點(diǎn)18三、藥物誘導(dǎo)法DNA合成阻斷法─G1/S-TdR雙阻斷法：最終將細(xì)胞群阻斷于G1/S交界處。優(yōu)點(diǎn)是同步化效率高，幾乎適合于所有體外培養(yǎng)的細(xì)胞體系。缺點(diǎn)是誘導(dǎo)過程可造成細(xì)胞非均衡生長分裂中期阻斷法：通過抑制微管聚合來抑制細(xì)胞分裂器的形成，將細(xì)胞阻斷在細(xì)胞分裂中期。優(yōu)點(diǎn)是操作簡便，效率高。缺點(diǎn)是這些藥物的毒性相對較大三、藥物誘導(dǎo)法DNA合成阻斷法─G1/S-TdR雙阻斷法19第三節(jié)細(xì)胞的增殖●有絲分裂●有絲分裂機(jī)制●減數(shù)分裂第三節(jié)細(xì)胞的增殖●有絲分裂20一、有絲分裂為了便于描述人為的劃分為六個時期：前期(prophase)；前中期(premetaphase)；中期(metaphase)；后期(anaphase)；末期(telophase)；胞質(zhì)分裂(cytokinesis)。一、有絲分裂為了便于描述人為的劃分為六個時期：21前期(prophase)◆標(biāo)志前期開始的第一個特征是染色質(zhì)開始濃縮(condensation)形成有絲分裂染色體(mitoticchromosome）◆第二個特征細(xì)胞骨架解聚，有絲分裂紡錘體(mitoticspindle)開始裝配◆Golgi體、ER等細(xì)胞器解體，形成小的膜泡◆中心體，在S期末，兩個中心粒在各自垂直的方向復(fù)制出一個中心粒，形成兩個中心體。當(dāng)前期開始時，2個中心體移向細(xì)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(jié)合蛋白在正極末端相連，最后形成有絲分裂紡錘體。前期(prophase)◆標(biāo)志前期開始的第一個特征是染色質(zhì)開22第十二章細(xì)胞周期與課件23第十二章細(xì)胞周期與課件24前中期(prometaphase)

◆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(dǎo)致核纖層解體 ◆紡錘體微管與染色體的動粒結(jié)合，捕捉住染色體,每個已復(fù)制的染色體有兩個動粒，朝向反方向，保證與兩極的微管結(jié)合；紡錘體微管捕捉住染色體后，形成三種類型的微管（動粒微管管、極性微管和星體微管）◆不斷運(yùn)動的染色體開始移向赤道板。細(xì)胞周期也由前中期逐漸向中期運(yùn)轉(zhuǎn)。前中期(prometaphase) ◆核膜破裂成小的膜泡，這25第十二章細(xì)胞周期與課件26中期(metaphase)◆所有染色體排列到赤道板(MetaphasePlate)上，標(biāo)志著細(xì)胞分裂已進(jìn)入中期。◆紡錘體典型化：位于染色體兩側(cè)的動粒微管長度相等，作用力均衡，許多極性微管在赤道區(qū)域互相搭橋?！魟恿７謩e朝向紡錘體兩極。中期(metaphase)◆所有染色體排列到赤道板(Meta27第十二章細(xì)胞周期與課件28后期(anaphase)

◆排列在赤道面上的染色體的姐妹染色單體分離產(chǎn)生向極運(yùn)動，速度為1~2μm/min?！艉笃?anaphase)持續(xù)約數(shù)分鐘，大致可以劃分為連續(xù)的兩個階段：動粒微管去裝配變短，染色體產(chǎn)生兩極運(yùn)動極間微管長度增加，兩極之間的距離逐漸拉長，介導(dǎo)染色體向極運(yùn)動后期(anaphase)◆排列在赤道面上的染色體的姐妹染色29第十二章細(xì)胞周期與課件30第十二章細(xì)胞周期與課件31末期(telophase)◆染色單體到達(dá)兩極，即進(jìn)入了末期（telophase）,到達(dá)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◆核仁也開始重新組裝，RNA合成功能逐漸恢復(fù),有絲分裂結(jié)束末期(telophase)◆染色單體到達(dá)兩極，即進(jìn)入了末期（32第十二章細(xì)胞周期與課件33細(xì)胞胞質(zhì)分裂動物細(xì)胞胞質(zhì)分裂◆胞質(zhì)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(xì)胞，稱為收縮環(huán)（contractilering)。收縮環(huán)收縮、收縮環(huán)處細(xì)胞膜融合并形成兩個子細(xì)胞。 ◆胞質(zhì)分裂(cytokinesis)開始于細(xì)胞分裂后期，在赤道板周圍細(xì)胞表面下陷，形成環(huán)形縊縮，稱為分裂溝(furrow)。至分裂末期，分裂溝逐漸加深，最后兩個子細(xì)胞完全分開，分裂過程結(jié)束。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(guān)植物細(xì)胞胞質(zhì)分裂◆與動物細(xì)胞胞質(zhì)分裂不同的是，植物細(xì)胞胞質(zhì)分裂是因?yàn)樵诩?xì)胞內(nèi)形成新的細(xì)胞膜和細(xì)胞壁而將細(xì)胞分開，而不是激動蛋白收縮環(huán)。細(xì)胞胞質(zhì)分裂動物細(xì)胞胞質(zhì)分裂34第十二章細(xì)胞周期與課件35二、有絲分裂機(jī)制

與有絲分裂有關(guān)的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)：中心體、動粒與著絲粒、紡錘體。有絲分裂的核心問題是遺傳物質(zhì)均等地分配給兩個子細(xì)胞。而這主要是靠紡錘體的形成、運(yùn)動和解聚來完成的。二、有絲分裂機(jī)制與有絲分裂有關(guān)的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)：中心體、動粒36中心體

·中心體結(jié)構(gòu):位于中央的中心粒和其周圍的無定型物質(zhì)組成，兩個中心粒相互垂直排列?！ぶ行捏w復(fù)制周期

中心體 ·中心體結(jié)構(gòu):位于中央的中心粒和其周圍的無定型物質(zhì)組37第十二章細(xì)胞周期與課件38紡錘體紡錘體是細(xì)胞分裂過程中出現(xiàn)的臨時結(jié)構(gòu)，兩端為星體，中間由動粒微管和極性微管相聯(lián)。動粒微管一端與星體相連，一端與動粒相連。極性微管一端與星體相連，一端游離于紡錘體中部，且常在赤道板處相互搭橋。紡錘體紡錘體是細(xì)胞分裂過程中出現(xiàn)的臨時結(jié)構(gòu)，兩端為星體，中間39第十二章細(xì)胞周期與課件40動粒與著絲粒

著絲粒：染色體的主縊痕部位的染色體。

動粒：附著于著絲粒，內(nèi)側(cè)與著絲粒相互交織，外側(cè)與紡錘體微管附著。動粒與著絲粒著絲粒：染色體的主縊痕部位的染色體。41第十二章細(xì)胞周期與課件42染色體分離的兩個階段

染色體在紡錘體微管的作用下向極運(yùn)動，彼此分離。此過程分為兩個：染色體的向極，伴隨動粒微管的縮短，通常稱為后期A；兩極分離的本身伴隨著極性微管的延長，稱為后期B。染色體分離的兩個階段染色體在紡錘體微管的作用下向極運(yùn)動43第十二章細(xì)胞周期與課件44三、減數(shù)分裂◆減數(shù)分裂是細(xì)胞僅進(jìn)行一次DNA復(fù)制，隨后進(jìn)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)分裂意義：確保世代間遺傳的穩(wěn)定性；增加變異機(jī)會，確保生物的多樣性，增強(qiáng)生物適應(yīng)環(huán)境變化的能力；減數(shù)分裂是生物有性生殖的基礎(chǔ)，是生物遺傳、生物進(jìn)化和生物多樣性的重要基礎(chǔ)保證。三、減數(shù)分裂◆減數(shù)分裂是細(xì)胞僅進(jìn)行一次DNA復(fù)制，隨后進(jìn)行兩45第十二章細(xì)胞周期與課件46減數(shù)分裂前間期：減數(shù)分裂前的細(xì)胞間期。間期也可分為G1期、S期和G2期。G2期是有絲分裂向減數(shù)分裂轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵時期。減數(shù)分裂的S期時間較長，DNA不完全，部分（約0.3%左右）是在合線期合成的。一、減數(shù)分裂的過程減數(shù)分裂前間期：減數(shù)分裂前的細(xì)胞間期。一、減數(shù)分裂的過程47二、減數(shù)分裂過程（一）減數(shù)分裂I1、前期I減數(shù)分裂的特殊過程主要發(fā)生在前期I，通常分為5個時期：①細(xì)線期（leptotene），②合線期（zygotene），③粗線期（pachytene），④雙線期（diplotene），⑤終變期（diakinesis）。二、減數(shù)分裂過程（一）減數(shù)分裂I481）細(xì)線期：染色體呈細(xì)線狀，具有念珠狀的染色粒。2）合線期：亦稱偶線期，是同源染色體配對的時期。概念：聯(lián)會復(fù)合體(synaptonemalcomplex，SC）二價體（bivalent）四分體（tetrad）。這一時期合成約0.3%左右的DNA，稱為Z-DNA。3）粗線期：同源染色體的非姊妹染色單體間發(fā)生交換的時期。4）雙線期：聯(lián)會的同源染色體相互排斥、開始分離，交叉開始端化(terminalization)。聯(lián)會復(fù)合體消失。1）細(xì)線期：染色體呈細(xì)線狀，具有念珠狀的染色粒。49補(bǔ)充：植物細(xì)胞雙線期一般較短，許多動物卵細(xì)胞中雙線期停留的時間非常長。人的卵母細(xì)胞在五個月胎兒中已達(dá)雙線期，而一直到排卵都停在雙線期，排卵年齡大約在12-50歲之間。魚類、兩棲類、爬行類、鳥類以及無脊椎動物的昆蟲中，雙線期的二階體解螺旋而形成燈刷染色體，這一時期是卵黃積累的時期。

5）終變期：染色體重新凝集形成棒狀結(jié)構(gòu)，交叉端化過程的進(jìn)一步發(fā)展，核仁消失，核被膜解體。補(bǔ)充：植物細(xì)胞雙線期一般較短，許多動物卵細(xì)胞中雙線期停留的時502、中期I3、后期I二價體的兩條同源染色體分開，分別向兩極移動。同源染色體隨機(jī)分向兩極，染色體重組，人類染色體重組概率有223個。4、末期I5、減數(shù)分裂間期。（二）減數(shù)分裂II可分為前、中、后、末四個四期，與有絲分裂相似。一個精母細(xì)胞形成4個精子；一個卵母細(xì)胞形成一個卵子及2-3個極體。2、中期I51SC由兩條同源染色體沿縱軸形成，外觀呈梯子狀。SC幫助交換的完成，SC上有重組節(jié)(recombinationnodules)，是交換發(fā)生的部位。SC主要由堿性蛋白質(zhì)和RNA組成，并含有少量DNA。SC形成合線期，成熟于粗線期，消失于雙線期。在細(xì)線期或合線期加入DNA合成抑制劑，則抑制SC的形成。三、聯(lián)會復(fù)合體與聯(lián)會SC由兩條同源染色體沿縱軸形成，外觀呈梯子狀。三、聯(lián)會復(fù)合體52第十二章細(xì)胞周期與課件53四、減數(shù)分裂過程中的DNA重組染色體組的重組合發(fā)生在減數(shù)分裂的中期I。由于染色體在赤道板上排列的隨機(jī)性，會出現(xiàn)自由組合重組染色體的交換與交叉發(fā)生在減數(shù)分裂的前期I。偶線期，同源染色體發(fā)生斷裂和重組，同源染色體間發(fā)生染色體的交換。出現(xiàn)交叉端化。四、減數(shù)分裂過程中的DNA重組染色體組的重組合54五、減數(shù)分裂類型配子減數(shù)分裂合子減數(shù)分裂孢子減數(shù)分裂五、減數(shù)分裂類型配子減數(shù)分裂55配子減數(shù)分裂

所有多細(xì)胞動物和很多原生生物的減數(shù)分裂發(fā)生在(生殖細(xì)胞）形成過程的最后兩次分裂，所以這類生物的減數(shù)分裂叫做配子減數(shù)分裂。在雄性脊椎動物中，一個精母細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂形成4個精細(xì)胞，后者在經(jīng)過一系列的變態(tài)發(fā)育，形成成熟的精子。在雌性脊椎動物中，一個卵母細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂形成1個卵細(xì)胞和2-3個極體。

配子減數(shù)分裂所有多細(xì)胞動物和很多原生生56合子減數(shù)分裂

僅發(fā)生于某些原生生物真菌和很少的藻類。在受精后，合子發(fā)生減數(shù)分裂，產(chǎn)生單倍體的孢子，孢子通過有絲分裂形成單倍體的子代。由于這種減數(shù)分裂發(fā)生在有性生活史的開始，所以又稱為始端減數(shù)分裂。合子減數(shù)分裂僅發(fā)生于某些原生生物真菌和57孢子減數(shù)分裂

發(fā)生于所有高等植物和一些藻類。其特點(diǎn)是減數(shù)分裂和配子發(fā)生、受精作用沒有直接的關(guān)系，減數(shù)分裂的結(jié)果是形成單倍體的配子體（小孢子和大孢子）。小孢子再經(jīng)過兩次有次分裂形成包含一個營養(yǎng)核和兩個雄配子（精子）的成熟花粉（雄配子體），大孢子經(jīng)過三次有絲分裂形成胚囊（雌配子體），內(nèi)含一個卵核、兩個極核、3個反足細(xì)胞和兩個助細(xì)胞。

孢子減數(shù)分裂發(fā)生于所有高等植物和一些藻類58Minimumnumberofgametetypes=2n,Inhumans,n=23Minimumnumberofgametetypes59第十二章細(xì)胞周期與課件60第十二章細(xì)胞周期與課件61第四節(jié)、細(xì)胞周期的調(diào)控機(jī)制

2001年10月8日美國人Leland

Hartwell、英國人PaulNurse、Timothy

Hunt因?qū)?xì)胞周期調(diào)控機(jī)理的研究而獲諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。

與細(xì)胞調(diào)控相關(guān)的分子

細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的調(diào)控第四節(jié)、細(xì)胞周期的調(diào)控機(jī)制262一、與細(xì)胞調(diào)控相關(guān)的分子MPF及其作用酵母中cdc基因的發(fā)現(xiàn)周期蛋白的發(fā)現(xiàn)及特性CDK激酶及其抑制物一、與細(xì)胞調(diào)控相關(guān)的分子MPF及其作用63MPF及其作用MPF：促成熟因子（maturationpromotingfactor）。與細(xì)胞的成熟和分裂有關(guān)，是由p32和p45兩種蛋白組成的蛋白激酶，而且只有當(dāng)p32和p45結(jié)合后，MPF的激酶活性才能表現(xiàn)出來，引起與細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)相關(guān)的蛋白底物磷酸化。MPF及其作用MPF：促成熟因子（maturationp64酵母中cdc基因的發(fā)現(xiàn)

cdk基因：細(xì)胞分裂周期(celldivisioncycle,cdk)基因。其表達(dá)產(chǎn)物是一些蛋白激酶、磷酸酶等。這些酶的活性變化將影響到細(xì)胞周期的變化，而這些酶活性的變化本身又受到許多內(nèi)在和外在因素的立體調(diào)解。酵母中cdc基因的發(fā)現(xiàn) cdk基因：細(xì)胞分裂周期(cel65周期蛋白的發(fā)現(xiàn)及特性特點(diǎn)：在細(xì)胞周期中呈周期性變化。含有一段約100個氨基酸的保守序列，稱為周期蛋白框，介導(dǎo)周期蛋白與CDK結(jié)合。作用：激活CDK（周期蛋白依賴性蛋白激酶），引導(dǎo)CDK作用于不同底物。已知30余種，如酵母的Cln1、Cln2、Cln3、Clb1~Clb6,高等動物中為A1-2、B1-3、C、D1-3、E1-2、F、G、H等。分為4類：G1期周期蛋白、G1/S期周期蛋白、S期周期蛋白、M期周期蛋白。M期周期蛋白的近N端含有一段由9個氨基酸組成的破壞框，破壞框后為一段由40個左右的氨基酸組成的賴氨酸富集區(qū)。破壞框主要參與由泛素介導(dǎo)的周期蛋白A和B的降解。G1期周期蛋白不含破壞框，但其C端含一段特殊的PEST序列，可能與G1期周期蛋白的更新有關(guān)。周期蛋白的發(fā)現(xiàn)及特性特點(diǎn)：在細(xì)胞周期中呈周期性變化。含有一段66CDK激酶及其抑制物CDK：周期蛋白依賴性蛋白激酶，不同的CDK激酶要求結(jié)合的周期蛋白不同，在細(xì)胞中執(zhí)行調(diào)節(jié)的功能也不同。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：一、都含有一段類似的氨基酸序列，其中有一小段的序列相當(dāng)保守，即PSTAIRE序列，此序列與周期蛋白結(jié)合有關(guān)。二、都能與周期蛋白結(jié)合，并將周期蛋白作為其調(diào)節(jié)亞基。CDK激酶抑制物：CDK激酶進(jìn)行負(fù)調(diào)控的蛋白。包KIP/CIP家族和INK4家族。CDK激酶及其抑制物CDK：周期蛋白依賴性蛋白激酶，不同的C67二、細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的調(diào)控G1/S轉(zhuǎn)換G2/M轉(zhuǎn)換的調(diào)控機(jī)制分裂中期向后期的轉(zhuǎn)換與后促進(jìn)因子二、細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的調(diào)控G1/S轉(zhuǎn)換68第十二章細(xì)胞周期與課件69G1/S轉(zhuǎn)換G1期，在生長因子的刺激下，cyclinD表達(dá)，并與CDK4、CDK6結(jié)合，使下游的蛋白質(zhì)如Rb磷酸化，Rb釋放出轉(zhuǎn)錄因子E2F，促進(jìn)許多基因的轉(zhuǎn)錄，如編碼cyclinE、A和CDK1的基因。G1-S期，cyclinE與CDK2結(jié)合，促進(jìn)細(xì)胞進(jìn)入S期。CyclinE的抗體能使細(xì)胞停滯于G1期。cyclinE-CDK2直接參與中心體的復(fù)制調(diào)控。在G2-M期，cyclinA與CDK2結(jié)合，CDK2使底物蛋白磷酸化、如將組蛋白H1磷酸化導(dǎo)致染色體凝縮，核纖層蛋白磷酸化使核膜解體。cyclinA-CDK2位于DNA復(fù)制中心，與DNA有關(guān)。G1/S轉(zhuǎn)換G1期，在生長因子的刺激下，cyclinD表達(dá)70DNA復(fù)制執(zhí)照因子學(xué)說

“DNA復(fù)制執(zhí)照因子學(xué)說”（DNAreplication-licensingfactortheory），20世紀(jì)80年代末，JulianBlow和Ronlaskey研究提出在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)存在一種執(zhí)照因子，對細(xì)胞核染色體DNA復(fù)制發(fā)行“執(zhí)照”。在M期，細(xì)胞核膜破裂，細(xì)胞質(zhì)中的執(zhí)照因子與染色質(zhì)接觸并與之結(jié)合，使后者獲得DNA復(fù)制所必需的執(zhí)照。細(xì)胞通過G1期后進(jìn)S期，DNA開始復(fù)制。隨后DNA復(fù)制，執(zhí)照信號不斷減弱直至消失。以后逐漸消失，不在進(jìn)行復(fù)制。再等下一周期重復(fù)進(jìn)行。執(zhí)照因子主要是Mcm蛋白（Minichromosomemaintenanceprotein）。Mcm蛋白共有6種，分別為Mcm2、Mcm3······Mcm7。在細(xì)胞中除去任何一種Mcm蛋白，都使細(xì)胞失去DNA復(fù)制的起始功能。DNA復(fù)制執(zhí)照因子學(xué)說“DNA復(fù)制執(zhí)照因子學(xué)說”（DNA71

DNA復(fù)制起始點(diǎn)的識別，是DNA復(fù)制調(diào)控中的重要事件之一。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，從酵母細(xì)胞到哺乳類細(xì)胞，均存在一種稱為復(fù)制起始點(diǎn)識別復(fù)合體（originrecognitioncomplex，ORC）的蛋白質(zhì)。Orc含有6個亞單位，分別是Orc1、Orc2、Orc3、Orc4、Orc5和Orc6。Orc識別DNA復(fù)制起始點(diǎn)并與之結(jié)合，是DNA復(fù)制起始所必需的。Cdc6和Cdc45也是DNA復(fù)制所必須的調(diào)控因子

DNA復(fù)制起始點(diǎn)的識別，是DNA復(fù)制調(diào)控中的重要事件之72DNA復(fù)制延擱檢驗(yàn)點(diǎn)Weel和Cdc25c共同作用，檢驗(yàn)DNA的復(fù)制過程，參與DNA復(fù)制延擱檢驗(yàn)點(diǎn)的調(diào)控，實(shí)現(xiàn)S/G2/M期的轉(zhuǎn)化DNA復(fù)制延擱檢驗(yàn)點(diǎn)Weel和Cdc25c共同作用，檢驗(yàn)73G2/M轉(zhuǎn)換的調(diào)控機(jī)制CDK1在細(xì)胞周期種含量穩(wěn)定，只有與cyclinB結(jié)合時才有活性周期蛋白B(cyclinB)同周期蛋白B的含量呈周期性變化，cyclinB一般在G1晚期合成，通過S期，期含量不斷增加，到達(dá)G2期，期含量達(dá)到最大。CDK1活性，也逐漸出現(xiàn)、增大，直到最大，維持到M期的中期階段。CDK1活化后使許多蛋白質(zhì)磷酸化：組蛋白H1---染色體凝集，核纖層蛋白ABC--核纖層解聚，核仁蛋白---核仁解聚等等。G2/M轉(zhuǎn)換的調(diào)控機(jī)制CDK1在細(xì)胞周期種含量穩(wěn)定，只有與c74分裂中期向后期的轉(zhuǎn)換與后促進(jìn)因子CyclinA、B是通過泛素途徑降解泛素是一個76個氨基酸組成的熱穩(wěn)定多肽，在進(jìn)化種高度保守。APC介導(dǎo)選擇性降解的靶蛋白與Ubiquitin結(jié)，通過泛素依賴性途徑降解APC主要介導(dǎo)兩類蛋白降解:AnaphaseInhibitors和MitoticCyclin.前者維持姐妹染色單體粘連,抑制后期啟動；后者的降解意味著有絲分裂即將結(jié)束，即染色體開始去凝集，核膜重建。Cdc20和Mad2蛋白位于動粒上，在染色體結(jié)合有絲分裂紡錘體前將不能從動粒上釋放，由于Mad2與Cdc20結(jié)合而抑制APC的活性。所以只有所有染色體都與紡錘體結(jié)合后，APC才有活性，才啟動細(xì)胞向后期轉(zhuǎn)換。分裂中期向后期的轉(zhuǎn)換與后促進(jìn)因子CyclinA、B是通過泛素75第十二章細(xì)胞周期與課件76

G1S G2/MCyclin-CdkCyclin-CdkCyclin-CdkBuddingYeastCLN1,2,3-CDC28CLB5,,(3,4)-CDC28CLB1,2(3,4)-CDC28FissionYeastCIG1-CDC2CIG2-CDC2CIG13-CDC2HigherEukaryotesCyclinD1,2,3-CDK4/6CyclinA-CDK2CyclinB-CDC2CyclinE1,2-CDK2G1SubstratesGrowthandMorphogenesisSSubstratesDNAReplicationG2/MSubstratesMitosis

77第十一章細(xì)胞周期與細(xì)胞增殖●細(xì)胞周期●細(xì)胞周期同步化●細(xì)胞增殖●細(xì)胞周期的調(diào)控機(jī)制第十一章細(xì)胞周期與細(xì)胞增殖●細(xì)胞周期78第一節(jié)細(xì)胞周期●細(xì)胞周期概念及意義●細(xì)胞周期的測定●細(xì)胞周期的主要事件●其他細(xì)胞的細(xì)胞周期第一節(jié)細(xì)胞周期●細(xì)胞周期概念及意義79一、細(xì)胞周期的概念及意義細(xì)胞周期（CellCycle）◆概念：是指從上一次細(xì)胞分裂結(jié)束開始，到下一次細(xì)胞分裂結(jié)束為止，所經(jīng)歷的一個有序過程。其間細(xì)胞遺傳物質(zhì)和其他內(nèi)含物分配給子細(xì)胞。◆細(xì)胞周期時相組成G1期(gap1)，指從有絲分裂完成到期DNA復(fù)制之前的間隙時間。S期(synthesisphase)，指DNA復(fù)制的時期。G2期(gap2)，指DNA復(fù)制完成到有絲分裂開始之前的一段時間。M期又稱D期(mitosisordivision)，細(xì)胞分裂開始到結(jié)束。一、細(xì)胞周期的概念及意義細(xì)胞周期（CellCycle）80EucaryoticCellCycle

Atypicalmammaliancellhasacellcycletimeof24hours,with12hrG1,6-8hrS,3-4hrG2,and1hrMEucaryoticCellCycleAtypica81◆根據(jù)細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的不同，可將多細(xì)胞動物的細(xì)胞分為三類：①周期中細(xì)胞：細(xì)胞持續(xù)分裂，細(xì)胞周期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。如表皮生發(fā)層細(xì)胞、部分骨髓細(xì)胞。②靜止期細(xì)胞：細(xì)胞暫離開細(xì)胞周期，不進(jìn)行細(xì)胞分裂，但在適當(dāng)?shù)拇碳は驴芍匦逻M(jìn)入細(xì)胞周期，稱G0期細(xì)胞，如淋巴細(xì)胞、肝、腎細(xì)胞等。③終端分化細(xì)胞：細(xì)胞分化程度很高，一旦成熟，則終生不再分裂的細(xì)胞，如神經(jīng)、肌肉、多形核細(xì)胞等。◆根據(jù)細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的不同，可將多細(xì)胞動物的細(xì)胞分為三類：82◆脈沖標(biāo)記DNA復(fù)制和細(xì)胞分裂指數(shù)觀察測定法

對測定細(xì)胞進(jìn)行脈沖標(biāo)記、定時取材、利用放射自顯影技術(shù)顯示標(biāo)記細(xì)胞，通過統(tǒng)計標(biāo)記有絲分裂細(xì)胞百分?jǐn)?shù)的辦法來測定細(xì)胞周期。放射標(biāo)記物為3H或者14C標(biāo)記的TdR。現(xiàn)在可以用BrdU（溴脫氧尿嘧啶）取代3H-TdR標(biāo)記細(xì)胞，然后用抗BrdU抗體進(jìn)行免疫細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行檢測?！袅魇郊?xì)胞儀測定法(FlowCytometry)流式細(xì)胞儀可以監(jiān)測不同時間內(nèi)細(xì)胞DNA含量變化，從而確定細(xì)胞周期的長短。二、細(xì)胞周期的測定◆脈沖標(biāo)記DNA復(fù)制和細(xì)胞分裂指數(shù)觀察測定法二、細(xì)胞周期的83三、細(xì)胞周期的主要事件◆G1期與DNA合成啟動相關(guān)，開始合成細(xì)胞生長所需要的多種蛋白質(zhì)、RNA、碳水化合物、脂等，同時染色質(zhì)去凝集。◆S期DNA復(fù)制與組蛋白合成同步，組成核小體串珠結(jié)構(gòu)S期DNA合成不同步◆G2期DNA復(fù)制完成，在G2期合成一定數(shù)量的蛋白質(zhì)和RNA分子◆M期

M期即細(xì)胞分裂期，真核細(xì)胞的細(xì)胞分裂主要包括兩種方式，即有絲分裂(mitosis)和減數(shù)分裂(meiosis)。遺傳物質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)分配給子細(xì)胞。三、細(xì)胞周期的主要事件◆G1期與DNA合成啟動相關(guān)，開始84四、其他細(xì)胞的細(xì)胞周期

◆植物細(xì)胞的細(xì)胞周期◆酵母細(xì)胞的細(xì)胞周期◆細(xì)菌的細(xì)胞周期◆胚胎細(xì)胞的細(xì)胞周期四、其他細(xì)胞的細(xì)胞周期◆植物細(xì)胞的細(xì)胞周期85植物細(xì)胞的細(xì)胞周期植物細(xì)胞的細(xì)胞周期與動物細(xì)胞的標(biāo)準(zhǔn)細(xì)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(xì)胞不含中心體，但在細(xì)胞分裂時可以正常組裝紡錘體。植物細(xì)胞以形成中板的形式進(jìn)行胞質(zhì)分裂植物細(xì)胞的細(xì)胞周期植物細(xì)胞的細(xì)胞周期與動物細(xì)胞的標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞周期86酵母細(xì)胞的細(xì)胞周期

酵母細(xì)胞的細(xì)胞周期與標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞周期在時相和調(diào)控方面相似酵母細(xì)胞周期明顯特點(diǎn):1.酵母細(xì)胞周期持續(xù)時間較短；2.封閉式細(xì)胞分裂，即細(xì)胞分裂時核膜不解聚；3.紡錘體位于細(xì)胞核內(nèi)；4.在一定環(huán)境下，也進(jìn)行有性繁殖酵母細(xì)胞的細(xì)胞周期酵母細(xì)胞的細(xì)胞周期與標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞周期在時相87芽殖酵母buddingyeast

芽殖酵母buddingyeast88裂殖酵母Fissionyeast

裂殖酵母Fissionyeast89細(xì)菌的細(xì)胞周期慢生長細(xì)菌細(xì)胞周期過程與真核細(xì)胞周期過程有一定相似之處。其DNA復(fù)制之前的準(zhǔn)備時間與G1期類似。分裂之前的準(zhǔn)備時間與G2期類似。再加上S期和M期，細(xì)菌的細(xì)胞周期也基本具備四個時期細(xì)菌在快速生長情況下，如何協(xié)調(diào)快速分裂和最基本的DNA復(fù)制速度之間的矛盾細(xì)菌的細(xì)胞周期慢生長細(xì)菌細(xì)胞周期過程與真核細(xì)胞周期過程有一定90早期胚胎細(xì)胞的細(xì)胞周期細(xì)胞分裂快,無G1期,G2期非常短,S期也短(所有復(fù)制子都激活),以至認(rèn)為僅含有S期和M期無須臨時合成其它物質(zhì)子細(xì)胞在G1、G2期并不生長，越分裂體積越小細(xì)胞周期調(diào)控因子和調(diào)節(jié)機(jī)制與一般體細(xì)胞標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞周期基本是一致的早期胚胎細(xì)胞的細(xì)胞周期細(xì)胞分裂快,無G1期,G2期非常短,91第十二章細(xì)胞周期與課件92第二節(jié)細(xì)胞周期同步化●

自然同步化

●人工選擇同步化●藥物誘導(dǎo)法第二節(jié)細(xì)胞周期同步化●自然同步化93一、自然同步化如有一種粘菌的變形體plasmodia，瘧原蟲增殖某些水生動物的受精卵：如海膽、海參、兩棲類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，同步分裂。某些受精卵早期卵裂一、自然同步化如有一種粘菌的變形體plasmodia，瘧原蟲94二、人工選擇同步化有絲分裂選擇法：用于單層貼壁生長細(xì)胞。優(yōu)點(diǎn)是細(xì)胞未經(jīng)任何藥物處理，細(xì)胞同步化效率高。缺點(diǎn)是分離的細(xì)胞數(shù)量少。密度梯度離心法：根據(jù)不同時期的細(xì)胞在體積和重量上存在差別進(jìn)行分離。優(yōu)點(diǎn)是方法簡單省時，效率高，成本低。缺點(diǎn)是對大多數(shù)種類的細(xì)胞并不適用。二、人工選擇同步化有絲分裂選擇法：用于單層貼壁生長細(xì)胞。優(yōu)點(diǎn)95三、藥物誘導(dǎo)法DNA合成阻斷法─G1/S-TdR雙阻斷法：最終將細(xì)胞群阻斷于G1/S交界處。優(yōu)點(diǎn)是同步化效率高，幾乎適合于所有體外培養(yǎng)的細(xì)胞體系。缺點(diǎn)是誘導(dǎo)過程可造成細(xì)胞非均衡生長分裂中期阻斷法：通過抑制微管聚合來抑制細(xì)胞分裂器的形成，將細(xì)胞阻斷在細(xì)胞分裂中期。優(yōu)點(diǎn)是操作簡便，效率高。缺點(diǎn)是這些藥物的毒性相對較大三、藥物誘導(dǎo)法DNA合成阻斷法─G1/S-TdR雙阻斷法96第三節(jié)細(xì)胞的增殖●有絲分裂●有絲分裂機(jī)制●減數(shù)分裂第三節(jié)細(xì)胞的增殖●有絲分裂97一、有絲分裂為了便于描述人為的劃分為六個時期：前期(prophase)；前中期(premetaphase)；中期(metaphase)；后期(anaphase)；末期(telophase)；胞質(zhì)分裂(cytokinesis)。一、有絲分裂為了便于描述人為的劃分為六個時期：98前期(prophase)◆標(biāo)志前期開始的第一個特征是染色質(zhì)開始濃縮(condensation)形成有絲分裂染色體(mitoticchromosome）◆第二個特征細(xì)胞骨架解聚，有絲分裂紡錘體(mitoticspindle)開始裝配◆Golgi體、ER等細(xì)胞器解體，形成小的膜泡◆中心體，在S期末，兩個中心粒在各自垂直的方向復(fù)制出一個中心粒，形成兩個中心體。當(dāng)前期開始時，2個中心體移向細(xì)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(jié)合蛋白在正極末端相連，最后形成有絲分裂紡錘體。前期(prophase)◆標(biāo)志前期開始的第一個特征是染色質(zhì)開99第十二章細(xì)胞周期與課件100第十二章細(xì)胞周期與課件101前中期(prometaphase)

◆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(dǎo)致核纖層解體 ◆紡錘體微管與染色體的動粒結(jié)合，捕捉住染色體,每個已復(fù)制的染色體有兩個動粒，朝向反方向，保證與兩極的微管結(jié)合；紡錘體微管捕捉住染色體后，形成三種類型的微管（動粒微管管、極性微管和星體微管）◆不斷運(yùn)動的染色體開始移向赤道板。細(xì)胞周期也由前中期逐漸向中期運(yùn)轉(zhuǎn)。前中期(prometaphase) ◆核膜破裂成小的膜泡，這102第十二章細(xì)胞周期與課件103中期(metaphase)◆所有染色體排列到赤道板(MetaphasePlate)上，標(biāo)志著細(xì)胞分裂已進(jìn)入中期?！艏忓N體典型化：位于染色體兩側(cè)的動粒微管長度相等，作用力均衡，許多極性微管在赤道區(qū)域互相搭橋。◆動粒分別朝向紡錘體兩極。中期(metaphase)◆所有染色體排列到赤道板(Meta104第十二章細(xì)胞周期與課件105后期(anaphase)

◆排列在赤道面上的染色體的姐妹染色單體分離產(chǎn)生向極運(yùn)動，速度為1~2μm/min。◆后期(anaphase)持續(xù)約數(shù)分鐘，大致可以劃分為連續(xù)的兩個階段：動粒微管去裝配變短，染色體產(chǎn)生兩極運(yùn)動極間微管長度增加，兩極之間的距離逐漸拉長，介導(dǎo)染色體向極運(yùn)動后期(anaphase)◆排列在赤道面上的染色體的姐妹染色106第十二章細(xì)胞周期與課件107第十二章細(xì)胞周期與課件108末期(telophase)◆染色單體到達(dá)兩極，即進(jìn)入了末期（telophase）,到達(dá)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◆核仁也開始重新組裝，RNA合成功能逐漸恢復(fù),有絲分裂結(jié)束末期(telophase)◆染色單體到達(dá)兩極，即進(jìn)入了末期（109第十二章細(xì)胞周期與課件110細(xì)胞胞質(zhì)分裂動物細(xì)胞胞質(zhì)分裂◆胞質(zhì)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(xì)胞，稱為收縮環(huán)（contractilering)。收縮環(huán)收縮、收縮環(huán)處細(xì)胞膜融合并形成兩個子細(xì)胞。 ◆胞質(zhì)分裂(cytokinesis)開始于細(xì)胞分裂后期，在赤道板周圍細(xì)胞表面下陷，形成環(huán)形縊縮，稱為分裂溝(furrow)。至分裂末期，分裂溝逐漸加深，最后兩個子細(xì)胞完全分開，分裂過程結(jié)束。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(guān)植物細(xì)胞胞質(zhì)分裂◆與動物細(xì)胞胞質(zhì)分裂不同的是，植物細(xì)胞胞質(zhì)分裂是因?yàn)樵诩?xì)胞內(nèi)形成新的細(xì)胞膜和細(xì)胞壁而將細(xì)胞分開，而不是激動蛋白收縮環(huán)。細(xì)胞胞質(zhì)分裂動物細(xì)胞胞質(zhì)分裂111第十二章細(xì)胞周期與課件112二、有絲分裂機(jī)制

與有絲分裂有關(guān)的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)：中心體、動粒與著絲粒、紡錘體。有絲分裂的核心問題是遺傳物質(zhì)均等地分配給兩個子細(xì)胞。而這主要是靠紡錘體的形成、運(yùn)動和解聚來完成的。二、有絲分裂機(jī)制與有絲分裂有關(guān)的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)：中心體、動粒113中心體

·中心體結(jié)構(gòu):位于中央的中心粒和其周圍的無定型物質(zhì)組成，兩個中心粒相互垂直排列。·中心體復(fù)制周期

中心體 ·中心體結(jié)構(gòu):位于中央的中心粒和其周圍的無定型物質(zhì)組114第十二章細(xì)胞周期與課件115紡錘體紡錘體是細(xì)胞分裂過程中出現(xiàn)的臨時結(jié)構(gòu)，兩端為星體，中間由動粒微管和極性微管相聯(lián)。動粒微管一端與星體相連，一端與動粒相連。極性微管一端與星體相連，一端游離于紡錘體中部，且常在赤道板處相互搭橋。紡錘體紡錘體是細(xì)胞分裂過程中出現(xiàn)的臨時結(jié)構(gòu)，兩端為星體，中間116第十二章細(xì)胞周期與課件117動粒與著絲粒

著絲粒：染色體的主縊痕部位的染色體。

動粒：附著于著絲粒，內(nèi)側(cè)與著絲粒相互交織，外側(cè)與紡錘體微管附著。動粒與著絲粒著絲粒：染色體的主縊痕部位的染色體。118第十二章細(xì)胞周期與課件119染色體分離的兩個階段

染色體在紡錘體微管的作用下向極運(yùn)動，彼此分離。此過程分為兩個：染色體的向極，伴隨動粒微管的縮短，通常稱為后期A；兩極分離的本身伴隨著極性微管的延長，稱為后期B。染色體分離的兩個階段染色體在紡錘體微管的作用下向極運(yùn)動120第十二章細(xì)胞周期與課件121三、減數(shù)分裂◆減數(shù)分裂是細(xì)胞僅進(jìn)行一次DNA復(fù)制，隨后進(jìn)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)分裂意義：確保世代間遺傳的穩(wěn)定性；增加變異機(jī)會，確保生物的多樣性，增強(qiáng)生物適應(yīng)環(huán)境變化的能力；減數(shù)分裂是生物有性生殖的基礎(chǔ)，是生物遺傳、生物進(jìn)化和生物多樣性的重要基礎(chǔ)保證。三、減數(shù)分裂◆減數(shù)分裂是細(xì)胞僅進(jìn)行一次DNA復(fù)制，隨后進(jìn)行兩122第十二章細(xì)胞周期與課件123減數(shù)分裂前間期：減數(shù)分裂前的細(xì)胞間期。間期也可分為G1期、S期和G2期。G2期是有絲分裂向減數(shù)分裂轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵時期。減數(shù)分裂的S期時間較長，DNA不完全，部分（約0.3%左右）是在合線期合成的。一、減數(shù)分裂的過程減數(shù)分裂前間期：減數(shù)分裂前的細(xì)胞間期。一、減數(shù)分裂的過程124二、減數(shù)分裂過程（一）減數(shù)分裂I1、前期I減數(shù)分裂的特殊過程主要發(fā)生在前期I，通常分為5個時期：①細(xì)線期（leptotene），②合線期（zygotene），③粗線期（pachytene），④雙線期（diplotene），⑤終變期（diakinesis）。二、減數(shù)分裂過程（一）減數(shù)分裂I1251）細(xì)線期：染色體呈細(xì)線狀，具有念珠狀的染色粒。2）合線期：亦稱偶線期，是同源染色體配對的時期。概念：聯(lián)會復(fù)合體(synaptonemalcomplex，SC）二價體（bivalent）四分體（tetrad）。這一時期合成約0.3%左右的DNA，稱為Z-DNA。3）粗線期：同源染色體的非姊妹染色單體間發(fā)生交換的時期。4）雙線期：聯(lián)會的同源染色體相互排斥、開始分離，交叉開始端化(terminalization)。聯(lián)會復(fù)合體消失。1）細(xì)線期：染色體呈細(xì)線狀，具有念珠狀的染色粒。126補(bǔ)充：植物細(xì)胞雙線期一般較短，許多動物卵細(xì)胞中雙線期停留的時間非常長。人的卵母細(xì)胞在五個月胎兒中已達(dá)雙線期，而一直到排卵都停在雙線期，排卵年齡大約在12-50歲之間。魚類、兩棲類、爬行類、鳥類以及無脊椎動物的昆蟲中，雙線期的二階體解螺旋而形成燈刷染色體，這一時期是卵黃積累的時期。

5）終變期：染色體重新凝集形成棒狀結(jié)構(gòu)，交叉端化過程的進(jìn)一步發(fā)展，核仁消失，核被膜解體。補(bǔ)充：植物細(xì)胞雙線期一般較短，許多動物卵細(xì)胞中雙線期停留的時1272、中期I3、后期I二價體的兩條同源染色體分開，分別向兩極移動。同源染色體隨機(jī)分向兩極，染色體重組，人類染色體重組概率有223個。4、末期I5、減數(shù)分裂間期。（二）減數(shù)分裂II可分為前、中、后、末四個四期，與有絲分裂相似。一個精母細(xì)胞形成4個精子；一個卵母細(xì)胞形成一個卵子及2-3個極體。2、中期I128SC由兩條同源染色體沿縱軸形成，外觀呈梯子狀。SC幫助交換的完成，SC上有重組節(jié)(recombinationnodules)，是交換發(fā)生的部位。SC主要由堿性蛋白質(zhì)和RNA組成，并含有少量DNA。SC形成合線期，成熟于粗線期，消失于雙線期。在細(xì)線期或合線期加入DNA合成抑制劑，則抑制SC的形成。三、聯(lián)會復(fù)合體與聯(lián)會SC由兩條同源染色體沿縱軸形成，外觀呈梯子狀。三、聯(lián)會復(fù)合體129第十二章細(xì)胞周期與課件130四、減數(shù)分裂過程中的DNA重組染色體組的重組合發(fā)生在減數(shù)分裂的中期I。由于染色體在赤道板上排列的隨機(jī)性，會出現(xiàn)自由組合重組染色體的交換與交叉發(fā)生在減數(shù)分裂的前期I。偶線期，同源染色體發(fā)生斷裂和重組，同源染色體間發(fā)生染色體的交換。出現(xiàn)交叉端化。四、減數(shù)分裂過程中的DNA重組染色體組的重組合131五、減數(shù)分裂類型配子減數(shù)分裂合子減數(shù)分裂孢子減數(shù)分裂五、減數(shù)分裂類型配子減數(shù)分裂132配子減數(shù)分裂

所有多細(xì)胞動物和很多原生生物的減數(shù)分裂發(fā)生在(生殖細(xì)胞）形成過程的最后兩次分裂，所以這類生物的減數(shù)分裂叫做配子減數(shù)分裂。在雄性脊椎動物中，一個精母細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂形成4個精細(xì)胞，后者在經(jīng)過一系列的變態(tài)發(fā)育，形成成熟的精子。在雌性脊椎動物中，一個卵母細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂形成1個卵細(xì)胞和2-3個極體。

配子減數(shù)分裂所有多細(xì)胞動物和很多原生生133合子減數(shù)分裂

僅發(fā)生于某些原生生物真菌和很少的藻類。在受精后，合子發(fā)生減數(shù)分裂，產(chǎn)生單倍體的孢子，孢子通過有絲分裂形成單倍體的子代。由于這種減數(shù)分裂發(fā)生在有性生活史的開始，所以又稱為始端減數(shù)分裂。合子減數(shù)分裂僅發(fā)生于某些原生生物真菌和134孢子減數(shù)分裂

發(fā)生于所有高等植物和一些藻類。其特點(diǎn)是減數(shù)分裂和配子發(fā)生、受精作用沒有直接的關(guān)系，減數(shù)分裂的結(jié)果是形成單倍體的配子體（小孢子和大孢子）。小孢子再經(jīng)過兩次有次分裂形成包含一個營養(yǎng)核和兩個雄配子（精子）的成熟花粉（雄配子體），大孢子經(jīng)過三次有絲分裂形成胚囊（雌配子體），內(nèi)含一個卵核、兩個極核、3個反足細(xì)胞和兩個助細(xì)胞。

孢子減數(shù)分裂發(fā)生于所有高等植物和一些藻類135Minimumnumberofgametetypes=2n,Inhumans,n=23Minimumnumberofgametetypes136第十二章細(xì)胞周期與課件137第十二章細(xì)胞周期與課件138第四節(jié)、細(xì)胞周期的調(diào)控機(jī)制

2001年10月8日美國人Leland

Hartwell、英國人PaulNurse、Timothy

Hunt因?qū)?xì)胞周期調(diào)控機(jī)理的研究而獲諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。

與細(xì)胞調(diào)控相關(guān)的分子

細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的調(diào)控第四節(jié)、細(xì)胞周期的調(diào)控機(jī)制2139一、與細(xì)胞調(diào)控相關(guān)的分子MPF及其作用酵母中cdc基因的發(fā)現(xiàn)周期蛋白的發(fā)現(xiàn)及特性CDK激酶及其抑制物一、與細(xì)胞調(diào)控相關(guān)的分子MPF及其作用140MPF及其作用MPF：促成熟因子（maturationpromotingfactor）。與細(xì)胞的成熟和分裂有關(guān)，是由p32和p45兩種蛋白組成的蛋白激酶，而且只有當(dāng)p32和p45結(jié)合后，MPF的激酶活性才能表現(xiàn)出來，引起與細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)相關(guān)的蛋白底物磷酸化。MPF及其作用MPF：促成熟因子（maturationp141酵母中cdc基因的發(fā)現(xiàn)

cdk基因：細(xì)胞分裂周期(celldivisioncycle,cdk)基因。其表達(dá)產(chǎn)物是一些蛋白激酶、磷酸酶等。這些酶的活性變化將影響到細(xì)胞周期的變化，而這些酶活性的變化本身又受到許多內(nèi)在和外在因素的立體調(diào)解。酵母中cdc基因的發(fā)現(xiàn) cdk基因：細(xì)胞分裂周期(cel142周期蛋白的發(fā)現(xiàn)及特性特點(diǎn)：在細(xì)胞周期中呈周期性變化。含有一段約100個氨基酸的保守序列，稱為周期蛋白框，介導(dǎo)周期蛋白與CDK結(jié)合。作用：激活CDK（周期蛋白依賴性蛋白激酶），引導(dǎo)CDK作用于不同底物。已知30余種，如酵母的Cln1、Cln2、Cln3、Clb1~Clb6,高等動物中為A1-2、B1-3、C、D1-3、E1-2、F、G、H等。分為4類：G1期周期蛋白、G1/S期周期蛋白、S期周期蛋白、M期周期蛋白。M期周期蛋白的近N端含有一段由9個氨基酸組成的破壞框，破壞框后為一段由40個左右的氨基酸組成的賴氨酸富集區(qū)。破壞框主要參與由泛素介導(dǎo)的周期蛋白A和B的降解。G1期周期蛋白不含破壞框，但其C端含一段特殊的PEST序列，可能與G1期周期蛋白的更新有關(guān)。周期蛋白的發(fā)現(xiàn)及特性特點(diǎn)：在細(xì)胞周期中呈周期性變化。含有一段143CDK激酶及其抑制物CDK：周期蛋白依賴性蛋白激酶，不同的CDK激酶要求結(jié)合的周期蛋白不同，在細(xì)胞中執(zhí)行調(diào)節(jié)的功能也不同。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：一、都含有一段類似的氨基酸序列，其中有一小段的序列相當(dāng)保守，即PSTAIRE序列，此序列與周期蛋白結(jié)合有關(guān)。二、都能與周期蛋白結(jié)合，并將周期蛋白作為其調(diào)節(jié)亞基。CDK激酶抑制物：CDK激酶進(jìn)行負(fù)調(diào)控的蛋白。包KIP/CIP家族和INK4家族。CDK激酶及其抑制物CDK：周期蛋白依賴性蛋白激酶，不同的C144二、細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的調(diào)控G1/S轉(zhuǎn)換G2/M轉(zhuǎn)換的調(diào)控機(jī)制分裂中期向后期的轉(zhuǎn)換與后促進(jìn)因子二、細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的調(diào)控G1/S轉(zhuǎn)換145第十二章細(xì)胞周期與課件146G1/S轉(zhuǎn)換G1期，在生長因子的刺激下，cyclinD表達(dá)，并與CDK4、CDK6結(jié)合，使下游的蛋白質(zhì)如Rb磷酸化，Rb釋放出轉(zhuǎn)錄因子E2F，促進(jìn)許多基因的轉(zhuǎn)錄，如編碼cyclinE、A和CDK1的基因。G1-S期，cyclinE與CDK2結(jié)合，促進(jìn)細(xì)胞進(jìn)入S期。C