第十二章細(xì)胞增殖及其調(diào)控

第十二章細(xì)胞增殖及其調(diào)控要點(diǎn)綜述：本章主要介紹了細(xì)胞周期、細(xì)胞分裂的方式以及細(xì)胞分裂的調(diào)控機(jī)制。第一部分主要涉及細(xì)胞周期、有絲分裂、減數(shù)分裂的相關(guān)概念，細(xì)胞分裂各時(shí)相的主要特點(diǎn)，以及在細(xì)胞分裂的過程中與之相關(guān)的細(xì)胞器或細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化及原因。第二部分主要涉及細(xì)胞周期的調(diào)控機(jī)制，以MPF的發(fā)現(xiàn)過程及生物學(xué)特性為主線，全面講述了細(xì)胞通過調(diào)控周期運(yùn)轉(zhuǎn)過程的三個(gè)關(guān)鍵性的限制點(diǎn)對(duì)整個(gè)細(xì)胞周期活動(dòng)進(jìn)行的調(diào)節(jié)過程。提綱●細(xì)胞增殖(cellproliferation)的意義●細(xì)胞周期概述●細(xì)胞分裂●細(xì)胞周期的調(diào)控細(xì)胞增殖(cellproliferation)的意義◆①細(xì)胞增殖(cellproliferation)是細(xì)胞生命活動(dòng)的重要特征之一。

◆②它是生物繁育的基礎(chǔ)?！魡渭?xì)胞生物細(xì)胞增殖導(dǎo)致生物個(gè)體數(shù)量的增加。◆多細(xì)胞生物由一個(gè)單細(xì)胞(受精卵)分裂發(fā)育而來，細(xì)胞增殖是多細(xì)胞生物繁殖基礎(chǔ)。◆③成體生物仍然需要細(xì)胞增殖，主要取代衰老死亡的細(xì)胞，維持個(gè)體細(xì)胞數(shù)量的相對(duì)平衡和機(jī)體的正常功能。 ◆④機(jī)體創(chuàng)傷愈合、組織再生、病理組織修復(fù)等，都要依賴細(xì)胞增殖。第二節(jié)細(xì)胞分裂●有絲分裂(mitosis)●胞質(zhì)分裂(Cytokinesis)●減數(shù)分裂(Meiosis)

●減數(shù)分裂與有絲分裂的區(qū)別有絲分裂與減數(shù)分裂的差異:1、前者是體細(xì)胞的分裂方式；后者僅存在于生殖細(xì)胞中。2、前者DNA復(fù)制一次染色體由2n→2n，DNA含量4C→2C，分裂一次；后者由2n→n，4C→C，分裂兩次。3、前者S期相對(duì)短、G2期相對(duì)長；后者DNA合成時(shí)間長，而G2極短或無。4、前者每一染色體獨(dú)立活動(dòng)；后者要發(fā)生配對(duì)聯(lián)會(huì)交叉交換（兩個(gè)在一起）。5、前者時(shí)間短1－2hr；后者較長：如人雄配子需24hr，雌配子可達(dá)數(shù)年或數(shù)十年。第三節(jié)細(xì)胞周期的調(diào)控(Cell-CycleControl)

●細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)的主要作用●細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)(CellCycleCheckpoint)●MPF●Cyclin-Cdk復(fù)合物的多樣性及細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)●細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的阻遏(細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的負(fù)調(diào)控)第一節(jié)細(xì)胞周期(cellcycle)概述●細(xì)胞周期●細(xì)胞周期中各個(gè)不同時(shí)相及其主要事件●細(xì)胞周期長短測定(自學(xué)）●細(xì)胞周期同步化●特異的細(xì)胞周期(自學(xué)）二、有絲分裂(mitosis)●前期(prophase)●前中期(prometaphase)●中期(metaphase)●后期(anaphase)

●末期(telophase)三、胞質(zhì)分裂(Cytokinesis)●動(dòng)物細(xì)胞胞質(zhì)分裂●植物細(xì)胞胞質(zhì)分裂四、減數(shù)分裂(Meiosis)●減數(shù)分裂概念與過程●減數(shù)分裂特點(diǎn)●減數(shù)分裂的意義●脊椎動(dòng)物配子發(fā)生過程細(xì)胞周期◆概念：

細(xì)胞從一次分裂結(jié)束開始,經(jīng)過物質(zhì)積累過程,直到下一次細(xì)胞分裂結(jié)束所經(jīng)歷的一個(gè)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(shí)相組成◆細(xì)胞周期時(shí)間◆根據(jù)增殖狀況，細(xì)胞分類三類細(xì)胞周期時(shí)相組成·間期(interphase):G1phase，Sphase，G2phase·Mphase:有絲分裂期(Mitosis),胞質(zhì)分裂期(Cytokinesis)細(xì)胞沿著G1→S→G2→M→G1周期性運(yùn)轉(zhuǎn)，在間期細(xì)胞體積增大(生長)，在M期細(xì)胞:先是核分裂，接著胞質(zhì)分裂，完成一個(gè)細(xì)胞周期。細(xì)胞周期時(shí)間·不同細(xì)胞的細(xì)胞周期時(shí)間差異很大·S+G2+M的時(shí)間變化較小，細(xì)胞周期時(shí)間長短主要差別在G1期·有些分裂增殖的細(xì)胞缺乏G1、G2期根據(jù)增殖狀況，細(xì)胞分為三類·連續(xù)分裂細(xì)胞或周期中細(xì)胞(cyclingcell)·休眠細(xì)胞(Go細(xì)胞)·終末分化細(xì)胞G0期細(xì)胞和終末分化細(xì)胞的界限有時(shí)難以劃分，有的細(xì)胞過去認(rèn)為屬于終末分化細(xì)胞，目前可能被認(rèn)為是G0期細(xì)胞。細(xì)胞周期中不同時(shí)相及其主要事件◆G1期◆S期◆G2期◆M期G1期·與DNA合成啟動(dòng)相關(guān)，物質(zhì)代謝活躍，細(xì)胞體積增大，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、脂質(zhì)等，同時(shí)染色質(zhì)去凝集。為進(jìn)入S期創(chuàng)造條件，G1期發(fā)生的事件與細(xì)胞增殖調(diào)控有關(guān)，如：不穩(wěn)定蛋白（unstableprotein）簡稱u蛋白，它的累積可有助于細(xì)胞通過G1期的限制點(diǎn)進(jìn)入S期，而G0期細(xì)胞缺乏u蛋白和其它一些因子故暫時(shí)不能通過限制點(diǎn)。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.如成熟促進(jìn)因子(maturationpromotingfactorMPF)僅在G2期合成，它們能使間期核被膜破裂染色質(zhì)凝集成染色體。將提取出來的MPF加入間期核中發(fā)現(xiàn)15min后核纖層蛋白磷酸化，30min后核被膜溶解。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。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合成不同步細(xì)胞周期長短測定◆脈沖標(biāo)記DNA復(fù)制和細(xì)胞分裂指數(shù)觀察測定法◆流式細(xì)胞儀測定法(FlowCytometry)◆縮時(shí)攝像技術(shù)，可以得到準(zhǔn)確的細(xì)胞周期時(shí)間及分裂間期和分裂期的準(zhǔn)確時(shí)間。細(xì)胞周期同步化◆自然同步化，如有一種粘菌的變形體plasmodia，某些受精卵早期卵裂

◆人工選擇同步化◆藥物誘導(dǎo)法◆條件依賴性突變株在細(xì)胞周期同步化中的應(yīng)用：將與細(xì)胞周期調(diào)控有關(guān)的條件依賴性突變株轉(zhuǎn)移到限定條件下培養(yǎng)，所有細(xì)胞便被同步化在細(xì)胞周期中某一特定時(shí)期。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?！っ芏忍荻入x心法：根據(jù)不同時(shí)期的細(xì)胞在體積和重量上存在差別進(jìn)行分離(如裂殖酵母)。優(yōu)點(diǎn)是方法簡單、省時(shí)，效率高，成本低。缺點(diǎn)是對(duì)大多數(shù)種類的細(xì)胞并不適用。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(duì)較大。特異的細(xì)胞周期

特異的細(xì)胞周期是指那些特殊的細(xì)胞所具有的與標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞周期相比有著鮮明特點(diǎn)的細(xì)胞周期?！糇冈缙谂咛ゼ?xì)胞的細(xì)胞周期◆酵母細(xì)胞的細(xì)胞周期◆植物細(xì)胞的細(xì)胞周期◆細(xì)菌的細(xì)胞周期爪蟾早期胚胎細(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?！o需臨時(shí)合成其它物質(zhì)?！ぷ蛹?xì)胞在G1、G2期并不生長，越分裂子細(xì)胞體積越小 ·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。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(shí)相和調(diào)控方面相似?！そ湍讣?xì)胞周期明顯特點(diǎn):酵母細(xì)胞周期持續(xù)時(shí)間較短,大約為90min；封閉式細(xì)胞分裂，即細(xì)胞分裂時(shí)核膜不解聚；紡錘體位于細(xì)胞核內(nèi)；在一定環(huán)境下，也進(jìn)行有性繁殖。芽殖酵母的細(xì)胞周期裂殖酵母的細(xì)胞周期

圖13-16裂殖酵母細(xì)胞周期植物細(xì)胞的細(xì)胞周期·植物細(xì)胞的細(xì)胞周期與動(dòng)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(gè)時(shí)期。·植物細(xì)胞不含中心體，但在細(xì)胞分裂時(shí)可以正常組裝紡錘體?！ぶ参锛?xì)胞以形成中間板的形式進(jìn)行胞質(zhì)分裂.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(shí)間與G1期類似。分裂之前的準(zhǔn)備時(shí)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(gè)時(shí)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。前期(prophase)◆標(biāo)志前期開始的第一個(gè)特征是染色質(zhì)開始濃縮(condensation)形成有絲分裂染色體(mitoticchromosome）?！舻诙€(gè)特征:前期的較晚時(shí)期,動(dòng)粒的裝配?！艏?xì)胞骨架解聚，在中心體的周圍,微管大量裝配,星體形成。中心體也進(jìn)行了復(fù)制為兩個(gè)。◆Golgi體、ER等細(xì)胞器解體，形成小的膜泡。·這種染色體由兩條染色單體(chromatid)構(gòu)成 ·在前期末，染色體主縊痕部位形成一種蛋白復(fù) 合物稱為動(dòng)粒(kinetochore)。 間期動(dòng)物細(xì)胞含一個(gè)MTOC，即中心體，在S期末，兩個(gè)中心粒在各自垂直的方向復(fù)制出一個(gè)中心粒，形成兩個(gè)中心體。當(dāng)前期開始時(shí)，2個(gè)中心體移向細(xì)胞兩極，并同時(shí)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◆染色體形成明顯的X形染色體結(jié)構(gòu)◆有絲分裂紡錘體(mitoticspindle)開始裝配 ◆紡錘體微管與染色體的動(dòng)粒結(jié)合，捕捉住染色體，每個(gè)已復(fù)制的染色體有兩個(gè)動(dòng)粒，朝相反方向，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◆不斷運(yùn)動(dòng)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)。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◆是什么機(jī)制確保染色體正確排列在赤道板上？ ·著絲粒微管動(dòng)態(tài)平衡形成的張力

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(dòng)◆后期(anaphase)大致可以劃分為連續(xù)的兩個(gè)階段，即后期A和后期B

·后期A，動(dòng)粒微管去裝配變短，染色體產(chǎn)生兩極運(yùn)動(dòng)·后期B，極性微管長度增加，兩極之間的距離逐漸拉長，介導(dǎo)染色體向極運(yùn)動(dòng)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)束動(dòng)物細(xì)胞胞質(zhì)分裂◆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)。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) ◆胞質(zhì)分裂開始時(shí)，大量肌動(dòng)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(gè)子細(xì)胞植物細(xì)胞胞質(zhì)分裂 ◆與動(dòng)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)胞分開有絲分裂過程總結(jié)前期：仁膜消失倆體現(xiàn)DNA數(shù)：染色體數(shù)：染色單體數(shù)=2:1:2中期：赤道板上排整齊

DNA數(shù)：染色體數(shù)：染色單體數(shù)=2:1:2后期：點(diǎn)分?jǐn)?shù)加向兩級(jí)DNA數(shù)：染色體數(shù)：染色單體數(shù)=1:1:0末期：兩消兩現(xiàn)新壁建減數(shù)分裂概念與過程◆概念：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)分裂過程減數(shù)分裂特點(diǎn)◆遺傳物質(zhì)只復(fù)制一次，細(xì)胞連續(xù)分裂兩次，導(dǎo)致染色體數(shù)目減半?！鬝期持續(xù)時(shí)間較長◆同源染色體在減數(shù)分裂期I(MeiosisI)配對(duì)聯(lián)會(huì)、基因重組?！魷p數(shù)分裂同源染色體配對(duì)排列在中期板上,第一次分列時(shí),同源染色體分開。減數(shù)分裂的意義◆確保世代間遺傳的穩(wěn)定性； ◆增加變異機(jī)會(huì)，確保生物的多樣性，增強(qiáng)生物適應(yīng)環(huán)境變化的能力?！魷p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。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(xì)線期，偶線期，粗線期，雙線期，終變期等五個(gè)階段?！ば纬陕?lián)會(huì)復(fù)合體(SynaptonemalComplex,SC)·同源染色體間遺傳物質(zhì)重組,產(chǎn)生新的基因組合◆在適當(dāng)時(shí)候激活細(xì)胞周期各個(gè)時(shí)相的相關(guān)酶和蛋白,然后自身失活(正調(diào)控)◆確保每一時(shí)相事件的全部完成(負(fù)調(diào)控)◆對(duì)外界環(huán)境因子起反應(yīng)(如多細(xì)胞生物對(duì)增殖信號(hào)的反應(yīng))一、細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)的主要作用二、細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)(checkpoint)

◆細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)是細(xì)胞周期調(diào)控的一種機(jī)制,主要是確保周期每一時(shí)相事件的有序、全部完成并與外界環(huán)境因素相聯(lián)系。

◆細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)及其作用G1期檢驗(yàn)點(diǎn)：酵母——Start；動(dòng)物細(xì)胞——RestrictionPoint三、 MPF

(Maturation-promotingfactor，

Mitosis-promotingfactor)●MPF(Maturation-promotingfactor，Mitosis-promotingfactor)的發(fā)現(xiàn)及其生化實(shí)質(zhì) ●MitoticCyclin-Cdk復(fù)合物的活化與功能MPF的發(fā)現(xiàn)及其生化實(shí)質(zhì)◆細(xì)胞融合與PCC(Prematurechromosomalcondense)◆爪蟾卵子成熟過程

◆MPF的發(fā)現(xiàn)◆MPF是一種使多種底物蛋白磷酸化的蛋白激酶；由M期Cyclin-Cdk(Cyclin-dependentproteinkinase)

形成的復(fù)合物。MPF=CDK1=p34cdc2+cyclinBSPF=p34cdc2+cyclinAMitoticCyclin-Cdk復(fù)合物的活化與功能

◆活化

·隨Cyclin濃度變化而變化

·激酶與磷酸酶的調(diào)節(jié)，

活化的MPF可使更多的MPF活化

◆功能：啟動(dòng)細(xì)胞從G2期進(jìn)入M期的相關(guān)事件四、Cyclin-Cdk復(fù)合物的多樣性及細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)◆Cyclin-Cdk復(fù)合物的多樣性◆G1Cyclin-Cdk復(fù)合物對(duì)Rb蛋白磷酸化而調(diào)控G1檢驗(yàn)點(diǎn)◆MitoticCyclin-Cdk復(fù)合物激活A(yù)naphasePromotingComplex(APC),調(diào)控紡錘體裝配檢驗(yàn)點(diǎn)◆周期細(xì)胞M-Cyclin的調(diào)控◆細(xì)胞周期調(diào)控模型總結(jié)Cyclin-Cdk復(fù)合物的多樣性

G1

S

G2/MCyclin-CdkCyclin-CdkCyclin-CdkBuddingYeastCLN1,2,3-CDC28CLB5,,(3,4)-CDC28CLB1,2(3,4)-CDC28FissionYeastCIG1-CDC2CIG2-CDC2CIG13-CDC2

HigherEukaryotesCyclinD1,2,3-CDK4/6CyclinA-CDK2CyclinB-CDC2CyclinE1,2-CDK2G1SubstratesSSubstratesG2/MSubstratesGrowthandMorphogenesisDNAReplicationMitosis·APC介導(dǎo)選擇性降解的靶蛋白與Ubiquitin結(jié)合(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(dòng)；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(dòng)粒上，在染色體結(jié)合有絲分裂紡錘體前將不能從動(dòng)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(dòng)細(xì)胞向后期轉(zhuǎn)換。五、細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的阻遏

(細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的負(fù)調(diào)控)◆細(xì)胞至少可通過兩種不同機(jī)制阻遏細(xì)胞周期的運(yùn)轉(zhuǎn)：Cdk抑制蛋白(CDI)阻止Cyclin-Cdk復(fù)合物的裝配或活性；周期調(diào)控系統(tǒng)組分停止合成?！鬋DI包括CIP/KIP家族和INK4家族，其作用是抑制Cyclin-Cdk復(fù)合物的裝配或活性，而將細(xì)胞阻止在不同的檢驗(yàn)點(diǎn)。如DNA受損后，細(xì)胞將停留于G1Checkpoint讓DNA修復(fù)或者凋亡

◆周期調(diào)控系統(tǒng)組分停止合成，如G0細(xì)胞，大部分Cyclin和Cdk都消失，這在多細(xì)胞生物尤其明顯。ExperimentaldemonstrationofthecoordinatedSynthesisofDNAandhitones.

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MTbehaviorduringformationofthemetaphaseplate.Initially,MTfromoppositepolesaredifferentinlength.Experimentaldemonstrationoftheimportanceofmecha-nicaltensioninmetaphasecheckpointcontrol.減數(shù)分裂過程圖解1．減數(shù)分裂期I（1）前期I（prophaseI）：持續(xù)時(shí)間長，可達(dá)幾周幾年甚至幾十年，染色體變化復(fù)雜。根據(jù)細(xì)胞形態(tài)變化，可以將其分為5個(gè)亞時(shí)期（substages）：細(xì)線期、偶線期、粗線期、雙線期和終變期。①細(xì)線期（leptonema）核的體積增大核仁也增大染色體開始凝縮出現(xiàn)螺旋絲但比較細(xì)長，但兩條染色單體的臂并不分離，仍呈細(xì)的單線狀。局部可見到染色粒（染色線螺旋緊密折疊的結(jié)果）染色體雖進(jìn)行了復(fù)制但看不到結(jié)構(gòu)上的雙重線?；ㄊ冢▌?dòng)物）凝線期。②偶線期（zygotene）：主要發(fā)生同源染色體（homologouschromosome）配對(duì)（pairing）現(xiàn)象。同源染色體是指大小、形態(tài)結(jié)構(gòu)相同，分別來自父母雙方的一對(duì)染色體。同源染色體彼此靠攏并精確配對(duì)的過程稱為聯(lián)會(huì)（synapsis）。在聯(lián)會(huì)過程中，配對(duì)的同源染色體之間形成了一種蛋白質(zhì)的復(fù)合結(jié)構(gòu)，聯(lián)會(huì)復(fù)合體（synaptonemalcomplex）。一對(duì)同源染色體通過聯(lián)會(huì)所形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，稱為二價(jià)體（bivalent）。一個(gè)二價(jià)體由兩條同源染色體組成，包括4條染色單體，故又稱為四分體（tetrad）。聯(lián)會(huì)一般是從核膜的一端開始或在染色體全長的若干位點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行。③粗線期（pachynema）或重組期（recombinationstage）1)染色體進(jìn)一步變短變粗，同源染色體的非姐妹染色單體間發(fā)生等位基因之間部分DNA片段的交換（crossing-over）和重組，產(chǎn)生了新的等位基因組合。2)在聯(lián)會(huì)復(fù)合體部位的中間，出現(xiàn)重組結(jié)。3)合成P-DNA，大小約100~1000bp，編碼一些與DNA點(diǎn)切和修復(fù)有關(guān)的酶類。4)合成減數(shù)分裂期專有的組蛋白，將體細(xì)胞類型的組蛋白部分或全部地置換下來。5)發(fā)生rDNA擴(kuò)增。④雙線期（diplonema）核仁縮小，兩條同源染色體相互排斥并且開始分離但不完全分開，此期能清楚地看到四分體并發(fā)現(xiàn)非姊妹染色單體之間有交叉（交換的形態(tài)學(xué)表現(xiàn)為交叉）

⑤終變期（diakinesis）染色體縮的很短，端化（terminalization）仍在進(jìn)行，染色體分散經(jīng)常靠近核膜處，核仁核膜開始消失，此期是計(jì)算染色體數(shù)目的時(shí)期。（2）前中期Ⅰ核膜解體紡錘體微管附著于二價(jià)體的著絲點(diǎn)上，此時(shí)每條同源染色體一般認(rèn)為只有一個(gè)著絲點(diǎn)即姊妹染色單體的著絲點(diǎn)尚未分開，但有人報(bào)告說每條同源染色體有2個(gè)著絲點(diǎn)即二價(jià)體有四個(gè)著絲點(diǎn)，但姊妹染色單體的著絲點(diǎn)互相靠近并位于染色體的同側(cè)，作為一個(gè)功能單位。（3）中期Ⅰ二價(jià)體排列于赤道面上形成赤道板，二價(jià)體著絲點(diǎn)被紡錘體的牽引絲牽引著準(zhǔn)備分開。（4）后期Ⅰ二價(jià)體中兩條同源染色體分開分別向兩極移動(dòng)，每一極得到n條染色體，染色體數(shù)目減半。如人類染色體是23對(duì)，染色體組合的方式有223個(gè)（不包括交換），因此除同卵孿生外，幾乎不可能得到遺傳上等同的后代。（5）末期Ⅰ染色體到達(dá)兩極后開始末期染色體逐漸解螺旋變成細(xì)絲狀，核膜核仁重新出現(xiàn)，同時(shí)進(jìn)行細(xì)胞質(zhì)的分裂形成兩個(gè)子細(xì)胞，但許多植物在減Ⅰ時(shí)胞質(zhì)不分裂。2．減數(shù)分裂間期很短、有些甚至無間期和末期Ⅰ，而由后期Ⅰ直接轉(zhuǎn)為前期Ⅱ。3．減Ⅱ細(xì)胞分裂是同步的。其過程與有絲分裂相同。動(dòng)物細(xì)胞的胞質(zhì)分裂在減Ⅰ時(shí)由于胞質(zhì)的不均等分裂形成一個(gè)大的次級(jí)卵母細(xì)胞和一個(gè)小的第一極體，減Ⅱ胞質(zhì)仍不均等分裂形成卵和一個(gè)小的第二極體。減數(shù)分裂過程總結(jié)假設(shè)一個(gè)細(xì)胞的染色體為n個(gè)，則DNA數(shù)為n個(gè)。減數(shù)前期Ⅰ：染色體數(shù)：DNA數(shù)：單體數(shù)=n：2n：2n末期1（減數(shù)前期Ⅱ）：一個(gè)細(xì)胞分裂成兩個(gè)染色體數(shù)：DNA數(shù)：單體數(shù)=n/2：n：n減數(shù)后期Ⅱ：染色體分裂成兩個(gè)染色體數(shù)：DNA數(shù)：單體數(shù)=n：n：0減數(shù)末期Ⅱ：細(xì)胞分裂成兩個(gè)染色體數(shù)：DNA數(shù)：單體數(shù)=n/2：n/2：0a.ElectronmicrographofSCofhumanpachytenebivalent.

(K:kinetochore;arrow:recombinationnodules);

b.SchematicdiagramofSC;

c.ElectronmicrographofSCaftertreatmentwithDNasetoremovechromasomalfibers.Visibleevidenceofcrossingover細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)(checkpoint)（1）G1期檢驗(yàn)點(diǎn)(靠近G1末期)：酵母——Start；動(dòng)物細(xì)胞——RestrictionPoint。主要是監(jiān)測細(xì)胞的大小和營養(yǎng)狀態(tài)；是細(xì)胞周期的主要控制點(diǎn)，細(xì)胞一旦通過了該限制點(diǎn)，這些細(xì)胞就能夠進(jìn)入S期并完成其后的細(xì)胞周期過程，因此它決定著細(xì)胞能否分裂。某些靜息的細(xì)胞不能進(jìn)入G1期，還有一個(gè)關(guān)卡就是DNA預(yù)復(fù)制的阻斷。為了保證每一條DNA在細(xì)胞周期中只復(fù)制一次，一旦DNA進(jìn)行了復(fù)制，細(xì)胞就會(huì)通過對(duì)預(yù)復(fù)制復(fù)合物的裝配控制DNA的再復(fù)制，直到細(xì)胞分裂結(jié)束。（2）G2期檢驗(yàn)點(diǎn)(在G2期結(jié)束點(diǎn))當(dāng)細(xì)胞周期進(jìn)行到G2關(guān)卡時(shí)(G2關(guān)卡是裂殖酵母的主要關(guān)卡)，控制系統(tǒng)檢測細(xì)胞的大小、細(xì)胞所處的狀態(tài)以及細(xì)胞內(nèi)DNA是否復(fù)制完畢，如果這些條件合適，就會(huì)進(jìn)入有絲分裂。（3）紡錘體檢驗(yàn)點(diǎn)(在中期末)中期關(guān)卡控制系統(tǒng)監(jiān)測所有的染色體是否都與紡錘體相連，并排列赤道板上；檢測MPF是否失活了，否則不能進(jìn)行有絲分裂和胞質(zhì)分裂。人M期細(xì)胞與袋鼠（Ptk）G1、S、G2期細(xì)胞融合誘導(dǎo)PCC：提示M期細(xì)胞存在誘導(dǎo)PCC的因子；處于第四期的爪蟾卵母細(xì)胞（RD前期I），具GV。

注射實(shí)驗(yàn)表明：1）孕酮誘導(dǎo)卵母細(xì)胞成熟；

2）成熟卵細(xì)胞質(zhì)中，含有卵母細(xì)胞成熟的因子，稱做MPF。MPF的結(jié)構(gòu)組成：①催化亞基，由cdc2編碼，其產(chǎn)物為p34（一種絲氨酸/蘇氨酸型蛋白激酶，34KD），在整個(gè)細(xì)胞周期中含量恒定，其活性有賴于周期蛋白，故p34稱為周期依賴性蛋白激酶(cyclin-dependentproteinkinase，Cdk1)；②調(diào)節(jié)亞基，周期蛋白(cyclinB)為調(diào)節(jié)亞基，它的降解導(dǎo)致MPF的失活CDK1的調(diào)節(jié)與活化;CAK=CDK1-ActivitingKinase

例題1.CDK的抑制引起P21與相關(guān)蛋白質(zhì)結(jié)合形成復(fù)合體后導(dǎo)致細(xì)胞不能（）A.從G1期進(jìn)入S期B.從S期進(jìn)入G2期C.從G1期進(jìn)入G0期D.從M期進(jìn)入G1期答案：A、B一、名詞解釋amitosis無絲分裂cellcycle細(xì)胞周期cellcyclecheckpoint細(xì)胞周期檢查點(diǎn)cellcycleengine細(xì)胞周期引擎celldivisioncyclegene(cdc基因)細(xì)胞分裂周期基因chalone抑素chiasma交叉cyclin細(xì)胞周期蛋白cyclin-dependentkinase周期蛋白依賴性蛋白激酶（CDK激酶）cyclin-dependentkinaseinhibitors，CDKISCDK激酶抑制物cyclingcell周期中細(xì)胞meiosis減數(shù)分裂mitosis有絲分裂mitosis-promotingfactor，MPF細(xì)胞促分裂因子mitoticapparatus有絲分裂器mitoticindex有絲分裂指數(shù)p34cdc2激酶percentageoflabelledmitosis(PLM法)標(biāo)記有絲分裂百分?jǐn)?shù)法prematurelycondensedchromosome(P.C.C）早熟凝集染色體recombinationnodules重組節(jié)synapsis聯(lián)會(huì)synaptonemalcomplex聯(lián)會(huì)復(fù)合體terminalization端化tetrad二價(jià)體zygDNA偶線期DNA二、選擇題1.成熟促進(jìn)因子是在（）合成的。A.G1期B.S期C.G2期D.M期答案：C2.在細(xì)胞周期的哪個(gè)時(shí)期，周期蛋白的濃縮程度最高（）。A.晚G1期和早S期B.晚G2期和早M期C.晚G1期和晚G2期D.晚M期和晚S期答案：C3.中心粒的復(fù)制發(fā)生在哪期（）。（中國科學(xué)院）A.G1B.SC.G2D.M答案：C4.裂殖酵母中的cdc2基因在芽殖酵母中的同源物是（）（中科院2001）A.cdc2B.cdc25C.cdc28D.cdc20

答案：C5.CdK是否具有酶活性依賴于（）。（中科院2005）A.G1期進(jìn)入S期B.從S期進(jìn)入G2期C.從G1期進(jìn)入到G0期D.從M期進(jìn)入到G1期答案：A6.有絲分裂前期的最主要特征是（）A.核仁、核膜、核仁組織者都要消失

B.染色質(zhì)凝縮成染色體C.核糖體解體D.中心體消失7.下列細(xì)胞中，（）屬于連續(xù)的細(xì)胞分裂群。A.紅細(xì)胞B.多形式白血細(xì)胞C.骨髓干細(xì)胞D.以上都不是8.染色體出現(xiàn)成倍狀態(tài)發(fā)生于細(xì)胞周期中的（）A.G2期和早M期B.G1期和S期C.晚M期和G1期D.G0期和G1期9.在細(xì)胞周期的哪個(gè)時(shí)期，周期蛋白的濃縮程度最高（）。A.晚G2期和早M期B.晚G1期和早S期C.晚G1期和晚G2期

D.晚M期和晚S期10.在第一次減數(shù)分裂時(shí)，核膜的解體主要在（）。A.粗線期B.偶線期C.終變期

D.中期1考研真題問答題部分1.什么是細(xì)胞周期？細(xì)胞周期各時(shí)期主要變化是什么？（中科院水生所）2.減數(shù)分裂前期1中的偶線期和雙線期的“偶”同“雙”的涵義是不同的，請(qǐng)說明之。（中山大學(xué)）答“偶”指同源染色體配對(duì)形成的復(fù)合體，由于染色體的凝縮程度不高，每一同源染色體中的兩個(gè)姐妹染色單體是不可分的，仍為一條；“雙”指每一同源染色體中的兩個(gè)姐妹染色單體變得明顯可見。3.如何用實(shí)驗(yàn)證明細(xì)胞中有絲分裂促進(jìn)因子（MPF）的存在？（北京師范大學(xué)）答：將同步化的分裂期細(xì)胞與同步化的處于其他周期的細(xì)胞進(jìn)行融合，然后分析染色體的早熟現(xiàn)象。如有早熟，則證明有MPF的存在。4.舉例說明蛋白磷酸化與去磷酸化在細(xì)胞周期調(diào)控中的作用。（北京師范大學(xué)2004）答案：1）CDK激酶本身的磷酸化修飾方面2）CDK1激酶通過使某些蛋白質(zhì)磷酸化，改變其下游的某些蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，實(shí)現(xiàn)其調(diào)控細(xì)胞周期的目的3）Rb的磷酸化，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子EF2的活性方面5.試列舉人們研究細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制過程中所進(jìn)行的一系列重要實(shí)驗(yàn)。得出的結(jié)論如何？答：實(shí)驗(yàn)一：細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)---間期細(xì)胞的染色體超前凝集實(shí)驗(yàn)二：非洲爪蟾的卵---提出MPF的概念實(shí)驗(yàn)三：MPF的純化工作---p32和p45實(shí)驗(yàn)四：芽殖酵母溫度敏感突變體----cdc28裂殖酵母溫度敏感突變體----cdc