細(xì)胞增殖與調(diào)控

第十章細(xì)胞增殖與調(diào)控當(dāng)前第1頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)本章教學(xué)內(nèi)容●細(xì)胞周期及其物質(zhì)時相變化●細(xì)胞分裂主要事件●細(xì)胞周期調(diào)控當(dāng)前第2頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)

細(xì)胞增殖(cellproliferation)意義細(xì)胞增殖是細(xì)胞生命活動的重要特征之一，是生物繁育的基礎(chǔ)?！魡渭?xì)胞生物細(xì)胞增殖導(dǎo)致生物個體數(shù)量的增加。◆多細(xì)胞生物由一個單細(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)?！舫审w生物仍然需要細(xì)胞增殖，主要取代衰老死亡的細(xì)胞，維持個體細(xì)胞數(shù)量的相對平衡和機(jī)體的正常功能?！魴C(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。

當(dāng)前第3頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第4頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)

細(xì)胞從一次有絲分裂結(jié)束開始到下一次有絲分裂完成所經(jīng)歷的有序過程。其間細(xì)胞遺傳物質(zhì)和其他內(nèi)含物分配給子細(xì)胞。一、細(xì)胞周期概述1、細(xì)胞周期（1）概念第一節(jié)細(xì)胞周期及其主要物質(zhì)時相變化當(dāng)前第5頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)又稱有絲分裂期(Mitosis)

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，完成一個細(xì)胞周期。（2）細(xì)胞周期時相組成間期（interphase）:M期（Mphase）:G1、S、G2當(dāng)前第6頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第7頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第8頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)1）不同細(xì)胞的細(xì)胞周期時間差異很大。2）S+G2+M的時間變化較小，細(xì)胞周期時間長短主要差別在G1期。3）有些分裂增殖的細(xì)胞缺乏G1、G2期。（3）細(xì)胞周期時間當(dāng)前第9頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第10頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)細(xì)胞分裂后，某些細(xì)胞會離開細(xì)胞周期，去執(zhí)行某種生物學(xué)功能或進(jìn)行細(xì)胞分化。當(dāng)受到適當(dāng)刺激后，會重返細(xì)胞周期，進(jìn)行增殖。如結(jié)締組織中的成纖維細(xì)胞，平時并不分裂，當(dāng)該組織部位傷害，則會馬上返回細(xì)胞周期。周期中，細(xì)胞轉(zhuǎn)化為Go期細(xì)胞多發(fā)生在G1期。G0期細(xì)胞和終末分化細(xì)胞的界限有時難以劃分，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。（4）根據(jù)增殖狀況，細(xì)胞分三類1）連續(xù)分裂細(xì)胞(cyclingcell)2）休眠細(xì)胞(Go細(xì)胞)3）終末分化細(xì)胞分化程度很高，終生不再分裂。如大量的橫紋肌細(xì)胞、血液多型核白細(xì)胞等。當(dāng)前第11頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)2、細(xì)胞周期不同時相的主要物質(zhì)變化◆G1期◆S期◆G2期◆M期當(dāng)前第12頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)

G1期與DNA合成啟動相關(guān)；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、脂等；染色質(zhì)去凝集。當(dāng)前第13頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)

DNA復(fù)制與組蛋白合成同步，組成核小體串珠結(jié)構(gòu)。S期當(dāng)前第14頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)

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。G2期當(dāng)前第15頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)

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。M期當(dāng)前第16頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)細(xì)胞周期各時相的主要物質(zhì)變化G1期S期G2期M期合成mRNA、tRNA、rRNARNA合成繼續(xù)進(jìn)行合成RNA和對放線菌素D敏感RNA合成合成蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)合成繼續(xù)進(jìn)行蛋白質(zhì)合成繼續(xù)進(jìn)行，合成微管蛋白蛋白質(zhì)合成減少組蛋白合成組蛋白繼續(xù)合成，非組蛋白合成繼續(xù)進(jìn)行，轉(zhuǎn)換速度較慢非組蛋白繼續(xù)合成，轉(zhuǎn)換速度增加非組蛋白繼續(xù)合成，轉(zhuǎn)換速度加快胸腺嘧啶激酶、胸腺嘧啶核苷酸激酶、脫氧胸腺嘧啶核苷酸合成酶等活性增高，胸苷激酶、脫氧胞苷酸脫氨酶等活性消失合成DNA的酶，活性高，合成RNA聚合酶；初期階段AT含量多；DNA合成在單個染色體上分段進(jìn)行老的和新合成的DNA都進(jìn)行轉(zhuǎn)錄染色體凝縮與分離，在體外染色質(zhì)模板活力降低多核糖體的再形成多核糖體散開磷脂合成速度增加合成磷脂當(dāng)前第17頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)3、細(xì)胞周期同步化使某一細(xì)胞群體中處于不同時期的細(xì)胞處于細(xì)胞周期的同一個時期，稱為細(xì)胞周期同步化。人工同步化自然同步化人工選擇同步化人工誘導(dǎo)同步化當(dāng)前第18頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)◆自然同步化◆人工選擇同步化自然界存在的細(xì)胞周期同步過程，稱為自然同步化。

人為地將處于不同時期的細(xì)胞分離開來，從而獲得不同時期的細(xì)胞群體。有絲分裂選擇法密度梯度離心法當(dāng)前第19頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)（1）有絲分裂選擇法處于對數(shù)生長期的單層培養(yǎng)細(xì)胞，細(xì)胞分裂活躍，大量處于分裂期的細(xì)胞變圓，從培養(yǎng)瓶（皿）壁上隆起，與培養(yǎng)瓶（皿）壁附著力減弱。輕輕震蕩，處于分裂期的細(xì)胞即會從瓶（皿）壁上脫落，懸浮到培養(yǎng)液中，收集培養(yǎng)液，通過離心，即可獲得一定數(shù)量的分裂期細(xì)胞。細(xì)胞未經(jīng)任何藥物處理，細(xì)胞同步化效率高。分離的細(xì)胞數(shù)量少。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)當(dāng)前第20頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第21頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)（2）密度梯度離心法根據(jù)不同時期的細(xì)胞在體積和重量上存在差別進(jìn)行分離。方法簡單省時，效率高，成本低。對大多數(shù)種類的細(xì)胞并不適用。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)當(dāng)前第22頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)◆人工誘導(dǎo)同步化是指通過藥物誘導(dǎo)，使細(xì)胞同步化在細(xì)胞周期中的某個特定時期。

（1）DNA合成阻斷法─G1/S-TdR雙阻斷法（2）分裂中期阻斷法又稱：藥物誘導(dǎo)同步化當(dāng)前第23頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)（1）DNA合成阻斷法─G1/S-TdR雙阻斷法

采用低毒或無毒的DNA合成抑制劑特異抑制DNA合成，而不影響處于其他時期的細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)，從而將被抑制的細(xì)胞抑制在DNA合成期。目前采用最多的是DNA合成抑制劑TdR和羥基脲（HU），將細(xì)胞群阻斷于G1/S交界處。同步化效率高，幾乎適合于所有體外培養(yǎng)的細(xì)胞體系。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)誘導(dǎo)過程可造成細(xì)胞非均衡生長。當(dāng)前第24頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第25頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)（2）分裂中期阻斷法通過某些藥物如秋水酰素、秋水酰胺和nocodale等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)操作簡便，效率高。缺點(diǎn)這些藥物的毒性相對較大。當(dāng)前第26頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)

指某些特殊的細(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4、特異細(xì)胞周期當(dāng)前第27頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)●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。無需臨時合成其它物質(zhì)?！褡蛹?xì)胞在G1、G2期并不生長，越分裂體積越小。（1）爪蟾早期胚胎細(xì)胞的細(xì)胞周期●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)前第28頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)●酵母細(xì)胞的細(xì)胞周期與標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞周期在時相和調(diào)控方面相似。●酵母細(xì)胞周期明顯特點(diǎn):

（2）酵母細(xì)胞的細(xì)胞周期酵母細(xì)胞周期持續(xù)時間較短。封閉式細(xì)胞分裂，即細(xì)胞分裂時核膜不解聚。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)前第29頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)●植物細(xì)胞的細(xì)胞周期與動物細(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期四個時期。●植物細(xì)胞不含中心體，但在細(xì)胞分裂時可以正常組裝紡錘體?！裰参锛?xì)胞以形成中板的形式進(jìn)行胞質(zhì)分裂。（3）植物細(xì)胞的細(xì)胞周期當(dāng)前第30頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第31頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)●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)備時間與G1期類似。分裂之前的準(zhǔn)備時間與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時期。（4）細(xì)菌的細(xì)胞周期●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。當(dāng)前第32頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)●前期(prophase)●前中期(prometaphase)●中期(metaphase)●后期(anaphase)

●末期(telophase)一、有絲分裂(mitosis)第二節(jié)細(xì)胞分裂各期主要事件當(dāng)前第33頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第34頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)前期（prophase）◆染色質(zhì)開始濃縮(condensation)形成有絲分裂染色體(mitoticchromosome）?！艏?xì)胞骨架解聚，有絲分裂紡錘體(mitoticspindle)開始裝配?！鬐olgi體、ER等細(xì)胞器解體，形成小的膜泡。當(dāng)前第35頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)注意：分裂期中的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)合物稱為動粒(kinetochore)。當(dāng)前第36頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)

間期動物細(xì)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(fù)制出一個中心粒，形成兩個中心體。當(dāng)前期開始時，2個中心體移向細(xì)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(jié)合蛋白在正極末端相連，最后形成有絲分裂紡錘體。當(dāng)前第37頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第38頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)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?！艏忓N體微管與染色體的動粒結(jié)合，捕捉住每個已復(fù)制染色體的兩個動粒，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（星體微管、動粒微管、極性微管）。◆不斷運(yùn)動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)。當(dāng)前第39頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)星體微管動粒微管極性微管當(dāng)前第40頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)前中期(prometaphase)當(dāng)前第41頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)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。著絲粒微管動態(tài)平衡形成的張力確保染色體正確排列在赤道板上的機(jī)制：當(dāng)前第42頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第43頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第44頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第45頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)中期(metaphase)當(dāng)前第46頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)后期(anaphase)◆排列在赤道面上的染色體的姊妹染色單體分離產(chǎn)生向極運(yùn)動（注意：姊妹染色單體分離成為獨(dú)立染色體是從著絲粒處分開）。當(dāng)前第47頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)后期(anaphase)

當(dāng)前第48頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)末期(telophase)◆染色單體到達(dá)兩極，即進(jìn)入末期（telophase）,到達(dá)兩極的染色單體開始去濃縮?！艉四ら_始重新組裝。

◆Golgi體和ER重新形成并生長?！艉巳室查_始重新組裝，RNA合成功能逐漸恢復(fù)，有絲分裂結(jié)束。當(dāng)前第49頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)末期(telophase)當(dāng)前第50頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)胞質(zhì)分裂(Cytokinesis)1、動物細(xì)胞胞質(zhì)分裂◆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)?！舭|(zhì)分裂開始時，大量肌動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子細(xì)胞。當(dāng)前第51頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第52頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)

◆與動物細(xì)胞胞質(zhì)分裂不同的是，植物細(xì)胞胞質(zhì)分裂是因為在細(xì)胞內(nèi)形成新的細(xì)胞膜和細(xì)胞壁而將細(xì)胞分開。2、植物細(xì)胞胞質(zhì)分裂當(dāng)前第53頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)確保親代細(xì)胞染色體能均等分配給子細(xì)胞，使親、子代細(xì)胞保持遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性。有絲分裂的意義當(dāng)前第54頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)1、減數(shù)分裂概念與過程減數(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。（1）概念二、減數(shù)分裂(Meiosis)當(dāng)前第55頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)

分為細(xì)線期、偶線期、粗線期、雙線期、終變期等五個階段。A.減數(shù)分裂I前期I中期I

后期I末期I減數(shù)分裂間期B.減數(shù)分裂Ⅱ前期Ⅱ中期Ⅱ后期Ⅱ末期Ⅱ胞質(zhì)分裂（2）減數(shù)分裂過程當(dāng)前第56頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)減數(shù)分裂前S期與有絲分裂前S期長度比較減數(shù)分裂前S期有絲分裂前S期蠑螈10天12小時小鼠14小時5-6小時小麥12小時3.8小時酵母1.0小時0.5小時當(dāng)前第57頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第58頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)

染色質(zhì)開始凝集，螺旋成細(xì)線狀的染色體，細(xì)線的局部可見到念珠狀的染色粒。細(xì)線期染色體雖已復(fù)制，但染色體仍呈單條線狀，辨認(rèn)不出兩條染色單體。A.減數(shù)分裂I前期I：分為細(xì)線期、偶線期、粗線期、雙線期、終變期等五個階段1)細(xì)線期（leptotenestage）當(dāng)前第59頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)來自父母雙方的同源染色體兩兩配對，形成聯(lián)會復(fù)合體（SynaptonemalComplex，SC）。同源染色體聯(lián)會的結(jié)果，染色體由單價體（univalente）變?yōu)闂l二價體（bivalents）。

2)偶線期（zygotenestage）

偶線期的另一重要事件是合成在S期尚未合成的約0.3%的DNA（稱為偶線期DNA，即zygDNA）。zygDNA在偶線期轉(zhuǎn)錄活躍，轉(zhuǎn)錄的RNA稱為zygRNA。zygDNA轉(zhuǎn)錄被認(rèn)為與同源染色體配對有關(guān)。當(dāng)前第60頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第61頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)

聯(lián)會復(fù)合體位于2條同源染色體之間，沿縱軸方向形成，兩側(cè)為側(cè)生成分（lateralelement），寬約40nm，電子密度很高。兩側(cè)生成分之間為中間區(qū)（intermediatespace），寬約100nm，電鏡下為明亮區(qū)。中間區(qū)的中央為中央組分（centralelement）,寬約30nm,為比較暗的區(qū)域。SC的中間有球形或橢球形重組節(jié)，直徑約90nm，內(nèi)含多種酶。側(cè)生成分和中央組分之間有橫向排列的纖維，大致成直角相連，稱為L-C纖維，長約60-70nm，

L-C纖維之間距離為20-30nm，使SC的結(jié)構(gòu)象一架梯子，呈扁平帶狀。SC主要由組蛋白、非組蛋白和RNA組成，含有微量DNA。當(dāng)前第62頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)染色體進(jìn)一步縮短變粗形成四分體（tetrad），同源染色體中非姊妹染色體單體之間多處發(fā)生交叉（chiasma），結(jié)果使同源染色體間遺傳物質(zhì)發(fā)生交換重組，產(chǎn)生新的基因組合。3)粗線期（Pachytenestage此期也合成一少部分尚合成的DNA，稱為P-DNA（大小約100-1000bp，用于編碼一些與DNA切點(diǎn)和修復(fù)有關(guān)的酶類）。當(dāng)前第63頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)染色體繼續(xù)縮短變粗。4)雙線期(diplotenestage)四分體開始出現(xiàn)端化（terminalization），當(dāng)前第64頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)

二價體顯著收縮變粗，染色體螺旋化達(dá)到最高程度，并向核的四周邊緣移動，在核內(nèi)較均勻地分散開，同源染色體進(jìn)一步相互排斥，端化繼續(xù)進(jìn)行，核仁、核膜開始消失。5)終變期(diakinesisstage)當(dāng)前第65頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)時間短，DNA并不復(fù)制。有些生物無此期。中期I：后期I：末期I：減數(shù)分裂間期：染色體排列到赤道板(MetaphasePlate)上。二價體中的兩條同源染色體由紡錘體拉著移向細(xì)胞兩極（注意著絲粒不分裂），結(jié)果，同源染色體發(fā)生分離；非同源染色體發(fā)生自由組合；染色體數(shù)目減半（但對DNA而言，數(shù)目未減半）。染色體到達(dá)細(xì)胞兩極并解螺旋化，核膜、核仁重現(xiàn)。形成兩個子細(xì)胞。當(dāng)前第66頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第67頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)后期I每一極只得到二價體中的一半，染色體數(shù)目由2n減為n，這時的每條染色體各含有1個著絲粒及2條姊妹染色單體。所以，就染色體而言，經(jīng)過第一次減數(shù)分裂發(fā)生了減半，但就DNA數(shù)目而言，則未減半。（有絲分裂后期的每條染色體，都只相當(dāng)于一條染色單體）當(dāng)前第68頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)A.會發(fā)生非同源染色體重新組合和部分交換B.會發(fā)生同源染色體重新組合和部分交換C.非同源染色體重新組合，同時同源染色體會發(fā)生部分交換D.同源染色體重新組合，同時非同源染色體會發(fā)生部分交換請思考：減數(shù)分裂過程中：當(dāng)前第69頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)過程與普通有絲分裂基本相同。染色體到達(dá)細(xì)胞兩極并解螺旋化，核膜形成，核仁出現(xiàn)。B.減數(shù)分裂Ⅱ前期II：胞質(zhì)分裂:末期II：后期II：中期II：時間短，有紡錘體形成。染色體排列到赤道板上。著絲粒分裂，姊妹染色單體彼此分離并開始移向細(xì)胞兩極。最后經(jīng)胞質(zhì)分裂形成4個子細(xì)胞，完成減數(shù)分裂全過程。當(dāng)前第70頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)2、脊椎動物配子發(fā)生過程當(dāng)前第71頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)3、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)時間較長?！敉慈旧w在減數(shù)分裂期I（MeiosisI）配對聯(lián)會、基因重組?！魷p數(shù)分裂同源染色體配對排列在中期赤道板上，第一次分裂時，同源染色體分開，非同源染色體自由組合。當(dāng)前第72頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)

4、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，確保生物的多樣性，增強(qiáng)生物適應(yīng)環(huán)境變化的能力。◆減數(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)前第73頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)有絲分裂減數(shù)分裂分裂次數(shù)一次均等分裂包括兩次連續(xù)的細(xì)胞分裂，其中一次為減數(shù)分裂，一次為均等分裂。分裂結(jié)果一個親代細(xì)胞形成2個子代細(xì)胞，子代細(xì)胞的染色體數(shù)目與親代完全一樣，保證了親子代細(xì)胞遺傳物質(zhì)的恒定性。一個細(xì)胞經(jīng)分裂形成4個具有不同遺傳物質(zhì)、染色體數(shù)目減半的子細(xì)胞，是產(chǎn)生遺傳多樣性的基礎(chǔ)之一。同源染色體是否聯(lián)會每條染色體都是獨(dú)立的，既不產(chǎn)生聯(lián)會，也不發(fā)生交叉互換。前期I復(fù)雜，有同源染色體的配對聯(lián)會，有非姊妹染色單體間的交叉和遺傳物質(zhì)的交換。細(xì)胞分裂發(fā)生對象發(fā)生在體細(xì)胞中，形成的細(xì)胞仍為體細(xì)胞。只限于生殖細(xì)胞中，形成的細(xì)胞為生殖細(xì)胞。有絲分裂與減數(shù)分裂的比較當(dāng)前第74頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第75頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第76頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)ComparisonofMeiosisandMitosis

當(dāng)前第77頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第78頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)有絲分裂和減數(shù)分裂的意義及其主要區(qū)別。思考題當(dāng)前第79頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)時相物質(zhì)變化相對穩(wěn)定，由此保證了細(xì)胞周期有條不紊順利進(jìn)行，其原因何在？討論——細(xì)胞周期各時相存在精確控制都

當(dāng)前第80頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)一、細(xì)胞周期檢控點(diǎn)(checkpoint)（1）細(xì)胞周期檢控點(diǎn)概念細(xì)胞周期調(diào)控的一種機(jī)制。其作用主要是為了確保細(xì)胞周期的每一時相事件能夠有序、全部完成。第三節(jié)細(xì)胞周期調(diào)控當(dāng)前第81頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)（2）細(xì)胞周期檢控點(diǎn)及其作用G1/S檢控點(diǎn)（又稱G1期檢控點(diǎn)）：酵母—Start動物細(xì)胞—RestrictionPointG2/M檢控點(diǎn)（又稱G2期檢驗點(diǎn)）：M紡錘體組裝檢控點(diǎn)：S期檢控點(diǎn)：當(dāng)前第82頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)（Mitosis-promotingfactor，Maturation-promotingfactor）二、有絲分裂促進(jìn)因子（MPF）1、MPF的發(fā)現(xiàn)（1）細(xì)胞融合與超前凝縮染色體（PCC）（Prematurechromosomalcondense）

1970年Johnson等，將M期細(xì)胞分別與其他不同時期的間期細(xì)胞融合，發(fā)現(xiàn)間期細(xì)胞的染色體會提前發(fā)生形態(tài)各異凝集。該種染色體稱為PCC。提示：M期細(xì)胞存在誘導(dǎo)PCC的因子當(dāng)前第83頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)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。PtkG2期細(xì)胞染色體凝集為雙線狀PtkG1期細(xì)胞染色體提前凝集為細(xì)單線狀PtkS期細(xì)胞染色體凝集為粉末狀當(dāng)前第84頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)（2）爪蟾卵子成熟過程Markeretal,1971IIIIIIⅣ期卵母細(xì)胞卵細(xì)胞受精卵VVI當(dāng)前第85頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)注射實驗表明：孕酮誘導(dǎo)卵母細(xì)胞成熟；成熟卵細(xì)胞質(zhì)中，含有卵母細(xì)胞成熟的因子，稱做MPF。Ⅳ期卵母細(xì)胞卵細(xì)胞卵細(xì)胞卵細(xì)胞Ⅳ期卵母細(xì)胞Ⅳ期卵母細(xì)胞當(dāng)前第86頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)芽殖酵母細(xì)胞周期

1）LelandHartwell芽殖酵母實驗（3）酵母細(xì)胞周期基因研究當(dāng)前第87頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)研究的同時，Hartwell還提出了checkpoint（細(xì)胞周期檢驗點(diǎn)）的概念。意指當(dāng)DNA受到損傷時，細(xì)胞周期會停下來。

1960sLelandHartwell以芽殖酵母為實驗材料，利用阻斷在不同細(xì)胞周期階段的溫度敏感突變株，分離出了幾十個與細(xì)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(diǎn)發(fā)揮重要的功能。當(dāng)前第88頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)裂殖酵母細(xì)胞周期

2）PaulNurse

裂殖酵母實驗當(dāng)前第89頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)1970sPaulNurse等人以裂殖酵母為實驗材料，同樣發(fā)現(xiàn)了許多細(xì)胞周期調(diào)控基因?！袅阎辰湍竎dc2、cdc25突變型在限制溫度下無法分裂。◆裂殖酵母wee1突變型在限制溫度下提早分裂。◆cdc25和wee1都發(fā)生突變的個體限制溫度下會正常分裂。如：當(dāng)前第90頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)

cdc2和cdc28都編碼一個34KD的蛋白激酶，促進(jìn)細(xì)胞周期進(jìn)行。而wee1和cdc25分別表現(xiàn)為抑制和促進(jìn)CDC2的活性。Cdc25表達(dá)不足，細(xì)胞長得過長而不分裂；Wee1表達(dá)不足，細(xì)胞很小就開始分裂了。研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)：當(dāng)前第91頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)◆1983年，TimothyHunt首次發(fā)現(xiàn)，海膽卵受精后，其卵裂過程中有兩種蛋白質(zhì)的含量隨細(xì)胞周期而出現(xiàn)顯著變化：它們在間期開始合成，G2/M時達(dá)到高峰，M結(jié)束后突然消失，在下一輪細(xì)胞周期的間期又重新合成，故命名為周期蛋白(cyclin)?！舸撕螅谇嗤堋⒆浮⒑Ｄ憽⒐壓徒湍钢芯l(fā)現(xiàn)類似的情況，各類動物來源的細(xì)胞周期蛋白mRNA均能誘導(dǎo)蛙卵的成熟。（4）細(xì)胞周期蛋白的發(fā)現(xiàn)及其相關(guān)研究當(dāng)前第92頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)◆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。◆

1990年，PaulNurse進(jìn)一步證明P32實際上是CDC2的同源物，而P45是cyclinB的同源物?！?001年10月8日美國人Leland

Hartwell、英國人PaulNurse、Timothy

Hunt因?qū)?xì)胞周期調(diào)控機(jī)理的研究而榮獲諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。當(dāng)前第93頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)

MPF是一種能使多種底物蛋白磷酸化的蛋白激酶，是M期中由周期蛋白Cyclin和周期蛋白依賴性激酶CDK形成的復(fù)合物。p45MPF=CDK1（p34cdc2）+cyclinBCDK（Cyclin-dependentproteinkinase）p322、MPF的生化實質(zhì)當(dāng)前第94頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)

現(xiàn)認(rèn)為，CDK-Cyclin是調(diào)控細(xì)胞周期各時相事件精密有序運(yùn)轉(zhuǎn)的引擎。CDK蛋白本身不具激酶活性，它必須與周期蛋白（Cyclin）結(jié)合才具有激酶活性。CDK蛋白為催化亞單位，Cyclin為激酶的調(diào)節(jié)亞單位。不同的周期蛋白與不同的CDK蛋白結(jié)合，構(gòu)成不同的CDK-Cyclin復(fù)合體。不同的CDK-Cyclin復(fù)合體在細(xì)胞周期的不同時相表現(xiàn)不同的激酶活性。具細(xì)胞周期調(diào)控作用的CDK激酶（CDK-Cyclin復(fù)合體）可使某些下游蛋白質(zhì)磷酸化，從而改變下游某些蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)并啟動其功能，進(jìn)而實現(xiàn)細(xì)胞周期各時相事件精確調(diào)控。CDK激酶活性催化底物的磷酸化一般選擇底物中某特定序列的某個Ser或Thr殘基磷酸化。當(dāng)前第95頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)

CDK-Cyclin是調(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CDK-Cyclin；不同的CDK-Cyclin在不同的時相表現(xiàn)活性，影響不同的下游事件。cyclin（調(diào)節(jié)）+CDK（具酶活性）→MPFMPF（mitosis-promotingfactor，有絲分裂促進(jìn)因子，為異源二聚體，是所有真核細(xì)胞有絲分裂起始的關(guān)鍵因子）3、CDK激酶（CDK-Cyclin復(fù)合物）的分子基礎(chǔ)CDK激酶（CDK-Cyclin復(fù)合物）當(dāng)前第96頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)酵母中有：Cln1、Cln2、Cln3、Clb1-Clb61）種類（1）周期蛋白（Cyclin）已發(fā)現(xiàn)周期蛋白（Cyclin）數(shù)十種，種類上具有多樣性。高等動物中有：周期蛋白A1、A2、B1、B2、B3、C、D1、D2、D3、E1、E2、F、G、H等。當(dāng)前第97頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)只在G1期表達(dá)，并在G1期和S期轉(zhuǎn)化中執(zhí)行調(diào)節(jié)功能。

如C、D、E、Cln1、Cln2、Cln3等。各周期蛋白在細(xì)胞周期內(nèi)的表達(dá)時期不同，功能多種多樣。如：在間期表達(dá)和積累，在M期才表現(xiàn)其調(diào)節(jié)功能，這類周期蛋白稱為M期周期蛋白。如：周期蛋白A、B等。G1期周期蛋白M期周期蛋白當(dāng)前第98頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)當(dāng)前第99頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)2）分子結(jié)構(gòu)約含100個氨基酸殘基，序列相當(dāng)保守，介導(dǎo)周期蛋白與CDK結(jié)合。不同周期蛋白框識別不同CDK，組成不同的Cyclin-CDK復(fù)合體，表現(xiàn)出不同的CDK激酶活性。9個aa組成，特征序列為：RXXLGXIXN主要參與由泛素介導(dǎo)的周期蛋白A和B的降解。破壞框之后為一段Lys富集區(qū)，約40aa。G1期周期蛋白不含破壞框。與G1期周期蛋白更新有關(guān)。a.均有周期蛋白框（Cyclinbox）b.近N端有破壞框（destructionbox）c.G1期周期蛋白C端含有PEST序列當(dāng)前第100頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)部分周期蛋白分子結(jié)構(gòu)特征1、周期蛋白框介導(dǎo)周期蛋白與CDK結(jié)合。2、破壞框（Destructionbox,RXXLGXIXN）(X代表任意氨基酸)，破壞框之后為一段40個氨基酸組成的Lys富集區(qū)，破壞框主要參與由泛素介導(dǎo)的周期蛋白A和周期蛋白B的降解。3、PEST（脯、谷、絲、蘇）與G1期周期蛋白的更新有關(guān)。與CDK蛋白結(jié)合相關(guān)當(dāng)前第101頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)3）功能

為CDK激酶的調(diào)節(jié)亞單位。

CDK蛋白本身不具激酶活性，當(dāng)其與周期蛋白（Cyclin）結(jié)合后，CDK激酶才表現(xiàn)激酶活性。具有激酶活性的CDK激酶可催化下游蛋白磷酸化，從而對細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行精密調(diào)控。當(dāng)前第102頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)CDK1、CDK2、CDK3、CDK4、CDK5、CDK6、CDK7、CDK81）種類目前已發(fā)現(xiàn)并命名的CDK激酶有8種即：周期蛋白依賴性蛋白激酶（cyclin-dependentkinase，CDK）不同CDK激酶所結(jié)合的周期蛋白不同。因此，細(xì)胞周期中，不同CDK激酶執(zhí)行的功能也不同。（2）CDK激酶當(dāng)前第103頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)某些CDK與周期蛋白的配對關(guān)系及執(zhí)行功能的時期CDK種類可結(jié)合的周期蛋白(Cyclin)執(zhí)行功能的可能時期CDK1(p34cdc2)A,B1,B2,B3G2/MCDK2A,D1,D2,D3,EG1/S,SCDK3G1/SCDK4D1,D2,D3G1/SCDK5D1,D3CDK6D1,D2,D3G1/SCDK7HCDK8C注Cyclin：細(xì)胞周期蛋白（又：細(xì)胞周期素）

CDK：細(xì)胞周期蛋白依賴性蛋白激酶當(dāng)前第104頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)2）分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)均有CDK激酶結(jié)構(gòu)域（CDKkinasedomain）。CDK激酶結(jié)構(gòu)域中有一小段PSTAIRE保守序列，與周期蛋白結(jié)合有關(guān)。

分子中的一些重要位點(diǎn)可磷酸化修飾，從而使其激酶活性得以調(diào)節(jié)。細(xì)胞內(nèi)存在的一些CDK激酶抑制物（CDKI）可負(fù)調(diào)控CDK激酶活性。當(dāng)前第105頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)與Cdc2類似的CDK蛋白分子與周期蛋白結(jié)合相關(guān)當(dāng)前第106頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)StructureofaCDK(HumanCDK2)PSTAIREantibodyBindsALLCDK’sCDKICDKkinasedomain當(dāng)前第107頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)CDK激酶抑制因子（CDK

inhibitor，CDKI）對細(xì)胞周期起負(fù)調(diào)控作用，分為兩大家族：②Kip（Kinaseinhibitionprotein）CDK激酶抑制因子（CDKI）如P16ink4a、P15ink4b、P18ink4c、P19ink4d，特異性抑制cdk4·cyclinD1、cdk6·cyclinD1復(fù)合物。①Ink4（Inhibitorofcdk4）包括P21cip1(cyclininhibitionprotein1)、P27kip1(kinaseinhibitionprotein1)、P57kip2等，能抑制大多數(shù)CDK的激酶活性。P21cip1還能與DNA聚合酶δ的輔助因子PCNA（proliferatingcellnuclearantigen）結(jié)合，直接抑制DNA的合成。

當(dāng)前第108頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)P21cip1抑制CDK和PCNA

當(dāng)前第109頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)3）CDK激酶功能不同種類的周期蛋白與不同種類的CDK激酶結(jié)合，構(gòu)成不同的CDK激酶。不同的CDK激酶在細(xì)胞周期的不同時期表現(xiàn)不同活性，對細(xì)胞周期的不同時期進(jìn)行調(diào)節(jié)。CDK激酶通過使下游某些蛋白質(zhì)磷酸化，改變其結(jié)構(gòu)，并啟動其功能，從而實現(xiàn)細(xì)胞周期調(diào)控。CDK激酶催化底物磷酸化一般選擇底物中某特定序列的某個Ser或Thr殘基?！獙?xì)胞周期正常運(yùn)轉(zhuǎn)起核心調(diào)控作用當(dāng)前第110頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)周期蛋白含量在細(xì)胞周期中變化很大。它們根據(jù)細(xì)胞周期進(jìn)程的需要而被誘導(dǎo)表達(dá)，而在不需要時被降解。Cdk含量在整個細(xì)胞周期中變化不大，其活性除了受周期蛋白調(diào)節(jié)外，還受其他激酶和磷酸酶的磷酸化和去磷酸化調(diào)節(jié)。另外，Cdk活性還受變構(gòu)抑制劑（如CDKI）、以及Cdk在細(xì)胞中的定位和運(yùn)輸?shù)纫蛩卣{(diào)節(jié)。注意注意當(dāng)前第111頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)周期蛋白與CDK激酶結(jié)合只是CDK激酶表現(xiàn)其活性的先決條件，僅周期蛋白與其結(jié)合，并不能使CDK激酶激活，還需其它幾個步驟修飾。注意當(dāng)前第112頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)討論如何理解周期蛋白激酶的多樣性？提示：注意結(jié)構(gòu)上的多樣性和功能上的多樣性。4、CDK-Cyclin復(fù)合物的多樣性當(dāng)前第113頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)

目前已公認(rèn)，CDK激酶對細(xì)胞周期起著核心性調(diào)控作用，不同種類的周期蛋白與不同種類的CDK激酶結(jié)合，構(gòu)成不同的CDK激酶。不同的CDK激酶在細(xì)胞周期的不同時期表現(xiàn)出不同的活性，因而可對細(xì)胞周期的不同時期進(jìn)行調(diào)節(jié)。5、CDK激酶對細(xì)胞周期的調(diào)控例如：與G1期周期蛋白結(jié)合的CDK激酶在G1期起調(diào)節(jié)作用，與M期周期蛋白結(jié)合的CDK激酶在M期起調(diào)節(jié)作用。當(dāng)前第114頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)細(xì)胞周期的不同時期，不同的Cdk/周期蛋白復(fù)合物通過使特異的蛋白質(zhì)（如轉(zhuǎn)錄因子）磷酸化，而開啟或關(guān)閉某些基因的表達(dá)，或直接調(diào)節(jié)某些蛋白的活性，從而推動著細(xì)胞周期的運(yùn)轉(zhuǎn)。Cdk4、Cdk6等與周期蛋白D的復(fù)合物主要在G1期起作用；周期蛋白E與Cdk2形成的復(fù)合物作用于S期的起始；周期蛋白A與Cdk2的復(fù)合物不僅作用于S期的起始，而且其作用貫穿于整個S期；Cdk1（Cdc2）與周期蛋白A或周期蛋白B（其中主要是周期蛋白B）結(jié)合，為G2期到M期的過渡做必需。當(dāng)前第115頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)

（1）G1→S期轉(zhuǎn)化的調(diào)控

現(xiàn)認(rèn)為，哺乳動物細(xì)胞在實現(xiàn)由G1→S期轉(zhuǎn)化過程中，主要受G1期周期蛋白依賴性CDK激酶所控制。

G1期周期蛋白主要有：周期蛋白D、E；或許還有A；與G1期周期蛋白結(jié)合的CDK激酶主要包括：CDK2、CDK4和CDK6等。周期蛋白D主要與CDK4和CDK6結(jié)合，并調(diào)節(jié)CDK4和CDK6活性。周期蛋白E主要與CDK2結(jié)合，并調(diào)節(jié)CDK2活性。周期蛋白A也可與CDK2結(jié)合，并使CDK2表現(xiàn)出激酶活性。

當(dāng)前第116頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)在G1期，主要是周期蛋白D與CDK4和CDK6結(jié)合，并調(diào)節(jié)G1期CDK4和CDK6活性。

在哺乳動物細(xì)胞中，目前已知道Rb（retinoblastomaprotein，成視網(wǎng)膜細(xì)胞瘤蛋白）是Cyclin-CDK激酶的底物，Rb是G1→S期轉(zhuǎn)化的負(fù)性調(diào)節(jié)因子，在G1期的晚期階段通過磷酸化而失活,使與之結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子E2F的作用被顯現(xiàn)出來，進(jìn)而促進(jìn)有關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，使細(xì)胞周期由G1→S期轉(zhuǎn)化。當(dāng)前第117頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)CyclinD與CDK結(jié)合使Rb釋放結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子E2F當(dāng)前第118頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)（2）細(xì)胞S期的調(diào)控周期蛋白E與Cdk2形成的復(fù)合物作用于S期的起始。周期蛋白A與Cdk2的復(fù)合物也作用于S期的起始，且其作用貫穿于整個S期。

周期蛋白E主要與CDK2結(jié)合，并調(diào)節(jié)CDK2活性。

周期蛋白A也可與CDK2結(jié)合，并使CDK2表現(xiàn)出激酶活性。當(dāng)前第119頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)每個細(xì)胞周期啟動一次DNA復(fù)制

S期CDK激酶觸發(fā)細(xì)胞進(jìn)入S期當(dāng)前第120頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)

基因組有些區(qū)段在S早期復(fù)制，有些在晚期復(fù)制。一般規(guī)律是：活躍轉(zhuǎn)錄的基因在S初期復(fù)制，非轉(zhuǎn)錄區(qū)在晚期復(fù)制，著絲粒染色體復(fù)制最晚。早啟動的復(fù)制起始點(diǎn)有組織專一性。當(dāng)前第121頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)復(fù)制前復(fù)合物的形成與組裝（Pre-replicationcomplexes,Pre-Rc）

S期基因組復(fù)制需要在復(fù)制起始點(diǎn)構(gòu)建復(fù)制前復(fù)合物Pre-Rc，以啟動染色質(zhì)復(fù)制（包括基因組復(fù)制）。復(fù)制過程結(jié)束后，這些Pre-Rc轉(zhuǎn)變成復(fù)制后復(fù)合物Post-Rc（Post-replicationcomplexes），使復(fù)制不再啟動。之后，細(xì)胞進(jìn)入G2期、并繼續(xù)進(jìn)入M期進(jìn)行有絲分裂。（以釀酒酵母Pre-Rc復(fù)合物的組裝為例）當(dāng)前第122頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)①ORC先在染色體復(fù)制起始點(diǎn)形成“著陸墊”是一組與復(fù)制起始點(diǎn)識別位置相結(jié)合的蛋白質(zhì)，由6個蛋白組成。

復(fù)制前復(fù)合物（Pre-Rc）的形成，標(biāo)志著基因組復(fù)制開始。

ORC（originrecognitioncomplex，ORC）復(fù)制起始點(diǎn)識別復(fù)合物當(dāng)前第123頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)酵母細(xì)胞中，Cdc6p在G2期結(jié)束時合成，隨后進(jìn)入有絲分裂期，一直與染色質(zhì)結(jié)合直到G1早期。染色質(zhì)復(fù)制開始即G1末期時消失。其編碼基因突變和過表達(dá)均能使基因組復(fù)制受抑。②然后由3種蛋白質(zhì)參與組裝構(gòu)成Pre-Rc復(fù)合物Cdt1與DNA起始復(fù)制抑制因子geminin結(jié)合，阻止Pre-Rc復(fù)合物組裝。Cdc6p：MCM蛋白（minichromosomemaintenancesprotein）小染色體維持蛋白◆

屬于RLF（復(fù)制執(zhí)照因子，replicationlicensingfactors）的主要成分?！魧嶒炦M(jìn)一步證明，Cdc6、Cdt1等成分也是RLF的主要成分。◆RLF與染色質(zhì)結(jié)合從M末期直到S期開始前。隨著DNA復(fù)制起始，RLF逐漸離開DNA。Cdt1：當(dāng)前第124頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)

◆當(dāng)有絲分裂結(jié)束進(jìn)入G1時，Cdc6p和Cdt1逐漸在細(xì)胞內(nèi)積累，在CDK作用下，Cdc6p和Cdt1與ORC結(jié)合。

◆Cdc6p和Cdt1與ORC結(jié)合為MCM裝配提供了平臺，MCM與染色質(zhì)結(jié)合使DNA獲得復(fù)制資格，細(xì)胞于是進(jìn)入S期?！鬋dc6p和Cdt1脫離Pre-Rc復(fù)合物，S期表達(dá)的geminin與Cdt1結(jié)合阻止已經(jīng)復(fù)制的DNA重新“點(diǎn)火”（refiring）。同時，CDK作用于Cdc6p，使Cdc6p離開細(xì)胞核，DNA復(fù)制起始。

③Pre-Rc復(fù)合物組裝過程當(dāng)前第125頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)每個細(xì)胞周期啟動一次DNA復(fù)制

S期CDK激酶觸發(fā)細(xì)胞進(jìn)入S期當(dāng)前第126頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)Cdc6是DNA復(fù)制起始調(diào)控中的一種重要蛋白裂殖酵母Cdc6非洲爪蟾Cdc6人Cdc6當(dāng)前第127頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)（A）電鏡三維重構(gòu)顯示的一種古細(xì)菌的Mcm六聚體結(jié)構(gòu)（俯面觀，該復(fù)合體是由一種Mcm聚集而成的Mcm）（B）電鏡負(fù)染的人Mcm4/6/7復(fù)合體結(jié)構(gòu)。Mcm4/6/7復(fù)合體形成環(huán)狀，DNA穿過復(fù)合體，形成念珠狀結(jié)構(gòu)。Mcm聚合物結(jié)構(gòu)當(dāng)前第128頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)Cdt1分子結(jié)構(gòu)及與Geminin片段形成復(fù)合體示意圖非洲爪蟾Cdt1鼠Cdt1當(dāng)前第129頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)p34cdc2蛋白在細(xì)胞周期中含量相對穩(wěn)定，周期蛋白B含量則呈周期性變化。CDK1激酶活性依賴于周期蛋白B含量的積累。P34cdc2蛋白只有與周期蛋白B結(jié)合后才有可能表現(xiàn)出激酶活性。CDK1激酶=p34cdc2（或p34cdc28）+周期蛋白B/A（3）G2→M期轉(zhuǎn)化的調(diào)控CDK1激酶是實現(xiàn)G2→M期轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵酶。即：CDK1（p34cdc2）與周期蛋白A或周期蛋白B（其中主要是周期蛋白B）結(jié)合，為G2期到M期的過渡所必需。當(dāng)前第130頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)

周期蛋白B一般在G1期的晚期開始合成，通過S期，其含量不斷增加，到達(dá)G2期，含量達(dá)到最大值。隨著周期蛋白B含量達(dá)到一定程度，CDK1激酶活性開始出現(xiàn)。到G2期晚期，CDK1激酶活性達(dá)到最大值，并一直維持到M期的中期。周期蛋白A也可與CDK1結(jié)合成復(fù)合體，表現(xiàn)出CDK1激酶活性。當(dāng)前第131頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)

細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)到細(xì)胞分裂中期后，M期的周期蛋白A和B將迅速降解，CDK1激酶活性喪失，細(xì)胞周期即從M期中期向后期轉(zhuǎn)化。（4）M期調(diào)控主要表現(xiàn)為Cyclin-Cdk復(fù)合物對分裂中期→分裂后期轉(zhuǎn)化的調(diào)控中期后期末期當(dāng)前第132頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)

周期蛋白A和B的降解是通過泛素途徑來實現(xiàn)的。蛋白質(zhì)泛素化降解的意義和途徑？請思考：當(dāng)前第133頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)

與一般蛋白質(zhì)泛素化降解途徑不同的是，M期周期蛋白A/B的泛素化降解需要后期促進(jìn)因子（APC

或APC/C）即：后期促進(jìn)因子選擇性介導(dǎo)M期周期蛋白A/B與Ubiquitin結(jié)合，并使M期周期蛋白A/B通過泛素途徑被降解，細(xì)胞由此實現(xiàn)由有絲分裂中期向后期轉(zhuǎn)化。AnaphasePromotingComplex,orcyclosome,APCorAPC/C當(dāng)前第134頁\共有150頁\編于星期四\7點(diǎn)APC各個成分在間期中表達(dá)，但其活性要到M期后受CDK激酶調(diào)節(jié)才能表現(xiàn)出來。APC至少有8種成分組成，分別稱為APC1-8，其中4種已被證明，分別為