2023年知識點匯總細胞周期

IV細胞周期知識點匯總:核心知識點(約占考試總分值的６０%）：281２1７21313236４０普告知識點(約占考試總分值的３0%)：1567９1０11141９20222４2６２729３０3５4２4449擴展知識點(約占考試總分值的１0%)：３41315１618232528３3343738３941４３４54６4７48１細胞周期的定義及連續(xù)時間A定義:細胞從一次分裂完畢開始到下一次分裂結束所經歷的全過程B連續(xù)時間:細胞周期的連續(xù)時間在不同的細胞種類里差別很大,這種差別重要是由于G1期連續(xù)時間的多變性導致的。2細胞周期的時期劃分A整個細胞周期分為分裂期（M期)和分裂間期（間期)。Ｂ間期分為G1期、S期和G2期CM期涉及兩個重要的分裂事件，分別是核分裂（mitoｓis)和胞質分裂(cｙｔokｉｎesｉs）。D核分裂分為五個時期：前期(prophase)、前中期(promｅｔaphase)、中期（ｍｅtａphａse)、后期(anaphａse）和末期(telｏpｈａse）E胞質分裂期相對獨立，發(fā)生于核分裂后期，完畢于核分裂末期結束之后,是M期真正的終點。3間期的物質儲備Ａ間期是細胞周期中為M期做物質儲備的時期，該時期從外界攝取大量的營養(yǎng)物質，合成代謝旺盛。BS期細胞合成DNA,是遺傳物質的儲備時期。CG1期和G2期細胞合成除ＤNA以外的其他蛋白和細胞結構組分,是非遺傳物質的儲備時期。4基于細胞周期的細胞分群Ａ周期中細胞(cycｌingｃelｌ)：細胞周期連續(xù)運轉,細胞連續(xù)分裂。如上皮組織的基底層細胞。BG0期細胞/靜止期細胞(quｉeｓceｎtcｅlｌ):在G1期細胞暫時脫離細胞周期進入Ｇ0期,停止細胞分裂。一旦受到信號指使,會快速返回細胞周期并分裂增殖。如結締組織的成纖維細胞。Ｃ終末分化細胞:分化限度很高,一旦特化定型后,終生不再分裂,只執(zhí)行特定的功能。如骨骼肌細胞。５細胞周期調控系統(tǒng)（cellcyclecontrolsysｔem）及檢查點(cｈeckpoｉnts)Ａ細胞周期調控系統(tǒng):由一系列細胞周期調控蛋白組成的調節(jié)細胞周期運營的網絡系統(tǒng)，可以接受上游調控信號和下游反饋信號并觸發(fā)或延遲細胞周期中某一特定事件的發(fā)生。Ｂ檢查點:細胞周期的調控點，檢查細胞從一個周期時相進入下一個周期時相的條件是否適合。6細胞周期調控系統(tǒng)的組成及運作模式A細胞周期調控系統(tǒng)由三部分組成，分別是上游調控蛋白，核心調控蛋白和效應蛋白。B核心調控蛋白涉及兩類蛋白家族,分別是周期蛋白(cyclin）和周期蛋白依賴性蛋白激酶（ｃｙｃlin-ｄｅpendentｋiｎasｅ，CDK)。C周期蛋白不具有酶活性,其濃度隨著細胞周期的運營而周期性的變化。每一種周期蛋白都能與特定的CDK結合形成cｙclin－ＣＤＫ復合物（cyclin-ＣDKｃｏmplex）。DＣDK具有激酶結構域，然而游離的CＤK蛋白不具有激酶活性，其激酶活性必須在cｙclin-CDK復合物內才干被激活，因此雖然CDK的蛋白濃度在整個細胞周期內相對恒定，但其激酶活性仍然隨著細胞周期的運營而周期性的變化。一種cycｌiｎ-CDＫ復合物只在細胞周期內的某個特定期期表現(xiàn)活性，從而對細胞周期的不同時期進行調節(jié)。Ecyｃliｎ-CDK復合物的底物是一系列效應蛋白,這些效應蛋白在被ｃｙclｉn-CDK磷酸化后直接參與細胞周期中各細胞事件的啟動與運營。Ｆcｙｃｌin的濃度和ｃycliｎ-CDK的激酶活性的周期性變化依賴于上游調控蛋白的調控作用，這些調控作用重要有三種:CDK的磷酸化和去磷酸化，Cｙcliｎ的泛素化降解,CＤK克制因子對CＤK酶活性的克制作用。7哺乳動物細胞cｙclｉｎ的重要種類及其周期性變化曲線A哺乳動物細胞內的cycliｎ有很多種,其中較重要的cycliｎ有四種：ｃyｃlinＡ，cyｃlinB，cｙclｉnD，cyclｉｎE。Ｂ四種cｙｃｌiｎ在細胞周期內的濃度變化曲線如下圖:CｃycｌｉnA的合成起始于Ｇ１期初期,濃度峰值維持在Ｓ期和G２期，降解發(fā)生在M期初始。ＤCycｌiｎB的合成起始于G1期晚期,濃度峰值維持在M期的前期和中期階段，降解發(fā)生在Ｍ期的后期，降解速度極快。EＣｙclｉnD在整個細胞周期中連續(xù)表達并維持在一個相對穩(wěn)定的濃度水平上。FCyclｉnＥ的合成起始于G1期初期,濃度在G１期晚期達成濃度峰值后逐漸下降,到G2期晚期降至最低點，降解速度緩慢。8哺乳動物細胞CＤK的重要種類及細胞周期中的幾個關鍵性cｙcｌin-CDＫ復合物A哺乳動物細胞內的ＣDＫ有很多種，其中較重要的CDK有四種:CＤK1，CDＫ2,ＣDK４，CDＫ6。B四種CDK與相應的cycliｎ結合形成了細胞周期調控中四種關鍵性的cyclin-CDK復合物，按照其起作用的重要時期命名為：G1-CDＫcｏｍpｌex，G１/Ｓ-CＤKcomplex,S-CDKｃｏmｐlｅx,Ｍ-CDKcomplex。組成這些復合物的ｃyclｉｎ和CＤＫ組分如下表：9cｙclin的分子結構特性Aｃycｌin分子重要包含三種特性序列,分別是：周期蛋白框，破壞框和PEＳT序列。Ｂ周期蛋白框在所有cyclin分子中都存在，是ｃｙcliｎ與相應CDＫ的結合位點。Ｃ破壞框在部分ｃycｌｉn分子中存在，如ｃｙclinA和cyclinB。破壞框在APC介導的泛素化降解途徑中起到關鍵性作用。ＤPＥST序列在部分ｃyclｉｎ分子中存在,如cyｃｌinＤ和cyclinE。PESＴ序列在SCＦ介導的泛素化降解途徑中起到關鍵性作用。10CDＫ的分子結構特性AＣDＫ分子重要包含兩種特性序列，分別是：CDK激酶結構域和PSTＡIＲE序列。BＣDK激酶結構域在所有CDＫ分子中都存在,是決定CＤK激酶活性的關鍵性結構域。ＣPSTAＩRE序列是ＣDＫ激酶結構域內一段高度保守的蛋白序列,目前被認為與ｃyｃlin和CＤＫ的結合有關。1１以cycｌin為靶點的上游泛素化降解調控途徑A細胞內的ｃyｃlｉｎ濃度周期性變化由蛋白合成與降解共同控制,在濃度上升階段蛋白合成起重要作用，在濃度減少階段蛋白降解起重要作用。蛋白合成是相應基因表達的結果，蛋白降解是通過上游調控蛋白對ｃyclin的泛素化來實現(xiàn)的。B細胞內以cｙclｉn為靶點的泛素化降解途徑有兩條，分別是APＣ泛素化降解途徑和SCF泛素化降解途徑。CAPC泛素化降解途徑重要發(fā)生在M期，通過APC降解的cyｃlin重要是ｃyclｉｎＡ和cycｌinB，起關鍵性作用的cyclin結構域是破壞框。DSCF泛素化降解途徑重要發(fā)生在間期，通過SCF降解的cycｌｉn重要是cyclinD和cｙｃliｎE，起關鍵性作用的cycliｎ結構域是PEST序列。Ecycｌin的泛素化降解會導致cyclin-CＤK復合物的解體及其激酶活性的消失。１2以CＤK為靶點的上游磷酸化調控途徑A隨著cｙclin濃度的升高，相應的ｃｙcｌin-CDK復合物濃度也隨之升高,但這種復合物是無酶活性的，需要上游磷酸化調控來激活其激酶活性。B以CDK為靶點的上游磷酸化調控途徑包含磷酸化和去磷酸化兩個環(huán)節(jié)，介導磷酸化的上游調控蛋白是克制型CDK激酶（iｎhibiｔoryＣDKkinase)和激活型CDＫ激酶（acｔivatｉnｇCDＫkiｎａsｅ）,介導去磷酸化的上游調控蛋白是激活型CDK磷酸酶（actiｖaｔingCＤKphｏｓphatase)。CCDK分子上有三個氨基酸位點可被上游調控蛋白磷酸化。其中兩個是克制型磷酸化位點，可以被克制型CDK激酶磷酸化并能被激活型CＤＫ磷酸酶去磷酸化；另一個是激活型磷酸化位點，可以被激活型CＤK激酶磷酸化。D兩種類型的磷酸化位點中,克制型磷酸化位點在對CＤK激酶活性的調節(jié)過程中占主導地位。E克制型ＣDK激酶和激活型CDK激酶在整個細胞周期內都以活性形式存在,當ＣDK與cyclｉn結合形成復合物之后立刻被兩種類型的CＤK激酶磷辨認,使得三個磷酸化位點均被磷酸化。由于兩個克制型磷酸化位點占主導地位,此時的cyｃｌiｎ-CＤＫ復合物仍然不具有激酶活性。Ｆ在細胞周期進行到相應時刻，激活型CDＫ磷酸酶被活化,將CDK分子上的兩個克制型磷酸分子移除。此時cｙclin-CＤK復合物的激酶活性被激活。Ｇ激活后的cyｃlin－CDK復合物在完畢細胞周期調控任務后隨著cyclin的降解而解體,酶活性消失。H對于ＣDK1分子和由其組成的M-CＤＫ復合物,其相應的上游調控蛋白分別是：wｅe1（克制型CDK激酶)，CAK(激活型CＤK激酶)和ｃdｃ２5c（激活型ＣDK磷酸酶）。CDＫ1分子上的兩個克制型磷酸化位點分別是Thr14和Tｙr15,一個激活型磷酸化位點是Thr161．1３CDK克制因子（CKI)與細胞周期檢查點（ｃhｅckpｏints)Ａ除上游磷酸化調控途徑外,細胞內還存在一類對CDK活性起負調控作用的蛋白質，稱為ＣDK克制因子（ＣKI）。ＢCKI在上游調控信號或下游反饋信號的刺激下,與cyclin-ＣDK復合物直接結合并克制其激酶活性。ＣCKI對ＣDK激酶活性的調節(jié)作用在級別上高于上游磷酸化調控途徑，重要功能是在細胞周期檢查點中強行中止細胞周期的運營。因此CKI也被稱為細胞周期的分子閘(ｍoleculaｒbraｋｅ）14S期DNA復制的啟動與調控AS期DＮA復制的啟動與調控共分為四個階段，分別是：①復制起點的辨認②復制前復合物的組裝及執(zhí)照因子發(fā)行③復制前復合物的解體④DNA復制啟動B復制起點的辨認：細胞內存在一種多亞基復合物，稱為復制起點辨認復合物（OＲＣ)。ORC在整個細胞周期內都以活性形式存在并始終與DNA復制起點序列結合。ORC是其他復制起始調控蛋白在復制起點募集的平臺。C復制前復合物（PRC）的組裝及執(zhí)照因子發(fā)行：在M期晚期到Ｇ１期初期,cdｃ６結合到ORC上并以ＯRＣ為平臺進一步募集一系列蛋白亞基在該位點組裝成PＲC,組成PRC的蛋白亞基中包含一類重要的蛋白——Mcm蛋白，也被稱為執(zhí)照因子，Ｍｃｍ蛋白在ORＣ上的組裝標志著DNA復制已經處在準備狀態(tài)(ｒｅａdytｏｆire）。6個Mcm蛋白分子在ORＣ上組裝成的環(huán)形多聚物即為DNA復制時的解旋酶復合物（紅色字部分不在規(guī)定掌握的范圍內）D復制前復合物的解體:在Ｓ期起始階段,S-ＣDK復合物活化并磷酸化ｃdc6,ｃｄｃ6的磷酸化進一步誘導該蛋白的迅速降解，從而導致PRＣ的解體。EDNA復制啟動：ＰRC解體后Mcm蛋白仍然停留在ＯＲC上,并在S－CDK復合物的調控下與其他蛋白亞基共同構成DNA復制起始復合物,啟動ＤNA復制反映。Ｆcdｃ６在PＲＣ組裝過程中充當“膠水”的角色,cdc6不在的話ＰＲC就無法組裝。由于S－ＣＤＫ在整個S期均有活性,因此cdc6在S期內均處在低濃度狀態(tài)，無法啟動PRC在OＲC上的組裝，保證了在DNA合成過程中,每個復制起點只啟動一次復制反映。在M期晚期和G1期初期,由于S-CDＫ的失活，cdc6重新恢復到高濃度狀態(tài)，啟動了PRC再ORC上的組裝,為下一輪DNＡ復制做準備。１5Sｍｃ復合物與染色體結構組織A不同水平的染色體高級結構的組織是依賴于不同的Sｍc(sｔruｃtuｒalmａｉntｅｎａnceofchｒｏmosｏme)蛋白復合物來維持的。BSmc蛋白復合物以二聚體的形式介導染色質分子的交聯(lián),交聯(lián)過程需要AＴP的參與。CSmc蛋白復合物重要有兩類，分別是黏連蛋白（cohesｉn）和凝縮蛋白(cｏndensin）。黏連蛋白介導S期姐妹染色單體間的交聯(lián),凝縮蛋白介導Ｍ期前期染色質的凝縮。16DＮA損傷檢查點（DＮAdaｍagｅｃheckpoints)Ａ細胞周期內的DNA損傷檢查點有三處,分別位于Ｇ1期,S期和Ｇ2期。BG1期DNA損傷檢查點重要檢查在S期DNA合成前模板DNＡ的損傷情況。模板ＤNA損傷可以激活p５3蛋白,活化的p53蛋白作為轉錄因子進一步激活ｐ２１基因的表達,ｐ21蛋白是一類ＣＤＫ克制因子，可以特異的與G1/S－CＤK復合物和S－CＤK復合物結合并克制其激酶活性,從而使細胞周期停止于G1期。CS期DＮA損傷檢查點重要檢查在S期ＤNA合成時出現(xiàn)的DＮA損傷或復制叉的停滯現(xiàn)象，DNA損傷或復制叉停滯可以通過一系列信號轉導途徑誘導cdc2５ａ的降解，ｃdc２5a是S-ＣDK復合物的激活型磷酸酶,cdc25a的降解導致S-CDK復合物失活，細胞周期停止于S期。DG2期ＤNA損傷檢查點重要檢查在細胞分裂前的DNA損傷情況，DNA損傷可以通過一系列信號轉導途徑誘導ｃdｃ２5ｃ的降解,cdc25ｃ是M－ＣDK復合物的激活型磷酸酶,cdc25ｃ的降解導致M-CＤK復合物的失活，細胞周期停止于G２/M交界處，無法順利進入M期。17Ｍ－CDＫ復合物活性的調控過程AM-CＤK復合物重要由CDK1和cyclｉnB組成。Ｂ在Ｍ期后期和G1期初期，cyclinB濃度很低，ＣDK１以游離形式存在于細胞質中，三個磷酸化位點(Thr14，Ｔyr1５和Ｔｈr161)均無磷酸分子結合。CcｙcｌinＢ基因表達起始于Ｇ1期晚期,隨著cｙcliｎＢ濃度的升高,M-ＣＤK復合物的濃度也隨之升高。新形成的M-CDK復合物上的三個磷酸化位點被磷酸化。其中兩個克制型磷酸化位點(Thr1４和Tyr15)的磷酸化由ｗee1催化,一個激活型磷酸化位點（Ｔhｒ161)的磷酸化由CＡK催化。D在G2/M交界處,cdc25ｃ被活化并催化Thr１4和Ｔyr１５位點的去磷酸化,M-CDＫ的激酶活性被啟動，活化后的M-CDK對上游的cdc25c有正反饋調節(jié)作用，進一步加速M-ＣDK的活化速度,形成M-CDK活性的爆炸式增長，促使細胞快速進入Ｍ期。E在M期中期/后期交界處,APC被活化并催化cycｌｉnB的降解,M－CDK復合物失活并解體,細胞進入Ｍ期后期。ＦM-CDＫ解體后CＤK1重新游離于細胞質中,Thr161位點去磷酸化。18M-CDK的重要底物（效應蛋白）AM-CDK的活化導致一系列底物效應蛋白的磷酸化，從而啟動一系列Ｍ期細胞事件。其中較重要的兩種底物效應蛋白分別是：組蛋白H1和核纖層蛋白。B組蛋白H1的磷酸化介導了M期前期的染色質凝縮過程。Ｃ核纖層蛋白的磷酸化介導了M期前中期的核膜崩解過程。19M期的兩套臨時性分裂裝置分別是:紡錘體（spinｄｌe)和胞質收縮環(huán)(conｔraｃtｉｌring）２０哺乳動物細胞M期各時期特點概述ＡM期涉及兩個重要的分裂事件，分別是核分裂（ｍｉtｏsis）和胞質分裂(cytokiｎesis）。Ｂ核分裂分為五個時期:前期(ｐｒｏｐhａsｅ)、前中期（ｐrometaphase）、中期（mｅtａphase）、后期(anａpｈaｓe）和末期(tｅｌophasｅ)C胞質分裂期相對獨立，發(fā)生于核分裂后期，完畢于核分裂末期結束之后,是M期真正的終點D前期:染色質開始凝縮,間期復制完畢的兩個中心體開始分離，紡錘體在核外開始裝配。E前中期：染色質進一步凝縮，核膜崩解，紡錘體微管進入核區(qū)域完畢核內裝配。染色體在紡錘體微管的作用下開始向紡錘體赤道面移動,即紡錘體整列。F中期:染色質凝縮限度達成最高,染色體整列完畢,所有染色體都排列在紡錘體赤道面上。Ｇ后期:姐妹染色單體分離,在紡錘體微管的作用下向兩極移動。紡錘體兩極間的距離也進一步拉大。H末期：染色體到達兩極并開始解聚,新的核膜在染色體表面開始裝配。I胞質分裂期:紡錘體赤道面邊沿皮層區(qū)域出現(xiàn)胞質收縮環(huán)結構,胞質收縮環(huán)不斷收縮直至將整個細胞質一分為二。21紡錘體的結構Ａ紡錘體（ｓｐindle）是由分裂極和微管組成的雙極化微管網絡結構。Ｂ動物細胞的紡錘體分裂極是具有中心粒的中心體,在紡錘體分裂極建立過程中，中心體分離并向四周輻射微管,最終形成兩個星體結構并擬定了紡錘體的兩個分裂極，因此動物細胞的紡錘體也叫做有星紡錘體。C植物細胞的紡錘體分裂極是微管負極端在交聯(lián)蛋白的作用下聚集而成,在紡錘體分裂極建立過程中,并沒有中心體的參與和星體結構的出現(xiàn),因此植物細胞的紡錘體也叫做無星紡錘體。D動物細胞紡錘體中包含三種類型的微管，分別是：星體微管(astrａlmｉcrotuｂｕles）、極間微管(iｎterpolaｒｍｉcrotubules)和動粒微管（kinetoｃhｏremｉcrotubuleｓ）。E星體微管是紡錘體組裝過程中由中心體發(fā)出的向四周輻射生長的微管結構，星體微管在皮層區(qū)能與微絲骨架結合。Ｆ極間微管是由兩根從不同分裂極發(fā)出的星體微管互相作用而形成的。組成極間微管的兩根微管的正極端反相平行排列并通過微管結合蛋白彼此交聯(lián)。Ｇ動粒微管是星體微管在核內捕獲染色體動粒而形成的微管結構。22紡錘體中的馬達蛋白的種類及功能Ａ紡錘體的組裝及功能行使都依賴于馬達蛋白，在紡錘體中存在的馬達蛋白涉及兩大類，分別是:驅動蛋白相關蛋白（KRＰｓ)和胞質動力蛋白（dynｅin)。驅動蛋白重要涉及kiｎeｓin-4、５、10、14四個家族成員。Bｋｉｎesin-5以二聚體的形式存在于極間微管正極端，兩個單體分子的貨品結合結構域彼此相連,馬達結構域分別與極間微管的兩根反相平行微管的管壁結合。Ｋiｎｅsiｎ-5屬于N－驅動蛋白,馬達結構域向微管正極端移動，可以驅動極間微管向正極方向的互相滑動,導致紡錘體兩極的彼此遠離。Ckiｎｅsｉｎ-14以單體的形式存在于極間微管正極端，馬達結構域與極間微管中的一根微管管壁結合，貨品結合結構域與極間微管的另一根微管管壁結合。kinｅsin-14屬于Ｃ－驅動蛋白,馬達結構域向微管負極端移動,可以驅動極間微管向負極方向的互相滑動,導致紡錘體兩極的彼此靠近。Dkｉnｅsiｎ4和kinesin10也叫做染色體驅動蛋白（chromｏｋinｅsins）,以單體的形式存在于極間微管上，馬達結構域與極間微管的管壁結合，貨品結合結構域與姐妹染色單體的染色體臂結合。Kinesiｎ4和kinｅｓiｎ10都是Ｎ-驅動蛋白，馬達結構域向微管正極端移動，可以拖拽染色體向極間微管正極端即紡錘體赤道面移動，有助于前中期染色體整列的完畢。Edynein以單體形式存在于分裂極外側皮層區(qū)域內星體微管的正極端,馬達結構域與星體微管壁結合，另一端通過動力蛋白激活蛋白與皮層區(qū)微絲骨架結構相結合。Dynｅin的馬達結構域向微管負極端移動,可以驅動紡錘體兩極向外側皮層區(qū)域移動，導致紡錘體兩極的彼此分離。23細胞內紡錘體的長度調節(jié)機制A細胞內存在兩種調控紡錘體長度的力，分別是使兩極分離的力和使兩極拉近的力。兩種力的對抗結果決定了紡錘體的最終長度。B哺乳動物細胞內使紡錘體兩極分離的力來自于ｋiｎｅsin-5和dynein，使兩極拉近的力來自于kinesin-1４．C認為干擾兩種力的平衡會導致紡錘體長度的改變。如在酵母細胞中過表達kinesiｎ-5的類似物會導致紡錘體變長，過表達ｋinesｉn-14的類似物會導致紡錘體變短。24有星紡錘體組裝過程中的兩個重要階段A動物細胞紡錘體(有星紡錘體)的組裝過程可以分為兩個重要階段,分別是核膜崩解前的初期紡錘體組裝和核膜崩解后的晚期紡錘體組裝。B初期紡錘體組裝的重要任務是確立兩個分裂極即兩個星體,這個過程依賴于中心體。C晚期紡錘體組裝的重要任務是在核區(qū)域內紡錘體的自我組織，這個過程依賴于染色體。25中心體的復制A中心體周期:隨著細胞周期的運營,細胞內中心體也經歷復制和分離的周期性變化,稱為中心體周期。Ｂ細胞內中心體的復制發(fā)生于Ｇ1期末，Ｓ期初,在S期內完畢。中心體復制反映由G1/S-CDＫ復合物觸發(fā)。C中心體的復制方式為半保存復制，與DNA復制類似,中心體內的兩個中心粒以自身為模板分別復制形成一個新的中心粒并進一步組裝成兩個子代中心體。D中心體在每個細胞周期內只能被復制一次,對中心體復制次數的控制機制尚不清楚，但已知在某些細胞內中心體復制次數的控制依賴于同時期發(fā)生的DNA復制過程。26初期有星紡錘體的組裝AM-CＤK復合物的活化觸發(fā)了初期有星紡錘體的組裝。初期有星紡錘體組裝發(fā)生在M期的前期,其重要任務是形成兩個星體結構并擬定紡錘體的兩個分裂極。B星體結構的形成重要依賴于兩個細胞事件,分別是中心體成熟和微管動力學不穩(wěn)定性升高。Ｃ中心體成熟是指中心體基質中的γ微管蛋白環(huán)狀復合物的數量增多，使得成熟中心體的微管成核能力大幅提高。Ｄ微管動力學不穩(wěn)定性升高使得星體微管的組裝與去組裝平衡更傾向于微管的解聚。E星體結構的特點是以成熟中心體為中心向四周高頻輻射較短的、不穩(wěn)定性高的星體微管。這些特點有助于晚期有星紡錘體組裝的完畢。２7晚期有星紡錘體的組裝A晚期有星紡錘體的組裝開始于核膜的崩解。Ｂ在核膜崩解前,核內的染色體完畢了復制和凝縮的準備過程,核外的紡錘體也完畢了星體結構和分裂極建立的準備過程。C核膜崩解后,核外星體發(fā)出的星體微管迅速進入核區(qū)域。在核區(qū)域內，星體微管正極端通過kinｅsin-5互相交聯(lián)形成極間微管，或者星體微管正極端捕獲染色體動粒形成動粒微管。D核膜崩解后,染色體周邊的Ran-GTPcｌｏud可以激活微管穩(wěn)定系統(tǒng),使進入核區(qū)域內的星體微管在形成極間微管和動力微管后保持穩(wěn)定狀態(tài)，不會容易發(fā)生降解反映。28無星紡錘體的組裝過程Ａ無星紡錘體的組裝起始于核膜的崩解。Ｂ核膜崩解后，微管蛋白異源二聚體和多種馬達蛋白涌入核區(qū)域,在染色體附近開始組裝成微管并進一步形成無星紡錘體的主體結構。C染色體周邊的Rａｎ－GTPcloud能啟動染色體附近區(qū)域的微管成核反映,同時還能激活微管穩(wěn)定系統(tǒng)。使得在染色體附近區(qū)域可以產生大量的穩(wěn)定的微管結構。D染色體附近區(qū)域產生的微管在生長過程中受到多種馬達蛋白的調控最終形成無星紡錘體結構。Ekｉnesin-5二聚體交聯(lián)相鄰微管并介導微管間向正極方向的滑動，最終形成極間微管的反向平行排列形式。FKｉnesin-4和kｉnesｉｎ10的貨品結合結構域與染色體臂結合，馬達結構域沿微管管壁向正極方向行走,使得微管的正極端總是維持在染色體附近,受到Ran-GＴPclｏuｄ的保護不發(fā)生降解。同時微管的負極端隨著微管不斷生長逐漸向兩極遷移。GKinｅｓｉn－14和dynein使微管負極端交聯(lián)形成兩個分裂極,同時交聯(lián)作用也穩(wěn)定了離開Ran-GTPｃlｏud的微管負極端使其不發(fā)生降解反映。Ｈ在微管產生過程中,一些微管的微管壁與染色體動粒接觸，觸發(fā)了捕獲動粒的反映，形成了動力微管。29染色體動粒和動力微管結合位點的基本結構A染色體動粒存在于染色體著絲粒區(qū)域(主縊痕區(qū)域)，姐妹染色單體兩側各有一個動粒結構，背靠背對稱分布。B染色體動粒是有多個蛋白亞基(動粒蛋白）共同聚合而成的龐大的復合物結構,每個動粒上都具有動粒微管結合位點。不同細胞動粒上的動粒微管結合位點的數量差異很大。C動粒微管結合位點由蛋白項圈(prｏｔeｉnｃollar),連接蛋白和底板三部分組成。動粒微管正極端進入結合位點后暴露于蛋白項圈與底板間的內部空隙內。蛋白項圈與微管管壁結合并能在微管管壁上滑動。D動粒微管正極端在結合位點內部仍然具有動態(tài)組裝和去組裝的能力,在M期前中期和中期動粒微管正極端重要發(fā)生組裝反映,在Ｍ期后期動粒微管正極端重要發(fā)生去組裝反映。30動粒微管的捕獲行為A星體微管捕獲動粒形成動粒微管的過程可以分為四個過程:粘附,滑動,解聚和捕獲。B粘附:星體微管在延伸過程中,附近的染色體動粒與星體微管管壁結合。C滑動：結合在星體微管上的染色體動粒在馬達蛋白的作用下沿星體微管向兩極移動。D解聚：星體微管正極端由于動力學不穩(wěn)定性發(fā)生解聚。Ｅ捕獲:快速解聚的星體微管正極端在到達染色體動粒時進入動粒上的微管結合位點內,形成穩(wěn)定的動粒微管。31動粒微管捕獲行為的錯誤篩查機制A細胞內動粒微管捕獲染色體的過程中也許出現(xiàn)三種捕獲形式，其中一種是對的的,兩種是錯誤的。B對的的捕獲形式是一對姐妹染色單體的兩個動粒分別被來自兩極的動粒微管捕獲。每個動粒只被同一極發(fā)出的動力微管捕獲，同一極發(fā)出的動粒微管只捕獲一個動粒。C錯誤的捕獲形式1：來自同一極的多條動粒微管同時捕獲了一對姐妹染色單體的兩個動粒。D錯誤的捕獲形式2:一個動粒同時被來自兩極的動粒微管捕獲。Ｅ染色體動粒的背靠背對稱分布在結構上盡量避免了錯誤的捕獲形式的發(fā)生,但這種結構上的設計仍然無法完全阻止錯誤的發(fā)生。F在染色體動粒結構內存在一種基于張力的捕獲篩查機制，可以及時發(fā)現(xiàn)并修正錯誤的捕獲形式。對的的捕獲形式使得動粒處在高張力狀態(tài)，此時動粒內的捕獲克制信號被封閉，動粒微管可以與動粒緊密結合。相反，錯誤的捕獲形式使得動粒處在低張力狀態(tài),此時動粒內的捕獲克制信號被激活,動粒微管與動粒間的結合受到克制,動粒微管脫離結合位點并解聚。32驅動染色體沿紡錘體運動的三種力Ａ在紡錘體內存在三種力驅動染色體沿紡錘體的運動。這三種力分別來自:動粒微管正極端解聚,微管流動和馬達蛋白。B來自動粒微管正極端解聚的力：在Ｍ期后期，動粒微管正極端發(fā)生解聚。微管在形成過程中GＴＰ水解為ＧＤP后儲藏在微管構象中的能量隨著正極端的解聚而釋放，正極端微管蛋白纖維向外側彎折，推動蛋白項圈沿微管壁向兩極快速滑動。整個過程無需ATP參與,是后期姐妹染色單體分離的重要驅動力。C來自微管流動的力：動粒微管負極端存在一種特殊的解聚機制，在整個紡錘體存在階段,動粒微管的負極端一直在兩極不斷解聚，解聚過程中動粒微管的負極端始終固定在兩極內，使得整根微管隨著負極端的縮短而向兩極移動，形成微管流動。微管流動產生一種向兩極的牽拉力。這種力在前中期和中期微管整列過程中是維持動粒張力的重要驅動力,在后期是姐妹染色單體分離的輔助驅動力。Ｄ來自馬達蛋白的力：驅動染色體沿紡錘體運動的馬達蛋白重要是kinesiｎ-4和kｉnesiｎ1０，他們可以拖拽染色體臂向極間微管正極端方向移動。由于極間微管的正極端反相平行排列總是在紡錘體的赤道面附近,因此馬達蛋白拖拽染色體的移動方向總是指向紡錘體赤道面,因此這種力是前中期和中期染色體整列的重要驅動力。３３染色體整列AM期染色體在紡錘體的作用下向赤道面移動的過程稱為染色體整列,染色體整列發(fā)生在M期前中期，完畢于M期中期。B染色體整列是兩種力共同作用的結果,牽拉作用力來自微管流動，外推作用力來自馬達蛋白。C目前認為來自馬達蛋白的外推作用力是驅動染色體整列的重要作用力,來自微管流動的牽拉作用力重要是維持動粒的張力,以穩(wěn)定動粒微管與動粒間的結合。34后期促進因子復合體（APC)在Ｍ期后期啟動中的作用AＭ-CDＫ復合物的活化啟動了M期并使Ｍ期連續(xù)運營到染色體整列完畢,即M期中期。在染色體完畢整列之后，細胞通過紡錘體組裝檢查點，激活ＡＰＣ。ＡPＣ催化M-ＣDK復合物中ｃyclｉｎB的降解，使Ｍ-CDK復合物失活，同時啟動一些列細胞事件，促使M期后期的啟動。Ｂ紡錘體組裝檢查點的作用機制不明，已知只有對的裝配的紡錘體才干順利通過該檢查點。對的裝配的紡錘體的動粒處在高張力狀態(tài)，不會觸發(fā)克制性信號，而錯誤裝配的紡錘體動粒處在低張力狀態(tài)，低張力狀態(tài)的動粒會向周邊傳遞擴散性克制信號，該信號可以克制AＰC的活化,阻止細胞進入M期后期。C后期啟動的關鍵性細胞事件是姐妹染色單體分離。３5促使姐妹染色單體分離的分子機制A姐妹染色單體在S期復制完畢后即被黏連蛋白復合物綁定,直到M期后期啟動的時候黏連蛋白的綁定作用才被解開。B細胞內直接調控黏連蛋白活性的是分離酶(ｓeparａsｅ)，分離酶可以催化黏連蛋白復合物的水解并釋放姐妹染色單體。C在后期啟動前,分離酶與分離酶克制蛋白（seｃuｒin）緊密結合并處在失活狀態(tài)。APC活化后催化sｅcuｒｉn的水解,釋放出有活性的分離酶，分離酶進一步水解黏連蛋白復合物,促使姐妹染色單體分離。36后期A與后期BA后期根據紡錘體作用方式的不同可以分為后期A和后期B。Ｂ后期Ａ動粒微管縮短，拖拽姐妹染色單體向兩極運動。驅動力來自動粒微管正極端解聚和微管流動。C后期B極間微管變長,兩極間距增大，姐妹染色單體進一步分離。驅動力來自kineｓin-5介導的極間微管間滑動和ｄyｎein介導的紡錘體分裂極向外側皮層區(qū)域的移動。Ｄ后期A發(fā)生在前，后期B發(fā)生在后，兩個時期有一定的時間重疊。在不同細胞內兩者對姐妹染色單體分離的奉獻限度有很大變化。37末期細胞事件概述A末期與后期之間無明顯界線,也沒有檢查點存在?？梢钥醋鍪呛笃诘淖匀谎永m(xù)。B末期細胞事件的發(fā)生依賴于M-CDK復合物的失活和相關效應蛋白的去磷酸化。C末期發(fā)生的重要細胞事件涉及：紡錘體解體,染色體解聚成染色質，核膜重新形成,基因轉錄恢復。３８減數分裂的類型減數分裂根據發(fā)生階段的不同可分為三種類型:配子／終末減數分裂(ｇａmetic/tｅrｍinalｍeiｏsｉs)孢子/居間減數分裂（spｏric/ｉｎterｍｅdiateｍeiosis）合子／起始減數分裂（zygotiｃ/ｉnitｉalmeiｏｓｉs)39減數分裂的時期劃分和重要細胞事件Ａ減數分裂根據染色體的分離方式可以劃分為兩個時期:減數分裂Ｉ和減數分裂II。減數分裂Ｉ期發(fā)生的是同源染色體的分離,減數分裂IＩ期發(fā)生的是姐妹染色單體的分離。在減數分裂Ｉ期之前的是減數分裂前間期,與有絲分裂間期類似。在減數分裂I和減數分裂II之間的是減數分裂間期,該時期很短暫，沒有DNA復制，也沒有G1SG2的時相劃分。B減數分裂I和減數分裂ＩI與有絲分裂類似，都包含前期,前中期，中期,后期，末期和胞質分裂期等六個時期。C減數分裂I前期（前期I)連續(xù)時間很長，在此時期發(fā)生減數分裂特有的同源染色體配對和基因重組。這個時期根據染色體配對和基因重組事件的發(fā)展進程可以細分為五個時期,分別是細線期偶線期粗線期雙線期終變期。40同源染色體的配對與重組過程A同源染色體配對和重組是一個復雜的過程,通過三個階段的逐級靠近使同源染色體間的距離最終拉近到1０0ｎm。三個階段分別是：配對位點互相作用,重組復合物募集，聯(lián)會復合體組裝。Ｂ配對位點互相作用:同源染色體間存在大量的同源互補序列，這些序列構成同源染色體內散在分布的大量配對位點(paｉriｎgsitｅs)。常染色體的配對位點遍布整條染色體,而性染色體的配對位點則集中分布于末端同源區(qū)域內。同源染色體配對起始于配對位點通過互補序列間的互相作用，這種互相作用促使一對同源染色體的四條姐妹染色單體彼此靠近，形成二價體(bivalent)。Ｃ重組復合物募集：二價體形成后，細胞內啟動一種特殊的ＤNA程序性切割機制，在ＤNA分子上切割產生多個DＮＡ雙鏈斷裂損傷位點（DＳB)。ＤＳB進一步募集重組復合物到該位點，重組復合物以臨近的同源染色體單體為模板啟動同源重組修復反映，修復過程中同源染色體單體被重組復合物拉近到4０0nｍ間距。D聯(lián)會復合體組裝:在同源重組修復開始的時候,聯(lián)會復合體也開始在重組區(qū)域組裝,組裝好的聯(lián)會復合體將同源染色體單體間的距離拉近到１０0ｎｍE同源重組修復會有一定概率產生一種特殊的染色體結構,叫做交叉(chiａsma）,交叉產生于40０nm間距時期，完畢于聯(lián)會復合體組裝完畢之后。４1同源染色體配對過程中染色體末端的移動A在同源染色體開始配對的時候,染色體末端的端粒結構就已經與核被膜內側的核纖層相連,形成接觸斑。B在同源染色體配對過程中,接觸斑發(fā)生有規(guī)律的動態(tài)移動，由最初的分散到集中再到分散。具體作用機制不明，目前認為接觸斑集中的過程對同源染色體的配對起到重要作用。４2減數分裂I期動粒的替代物A減數分裂I期同源染色體的分離也依賴于紡錘體,動粒微管牽拉同源染色體向兩極分離。在同源染色體整列和分離過程中,必須有一種結構來行使動粒在有絲分裂過程中起到的類似作用,即連接同源染色體并承受來自動粒微管的張力。這個替代物就是同源重組產生的交叉結構。B