細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖課件

第十一章細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖是物種延續(xù)和繁衍的基礎(chǔ)細(xì)胞的增殖是通過(guò)細(xì)胞分裂實(shí)現(xiàn)的細(xì)胞增殖伴隨著細(xì)胞的周期性變化細(xì)胞的分裂有三種形式：無(wú)絲分裂（amitosis）有絲分裂（mitosis）減數(shù)分裂（meiosis）第一節(jié)細(xì)胞增殖方式一、無(wú)絲分裂（amitosis)核仁拉長(zhǎng)－核拉長(zhǎng)－細(xì)胞拉長(zhǎng)－中部凹陷離斷存在：原核生物、低等真核生物，高等真核生物組織再生、膀胱、小兒腱細(xì)胞。特點(diǎn)：1.核仁、核膜始終存在2.沒有紡錘絲的形成3.遺傳物質(zhì)的分配可能不均等二、有絲分裂(mitosis)核分裂（karyonitosis）：胞質(zhì)分裂（cytokinesis）：前期（prophase）：染色質(zhì)凝聚、兩個(gè)中心粒分開，以紡錘絲相連，核仁、核膜消失。（1）染色體凝聚：染色質(zhì)變粗變短，形成染色體（2）分裂極的確定：復(fù)制后的中心粒分離，向細(xì)胞的兩極移動(dòng)（3）核仁、核膜解體，前期結(jié)束的標(biāo)志前期（Prophase)2個(gè)中心體分開，向兩極移動(dòng)(分裂極的確定）；染色質(zhì)逐漸凝聚形成染色體；核仁、核膜解體核膜破裂、核仁消失

核纖層磷酸化－核膜崩解、消失

中期（Metaphase)染色體以著絲粒排列在紡錘體中央的赤道板上(標(biāo)志）；每條染色體縱裂為兩條姐妹染色單體（Chromatin)有絲分裂器（Mitoticapparatus)星體（Aster):星體微管；紡錘體（Spindle)極微管染色體微管（著絲點(diǎn)微管）星體微管區(qū)間微管著絲點(diǎn)（Kinetochore)與著絲粒(Centromere)的區(qū)別著絲粒:兩條染色單體連在一起的特殊部位，由DNA重復(fù)序列組成；著絲點(diǎn)：著絲粒外側(cè)表層的特殊結(jié)構(gòu)，是微管蛋白的聚合中心后期（anaphase)特點(diǎn)：在紡錘體微管牽引下，全部染色體分成均等的兩群，分別移向兩極；染色體移動(dòng)假說(shuō)：微管解聚說(shuō)微管滑動(dòng)說(shuō)末期（Telophase）兩組子到達(dá)細(xì)胞兩極并解螺旋成染色質(zhì)；核膜、核仁重新出現(xiàn)（標(biāo)志）；形成二個(gè)子細(xì)胞核，細(xì)胞膜中部凹陷，分隔成二個(gè)子細(xì)胞染色體移動(dòng)的分子機(jī)制馬達(dá)蛋白與中心體的極向移動(dòng)

染色體移動(dòng)的幾種可能模式洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂各期洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂各期（一）第一次減數(shù)分裂1.前期I細(xì)線期（leptotene）:染色質(zhì)凝集偶線期（zygotene）：同源染色體配對(duì)—聯(lián)會(huì)(synepsis)——聯(lián)會(huì)復(fù)合體(synaptonemalcomplex)

染色體—二價(jià)體(bivalent)

粗線期（pachytene）：染色體—四分體重組重組節(jié)(recombinationnodules)部分交換雙線期（diplotene）：姐妹染色體

交叉終變期（diakinesis）：端化細(xì)線期（leptotene）粗線期（pachytene）

染色體—四分體重組重組節(jié)(recombinationnodules)部分交換雙線期（diplotene）同源染色體交叉終變期（diakinesis）端化2.中期I：標(biāo)志，核膜破裂，四分體排列于赤道板上3.后期I：在紡綞絲的牽引下，同源染色體分離非同源染色體之間隨機(jī)組合4.末期I：染色體移至兩極，解旋，核仁核膜重新出現(xiàn)。初級(jí)卵母細(xì)胞分裂成一個(gè)次級(jí)卵母細(xì)胞和一個(gè)染色質(zhì)高度凝聚的第一極體（二）第二次減數(shù)分裂次級(jí)精母細(xì)胞形成后，接著進(jìn)入第二次減數(shù)分裂，DNA不再?gòu)?fù)制，分裂成兩精細(xì)胞。次級(jí)卵母細(xì)胞則停留在第二次減數(shù)分裂的中期，直到與精子受精時(shí)，才完成第二次減數(shù)分裂形成一個(gè)卵子并排出第二極體。精子的形成過(guò)程卵細(xì)胞的形成過(guò)程卵母細(xì)胞減數(shù)分裂特點(diǎn)（1）整個(gè)過(guò)程非常漫長(zhǎng)，只有少數(shù)初級(jí)卵母細(xì)胞完成減數(shù)分裂女胚第6周原始生殖細(xì)胞開始增殖為卵原細(xì)胞分化為初級(jí)卵母細(xì)胞，進(jìn)入減數(shù)分裂至胎兒6個(gè)月，初級(jí)卵母細(xì)胞基本形成，停止在減數(shù)分裂前I的雙線期排卵時(shí)完成第一次減數(shù)分裂，但次級(jí)卵母細(xì)胞又停留在減數(shù)分裂Ⅱ中期直到受精時(shí)才完成第二次減數(shù)分裂（2）一個(gè)初級(jí)卵母細(xì)胞經(jīng)過(guò)成熟分裂只形成一個(gè)卵子，一個(gè)第一極體，二個(gè)第二極體（3）卵子無(wú)變形期2、掌握：DNA、染色體、染色單體變化規(guī)律4N2N0|復(fù)制|減Ⅰ|減Ⅱ|4N2N|間|前|中|后|末|間|前三、減數(shù)分裂意義1、是三大遺傳學(xué)規(guī)律的基礎(chǔ)同源染色體分離——孟德爾分離律非同源染色體自由組合——孟德爾自由組合律同源染色體之間聯(lián)會(huì)重組互換——連鎖互換律2、保持遺傳的穩(wěn)定性精子（n）+卵子（n）=受精卵（2n）3、生物變異和進(jìn)化的基礎(chǔ)同源染色體之間重組、互換非同源染色體之間自由組合第二節(jié)細(xì)胞增殖周期細(xì)胞周期:一次細(xì)胞分裂結(jié)束到下一次細(xì)胞分裂完成所經(jīng)歷的整個(gè)過(guò)程。分期：G1期(gap1)：從有絲分裂完成到DNA復(fù)制前；S期(synthesisphase)：指DNA復(fù)制的時(shí)期；G2期(gap2)：DNA復(fù)制完成到有絲分裂開始前；M期或稱D期(mitosisordivision)：細(xì)胞分裂開始到結(jié)束細(xì)胞周期的生化活動(dòng)G1期：為DNA復(fù)制做準(zhǔn)備rRNA、tRNA合成活躍組蛋白合成旺盛細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)功能加強(qiáng)S期：DNA復(fù)制，GC含量高序列先復(fù)制，常染色質(zhì)先復(fù)制大量合成組蛋白中心粒復(fù)制G2期：為細(xì)胞分裂做準(zhǔn)備大量合成微管蛋白中心粒蛋白合成，體積增大M期：細(xì)胞分裂根據(jù)細(xì)胞的增殖情況，可將高等動(dòng)物的細(xì)胞分為三類：連續(xù)分裂細(xì)胞：細(xì)胞持續(xù)分裂，又稱周期細(xì)胞，如表皮生發(fā)層細(xì)胞、部分骨髓細(xì)胞。暫不增殖細(xì)胞：暫不分裂，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。不再增殖細(xì)胞：指不可逆地脫離細(xì)胞周期，不再分裂的細(xì)胞，又稱終端細(xì)胞，如神經(jīng)、肌肉、多形核細(xì)胞等等。二、參與細(xì)胞周期的調(diào)控的因子細(xì)胞分裂周期基因(celldivisioncyclegene，CDC)：細(xì)胞周期素依賴性蛋白激酶(cyclin-dependentkinase，CDK):細(xì)胞周期分子調(diào)控的核心分子細(xì)胞周期素(cyclin):CDK調(diào)節(jié)亞基CDK抑制因子（CDK

inhibitor，CKI）:CDK活化激酶（CAK）和磷酸酶:CDK和cyclin調(diào)節(jié)蛋白:泛素、淘汰素CDKCDK為絲/蘇氨酸激酶迄今發(fā)現(xiàn)近十種CDK，命名CDK1-9CDK是細(xì)胞周期調(diào)控的核心分子各種CDK對(duì)細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)主要通過(guò)其特異性底物來(lái)實(shí)現(xiàn)早熟染色體凝集：Rao和Johnson將M期Hela細(xì)胞與不同時(shí)期的細(xì)胞融合，發(fā)現(xiàn)間期細(xì)胞產(chǎn)生了形態(tài)各異的早熟凝集染色體(prematurelycondensedchromosome，PCC)。任何種類的M期細(xì)胞都可以誘導(dǎo)PCC，如人和蟾蜍的細(xì)胞融合也產(chǎn)生同樣的結(jié)果。提出：

M期細(xì)胞存在促進(jìn)間期細(xì)胞分裂的因子，即成熟促進(jìn)因子(maturationpromotingfactor，MPF)。凝縮蛋白周期素（CYCLIN）最先在海膽（seaurchin）早期胚胎細(xì)胞分裂中發(fā)現(xiàn)在酵母細(xì)胞增殖研究中其對(duì)細(xì)胞周期的調(diào)控作用脊椎動(dòng)物共有9種周期素，有的有幾個(gè)亞型不同周期素有特定的表達(dá)規(guī)律細(xì)胞在生長(zhǎng)因子的刺激下，G1期cyclinD表達(dá)，并與CDK4、CDK6結(jié)合，使下游的蛋白質(zhì)如Rb磷酸化，磷酸化的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。CAK與磷酸酶調(diào)節(jié)CDK活性CDK活化激酶（CAK）：CDK7+cyclinH酪氨酸磷酸酶：cdc25激酶:失活Weel磷酸化和去磷酸化對(duì)CDK1（cdc2P34）活性的調(diào)節(jié)

CKI周期素依賴性蛋白激酶抑制因子（CDK

inhibitor，CKI），多為抑癌基因廣泛CDK抑制劑：P21、P57CDK4抑制劑：P16、P15、P19、P18CAK抑制劑：P27P16、P15、P27受TGF-β調(diào)控P21、P19、P18受P53調(diào)控三細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)機(jī)制細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)主要由以下三方面組成：細(xì)胞周期的時(shí)序調(diào)節(jié)DNA復(fù)制的調(diào)節(jié)檢查點(diǎn)（checkpoint）調(diào)控各種CDK/CYCLIN復(fù)合體對(duì)細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)表1.不同類型的周期蛋白激酶復(fù)合體脊椎動(dòng)物芽殖酵母CyclinCDKCyclinCDKG1-CDKCyclinD*CDK4.6Cln3CDK1(CDC28)G1/S-CDKCyclinECDK2Cln1.2CDK1(CDC28)S-CDKCyclinACDK2Clb5.6CDK1(CDC28M-CDKCyclinBCDK1(CDC2)Clb1-4CDK1(CDC28)*包括D1-3，各亞型cyclinD，在不同細(xì)胞中的表達(dá)量不同，但具有相同的功效Leland

HartwellPaulNurseTimothy

Hunt（二）DNA復(fù)制的調(diào)控細(xì)胞分裂之前基因組DNA必須完整地復(fù)制一次，以維持子代細(xì)胞遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定。真核生物基因組DNA的復(fù)制是同時(shí)由成千上萬(wàn)個(gè)復(fù)制子（replicon）共同完成每個(gè)細(xì)胞周期只能完整地復(fù)制一份。每個(gè)細(xì)胞內(nèi)參與DNA復(fù)制的蛋白因子約為二十種從低等真核生物到高等生物，DAN復(fù)制的調(diào)控機(jī)制及調(diào)節(jié)分子在進(jìn)化上是高度保守的。DNA復(fù)制的調(diào)控起始識(shí)別復(fù)合物的形成

復(fù)制前復(fù)合物的形成及DNA復(fù)制的啟動(dòng)

(三)細(xì)胞周期檢查點(diǎn)調(diào)控細(xì)胞周期有幾個(gè)稱為檢驗(yàn)點(diǎn)（checkpoint）時(shí)期對(duì)細(xì)胞周期的調(diào)控尤為重要。G1/S檢查點(diǎn):酵母中稱start點(diǎn)，在哺乳動(dòng)物中稱R點(diǎn)(restrictionpoint)，控制細(xì)胞由靜止?fàn)顟B(tài)的G1進(jìn)入DNA合成期。S期檢查點(diǎn)：DNA發(fā)生損傷，復(fù)制不完全G2/M檢查點(diǎn)：DNA發(fā)生損傷，微管合成異常中-后期檢查點(diǎn)（紡錘體組裝檢驗(yàn)點(diǎn)）：或紡錘體形成不正常，染色體丟失，否則抑制APC的活性，引起細(xì)胞周期中斷。細(xì)胞周期的幾個(gè)檢查點(diǎn)參與檢查點(diǎn)調(diào)控的分子Rad17是調(diào)節(jié)細(xì)胞周期停滯在G1/M檢查點(diǎn)的重要分子CDK抑制劑P21、P16和P27等，它們分別受P53和TGF-β等分子的調(diào)控，抑制CDK2、CDK4和CDK6等G1期CDK的活性，是調(diào)控G1/M檢查點(diǎn)的分子。chk1、chk2、Rad9和Hus1是調(diào)控細(xì)胞停滯在G2檢查點(diǎn)的調(diào)節(jié)分子。chk1和chk2通過(guò)催化CDC25磷酸化而使之失活，抑制CDK1的活性

MAD2（mitoticarrest-deficient）是紡錘絲檢查點(diǎn)蛋白。分裂前期時(shí)，MAD2定位在著絲點(diǎn)上，紡錘絲形成時(shí)與著絲點(diǎn)解離。Cdc25激活CDK1P21cip1途徑對(duì)細(xì)胞周期的抑制作用ATM（ataxiatelangiectasia-mutatedgene）毛細(xì)血管擴(kuò)張性共濟(jì)失調(diào)癥突變基因,與DNA損傷檢查有關(guān)。人類中大約有1%的人是ATM缺失的雜合子，表現(xiàn)出對(duì)電離輻射敏感和易患癌癥。ATM編碼一個(gè)蛋白激酶，結(jié)合在損傷的DNA上，通過(guò)兩條信號(hào)通路使細(xì)胞周期停滯。一是激活Chk1（checkpointkinase）,Chk1引起CDC25的Ser216磷酸化而失活，從而抑制CDK2的活性，使細(xì)胞停滯在G2/M檢查點(diǎn)。二是激活Chk2，使P53被磷酸化而激活，然后P53作為轉(zhuǎn)錄因子上調(diào)P21表達(dá)，P21抑制G1-S期CDK的活性，從而使細(xì)胞停留在G1/S檢查點(diǎn)。（四）細(xì)胞因子對(duì)細(xì)胞周期的調(diào)控生長(zhǎng)因子有絲分裂原生長(zhǎng)因子的信號(hào)通路主要有：ras途徑，激活MAPK，MAPK進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)cAMP途徑:PKC磷脂酰肌醇途徑:G蛋白,PKC,Ca++（五）癌基因與抑癌基因癌基因（oncogene）細(xì)胞癌基因（原癌基因，c-onc）:促進(jìn)細(xì)胞增殖病毒癌基因（v-onc）:來(lái)源于病毒基因組，與細(xì)胞癌基因部分序列同源癌基因多為顯性：過(guò)表達(dá)、突變或復(fù)制是細(xì)胞惡變?cè)蛑灰职┗颍阂种萍?xì)胞增殖，多表現(xiàn)為隱性多為轉(zhuǎn)錄因子或CDK抑制劑

Rb:視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤基因

P53:第四節(jié)細(xì)胞增殖與腫瘤腫瘤增殖速率細(xì)胞群體增殖比值（growthfraction，GF）或增殖指數(shù)

GF=A/（A+B+C）A：增殖細(xì)胞群;B：暫不增殖細(xì)胞群;C：不再增殖細(xì)胞群化療藥物分類：非周期特異性藥物：結(jié)合、破壞DNA，氮芥、絲裂霉素、阿霉素周期特異性藥物：只對(duì)增殖細(xì)胞起作用。放線菌素D，抑制RNA合成周期階段性藥物：作用于細(xì)胞周期的某一特定時(shí)相。秋水仙素