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1、第12章细胞增殖及其调控第1页，此课件共85页哦 细胞增殖是生命的基本特征：种族繁衍、个体发细胞增殖是生命的基本特征：种族繁衍、个体发育、机体修复等离不开细胞增殖。育、机体修复等离不开细胞增殖。胚胎发育从胚胎发育从1 1个受精卵增至个受精卵增至10101212细胞，成年细胞，成年10101414;成人每秒有数百万新细胞产生，补偿血细胞、小成人每秒有数百万新细胞产生，补偿血细胞、小肠粘膜细胞和上皮细胞的衰老和死亡。肠粘膜细胞和上皮细胞的衰老和死亡。细胞增殖是通过细胞周期细胞增殖是通过细胞周期(cell cycle)(cell cycle)实现，细实现，细胞周期的运行受相关基因严格监视和调控。胞周
2、期的运行受相关基因严格监视和调控。细胞增殖失控对个体是癌症，个体无限繁殖对地细胞增殖失控对个体是癌症，个体无限繁殖对地球是灾难。大肠杆菌按球是灾难。大肠杆菌按20min20min分裂分裂1 1次，两天即可次，两天即可超过地球的重量。超过地球的重量。第2页，此课件共85页哦一、细胞周期（一、细胞周期（Cell Cycle)Cell Cycle)细胞周期：细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束细胞周期：细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束所经历的过程。可分所经历的过程。可分4 4个阶段：个阶段：G1G1期期(gap1)(gap1)：分裂完成到：分裂完成到DNADNA复制前的间隙复制前的间隙 S S期期(sy
3、nthesis phase)(synthesis phase)：DNADNA复制期；复制期；G2G2期期(gap2)(gap2)：DNADNA复制完成到分裂开始前的一复制完成到分裂开始前的一段时间；段时间；M M期期(mitosis)(mitosis)：细胞分裂开始到结束。：细胞分裂开始到结束。第3页，此课件共85页哦细胞周期可划分为四个阶段细胞周期可划分为四个阶段 第4页，此课件共85页哦 依依分裂行为分裂行为，可将真核细胞分为，可将真核细胞分为3 3类：类：持续分裂细胞持续分裂细胞，在细胞周期中连续运转称周期，在细胞周期中连续运转称周期细胞，如表皮生发层细胞、部分骨髓细胞。细胞，如表皮生发
4、层细胞、部分骨髓细胞。静止期细胞静止期细胞，暂时脱离细胞周期，在适当刺激，暂时脱离细胞周期，在适当刺激下可重新进入细胞周期，称下可重新进入细胞周期，称G G0 0细胞，如淋巴细胞细胞，如淋巴细胞、肝、肾细胞等。、肝、肾细胞等。不分裂细胞不分裂细胞，指不可逆地脱离细胞周期，不再，指不可逆地脱离细胞周期，不再分裂的细胞，又称终端细胞，如神经、肌肉、多分裂的细胞，又称终端细胞，如神经、肌肉、多形核细胞等。形核细胞等。第5页，此课件共85页哦 细胞周期的时间长短与物种的细胞类型有关：细胞周期的时间长短与物种的细胞类型有关：小鼠十二指肠上皮细胞的周期为小鼠十二指肠上皮细胞的周期为10h10h；人类胃上皮
5、细胞人类胃上皮细胞24h24h，骨髓细胞，骨髓细胞18h18h，培养的人，培养的人成纤维细胞成纤维细胞18h.18h.不同类型细胞的不同类型细胞的G G1 1长短不同长短不同，是造成细胞周期，是造成细胞周期差异的主要原因。而差异的主要原因。而S+GS+G2 2+M+M变化相对较小变化相对较小第6页，此课件共85页哦二、细胞周期中各时相的主要事件二、细胞周期中各时相的主要事件 1 1、G G1 1期：从分裂完成到期：从分裂完成到DNADNA复制前的时期，又叫复制前的时期，又叫合成前期。合成合成前期。合成rRNArRNA、蛋白质、脂类和糖类。在、蛋白质、脂类和糖类。在末期，末期，DNADNA合成酶
6、活性增加合成酶活性增加 2 2、S S期：期：DNADNA合成期，主要事件是合成期，主要事件是DNADNA合成，还合合成，还合成组蛋白、成组蛋白、DNADNA复制所需的酶复制所需的酶 3 3、G G2 2期：期：DNADNA含量已加倍，主要合成含量已加倍，主要合成ATPATP、RNARNA、蛋白质等，为有丝分裂作准备；蛋白质等，为有丝分裂作准备；4 4、M M期：染色质凝聚成染色体，平均分配到两个期：染色质凝聚成染色体，平均分配到两个子细胞中子细胞中第7页，此课件共85页哦三、细胞周期时间的测定三、细胞周期时间的测定 标记有丝分裂百分率法标记有丝分裂百分率法是常用的测定细胞周期时是常用的测定细
7、胞周期时间的方法。原理间的方法。原理:对细胞进行脉冲标记、定时取对细胞进行脉冲标记、定时取材、放射自显影显示标记细胞，统计标记有丝分材、放射自显影显示标记细胞，统计标记有丝分裂细胞百分数的办法测定细胞周期。裂细胞百分数的办法测定细胞周期。细胞经细胞经3 3H-TDR(H-TDR(胸腺嘧啶核苷胸腺嘧啶核苷)后，后，S S期细胞期细胞均均被标记。设初始值被标记。设初始值=0=0 S S期细胞经期细胞经G G2 2期才进入期才进入M M期。期。开始出现开始出现M M期细胞时，表示期细胞时，表示S S期细胞已渡过期细胞已渡过G G2 2期期，从初始到出现，从初始到出现M M期细胞的时间间隔为期细胞的时
8、间间隔为T TG2G2。第8页，此课件共85页哦 S S期细胞逐渐进入期细胞逐渐进入M M期，期，M M期细胞数量上升，期细胞数量上升，达到最高点时说明来自处于达到最高点时说明来自处于S S最末阶段的细胞，最末阶段的细胞，已完成已完成M M，进入，进入G1G1期。从开始出现期。从开始出现M M到到PLMPLM达到最达到最高点高点(100%)(100%)的时间间隔就是的时间间隔就是T TM M。M M期细胞数量开始下降时，表明处于期细胞数量开始下降时，表明处于S S期最初期最初阶段的细胞也已进入阶段的细胞也已进入M M期，出现期，出现M M期细胞到期细胞到M M期细期细胞数量又开始下降的一段时间
9、等于胞数量又开始下降的一段时间等于T TS S。从从M M期细胞出现到下一次期细胞出现到下一次M M期细胞出现的时间期细胞出现的时间就是就是T TC C，根据，根据T TC C=T=TG1G1+T+TS S+T+TG2G2+T+TM M即可求出的即可求出的T TG1G1长度长度。第9页，此课件共85页哦细胞周期各阶段的时间与细胞周期各阶段的时间与PLMPLM的关系的关系 第10页，此课件共85页哦四、细胞同步化四、细胞同步化(synchronization)(synchronization)为研究细胞周期中不同阶段的生化特征，须获得为研究细胞周期中不同阶段的生化特征，须获得大量大量细胞周期一致
10、性细胞周期一致性的细胞，即是细胞同步化。的细胞，即是细胞同步化。细胞同步化分细胞同步化分自然同步化自然同步化和和人工同步化人工同步化。自然同步化是自然过程中存在的现象自然同步化是自然过程中存在的现象 人工同步化是利用细胞培养方法用各种理化因素人工同步化是利用细胞培养方法用各种理化因素处理获得的同步化生长细胞。常用的人工同步化处理获得的同步化生长细胞。常用的人工同步化有诱导同步化和选择同步化有诱导同步化和选择同步化第11页，此课件共85页哦（一）自然同步化（一）自然同步化 1.1.多核体：粘菌只进行核分裂，胞质不分裂，形多核体：粘菌只进行核分裂，胞质不分裂，形成多核体。多核处于同一胞质中，进行同
11、步化分成多核体。多核处于同一胞质中，进行同步化分裂，使细胞核达裂，使细胞核达10108 8，体积达，体积达56cm56cm。2.2.水生动物受精卵：海胆卵可同时授精，最初水生动物受精卵：海胆卵可同时授精，最初3 3次分裂同步；海参卵受精后，前次分裂同步；海参卵受精后，前9 9次分裂同步。次分裂同步。3.3.增殖抑制解除后的同步分裂：真菌休眠孢子移增殖抑制解除后的同步分裂：真菌休眠孢子移入适宜环境后，它们一起发芽，同步分裂。入适宜环境后，它们一起发芽，同步分裂。第12页，此课件共85页哦（二）人工同步化（二）人工同步化 1.1.选择同步化选择同步化 1 1）有丝分裂选择法：细胞单层培养时，有丝分
12、）有丝分裂选择法：细胞单层培养时，有丝分裂细胞变圆隆起，与培养皿附着性低，振荡使之裂细胞变圆隆起，与培养皿附着性低，振荡使之脱离器壁，悬浮培养，可获一定数量中期细胞。脱离器壁，悬浮培养，可获一定数量中期细胞。优点：操作简单，同步化程度高，细胞不受药物优点：操作简单，同步化程度高，细胞不受药物伤害；缺点：获得细胞数量较少伤害；缺点：获得细胞数量较少(约约1%1%2%2%）.2 2）沉降分离法：不同时期细胞体积不同，在给）沉降分离法：不同时期细胞体积不同，在给定离心场中沉降的速度与其半径的平方成正比，定离心场中沉降的速度与其半径的平方成正比，可用离心方法分离。优点：可用于任何悬浮培养可用离心方法分
13、离。优点：可用于任何悬浮培养的细胞，缺点：同步化程度较低。的细胞，缺点：同步化程度较低。第13页，此课件共85页哦 2.2.诱导同步化诱导同步化 1 1）DNADNA合成阻断法：用合成阻断法：用DNADNA合成抑制剂，可逆地合成抑制剂，可逆地抑制抑制DNADNA合成，不影响其它时期细胞，最终可将合成，不影响其它时期细胞，最终可将细胞群阻断在细胞群阻断在S S期或期或G/SG/S交界处。常用的抑制剂交界处。常用的抑制剂有高浓度有高浓度ADRADR、5-5-氟脱氧尿嘧啶、羟基脲、氨甲氟脱氧尿嘧啶、羟基脲、氨甲蝶呤等。可逆性好蝶呤等。可逆性好 2 2）中期阻断法：利用破坏微管聚合的药物将细）中期阻断
14、法：利用破坏微管聚合的药物将细胞阻断在中期，常用药物有秋水仙素和秋水仙胞阻断在中期，常用药物有秋水仙素和秋水仙酰胺。该过程可逆性差酰胺。该过程可逆性差第14页，此课件共85页哦第二节第二节 细胞分裂细胞分裂第15页，此课件共85页哦一、细胞分裂的类型一、细胞分裂的类型 细胞分裂细胞分裂(cell division)(cell division)可分可分3 3种类型种类型:无丝分裂无丝分裂(amitosis)(amitosis)：直接分裂，核伸长，中部：直接分裂，核伸长，中部缢缩，后质分裂，无纺锤体形成及染色体变化。缢缩，后质分裂，无纺锤体形成及染色体变化。原核生物及高等动植物均有原核生物及高等
15、动植物均有 有丝分裂有丝分裂(mitosis):(mitosis):间接分裂间接分裂:有纺锤体、染色有纺锤体、染色体体,染色体均分到子细胞，普遍存在于高等动植染色体均分到子细胞，普遍存在于高等动植物。物。减数分裂减数分裂(meiosis):(meiosis):染色体复制一次细胞分裂两染色体复制一次细胞分裂两次，是高等动植物配子体形成方式。次，是高等动植物配子体形成方式。第16页，此课件共85页哦二、有丝分裂二、有丝分裂 有丝分裂是细胞周期的有丝分裂是细胞周期的M M期进行的分裂活动期进行的分裂活动 M M期持续的时间很短期持续的时间很短,但形态变化很大但形态变化很大,依形态依形态变化的特征变化
16、的特征,常分常分5 5个时期个时期:前期前期(prophase)(prophase)早中期早中期(premetaphase)(premetaphase)中期中期(metaphase)(metaphase)后期后期(anaphase)(anaphase)末期末期(telophase)(telophase)。第17页，此课件共85页哦（一）前期（一）前期 (prophase)(prophase)前期发生的主要事件：前期发生的主要事件：染色质凝缩染色质凝缩;分裂极确定分裂极确定,纺锤体开始形成纺锤体开始形成;核仁解体核仁解体;核膜消失。核膜消失。最显著特征是染色质经螺旋化和折叠，变短变粗最显著特征是
17、染色质经螺旋化和折叠，变短变粗，形成光镜下可分辨的染色体，每条染色体包含，形成光镜下可分辨的染色体，每条染色体包含2 2个染色单体。个染色单体。第18页，此课件共85页哦（二）早中期（二）早中期 核膜解体后细胞即进入早中期。核膜解体后细胞即进入早中期。该时期主要事件是纺锤体装配该时期主要事件是纺锤体装配.染色体进一步凝缩染色体进一步凝缩,形成明显的形成明显的X X染色体结构染色体结构.染色体剧烈地活动染色体剧烈地活动,徘徊于两极之间徘徊于两极之间,并被纺锤并被纺锤体捕获体捕获:一侧纺锤体微管的自由端捕获一条染一侧纺锤体微管的自由端捕获一条染色体一侧的动粒色体一侧的动粒,接着另一侧纺锤体捕获另一
18、接着另一侧纺锤体捕获另一侧的动粒侧的动粒,该过程是随机的该过程是随机的.第19页，此课件共85页哦 左，早中期；右，中期 第20页，此课件共85页哦（三）中期（三）中期 每条染色体凝缩至最短，并整齐地排列在每条染色体凝缩至最短，并整齐地排列在赤道板赤道板.位于染色体两侧的动粒微管长度相等位于染色体两侧的动粒微管长度相等,作用作用力均衡力均衡.极微管在赤道区域相互搭桥极微管在赤道区域相互搭桥第21页，此课件共85页哦中期，右图显示与染色体联接的微管中期，右图显示与染色体联接的微管 第22页，此课件共85页哦（四）后期（四）后期 姊妹染色单体分开并移向两极，当子染色体姊妹染色单体分开并移向两极，当
19、子染色体到达两极后，标志该期结束。到达两极后，标志该期结束。后期姊妹染色单体分离 第23页，此课件共85页哦后期后期A A染色体分离，后期染色体分离，后期B B两极延伸两极延伸 第24页，此课件共85页哦（五）末期（五）末期 子染色体到达两极，染色体解螺旋成细丝子染色体到达两极，染色体解螺旋成细丝状状,核膜和核仁重新组装。核膜和核仁重新组装。末期 第25页，此课件共85页哦(六六)胞质分裂胞质分裂 M M期主要进行核分裂期主要进行核分裂,也涉及胞质分裂也涉及胞质分裂 胞质分裂开始于后期胞质分裂开始于后期,完成于末期完成于末期 动物细胞的胞质分裂是以形成缢缩和起沟方式动物细胞的胞质分裂是以形成缢
20、缩和起沟方式完成：由大量平行排列的肌动蛋白和肌球蛋白完成：由大量平行排列的肌动蛋白和肌球蛋白装配成收缩环，收缩环工作原理和肌肉收缩一装配成收缩环，收缩环工作原理和肌肉收缩一样，使肌动蛋白环紧缩，最终将胞质一分为二样，使肌动蛋白环紧缩，最终将胞质一分为二第26页，此课件共85页哦动物细胞的胞质收缩环动物细胞的胞质收缩环 第27页，此课件共85页哦 植物细胞的胞质分裂不同于动物，末期两极微植物细胞的胞质分裂不同于动物，末期两极微管消失，中间微管保留，并数量增加，形成桶管消失，中间微管保留，并数量增加，形成桶状的成膜体。状的成膜体。来自高尔基体的囊泡沿微管运到成膜体中间，来自高尔基体的囊泡沿微管运到
21、成膜体中间，融合形成细胞板。囊泡内物质沉积为初生壁和融合形成细胞板。囊泡内物质沉积为初生壁和中胶层，不断运来的囊泡使细胞板扩展，形成中胶层，不断运来的囊泡使细胞板扩展，形成完整的细胞壁，将子细胞一分为二。完整的细胞壁，将子细胞一分为二。囊泡膜形成新的质膜，两侧质膜来源于共同的囊泡膜形成新的质膜，两侧质膜来源于共同的囊泡，膜间有连通的管道，形成胞间连丝。囊泡，膜间有连通的管道，形成胞间连丝。第28页，此课件共85页哦 植物细胞成膜体的形成植物细胞成膜体的形成第29页，此课件共85页哦三、三、减数分裂（减数分裂（MeiosisMeiosis）减数分裂的特点是减数分裂的特点是DNADNA复制一次，细
22、胞连续分复制一次，细胞连续分裂两次，形成四个单倍体的子细胞。裂两次，形成四个单倍体的子细胞。减数分裂过程中同源染色体间发生交换，使减数分裂过程中同源染色体间发生交换，使配子的遗传多样化，增加了后代的适应性。配子的遗传多样化，增加了后代的适应性。第30页，此课件共85页哦 通常，减数分裂通常，减数分裂分离的是同源染色体，所分离的是同源染色体，所以称为异型分裂以称为异型分裂(heterotypic division)(heterotypic division)或或减数分裂减数分裂(reductional division)(reductional division)。减数分裂减数分裂分离的是姊妹染
23、色体，类似于有分离的是姊妹染色体，类似于有丝分裂，也称同型分裂丝分裂，也称同型分裂(homotypic(homotypic division)division)或均等分裂或均等分裂(equational(equational division)division)。第31页，此课件共85页哦减数分裂模式图减数分裂模式图 第32页，此课件共85页哦第一次减数分裂第一次减数分裂 1 1、前期、前期持续时间长持续时间长,变化最复杂变化最复杂,呈现许多呈现许多减数分裂的特征性变化减数分裂的特征性变化:同源染色体配对与交同源染色体配对与交换，分为换，分为5 5个时期：个时期：细线期细线期(leptoten
24、e);(leptotene);偶线期偶线期(zygotene);(zygotene);粗线期粗线期(pachytene);(pachytene);双线期双线期(diplotene);(diplotene);终变期终变期(diakinesis)(diakinesis)。第33页，此课件共85页哦 1)1)细线期细线期：染色体已经复制，并开始凝缩，所以又称为凝染色体已经复制，并开始凝缩，所以又称为凝线期线期(synizesis)(synizesis)，但染色体呈细线状，光镜，但染色体呈细线状，光镜下分辨不出两条染色单体。下分辨不出两条染色单体。在有些物种中表现为染色体细线一端在核膜的在有些物种中表
25、现为染色体细线一端在核膜的一侧集中，另一端放射状伸出，形似花束，称一侧集中，另一端放射状伸出，形似花束，称为花束期为花束期(bouquet stage)(bouquet stage)。第34页，此课件共85页哦 2)2)偶线期偶线期：同源染色体发生配对，配对的过程又称同源染色体发生配对，配对的过程又称联会联会(synapsis)(synapsis)。配对的结果是两条结合在一起的染色体，称为配对的结果是两条结合在一起的染色体，称为二价体二价体(bivalent)(bivalent)。每一对同源染色体都经过。每一对同源染色体都经过复制，含四个染色单体，又称四分体复制，含四个染色单体，又称四分体(t
26、etrad)(tetrad)。在同源染色体联会的部位形成联会复合体在同源染色体联会的部位形成联会复合体(synaptonemal complex(synaptonemal complex，SC)SC)。第35页，此课件共85页哦 3)3)粗线期粗线期：持续时间较长。染色体明显变粗变短，结合紧持续时间较长。染色体明显变粗变短，结合紧密，是明显的四分体。密，是明显的四分体。同源染色体非姊妹染色单体间发生交换，而且同源染色体非姊妹染色单体间发生交换，而且在联会复合体部位的中间有一圆球型结构形成在联会复合体部位的中间有一圆球型结构形成，称重组节，称重组节 也有也有DNADNA合成，称合成，称P-DNA
27、P-DNA，编码一些与，编码一些与DNADNA修复修复、连接的酶类、连接的酶类第36页，此课件共85页哦 4 4）双线期）双线期：染色体进一步缩短，已看不到联会：染色体进一步缩短，已看不到联会复合体。联会的同源染色体开始分离，但非姐妹复合体。联会的同源染色体开始分离，但非姐妹染色体间还存在交叉点染色体间还存在交叉点(chiasma)(chiasma)。植物双线期一般较短，但动物双线期停留的时间植物双线期一般较短，但动物双线期停留的时间长，人的卵母细胞在长，人的卵母细胞在5 5个月胎儿已达双线期，直个月胎儿已达双线期，直到排卵都停在双线期。到排卵都停在双线期。在鱼类、两栖类、爬行类、鸟类以及昆虫
28、中，双在鱼类、两栖类、爬行类、鸟类以及昆虫中，双线期的二价体解螺旋形成灯刷染色体。线期的二价体解螺旋形成灯刷染色体。第37页，此课件共85页哦 5 5）终变期）终变期：染色质在被装配成短棒状染色体。四分体在核内染色质在被装配成短棒状染色体。四分体在核内均匀分布。均匀分布。交叉的数目和位置在二价体上不固定，随时间向交叉的数目和位置在二价体上不固定，随时间向端部移动，称端化，端化过程一直进行到中期。端部移动，称端化，端化过程一直进行到中期。核仁开始消失，核被膜解体。核仁开始消失，核被膜解体。中心粒已加倍，中心体移向两极，纺锤体装配中心粒已加倍，中心体移向两极，纺锤体装配第38页，此课件共85页哦2
29、 2、中期、中期 核被膜解体是中期核被膜解体是中期开始的标志。开始的标志。纺锤体微管侵入核区，捕获分散于核中的四分体纺锤体微管侵入核区，捕获分散于核中的四分体 四分逐渐向赤道方向移动，最终排列在赤道面。四分逐渐向赤道方向移动，最终排列在赤道面。每个二价体有每个二价体有4 4个动粒、同源染色体中的一条的个动粒、同源染色体中的一条的动粒位于一侧。从一极发出的微管只与一条同源动粒位于一侧。从一极发出的微管只与一条同源染色体的两个动粒相联染色体的两个动粒相联 第39页，此课件共85页哦3 3、后期、后期I I 二价体的两条同源染色体分开，分别向两极移动二价体的两条同源染色体分开，分别向两极移动 由于每
30、条染色体仍含两条染色单体，每个极让含由于每条染色体仍含两条染色单体，每个极让含有两套染色体。有两套染色体。同源染色体移向两极是随机的，使来自母本和父同源染色体移向两极是随机的，使来自母本和父本染色体发生随机组合，产生基因组的变异。本染色体发生随机组合，产生基因组的变异。如人有如人有2323对染色体，染色体组合方式有对染色体，染色体组合方式有223223种种(不不包括交换包括交换)，除同卵孪生外，几乎不可能得到遗，除同卵孪生外，几乎不可能得到遗传上等同的后代。传上等同的后代。第40页，此课件共85页哦4 4、末期、末期与减数分裂间期与减数分裂间期 经后期经后期后后,细胞进一步变化有两种类型细胞进
31、一步变化有两种类型:染色体到达两极后，解旋为细丝状、核膜染色体到达两极后，解旋为细丝状、核膜重建、核仁形成，并进行胞质分裂重建、核仁形成，并进行胞质分裂,形成形成2 2个个子细胞子细胞 没有明显的染色体解聚没有明显的染色体解聚,而是立即进行第而是立即进行第二次减书分裂。二次减书分裂。第41页，此课件共85页哦（二）、减数分裂（二）、减数分裂 可分前、中、后、末四个四期，与有丝分裂相似可分前、中、后、末四个四期，与有丝分裂相似 每个过程中细胞的形态变化也与有丝分裂相似：每个过程中细胞的形态变化也与有丝分裂相似：如在末期如在末期形成子细胞，则在前期形成子细胞，则在前期发生核被膜发生核被膜解体，重新
32、进行染色体凝聚。中期解体，重新进行染色体凝聚。中期，染色体排，染色体排列在赤道板，姐妹染色体中的动粒分别被两极的列在赤道板，姐妹染色体中的动粒分别被两极的微管结合；后期微管结合；后期：着丝粒对称断裂，姐妹染色：着丝粒对称断裂，姐妹染色体被拉向两极；末期体被拉向两极；末期：染色体完全移向两极，：染色体完全移向两极，开始去凝聚，重新形成核膜。开始去凝聚，重新形成核膜。第42页，此课件共85页哦 经过两次减数分裂形成经过两次减数分裂形成4 4个子细胞，但在不同生个子细胞，但在不同生物种类中这物种类中这4 4个子细胞命运不同。个子细胞命运不同。在雄性动物中，在雄性动物中，4 4个子细胞大小相似，进一步
33、发个子细胞大小相似，进一步发展为精子。展为精子。在雌性动物中，第一次分裂为不等分裂，产生在雌性动物中，第一次分裂为不等分裂，产生1 1个大的卵母细胞和个大的卵母细胞和1 1个小的极体，极体很快死亡个小的极体，极体很快死亡解体。卵母细胞进行第二次减数分裂，也是不等解体。卵母细胞进行第二次减数分裂，也是不等分裂，产生分裂，产生1 1个卵细胞和个卵细胞和1 1个第二极体，该极体也个第二极体，该极体也很快死亡解体。很快死亡解体。第43页，此课件共85页哦三、减数分裂的遗传重组及其机制三、减数分裂的遗传重组及其机制 1 1、联会复合体、联会复合体(SC)(SC)是减数分裂偶线期两条同源是减数分裂偶线期两
34、条同源染色体间形成的一种结构，与染色体配对，交换染色体间形成的一种结构，与染色体配对，交换和分离密切相关。和分离密切相关。电镜下电镜下SCSC由由3 3部分组成：两侧是约部分组成：两侧是约40nm40nm的侧生组的侧生组分，电子密度高，主要是分，电子密度高，主要是DNADNA、RNARNA和组蛋白；两和组蛋白；两侧之间为宽约侧之间为宽约100nm100nm中间区，电子密度低，中央中间区，电子密度低，中央为中央组分，约为中央组分，约30nm30nm，为非组蛋白。，为非组蛋白。侧生组分与中央组分之间有横向排列的粗约侧生组分与中央组分之间有横向排列的粗约710nm710nm的的SCSC纤维，使纤维，
35、使SCSC外观呈梯子状。外观呈梯子状。第44页，此课件共85页哦一种昆虫的联会复合体一种昆虫的联会复合体 第45页，此课件共85页哦 从形态来看，从形态来看，SCSC形成偶线期，成熟于粗线期，形成偶线期，成熟于粗线期，并存在数天，消失于双线期。并存在数天，消失于双线期。一直认为一直认为SCSC将同源染色体组织在一起，使伸入将同源染色体组织在一起，使伸入SCSC的的DNADNA之间产生重组，但实验证明之间产生重组，但实验证明SCSC的形成的形成晚于基因重组的启动，且在基因突变不能形成晚于基因重组的启动，且在基因突变不能形成SCSC的酵母中，同源染色体间可以发生交换。现的酵母中，同源染色体间可以发
36、生交换。现在认为它与同源染色体间的交换有关。在认为它与同源染色体间的交换有关。第46页，此课件共85页哦2 2、染色体重组：交换与交叉、染色体重组：交换与交叉 在同源染色体联会期间，同源染色体要发在同源染色体联会期间，同源染色体要发生断裂和重接，在此过程中发生同源染色生断裂和重接，在此过程中发生同源染色体间的交换。体间的交换。随着双线期进行，交叉开始远离着丝粒，随着双线期进行，交叉开始远离着丝粒，并逐渐向染色体臂的端部移动，即端化并逐渐向染色体臂的端部移动，即端化 交叉是交换的结果，交叉是可见的，而交交叉是交换的结果，交叉是可见的，而交换是不可见的换是不可见的第47页，此课件共85页哦第三节第
37、三节 细胞周期调控细胞周期调控 细胞周期调控的研究有几十年历史细胞周期调控的研究有几十年历史 50-6050-60年代，细胞周期年代，细胞周期4 4个时期的发现在细个时期的发现在细胞周期调控研究中起有重要作用胞周期调控研究中起有重要作用 近十多年，细胞周期调控取得重要突破近十多年，细胞周期调控取得重要突破第48页，此课件共85页哦一、蛋白激酶在细胞周期调控中的作用一、蛋白激酶在细胞周期调控中的作用（一）细胞融合实验（一）细胞融合实验 7070年，年，ColoradoColorado大学的大学的RaoRao用处于细胞周期不同用处于细胞周期不同阶段的同步化细胞：阶段的同步化细胞：G1G1期间和期间
38、和S S期期HeLaHeLa细胞进行细胞进行融合融合 发现发现S S期细胞中有促进期细胞中有促进G1G1期细胞进行期细胞进行DNADNA复制的起复制的起始因子始因子 但但S S期细胞中的起始复制因子对已进行了期细胞中的起始复制因子对已进行了DNADNA复制复制的的G2G2期的细胞核没效果期的细胞核没效果第49页，此课件共85页哦 其它一些融合实验证明：其它一些融合实验证明：M M期细胞总能诱导非有期细胞总能诱导非有丝分裂细胞中的染色体凝聚丝分裂细胞中的染色体凝聚：染色体超前凝聚：染色体超前凝聚（PCCPCC）由于由于G1G1期、期、S S期和期和G2G2期细胞中染色质的状态不同期细胞中染色质的
39、状态不同，PCCPCC的形态也不同：的形态也不同：G1G1期期PCCPCC为单线状，因为单线状，因DNADNA未复制；未复制；S S期期PCCPCC为粉末状，为粉末状，DNADNA多个部位开始复制；多个部位开始复制；G2G2期期PCCPCC为双线染色体，为双线染色体，DNADNA复制已完成。复制已完成。第50页，此课件共85页哦不同形态的PCC 第51页，此课件共85页哦（二）促成熟因子的发现（二）促成熟因子的发现 M M期细胞可以诱导期细胞可以诱导PCCPCC，提示在，提示在M M期细胞中存在一期细胞中存在一种诱导染色体凝集的因子，称促成熟因子（种诱导染色体凝集的因子，称促成熟因子（Matu
40、ration promoting factorMaturation promoting factor，MPFMPF）。）。8888年从非洲爪蟾卵中纯化出年从非洲爪蟾卵中纯化出MPFMPF。经鉴定：。经鉴定：MPFMPF主主要含要含P32P32和和P45P45两种蛋白质。两种蛋白质。P32P32和和P45P45结合后表现结合后表现出蛋白激酶的活性。从而证明出蛋白激酶的活性。从而证明MPFMPF是一种蛋白激是一种蛋白激酶。酶。第52页，此课件共85页哦（三）（三）p34p34cdccdc激酶及其与激酶及其与MPFMPF的关系的关系 HartwellHartwell利用芽殖酵母分离出几十个温度敏感型
41、利用芽殖酵母分离出几十个温度敏感型突变体；突变体；NurseNurse以裂殖酵母也分离出温度敏感突变体；以裂殖酵母也分离出温度敏感突变体；所有突变体在正常温度下能进行细胞分裂，而在所有突变体在正常温度下能进行细胞分裂，而在限定温度下不能分裂，是由特定基因突变所导致限定温度下不能分裂，是由特定基因突变所导致 酵母中这些与细胞分裂相关的基因被称为酵母中这些与细胞分裂相关的基因被称为cdccdc（cell division cyclecell division cycle）基因）基因第53页，此课件共85页哦 CdcCdc基因依发现顺序而命名：基因依发现顺序而命名：cdc2cdc2、cdc25cdc
42、25等等 CdcCdc基因是第一个发现的基因，表达产物是一种基因是第一个发现的基因，表达产物是一种34KD34KD的蛋白，称的蛋白，称p34p34cdc2cdc2，具蛋白激酶活性，在裂，具蛋白激酶活性，在裂殖酵母细胞周期中起重要作用殖酵母细胞周期中起重要作用 Cdc28Cdc28是第二个被分裂出来的基因，其产物也是是第二个被分裂出来的基因，其产物也是一种一种34KD34KD的蛋白，称的蛋白，称p34p34cdc28cdc28，也是一种蛋白激，也是一种蛋白激酶，在芽殖酵母细胞周期调控中起重要作用。酶，在芽殖酵母细胞周期调控中起重要作用。P34P34cdc28cdc28和和p34p34cdc2cd
43、c2都在都在G2/MG2/M转变转变中起调节作用，两中起调节作用，两者是同源物。者是同源物。P34P34cdc28cdc28对对G1/SG1/S转换转换也必需也必需第54页，此课件共85页哦 P34P34cdc2cdc2和和P34P34cdc28cdc28本身都不具备激酶活性，只有本身都不具备激酶活性，只有同其它蛋白结合才具激酶活性，如同其它蛋白结合才具激酶活性，如p34p34cdc2cdc2需与需与p56p56cdc16cdc16结合才表现激酶活性结合才表现激酶活性 P34P34cdc2cdc2与与MPFMPF的关系：的关系：NurseNurse等经免疫实验证等经免疫实验证明：明：P32P3
44、2是是P34P34cdc2cdc2的同源物的同源物；第55页，此课件共85页哦 Tim HuntTim Hunt以海胆卵为材料研究发现在卵细胞中以海胆卵为材料研究发现在卵细胞中有有2 2种蛋白随细胞周期变化而变化，并称之为种蛋白随细胞周期变化而变化，并称之为细细胞周期蛋白胞周期蛋白（cyclincyclin）对对MPFMPF进一步研究证实，进一步研究证实，MPFMPF的另一种组分为细的另一种组分为细胞周期蛋白胞周期蛋白B B，而且，而且细胞周期蛋白细胞周期蛋白B B与酵母与酵母P56P56cdc13cdc13为同源物为同源物 基于这些研究，基于这些研究，MPFMPF的组成被确定下来：含的组成被
45、确定下来：含cdc2cdc2蛋白和周期蛋白两个亚基，其中蛋白和周期蛋白两个亚基，其中cdc2cdc2为催化亚为催化亚基，周期蛋白为调节亚基，两者结合后才具激基，周期蛋白为调节亚基，两者结合后才具激酶活性酶活性第56页，此课件共85页哦MPF=CDC2+Cyclin B 第57页，此课件共85页哦（四）细胞周期蛋白（四）细胞周期蛋白（cyclincyclin）8383年发现后，已经从各种生物中克隆了数十种周年发现后，已经从各种生物中克隆了数十种周期蛋白：酵母中：期蛋白：酵母中：Cln1-3Cln1-3、Cld1-6Cld1-6；高等动物：；高等动物：A1-2A1-2、B1-3B1-3、C C、D
46、1-3D1-3等等 有些周期蛋白只在有些周期蛋白只在G1G1期表达并只在期表达并只在G1/SG1/S转化中起转化中起作用，称作用，称G1G1期周期蛋白期周期蛋白：Cln1-3Cln1-3、C C、D D、E E 有些在间期积累，但只在有些在间期积累，但只在M M期才具调节作用，称期才具调节作用，称M M期周期蛋白期周期蛋白：周期蛋白：周期蛋白A A、B B第58页，此课件共85页哦 所有周期蛋白具有共同结构特点：所有周期蛋白具有共同结构特点：具具100100个左右个左右aaaa的周期蛋白框，介导周期蛋白的周期蛋白框，介导周期蛋白与与CDKCDK结合，不同的框识别不同的结合，不同的框识别不同的C
47、DKCDK；在在N N端有一端有一9 9个个aaaa组成的特殊序列，称破坏框，组成的特殊序列，称破坏框，主要参与泛素介导的周期蛋白主要参与泛素介导的周期蛋白A A和和B B的降解；的降解；G1G1期周期蛋白期周期蛋白N N端没有破坏框，但端没有破坏框，但C C端含有一段端含有一段特殊的特殊的PESTPEST序列序列 不同细胞周期蛋白分别在细胞周期的不同时期表不同细胞周期蛋白分别在细胞周期的不同时期表达，并与不同达，并与不同CDKCDK结合，调节结合，调节CDKCDK的激酶活性的激酶活性第59页，此课件共85页哦不同类型的周期蛋白 激酶复合体脊椎动物芽殖酵母CyclinCDKCyclinCDKG
48、1-CDKCyclin D*CDK4、6Cln 3CDK1(CDC28)G1/S-CDKCyclin ECDK2Cln 1、2CDK1(CDC28)S-CDKCyclin ACDK2Clb 5、6CDK1(CDC28)M-CDKCyclin BCDK1(CDC2)Clb 1-4CDK1(CDC28)*包括D1-3，各亚型cyclin D，在不同细胞中的表达量不同，但具有相同的功效第60页，此课件共85页哦（五）泛素介导的（五）泛素介导的cyclincyclin的降解的降解 泛素泛素(ubiquitin)(ubiquitin)由由7676个氨基酸组成，高度保个氨基酸组成，高度保守，普遍存在于真核
49、细胞，故名泛素。守，普遍存在于真核细胞，故名泛素。共价结合泛素的蛋白质能被蛋白酶体识别和共价结合泛素的蛋白质能被蛋白酶体识别和降解，这是细胞内短寿命蛋白和一些异常蛋降解，这是细胞内短寿命蛋白和一些异常蛋白降解的普遍途径，泛素相当于蛋白质被摧白降解的普遍途径，泛素相当于蛋白质被摧毁的标签。毁的标签。26S26S蛋白酶体是一个大型的蛋白酶蛋白酶体是一个大型的蛋白酶，可将泛素化的蛋白质分解成短肽。，可将泛素化的蛋白质分解成短肽。第61页，此课件共85页哦 泛素蛋白加到周期蛋白上需三种不同酶的介导：泛素蛋白加到周期蛋白上需三种不同酶的介导：泛素蛋白活化酶（泛素蛋白活化酶（E1E1）：）：泛素蛋白缀活酶
50、（泛素蛋白缀活酶（E2E2）：）：泛素蛋白连接酶（泛素蛋白连接酶（E3E3）：）：三种酶介导的周期蛋白泛素降解的过程：三种酶介导的周期蛋白泛素降解的过程：首先，首先，E1E1上的上的CysCys与泛素蛋白的羧基端结合形成与泛素蛋白的羧基端结合形成硫酯键使泛素蛋白激活；然后，泛素蛋白从硫酯键使泛素蛋白激活；然后，泛素蛋白从E1E1上上转移到转移到E2E2的的CysCys上；上；E2E2和和E3E3一起将泛素蛋白转移一起将泛素蛋白转移到周期蛋白的到周期蛋白的LysLys上进行多泛素化；最后，多泛上进行多泛素化；最后，多泛素化的周期蛋白被蛋白酶体降解素化的周期蛋白被蛋白酶体降解第62页，此课件共85