細(xì)胞增殖及其調(diào)控詳解

細(xì)胞增殖及其調(diào)控詳解演示文稿當(dāng)前1頁(yè)，總共87頁(yè)。優(yōu)選細(xì)胞增殖及其調(diào)控當(dāng)前2頁(yè)，總共87頁(yè)。第一節(jié)細(xì)胞周期與細(xì)胞分裂●細(xì)胞周期(cellcycle)概述●有絲分裂(mitosis)●胞質(zhì)分裂(Cytokinesis)●減數(shù)分裂(Meiosis)

當(dāng)前3頁(yè)，總共87頁(yè)。第二節(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)當(dāng)前4頁(yè)，總共87頁(yè)。一、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(zhǎng)短測(cè)定●細(xì)胞周期同步化●特異的細(xì)胞周期當(dāng)前5頁(yè)，總共87頁(yè)。二、有絲分裂(mitosis)●前期(prophase)●前中期(prometaphase)●中期(metaphase)●后期(anaphase)

●末期(telophase)當(dāng)前6頁(yè)，總共87頁(yè)。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)分裂當(dāng)前7頁(yè)，總共87頁(yè)。四、減數(shù)分裂(Meiosis)●減數(shù)分裂概念與過(guò)程：●減數(shù)分裂的意義●減數(shù)分裂特點(diǎn)●脊椎動(dòng)物配子發(fā)生過(guò)程當(dāng)前8頁(yè)，總共87頁(yè)。細(xì)胞周期◆概念：

細(xì)胞從一次有絲分裂結(jié)束到下一次有絲分裂完成所經(jīng)歷的一個(gè)有序過(guò)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(shí)相組成◆細(xì)胞周期時(shí)間◆根據(jù)增殖狀況，細(xì)胞分類三類當(dāng)前9頁(yè)，總共87頁(yè)。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(zhǎng))，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。當(dāng)前10頁(yè)，總共87頁(yè)。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)間變化教小，細(xì)胞周期時(shí)間長(zhǎng)短主要差別在G1期·有些分裂增殖的細(xì)胞缺乏G1、G2期當(dāng)前11頁(yè)，總共87頁(yè)。根據(jù)增殖狀況，細(xì)胞分類三類·連續(xù)分裂細(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(guò)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。當(dāng)前12頁(yè)，總共87頁(yè)。細(xì)胞周期中不同時(shí)相及其主要事件◆G1期◆S期◆G2期◆M期當(dāng)前13頁(yè)，總共87頁(yè)。G1期

·與DNA合成啟動(dòng)相關(guān)，開(kāi)始合成細(xì)胞生長(zhǎng)所需要的多種蛋白質(zhì)、RNA、碳水化合物、脂等，同時(shí)染色質(zhì)去凝集。當(dāng)前14頁(yè)，總共87頁(yè)。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分子當(dāng)前15頁(yè)，總共87頁(yè)。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。當(dāng)前16頁(yè)，總共87頁(yè)。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合成不同步當(dāng)前17頁(yè)，總共87頁(yè)。細(xì)胞周期長(zhǎng)短測(cè)定◆脈沖標(biāo)記DNA復(fù)制和細(xì)胞分裂指數(shù)觀察測(cè)定法◆流式細(xì)胞儀測(cè)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。當(dāng)前18頁(yè)，總共87頁(yè)。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。當(dāng)前19頁(yè)，總共87頁(yè)。人工選擇同步化·有絲分裂選擇法：用于單層貼壁生長(zhǎng)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。優(yōu)點(diǎn)是方法簡(jiǎn)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。當(dāng)前20頁(yè)，總共87頁(yè)。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(guò)程可造成細(xì)胞非均衡生長(zhǎng)·分裂中期阻斷法：通過(guò)抑制微管聚合來(lái)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(jiǎn)便，效率高。缺點(diǎn)是這些藥物的毒性相對(duì)較大當(dāng)前21頁(yè)，總共87頁(yè)。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。

◆爪蟾早期胚胎細(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)胞周期當(dāng)前22頁(yè)，總共87頁(yè)。爪蟾早期胚胎細(xì)胞的細(xì)胞周期·細(xì)胞分裂快,無(wú)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(wú)需臨時(shí)合成其它物質(zhì)·子細(xì)胞在G1、G2期并不生長(zhǎng)，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當(dāng)前23頁(yè)，總共87頁(yè)。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·酵母細(xì)胞周期明顯特點(diǎn):酵母細(xì)胞周期持續(xù)時(shí)間較短；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)行有性繁殖當(dāng)前24頁(yè)，總共87頁(yè)。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?！ぶ参锛?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)胞以形成中板的形式進(jìn)行胞質(zhì)分裂當(dāng)前25頁(yè)，總共87頁(yè)。細(xì)菌的細(xì)胞周期·慢生長(zhǎng)細(xì)菌細(xì)胞周期過(guò)程與真核細(xì)胞周期過(guò)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(zhǎng)情況下，如何協(xié)調(diào)快速分裂和最 基本的DNA復(fù)制速度之間的矛盾當(dāng)前26頁(yè)，總共87頁(yè)。前期(prophase)◆標(biāo)志前期開(kāi)始的第一個(gè)特征是染色質(zhì)開(kāi)始濃縮(condensation)形成有絲分裂染色體(mitoticchromosome）◆第二個(gè)特征細(xì)胞骨架解聚，有絲分裂紡錘體(mitoticspindle)開(kāi)始裝配◆Golgi體、ER等細(xì)胞器解體，形成小的膜泡當(dāng)前27頁(yè)，總共87頁(yè)?！み@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)當(dāng)前28頁(yè)，總共87頁(yè)。 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(kāi)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(zhǎng)，由兩極形成的微管通過(guò)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。當(dāng)前29頁(yè)，總共87頁(yè)。前中期(prometaphase) ◆核膜破裂成小的膜泡，這一過(guò)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(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(kāi)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)。當(dāng)前30頁(yè)，總共87頁(yè)。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

當(dāng)前31頁(yè)，總共87頁(yè)。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，極間微管長(zhǎng)度增加，兩極之間的距離逐漸拉長(zhǎng)，介導(dǎo)染色體向極運(yùn)動(dòng)當(dāng)前32頁(yè)，總共87頁(yè)。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(kāi)始去濃縮◆核膜開(kāi)始重新組裝◆Golgi體和ER重新形成并生長(zhǎng)◆核仁也開(kāi)始重新組裝，RNA合成功能逐漸恢復(fù),有絲分裂結(jié)束當(dāng)前33頁(yè)，總共87頁(yè)。動(dòng)物細(xì)胞胞質(zhì)分裂◆胞質(zhì)分裂(cytokinesis)開(kāi)始于細(xì)胞分裂后期，在赤道板周?chē)?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(kāi)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)胞當(dāng)前34頁(yè)，總共87頁(yè)。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(kāi)當(dāng)前35頁(yè)，總共87頁(yè)。減數(shù)分裂概念與過(guò)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(guò)程當(dāng)前36頁(yè)，總共87頁(yè)。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。當(dāng)前37頁(yè)，總共87頁(yè)。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◆S期持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)◆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◆減數(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(kāi)當(dāng)前38頁(yè)，總共87頁(yè)。減數(shù)分裂前S期與有絲分裂前S期長(zhǎng)度比較當(dāng)前39頁(yè)，總共87頁(yè)?！で捌贗分為細(xì)線期，偶線期，粗線期，雙線期，終變期等五個(gè)階段·形成聯(lián)會(huì)復(fù)合體(SynaptonemalComplex,SC)·同源染色體間遺傳物質(zhì)重組,產(chǎn)生新的基因組合當(dāng)前40頁(yè)，總共87頁(yè)?！粼谶m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)的主要作用當(dāng)前41頁(yè)，總共87頁(yè)。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當(dāng)前42頁(yè)，總共87頁(yè)。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)合物的活化與功能當(dāng)前43頁(yè)，總共87頁(yè)。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(guò)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+cyclinB當(dāng)前44頁(yè)，總共87頁(yè)。MitoticCyclin-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：?jiǎn)?dòng)細(xì)胞從G2期進(jìn)入M期的相關(guān)事件當(dāng)前45頁(yè)，總共87頁(yè)。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Cyclin-Cdk---調(diào)控細(xì)胞周期的引擎：不同的周期蛋白與不同的CDK結(jié)合，構(gòu)成不同的Cyclin-Cdk；不同的Cyclin-Cdk在不同的時(shí)相表現(xiàn)活性，影響不同的下游事件?！鬐1Cyclin-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)當(dāng)前46頁(yè)，總共87頁(yè)。Cyclin-Cdk復(fù)合物的多樣性 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-CDK2G1SubstratesSSubstratesG2/MSubstratesGrowthandMorphogenesisDNAReplicationMitosis當(dāng)前47頁(yè)，總共87頁(yè)?！PC介導(dǎo)選擇性降解的靶蛋白與Ubiquitin結(jié)合(通過(guò)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(kāi)始去凝集，核膜重建?！dc20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。當(dāng)前48頁(yè)，總共87頁(yè)。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(guò)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。當(dāng)前49頁(yè)，總共87頁(yè)。當(dāng)前50頁(yè)，總共87頁(yè)。當(dāng)前51頁(yè)，總共87頁(yè)。ExperimentaldemonstrationofthecoordinatedSynthesisofDNAandhitones.當(dāng)前52頁(yè)，總共87頁(yè)。當(dāng)前53頁(yè)，總共87頁(yè)。當(dāng)前54頁(yè)，總共87頁(yè)。當(dāng)前55頁(yè)，總共87頁(yè)。當(dāng)前56頁(yè)，總共87頁(yè)。當(dāng)前57頁(yè)，總共87頁(yè)。當(dāng)前58頁(yè)，總共87頁(yè)。當(dāng)前59頁(yè)，總共87頁(yè)。當(dāng)前60頁(yè)，總共87頁(yè)。當(dāng)前61頁(yè)，總共87頁(yè)。

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MTbehaviorduringformationofthemetaphaseplate.Initially,MTfromoppositepolesaredifferentinlength.Experimentaldemonstrationofthei