細胞生物學：第11章-1細胞增殖及其調控課件

CHAPTER11

CellProliferationandit’sRegulation1細胞增殖的意義◆細胞增殖(cellproliferation)是細胞生命活動的重要特征之一,是生物繁育的基礎?！魡渭毎锛毎鲋硨е律飩€體數量的增加?！舳嗉毎镉梢粋€單細胞即受精卵分裂發(fā)育而來，細胞增殖是多細胞生物繁殖基礎?！舫审w生物仍然需要細胞增殖，主要取代衰老死亡的細胞，維持個體細胞數量的相對平衡和機體的正常功能。 ◆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。2OUTLINE11.1CELLCYCLE11.2REGULATIONOFCELLCYCLE32001年諾貝爾生理學與醫(yī)學獎:◆利蘭·哈特韋爾發(fā)現了控制細胞周期的基因，其中一種被稱為“START”的基因對控制各個細胞周期的最初階段具有決定性的作用?！舯Ａ_·納西的貢獻是發(fā)現了CDK?！舻倌鳌ず嗵氐呢暙I是發(fā)現了調節(jié)CDK的功能物質CYCLIN.5Phasesofthecellcycle6細胞周期時相及類型Phasesofthecellcycle間期(interphase)

◆G1期(Gap1phase),即從M期結束到S期開始前的一段間歇期;◆S期,即DNA合成期(DNAsyntheticphase);

◆G2期(Gap2phase),

即DNA合成后(S期)到有絲分裂前的一個間歇期;M期,即有絲分裂期(mitosisphase)。

不一定每種細胞都有四個時期，如胚胎細胞沒有G1期。7二細胞周期各時

相的合成活動◆G1期(Gap1phase)◆S期(synthesisphase)◆G2期(Gap2phase)◆M期9G1期·與DNA合成啟動相關，開始合成細胞生長所需要的多種蛋白質、RNA、碳水化合物、脂等，同時染色質去凝集。10S期·DNA復制與組蛋白合成同步，組成核小體串珠結構

11M期·M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(mitosis)和減數分裂(meiosis)。遺傳物質和細胞內其他物質分配給子細胞。13組成：感受器、信號傳導通路、效應器。主要檢驗點：G1/S檢驗點：DNA是否損傷？細胞外環(huán)境是否適宜？細胞體積是否足夠大？在酵母中稱start點，在哺乳動物中稱R點(restrictionpoint)。S期檢驗點：DNA復制是否完成？G2/M檢驗點：DNA是否損傷？細胞體積是否足夠大？中-后期檢驗點：紡錘體組裝檢驗點。細胞周期檢驗點（checkpoint）14細胞周期的時間長短與物種/細胞類型有關。G1期持續(xù)時間差異較大，M期最短,約0.5～4.5小時。脈沖標記DNA復制和細胞分裂指數觀察測定法（PLM）：用3HTDR對測定細胞脈沖標記、定時取材，通過統(tǒng)計標記有絲分裂細胞百分數的辦法來測定細胞周期。三細胞周期時間的測定15

測定原理:①待測細胞經3H-TDR標記后，所有S期細胞均被標記。②S期細胞經G2期才進入M期，所以一段時間PLM=0。③開始出現標記M期細胞時，表示處于S期最后階段的細胞，已渡過G2期，所以從PLM=0到出現PLM的時間間隔為TG2。④S期細胞逐漸進入M期，PLM上升，到達到最高點的時候說明來自處于S最后階段的細胞，已完成M，進入G1期。所以從開始出現PLM到PLM達到最高點（≈100%）的時間間隔就是TM。⑤當PLM開始下降時，表明處于S期最初階段的細胞也已進入M期，所以出現PLM到PLM又開始下降的一段時間等于TS。⑥從PLM出現到下一次PLM出現的時間間隔就等于TC，根據TC=TG1+TS+TG2+TM即可求出的TG1長度。17（一）自然同步化1、多核體：如：粘菌、瘧原蟲。2、水生動物的受精卵：如海膽、兩棲類。3、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，同步分裂。四細胞（周期）同步化181、選擇同步化1）有絲分裂選擇法優(yōu)點：操作簡單，同步化程度高，細胞不受藥物傷害。缺點：獲得的細胞數量較少（分裂細胞約占1%～2%）。2）細胞沉降分離法(密度梯度離心法)優(yōu)點：省時，效率高，成本低。缺點：同步化程度較低，且對大多數種類細胞不適用。（二）人工同步化19五特異的細胞周期

--Embryoniccellcycles

21爪蟾早期胚胎細胞的細胞周期·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22酵母細胞的細胞周期·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:首先，酵母細胞周期持續(xù)時間較短；細胞分裂過程屬于封閉式，即在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23植物細胞的細胞周期·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?！ぶ参锛毎缓行捏w，但在細胞分裂時可以正常組裝紡錘體。·植物細胞以形成中間板的形式進行胞質分裂25細菌的細胞周期·慢生長細菌細胞周期過程與真核細胞周期過程有一定相似之處。其DNA復制之前的準備時間與G1期類似。分裂之前的準備時間與G2期類似。再加上S期和M期，細菌的細胞周期也基本具備四個時期 ·細菌在快速生長情況下，如何協調快速分裂和最基本的DNA復制速度之間的矛盾26一、有絲分裂（一）有絲分裂過程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)和胞質分裂。291.前期①染色質凝縮，②分裂極確立與紡錘體開始形成，③核仁解體，④核膜消失。30 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。312.前中期從核膜解體到染色體排列到赤道面上。32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，一部分紡錘體微管的自由端最終結合到著絲點上,形成動粒微管。◆前中期的特征是染色體劇烈地活動,個別染色體劇烈地旋轉、振蕩、徘徊于兩極之間。33紡錘體微管的類型343.中期(metaphase)●主要特點是姐妹染色單體位于赤道板上,著絲粒分別被兩端的中心體發(fā)出的纖維連接。（所有染色體排列到赤道板(MetaphasePlate)上）◆染色體進一步凝縮,并移到赤道附近,排列在赤道板；姐妹染色單體的著絲粒分別與一條或多條來自對面的纖維結合,成為被爭奪的對象35染色體排列到赤道面上。364.后期(anaphase)3738后期(anaphase)◆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●主要特點是:著絲粒分開,染色單體移向兩極。

◆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39AnaphaseA:separationofthesisterchromatids.40AnaphaseB:separationofthepoles.植物細胞有沒有后期B？415.末期(telophase)42（五）末期從子染色體到達兩極，至形成兩個新細胞為止的時期。涉及子核的形成和胞質分裂兩個方43末期(telophase)◆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◆核仁也開始重新組裝，RNA合成功能逐漸恢復,有絲分裂結束●主要特點是:染色體解螺旋形成細絲,出現核仁和核膜。

446.胞質分裂動物細胞胞質分裂◆胞質分裂(cytokinesis)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(furrow)。分裂溝的位置與紡錘體和鈣離子濃度的變化有關 ◆胞質分裂開始時，大量肌動蛋白和肌球蛋白在分裂溝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)（contractilering)。收縮環(huán)收縮、收縮環(huán)處細胞膜融合并形成兩個子細胞45分裂溝收縮環(huán)46植物細胞胞質分裂 ◆與動物細胞胞質分裂不同的是，植物細胞胞質分裂是因為在細胞內形成新的細胞膜和胞壁而將細胞分開47（二）、染色體運動的動力機制

1、染色體列隊機制是什么機制確保染色體正確排列在赤道板上？

●Mad蛋白和Bub蛋白促使染色體被動力微管捕捉?！駹坷僬f和外推假說。48492、染色體分離機制●后期A染色體分離的力-拉力：動粒微管去聚合假說●后期B兩極距離變長的力-推力：紡錘體微管滑動假說50AnaphaseAandAnaphaseB51

◆微管去聚合作用假說●該假說的特點是∶動粒微管不斷解聚縮短,造成將染色體拉向兩極?！裨撃Ｐ偷目赡軝C理是∶微管的正端插入動粒的外層,微管蛋白分子與動粒蛋白分子有親和性,微管蛋白在此端去組裝。在動粒中,ATP分子水解可以提供能量,