細胞增殖及其調(diào)控

細胞增殖及其調(diào)控演示文稿目前一頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點（優(yōu)選）細胞增殖及其調(diào)控目前二頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點從增殖的角度來看，可將高等動物的細胞分為三類：①連續(xù)分裂細胞：在細胞周期中連續(xù)運轉(zhuǎn)因而又稱為周期細胞，如表皮生發(fā)層細胞、部分骨髓細胞②休眠細胞暫不分裂：在適當?shù)拇碳は驴芍匦逻M入細胞周期，稱G0期細胞，如淋巴細胞、肝、腎細胞等③不分裂細胞：不可逆地脫離細胞周期，不再分裂的細胞，又稱終端細胞，如神經(jīng)、肌肉、多形核細胞等等目前三頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點二、細胞周期各時相的合成活動

■G1期(Gap1phase)此期主要合成rRNA、蛋白質(zhì)、脂類和碳水化合物。在G1期的后期,DNA合成酶的活性大大增加G1期進入S期與S期激活因子有關(guān)?！鯯期(synthesisphase)DNA合成、合成組蛋白,DNA復(fù)制所需的酶DNA復(fù)制時,不同序列的復(fù)制先后是不同的:

常染色質(zhì):先;異染色質(zhì):后;

能轉(zhuǎn)錄的DNA:先;不能轉(zhuǎn)錄的DNA:后;

GC含量高:

先;

AT含量高:后;■G2

期(G2

期)合成ATP、RNA、蛋白質(zhì),包括微管蛋白和成熟促進因子MPF(maturationpromotingfactor)等，為有絲分裂作準備■有絲分裂期(mitoticphase,M期)從染色體的凝縮、分離到平均分配到兩個子細胞為止

目前四頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點三細胞周期長短的測定（不作要求）

1標記有絲分裂百分率法（percentagelabeledmitoses，PLM）：是一種常用的測定細胞周期時間的方法。其原理是對測定細胞進行脈沖標記、定時取材、利用放射自顯影技術(shù)顯示標記細胞，通過統(tǒng)計標記有絲分裂細胞百分數(shù)的辦法來測定細胞周期。2流式細胞分選儀測定流式細胞分選儀是一種快速測定和分析流體細胞中細胞或者顆粒物各種參數(shù)的大型儀器.原理:主要是應(yīng)用DNA的含量在各個時期的差異：G1G2是1C（2n）；M是2C（4n）目前五頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點四細胞的同步化（不作要求）

細胞同步化(synchronization)是指在自然過程中發(fā)生或經(jīng)人為處理造成的細胞周期同步化（一）自然同步化1多核體

如粘菌只進行核分裂，而不發(fā)生胞質(zhì)分裂，形成多核體。數(shù)量眾多的核處于同一細胞質(zhì)中，進行同步化分裂

2某些水生動物的受精卵

如海膽卵可以同時授精，最初的3次細胞分裂是同步的

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，它們一起發(fā)芽，同步分裂目前六頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點（二）人工同步化

■選擇同步法(selectionsynchrony)物理方法1）有絲分裂選擇法：使單層培養(yǎng)的細胞處于對數(shù)增殖期。有絲分裂細胞變圓隆起，與培養(yǎng)皿的附著性低，此時輕輕振蕩，M期細胞脫離器壁，懸浮于培養(yǎng)液中，收集培養(yǎng)液，再加入新鮮培養(yǎng)液，依法繼續(xù)收集，則可獲得一定數(shù)量的中期細胞。2）細胞沉降分離法：不同時期的細胞體積不同，而細胞在給定離心場中沉降的速度與其半徑的平方成正比，可用離心的方法分離。

■誘導(dǎo)同步法(inductionsynchrony)化學方法

1）DNA合成陰斷法：選用DNA合成的抑制劑，可逆地抑制DNA合成，可將細胞群阻斷在S期或G/S交界處。2）中期阻斷法：利用破壞微管的藥物將細胞阻斷在中期，常用的藥物有秋水仙素和秋水仙酰胺，

目前七頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點一、細胞分裂的類型1、無絲分裂(amitosis)又稱為直接分裂：由R.Remark（1841）首次發(fā)現(xiàn)于雞胚血細胞表現(xiàn)為細胞核伸長，從中部縊縮，后細胞質(zhì)分裂，其間不涉及紡錘體形成及染色體變化，故稱為無絲分裂。如植物的胚乳細胞、動物的胎膜，間充組織及肌肉細胞等2、有絲分裂，又稱為間接分裂：由W.Fleming(1882)年首次發(fā)現(xiàn)于動物E.Strasburger（1880）年發(fā)現(xiàn)于植物特點是有紡錘體染色體出現(xiàn)，子染色體被平均分配到子細胞，普遍見于高等動植物3、減數(shù)分裂：指染色體復(fù)制一次而細胞連續(xù)分裂兩次的分裂方式是高等動植物配子體形成的分裂方式目前八頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點二、有絲分裂

有絲分裂過程是一個連續(xù)的過程，人為的劃分六個時期：間期、前期、前中期、中期、后期和末期間期：G1期、S期和G2期，主要進行DNA復(fù)制準備工作（一）前期(prophase)

主要事件是：①染色質(zhì)凝縮，每條染色體包含2個染色單體

②分裂極確立與紡錘體開始形成，S期兩個中心粒已完成復(fù)制，在前期移向兩極，兩對中心粒之間形成紡錘體微管，當核膜解體時，兩對中心粒已到達兩極，并在兩者之間形成紡錘體

③核仁解體

④核膜消失目前九頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點（二）前中期(prometaphase)主要事件是紡錘體(spindle)的裝配紡錘體微管的裝配起始于中心體（三）中期(metaphase)主要事件是染色體排列到赤道面上（紡錘體的中心區(qū)）左，前中期；右，中期

目前十頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點紡錘體微管的類型及其形成

紡錘體又稱有絲分裂器(mitoticapparatus)當核膜解體時，兩對中心粒已到達兩極，并在兩者之間形成紡錘體，紡錘體微管包括：①著絲點微管（kinetochoremt）：也叫動粒微管由中心體發(fā)出，連接在著絲點上，負責將染色體牽引到紡錘體上，著絲點上具有馬達蛋白有絲分裂器的組成

動粒微管目前十一頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點②星體微管（astralmt）：由中心體向外放射出，末端結(jié)合有馬達蛋白負責兩極的分離，同時確定紡錘體縱軸的方向③極體微管（polarmt或overlapmt）：也叫極微管；由中心體發(fā)出，在紡錘體中部重疊，重疊部位結(jié)合有馬達蛋白負責將兩極推開有絲分裂器的組成

動粒微管目前十二頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點（四）后期(anaphase)

主要事件是著絲粒分開,

染色單體移向兩極后期可以分為兩個方面：①后期A，指染色體向兩極移動的過程移動原因染色體著絲點微管在著絲點處去組裝而縮短，在分子馬達的作用下染色體向兩極移動②后期B，指兩極間距離拉大的過程。移動原因：一方面極體微管延長，推動兩極分離；另一方面星體微管去組裝而縮短，結(jié)合在星體微管正極的馬達蛋白牽引兩極距離加大

后期姊妹染色單體分離

后期A染色體分離，后期B兩極延伸

目前十三頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點（五）末期(telophase)

主要事件是染色體解螺旋形成細絲,出現(xiàn)核仁和核膜末期涉及子核的形成和胞質(zhì)分裂兩個方面1、子核的形成末期子核的形成，即染色體解聚縮，核仁出現(xiàn)和核膜重新形成核仁由染色體上的核仁組織中心形成（NORs），幾個NORS共同組成一個大的核仁前期核膜解體后，核纖層蛋白B與核膜殘余小泡結(jié)合，末期核纖層蛋白B去磷酸化，介導(dǎo)核膜的重新裝配

目前十四頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點2、胞質(zhì)分裂（cytokinesis）動物細胞的胞質(zhì)分裂是以形成收縮環(huán)的方式完成收縮環(huán)在后期形成，由大量平行排列的肌動蛋白和結(jié)合在上面的myosinII（肌球蛋白）等成分組成通過滑動模型，使肌動蛋白收縮環(huán)緊縮，最終將細胞質(zhì)一分為二

動細胞的胞質(zhì)收縮環(huán)

目前十五頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點植物胞質(zhì)分裂的機制：末期兩極處微管消失，中間微管保留，并數(shù)量增加，形成桶狀的成膜體(phragmoplast)來自于高爾基體的囊泡沿微管轉(zhuǎn)運到成膜體中間，融合形成細胞板囊泡內(nèi)的物質(zhì)沉積為初生壁和中膠層囊泡膜形成新的質(zhì)膜，由于兩側(cè)質(zhì)膜來源于共同的囊泡，因而膜間有許多連通的管道，形成胞間連絲源源不斷運送來的囊泡向細胞板融合，使細胞板擴展，形成完整的細胞壁，將子細胞一分為二

植物細胞成膜體的形成

目前十六頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點有絲分裂目前十七頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點減數(shù)分裂

減數(shù)分裂（Meiosis）的特點是DNA復(fù)制一次，細胞連續(xù)分裂兩次，細胞經(jīng)過減數(shù)分裂導(dǎo)致染色體數(shù)目減少一半減數(shù)分裂可分為3種主要類型：一、配子減數(shù)分裂（gameticmeiosis），也叫終端減數(shù)分裂(terminalmeiosis)，其特點是減數(shù)分裂和配子的發(fā)生緊密聯(lián)系在一起行此種減數(shù)分裂的生物包括所有的多細胞動物和多數(shù)原生生物

在雄性脊椎動物中，1個精母細胞經(jīng)過減數(shù)分裂形成4個精細胞，后者在經(jīng)過一系列的變態(tài)發(fā)育，形成成熟的精子在雌性脊椎動物中，1個卵母細胞經(jīng)過減數(shù)分裂形成1個卵細胞和2-3個極體脊椎動物的卵通常在減數(shù)分裂完成之前的某個階段（中期Ⅱ）進行受精，受精之后減數(shù)分裂才完成目前十八頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點二、孢子減數(shù)分裂（sporicmeiosis）也叫中間減數(shù)分裂(intermediatemeiosis)見于植物和某些藻類其特點是減數(shù)分裂和配子發(fā)生沒有直接的關(guān)系減數(shù)分裂的結(jié)果是形成單倍體的配子體（小孢子和大孢子）。小孢子再經(jīng)過兩次有次分裂形成包含一個營養(yǎng)核和兩個雄配子的成熟花粉，大孢子經(jīng)過三次有絲分裂形成胚囊（雌配子體）三、合子減數(shù)分裂（zygoticmeiosis），也叫初始減數(shù)分裂(initialmeiosis)僅見于真菌和某些原核生物它們只是在受精之后發(fā)生減數(shù)分裂，產(chǎn)生單倍體的孢子。孢子通過有絲分裂產(chǎn)生單倍體的子代二倍體時期僅限制在受精后且仍是合子的這樣一個極短的時期目前十九頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點減數(shù)分裂時相減數(shù)分裂由緊密連接的兩次分裂構(gòu)成減數(shù)分裂I分離的是同源染色體，所以稱為異型分裂（heterotypicdivision）減數(shù)分裂II分離的是姊妹染色體，類似于有絲分裂，所以稱為同型分裂（homotypicdivision）或均等分裂（equationaldivision）目前二十頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點一、間期

進入減數(shù)分裂之前要經(jīng)過一個較長的間期，稱前減數(shù)分裂間期(premeioticinterphase)或前減數(shù)分裂期(premeiosis)也可分為G1期、S期和G2期

DNA不僅在S期合成，而且也在前期（偶線期和粗線期

）合成一小部分二、分裂期

（一）、減數(shù)分裂I兩個主要特點

①一對同源染色體分開，分別進入兩個子細胞，同源染色體分開之前通常要發(fā)生交換和重組②在染色體組中，同源染色體的分離是隨機的染色體組要發(fā)生重組合目前二十一頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點1、前期I

減數(shù)分裂的特殊過程主要發(fā)生在前期I，人為劃分為5個時期：①細線期（leptotene）②偶線期(zygotenestage)③粗線期（pachytene）④雙線期（diplotene）⑤終變期（diakinesis）

1）細線期(leptotenestage):

又稱凝集期(condensationstage)特點:電鏡下，染色體是由兩條染色單體構(gòu)成的。染色體呈細線狀，具有念珠狀的染色粒

目前二十二頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點2）偶線期(zygotenestage)又叫合線期（zygotene）

：特點:同源染色體(homologouschromosomes)配對(也叫聯(lián)會(synapsis))

同源染色體間形成聯(lián)會復(fù)合體(synaptonemalcomplex，SC)

在光鏡下可以看到兩條結(jié)合在一起的染色體，稱為二價體（bivalent）。每一對同源染色體都經(jīng)過復(fù)制，含四個染色單體，所以又稱為四分體（tetrad）3)

粗線期(pachytenestage,pachynema)：又稱重組期(recombinationstage)。特點:同源染色體的非姊妹染色單體之間發(fā)生染色體的交換重組在聯(lián)會復(fù)合體的梯狀結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的重組節(jié)(recombinationnodules)偶線期的染色體形態(tài)結(jié)構(gòu)

聯(lián)會復(fù)合體中的重組節(jié)

目前二十三頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點4）雙線期(diplotenestage)：

特點:聯(lián)會的同源染色體開始分離，但在交叉點(chiasma)

交叉的數(shù)目和位置在每個二價體上而隨著時間推移，向端部移動，這種移動現(xiàn)象稱為端化(terminalization)，端化過程一直進行到中期

5）終變期(diakinesis)：又稱再凝集期(recondensationstage)

：

特點:二價體顯著變短，染色質(zhì)包裝壓縮成染色體核仁消失

中心體移向兩體,并形成紡錘體核被膜破裂和消失

雙線期的染色體交叉

目前二十四頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點2、中期I主要特點:染色體排列在赤道面上每個二價體(四分體)有4個著絲粒3、后期I主要特點:同源染色體在兩極紡錘體的作用下分開,逐漸移向兩極染色體數(shù)目減半4、末期I

有兩種類型的末期Ⅰ1）沒有明顯可見的染色體去凝集2）完全逆轉(zhuǎn)到間期核的狀態(tài)：染色體要去凝集、重新形成核被膜染色體到達兩極后，解旋為細絲狀、核膜重建、核仁形成，同時進行胞質(zhì)分裂目前二十五頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點5、減數(shù)分裂間期

有些生物沒有間期，而由末期I直接轉(zhuǎn)為前期II在減數(shù)分裂I和II之間的間期很短，不進行DNA的合成

（二）、減數(shù)分裂II

可分為前、中、后、末四個四期，與有絲分裂相似

如果在末期Ⅰ重新形成了核被膜，則在前期Ⅱ要將核被膜解體，重新包裝壓縮染色體

目前二十六頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點減數(shù)分裂的生物學意義●減數(shù)分裂保證了有性生殖生物在世代交替中染色體數(shù)目的恒定●減數(shù)分裂是遺傳重組的原動力，增加了生物多樣性有絲分裂與減數(shù)分裂的比較

目前二十七頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點第二節(jié)細胞周期的調(diào)控

細胞周期中的基本事件,如DNA復(fù)制、有絲分裂、胞質(zhì)分裂都是通過中央的細胞周期控制系統(tǒng)控制的中央控制系統(tǒng)如同一個順時鐘移動的指針,當它到達某一位置時觸發(fā)一個反應(yīng)細胞周期控制模擬系統(tǒng)

目前二十八頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點成熟促進因子(MPF)、細胞分裂有關(guān)的基因（CDC）、周期蛋白(cyclin)的發(fā)現(xiàn)

一、早熟染色體凝集：

Rao和Johnson(1970、1972、1974)將Hela細胞的M期細胞與間期細胞融合，發(fā)現(xiàn)融合的間期細胞產(chǎn)生了形態(tài)各異的早熟凝集染色體(prematurelycondensedchromosome，PCC)這種現(xiàn)象叫做早熟染色體凝集(prematurechromosomecondensation)G1期PCC為單線狀，因DNA未復(fù)制S期PCC為粉末狀，因DNA由多個部位開始復(fù)制G2期PCC為雙線染色體，說明DNA復(fù)制已完成

目前二十九頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點同類M期細胞可以誘導(dǎo)PCC不同類的M期細胞也可以誘導(dǎo)PCC產(chǎn)生，如人和蟾蜍的細胞融合時同樣有PCC產(chǎn)生即說明M期細胞具有某種促進間期細胞進行分裂的因子，即成熟促進因子(MPF)1、細胞分裂有關(guān)的基因（CDC）1960sLelandHartwell（利蘭·哈特韋爾）以芽殖酵母為實驗材料分離出了細胞分裂有關(guān)的基因(celldivisioncyclegene，CDC)。如芽殖酵母的cdc28基因，在G2/M轉(zhuǎn)換點發(fā)揮重要的功能Hartwell還提出了checkpoint（細胞周期檢驗點）的概念，指當DNA受到損傷時，細胞周期會停下來

1970sPaulNurse等人分離出了裂殖酵母cdc2、cdc25

目前三十頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點2、周期蛋白(cyclin)：1983年TimothyHunt（蒂莫西·亨特）首次發(fā)現(xiàn)海膽卵受精后，在其卵裂過程中兩種蛋白質(zhì)的含量隨細胞周期劇烈振蕩在每一輪間期開始合成，G2/M時達到高峰，M結(jié)束后突然消失，下輪間期又重新合成，故命名為周期蛋白(cyclin)3、MPF的實質(zhì)1988年M.J.Lohka

純化了爪蟾的MPF，經(jīng)鑒定由32KD和45KD兩種蛋白組成，二者結(jié)合可使多種蛋白質(zhì)磷酸化后來PaulNurse（1990）進一步的實驗證明P32實際上是CDC2的同源物，而P45是cyclinB的同源物，從而將細胞周期三個領(lǐng)域的研究聯(lián)系在一起即MPF=CDC2+CyclinB

MPF的實質(zhì)目前三十一頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點2001年諾貝爾生理學與醫(yī)學獎授予了美國科學家利蘭·哈特韋爾細胞分裂有關(guān)的基因（CDC）英國科學家蒂莫西·亨特周期蛋白(cyclin)英國科學家保羅·納西MPF的實質(zhì)：MPF=CDC2+CyclinB

以表彰他們發(fā)現(xiàn)了細胞周期的關(guān)鍵調(diào)節(jié)機制

目前三十二頁\總數(shù)三十六頁\編于十九點MPF

MPF的結(jié)構(gòu)：MPF=CDC2+CyclinB

MPF是兩個不同的亞基組成的異質(zhì)二聚體1、CDC2是催化亞基（CDC基因所編碼的蛋白質(zhì)）,要與細胞周期蛋白結(jié)合才具有激酶的活性它能夠?qū)⒘姿峄鶊F從ATP轉(zhuǎn)移到特定底物的絲氨酸和蘇氨酸殘基上,這種蛋白激酶后來被稱為周期蛋白依賴性激酶(cyclin-de