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1、关于细胞分裂与细胞关于细胞分裂与细胞周期周期第1页，讲稿共94张，创作于星期三细胞增殖是生命的基本特征，种族繁衍、个体发育、机体修复等都离不开细胞增殖。初生婴儿有1012个细胞，成人1014个，约200种类型。成人体内每秒钟有数百万新细胞产生，以补偿衰老和死亡的细胞。一个大肠杆菌若按20分钟分裂一次，并保持这一速度，则两天即可超过地球的重量。第2页，讲稿共94张，创作于星期三细细细细胞胞胞胞分分分分裂裂裂裂的的的的方方方方式式式式无丝分裂无丝分裂无丝分裂无丝分裂有丝分裂有丝分裂有丝分裂有丝分裂减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂(amitosis)(amitosis)直接分裂直接分裂直接分裂直接分
2、裂(mitosis)(mitosis)间接分裂间接分裂间接分裂间接分裂(meiosis)(meiosis)成熟分裂成熟分裂成熟分裂成熟分裂细胞分裂（细胞分裂（cell division）：）：是细胞生命活动的重要特征之一是细胞生命活动的重要特征之一，是一个亲，是一个亲代细胞形成两个子代细胞的过程。通过细胞分裂，亲代细胞的遗代细胞形成两个子代细胞的过程。通过细胞分裂，亲代细胞的遗传物质和某些细胞组分可以相对均等地分配到两个子代细胞中，传物质和某些细胞组分可以相对均等地分配到两个子代细胞中，有效地保证了生物遗传的稳定性。有效地保证了生物遗传的稳定性。第3页，讲稿共94张，创作于星期三又称间接分裂，
3、是高等真核生物细胞分裂的主要方式。又称间接分裂，是高等真核生物细胞分裂的主要方式。又称间接分裂，是高等真核生物细胞分裂的主要方式。又称间接分裂，是高等真核生物细胞分裂的主要方式。有有丝分裂的主要特征是：分裂的主要特征是：有有丝分裂装置的分裂装置的产生生有有有有丝丝分裂器分裂器分裂器分裂器一一.有丝分裂有丝分裂由由W.Fleming（1882）年首次年首次发现于于动物及物及E.Strasburger（1880）年年发现于植物。于植物。第4页，讲稿共94张，创作于星期三有丝分裂过程有丝分裂过程间 期期核核 膜膜核核 仁仁染色质染色质中心粒中心粒动动物物细细胞胞的的有有丝丝分分裂裂根据分裂细胞形态和
4、结构的变化，可将连续的有丝根据分裂细胞形态和结构的变化，可将连续的有丝分裂过程人为地分为前中后末四个时期：分裂过程人为地分为前中后末四个时期：前前 期期中中 期期末末 期期后后 期期第5页，讲稿共94张，创作于星期三(一一一一)分裂前期分裂前期分裂前期分裂前期1.1.染色质的凝集；染色质的凝集；2.2.分裂极的确定分裂极的确定3.3.核仁缩小解体；核仁缩小解体；4.4.纺缍体形成。纺缍体形成。主要事件主要事件u前期以核内松散的染色质纤维螺旋化形成染色体为起始标志。同时组蛋白开始磷酸化第6页，讲稿共94张，创作于星期三2.分裂极确定分裂极确定概念概念:星体星体中心体（中心体（centrosome
5、）以星体（）以星体（aster）为轨道，牵引两个子中心体移向细胞）为轨道，牵引两个子中心体移向细胞两极，它们最后到达的位置将决定细胞分裂极。两极，它们最后到达的位置将决定细胞分裂极。第7页，讲稿共94张，创作于星期三前期核膜的变化前期核膜的变化3.核仁消失、核膜破裂核仁消失、核膜破裂第8页，讲稿共94张，创作于星期三纺锤体纺锤体（spindle）形成）形成结构组成：结构组成：1.1.星体微管：星体微管：是指是指围绕中心粒向外中心粒向外辐射状射状发射的微管。射的微管。2.2.动粒微管：粒微管：是指一端由极部是指一端由极部发出，另一端出，另一端结合到合到动粒粒 上的微管，又称上的微管，又称为动粒微
6、管。粒微管。3.3.重叠微管重叠微管/极微管：极微管：指一极与另一极相指一极与另一极相连的的纺锤丝，但但绝大多数极大多数极间丝（连续丝）并非真正）并非真正连续，而是来，而是来 自两极的微管在赤道面彼此相搭，自两极的微管在赤道面彼此相搭，侧面面结合。合。4.4.区区间微管微管：是指在后期和末期是指在后期和末期时连接已接已经分向两极的分向两极的 染色染色单体或子核之体或子核之间的微管。的微管。concept：由微管和微管蛋白由微管和微管蛋白组成的参与染色体向极成的参与染色体向极 移移动的的纺锤式的式的临时结构。构。第9页，讲稿共94张，创作于星期三中心粒中心粒星体微管星体微管纺纺锤锤体体微微管管极
7、微管极微管横桥横桥动粒微管动粒微管着丝粒着丝粒极微管极微管动粒微管动粒微管区间微管区间微管纺锤体纺锤体(spindle)第10页，讲稿共94张，创作于星期三染色体列染色体列队队：指染色体在两极的：指染色体在两极的动动粒微管粒微管牵牵拉或在星体的排斥力外推作用拉或在星体的排斥力外推作用下，可能同下，可能同时时作用下，或有其他机制共同参与，最作用下，或有其他机制共同参与，最终终被排列在赤道板上被排列在赤道板上的的过过程。是有程。是有丝丝分裂分裂过过程中的重要事件之一，是启程中的重要事件之一，是启动动染色体分离并向两染色体分离并向两个子个子细细胞中平均分配的先决条件。胞中平均分配的先决条件。第11页
8、，讲稿共94张，创作于星期三分裂中期分裂中期分裂中期分裂中期主要事件主要事件1.1.染色体达到最大凝集染色体达到最大凝集,排列在赤道面上形成赤排列在赤道面上形成赤道板；道板；2.2.有丝分裂器形成。有丝分裂器形成。第12页，讲稿共94张，创作于星期三前中期纺锤体的形态前中期纺锤体的形态第13页，讲稿共94张，创作于星期三中期纺锤体的形态中期纺锤体的形态第14页，讲稿共94张，创作于星期三concept:是在有丝分裂中期由染色体是在有丝分裂中期由染色体(chromosome)(chromosome)、星体、中心体、星体、中心体(centrosome)(centrosome)和纺锤丝和纺锤丝(sp
9、indle)(spindle)共同组成的共同组成的临时性临时性结构。结构。功能功能功能功能:对于中期以后发生对于中期以后发生的染色体分离、染色体的染色体分离、染色体向两极的移动及平均分向两极的移动及平均分配到子代细胞等活动有配到子代细胞等活动有关键作用。关键作用。有丝分裂器：有丝分裂器：有丝分裂器：有丝分裂器：(mitotic apparatus)mitotic apparatus)第15页，讲稿共94张，创作于星期三中期，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16页，讲稿共94张，创作于星期三分裂后期分裂后期分裂后期分裂后期主要事件主要事件姐妹染色单体分离移向细胞两极
10、。姐妹染色单体分离移向细胞两极。第17页，讲稿共94张，创作于星期三后期染色体和纺锤体后期染色体和纺锤体第18页，讲稿共94张，创作于星期三后期后期A：动粒微管的微管蛋白发生动粒微管的微管蛋白发生去组装去组装，长度不断，长度不断 缩短缩短，带动染色体的动粒向两，带动染色体的动粒向两极移动。极移动。后期后期B：纺锤体拉长，纺锤体拉长，两极间的距离增加两极间的距离增加，染色体向两极运动。，染色体向两极运动。第19页，讲稿共94张，创作于星期三Microtubules and Motors in the spindleMicrotubules and Motors in the spindle第20
11、页，讲稿共94张，创作于星期三分裂末期分裂末期分裂末期分裂末期主要事件主要事件1.1.子细胞核重建；子细胞核重建；2.2.细胞质分裂细胞质分裂收缩环收缩环。第21页，讲稿共94张，创作于星期三染色体解聚,核仁重新形成,核膜重建（核纤层蛋白去磷酸化）,子代细胞的核形成,核分裂完成第22页，讲稿共94张，创作于星期三胞质分裂胞质分裂cytokinisis中部中部质膜下方出膜下方出现由肌由肌动蛋白和肌球蛋白聚集成的蛋白和肌球蛋白聚集成的收收缩环纺锤体解体体解体,聚集于聚集于细胞中部胞中部,形成形成中体中体构成收构成收缩环的肌的肌动蛋白蛋白 肌球蛋白相互滑肌球蛋白相互滑动,收收缩环缢缩形成分裂沟形成分
12、裂沟分裂沟加深至中体分裂沟加深至中体,细胞断裂胞断裂.第23页，讲稿共94张，创作于星期三第24页，讲稿共94张，创作于星期三第25页，讲稿共94张，创作于星期三二二 .减数分裂减数分裂减数分裂：减数分裂：是有性生殖个体的生殖细胞在形成过程中所进行的特殊分是有性生殖个体的生殖细胞在形成过程中所进行的特殊分裂方式。细胞连续分裂两次，裂方式。细胞连续分裂两次，DNADNA只复制一次结果产生仅具单倍体只复制一次结果产生仅具单倍体遗传物质的生殖细胞（配子：精子或卵子）。遗传物质的生殖细胞（配子：精子或卵子）。一次一次一次一次DNADNADNADNA复制和两次复制和两次复制和两次复制和两次细胞分裂；细胞
13、分裂；细胞分裂；细胞分裂；子细胞与母细胞之间的子细胞与母细胞之间的子细胞与母细胞之间的子细胞与母细胞之间的遗传性具有较大差异；遗传性具有较大差异；遗传性具有较大差异；遗传性具有较大差异；由由由由1 1 1 1 个母细胞形成个母细胞形成个母细胞形成个母细胞形成4 4 4 4个个个个子细胞子细胞子细胞子细胞,染色体的数目染色体的数目染色体的数目染色体的数目减半。减半。减半。减半。第26页，讲稿共94张，创作于星期三减数分裂过程：减数分裂过程：减数分裂第一次减数分裂第一次减数分裂第二次减数分裂第二次减数分裂前期前期中期中期后期后期末期末期前期前期中期中期后期后期末期末期细线期细线期偶线期偶线期粗线期
14、粗线期双线期双线期终变期终变期减数分裂前间期减数分裂前间期（G1，S，G2）减数分裂间期减数分裂间期（短（短,不进行不进行DNA复制）复制）第27页，讲稿共94张，创作于星期三（一）第一次减数分裂（一）第一次减数分裂间期间期前期前期I(细线期细线期)2.2.同源染色体开始配同源染色体开始配对联会会1.1.染色染色质凝集凝集持续时间从数周到数年不等持续时间从数周到数年不等胞核显著增大胞核显著增大染色质凝集染色质凝集染色体配对染色体配对片段交换片段交换前期前期I(偶线期偶线期)同源染色体配同源染色体配对/联会会二价体二价体/四分体四分体第28页，讲稿共94张，创作于星期三联会（联会（synapsi
15、s）：）：指分别来自父母的、形态及大小相指分别来自父母的、形态及大小相同的同源染色体相互靠近、配对。同的同源染色体相互靠近、配对。二价体（二价体（bivalent）：）：同源染色体完全配对后形成的复同源染色体完全配对后形成的复合结构。因其共有四条染色单体，又被称为合结构。因其共有四条染色单体，又被称为四分体四分体（tetrad）。同源染色体同源染色体：大小形态相同、结构相似、一条来自：大小形态相同、结构相似、一条来自父亲一条来自母亲，上面载有等位基因的一对染色体父亲一条来自母亲，上面载有等位基因的一对染色体同源染色体。同源染色体。第29页，讲稿共94张，创作于星期三联会复合体联会复合体SC:联
16、会的同源染色体之间联会的同源染色体之间沿纵轴形成的特殊结构沿纵轴形成的特殊结构 两个侧生成分两个侧生成分-蛋白质和蛋白质和DNA 一个中央成分一个中央成分-非组蛋白非组蛋白侧生成分与中央成分由横向排列被称为侧生成分与中央成分由横向排列被称为L-C纤维纤维的细丝相连的细丝相连姐妹染色单体姐妹染色单体 1和和2的染色质的染色质姐妹染色单体姐妹染色单体 3和和4的染色质的染色质联会复合体联会复合体SC侧体侧体轴体轴体重组节重组节第30页，讲稿共94张，创作于星期三synaptonemal complex第31页，讲稿共94张，创作于星期三前期前期I(粗线期粗线期)1.染色体进一步凝集染色体进一步凝集
17、2.同源染色体之间发生片段同源染色体之间发生片段交交换重组。换重组。3.合成减数分裂特有组蛋白合成减数分裂特有组蛋白,还可还可合成少量合成少量DNA同源染色体同源染色体I的的2条条姐妹染色单体姐妹染色单体同源染色体同源染色体II的的2条姐条姐妹染色单体妹染色单体四分体四分体重重组小小结:与染色体片段与染色体片段重重组直接相关的直接相关的结构构.是是在在SCSC中央新出中央新出现的一些的一些椭圆型或球形型或球形,富含蛋白富含蛋白质及及酶的棒状的棒状结构构.第32页，讲稿共94张，创作于星期三前期前期I(双线期双线期)1.联会复合体消失。联会复合体消失。2.同源染色体分离，某些部同源染色体分离，某
18、些部分出现分出现交叉交叉。前期前期I(终变期终变期)交叉交叉:SC去组装逐渐小时去组装逐渐小时,同院染色体分离，仅在非姐妹染色同院染色体分离，仅在非姐妹染色单体间某些部位上残留一些接触点单体间某些部位上残留一些接触点.交叉被认为是粗线期交交叉被认为是粗线期交换发生的换发生的细胞形态学证据细胞形态学证据。随着双线期的进行，交叉开始远离着丝粒，逐渐向染色体臂的端随着双线期的进行，交叉开始远离着丝粒，逐渐向染色体臂的端部移动，此现象称为部移动，此现象称为交叉端化交叉端化。交叉继续端化交叉继续端化核仁消失，核膜解体。核仁消失，核膜解体。第33页，讲稿共94张，创作于星期三第34页，讲稿共94张，创作于
19、星期三同源染色体的交叉互换同源染色体的交叉互换第35页，讲稿共94张，创作于星期三遗传学第三定律：遗传学第三定律：连锁与交换率连锁与交换率1 :141.5%:41.5%:8.5%:8.5%第36页，讲稿共94张，创作于星期三中期中期I后期后期I1.同源染色体分离同源染色体分离,移向细胞两极移向细胞两极2.非同源染色体随机组合非同源染色体随机组合末期末期I间期间期前期前期 II中期中期 II后期后期 II1.姐妹染色单体分离（二分体姐妹染色单体分离（二分体单分体）单分体）2.非姐妹染色单体随机组合。非姐妹染色单体随机组合。末期末期 II（二）（二）减数分裂减数分裂 II动粒微管连接方式动粒微管连
20、接方式第37页，讲稿共94张，创作于星期三减数分裂意义人类染色体是23对，染色体组合的方式有223个（不包括交换），因此除同卵孪生外，几乎不可能得到遗传上等同的后代。同时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，因此减数分裂不仅是保证生物种染色体数目稳定的机制，同且也是物种适应环境变化不断进化的机制。第38页，讲稿共94张，创作于星期三有丝分裂有丝分裂减数分裂减数分裂发生发生体细胞生殖细胞分裂次数分裂次数12分裂过程分裂过程前期前期无染色体配对交换重组有染色体配对交换重组中期中期二分体排列与赤道面上,动粒微管与染色体两个动粒相连四分体排列与赤道面上,动粒微管只
21、与染色体一个动粒相连后期后期染色单体移向细胞两极同源染色体移向细胞两极(后期1)末期末期染色体数目不变染色体数目减半分裂结果分裂结果子代细胞染色体数目与分裂前相同,子代细胞遗传物质与亲代相同子代细胞染色体数目减少一半,子代与亲代及子代细胞间遗传物质均不同持续时间持续时间一般为12h较长,可为数月,数年,数十年第39页，讲稿共94张，创作于星期三三三三三.无丝分裂无丝分裂无丝分裂无丝分裂/直接分裂直接分裂直接分裂直接分裂由雷由雷马克（克（R.RemarkR.Remark）18411841年首次年首次发现于于鸡胚血胚血细胞。胞。直接直接进行行细胞核与胞核与细胞胞质的分裂方式的分裂方式:细胞核伸胞核
22、伸长，从中部，从中部缢缩，然后然后细胞胞质分裂分裂。分裂。分裂过程中既无染色体、程中既无染色体、纺锤体的形成，也体的形成，也无核膜、核仁的解体。在低等生物中无核膜、核仁的解体。在低等生物中较为常常见。高等动物细胞分布：高等动物细胞分布：创伤、癌变及衰老的细胞；创伤、癌变及衰老的细胞；上皮组织、疏松结缔组织、肌组织及肝脏等组织的细胞上皮组织、疏松结缔组织、肌组织及肝脏等组织的细胞。第40页，讲稿共94张，创作于星期三concept:是指持是指持续分裂的分裂的细胞从上一次有胞从上一次有丝分裂分裂结束开束开始生始生长到下一次有到下一次有丝分裂分裂结束所束所经历的的过程。程。细胞周期间期间期间期间期分
23、裂期（分裂期（分裂期（分裂期（MM期期期期）DNADNA合成前期（合成前期（合成前期（合成前期（GG1 1期期期期）DNADNA合成期（合成期（合成期（合成期（S S期期期期）DNADNA合成后期（合成后期（合成后期（合成后期（GG2 2期期期期）前期前期前期前期中期中期中期中期后期后期后期后期末期末期末期末期第41页，讲稿共94张，创作于星期三典型的人的体细胞的细胞周期时间是典型的人的体细胞的细胞周期时间是24小时小时G1期约期约11小时小时S期约期约8小时小时G2期期4小时小时M期期1小时小时第42页，讲稿共94张，创作于星期三永不增殖永不增殖细胞胞:无增殖能力的无增殖能力的细胞，胞，结构
24、和功能高度分化，构和功能高度分化，如哺乳如哺乳类的成熟的成熟红细胞，神胞，神经元元细胞等。胞等。继续增殖增殖细胞胞:始始终保持旺盛的增殖活性，分化程度低，保持旺盛的增殖活性，分化程度低，细胞代胞代谢水平高，水平高，对环境信号敏感。如造血干境信号敏感。如造血干细胞。胞。暂不增殖不增殖细胞（胞（G G0 0期期细胞）：胞）：这类细胞在胞在G G1 1期合成具有特殊功期合成具有特殊功能的能的RNARNA和蛋白和蛋白质，使，使结构和功能构和功能发生分化，生分化，长期停留在期停留在G G1 1期而期而不越不越过R R点，但点，但这种种细胞并未失去增殖能力，在适当条件下可以胞并未失去增殖能力，在适当条件下
25、可以恢复到增殖状恢复到增殖状态，只是需要，只是需要经过较长的恢复的恢复时间，才能越，才能越过R R点点进入入S S期。期。这种分化种分化细胞胞长期期处于增殖的静止状于增殖的静止状态，因而叫，因而叫。如肝、。如肝、肾的的实质细胞。胞。根据细胞增殖特性，可分为三类：根据细胞增殖特性，可分为三类：第43页，讲稿共94张，创作于星期三在高等生物中，一个细胞周期通常持续在高等生物中，一个细胞周期通常持续1232h，分裂，分裂期所需时间较短。期所需时间较短。G1期期是影响细胞周期时间的关键是影响细胞周期时间的关键。第44页，讲稿共94张，创作于星期三二二二二.细胞周期的主要变化细胞周期的主要变化细胞周期的
26、主要变化细胞周期的主要变化G G1 1期期主要特点：主要特点：RNA的合成活跃：的合成活跃：RNA聚合酶活性升高，产生聚合酶活性升高，产生rRNA、tRNA、mRNA；蛋白质合成活跃：蛋白质合成活跃：合成合成DNA复制起始与延伸所需的酶类、复制起始与延伸所需的酶类、G1期期向向S期转换过程中起重要作用的一些蛋白质；期转换过程中起重要作用的一些蛋白质；蛋白质的磷酸化：蛋白质的磷酸化：组蛋白、非组蛋白及某些蛋白激酶发生组蛋白、非组蛋白及某些蛋白激酶发生磷酸化；磷酸化；细胞膜对物质的转运作用加强：细胞膜对物质的转运作用加强：对氨基酸、核苷酸、葡萄糖对氨基酸、核苷酸、葡萄糖等小分子营养物质摄入量增加，
27、对一些可能参与等小分子营养物质摄入量增加，对一些可能参与G1期向期向S期转变调期转变调控物质的转运也增加。控物质的转运也增加。第45页，讲稿共94张，创作于星期三限制点限制点（restriction point,R点）：G G1 1期期对一些一些环境因素的敏感境因素的敏感点，可限制正常点，可限制正常细胞通胞通过周期。是控制周期。是控制细胞增殖的关胞增殖的关键。增殖周期增殖周期中的细胞中的细胞G1期期G2期期S期期M期期死亡死亡无增殖力细胞无增殖力细胞G0期期暂不增殖细胞暂不增殖细胞G1G1期是期是细胞生胞生长的主要的主要阶段，在周期段，在周期时间中占的比例最大。中占的比例最大。G1G1期期细胞
28、能胞能对多种多种环境信号境信号进行行综合，合，协调并作出反并作出反应，以确定，以确定细胞是否胞是否进入入S S期。期。G1G1期也是决定期也是决定细胞增殖状胞增殖状态的关的关键阶段。段。G1G1期是影响期是影响细胞周期胞周期时间的关的关键。第46页，讲稿共94张，创作于星期三S S期期从从DNADNA合成开始到合成开始到DNADNA合成合成结束的全束的全过程，是程，是细胞增殖胞增殖周期的关周期的关键阶段。段。u进行大量的行大量的DNADNA复制：复制：早复制的多早复制的多为GCGC含量含量较高的高的DNADNA序列，而晚复制序列，而晚复制的的DNADNA序列序列ATAT含量含量较高；常染色高；
29、常染色质的复制在先，异染色的复制在先，异染色质复制在后。复制在后。u合成合成组蛋白及非蛋白及非组蛋白：蛋白：组蛋白的合成与蛋白的合成与DNADNA复制同步复制同步进行，新合成的行，新合成的组蛋白迅速蛋白迅速进入胞核，与已复制的入胞核，与已复制的DNADNA结合，合，组装成染色体。装成染色体。u组蛋白持蛋白持续磷酸化磷酸化u中心粒复制中心粒复制：一：一对中心粒彼此中心粒彼此发生分离，然后各自在其垂直方向形成生分离，然后各自在其垂直方向形成一个子中心粒。一个子中心粒。第47页，讲稿共94张，创作于星期三G G2 2期期大量合成大量合成RNA,ATP及一些与及一些与M期功能相关的蛋白质期功能相关的蛋
30、白质成熟促进因子成熟促进因子MPFMPF合成合成中心粒体积增大中心粒体积增大,移向细胞两极移向细胞两极M M期期染色体凝集及分离；染色体凝集及分离；核膜、核仁破裂及重建；核膜、核仁破裂及重建；纺锤体、收缩环形成；纺锤体、收缩环形成；继胞核发生分裂形成两个子核后，胞质一分为二，细胞完成分裂。继胞核发生分裂形成两个子核后，胞质一分为二，细胞完成分裂。第48页，讲稿共94张，创作于星期三三 细胞周期的调控第49页，讲稿共94张，创作于星期三细胞周期的控制有两个主要事件，一个是对DNA复制起始的控制，发生在G1期和 S期之间。第二个事件是对染色体凝集的控制，发生在G2期和M期之间。1970年，Colo
31、rado 大学的Potu Rao 和 Robert Johnson 通过一系列的细胞融合实验打开了认识细胞周期中这两个事件的大门。细胞周期调控蛋白研究背景第50页，讲稿共94张，创作于星期三DNA复制起始的控制因子 他们将同步培养的G1期的Hela细胞同S期的Hela细胞进行融合,发现G1期的细胞质受到S期细胞质的激活,开始了DNA复制,这一实验结果表明,正在进行复制的细胞的细胞质中含有促进G1期细胞进行DNA复制的起始因子。与此相反,他们将S期的细胞与G2期的细胞进行融合,发现G2期的细胞核不能再启动DNA的复制,这表明,S期的细胞质中的DNA复制起始因子对于已进行了DNA复制的G2期的细胞
32、核没有作用。第51页，讲稿共94张，创作于星期三1970s Rao和和Johnson发现与发现与M期细胞期细胞(Hela)融合的间期细胞染色体发生凝缩，融合的间期细胞染色体发生凝缩，称为早熟凝集染色体称为早熟凝集染色体(prematurely condensed chromosome，PCC)G1期期PCC为单线状，因为单线状，因DNA未复制。未复制。S期期PCC为粉末状，因为粉末状，因DNA由多个部位开始复制。由多个部位开始复制。G2期期PCC为双线染色体，说明为双线染色体，说明DNA复制已完成。复制已完成。甚至不同类的甚至不同类的M期细胞也可诱导期细胞也可诱导PCC产生，说明产生，说明M期
33、细胞具有促进间期细胞进行分裂期细胞具有促进间期细胞进行分裂的因子，即的因子，即促细胞成熟因子促细胞成熟因子(maturation promoting factor，MPF)。染色体早熟凝集早熟凝集第52页，讲稿共94张，创作于星期三MPFMPF的发现的发现进一步实验：在细胞周期的特定阶段分离蛙的卵细胞,并从蛙卵细胞中制备提取物，将其注射到非洲爪蟾的卵母细胞(未受精卵的不成熟的前体),观察这些提取物对细胞周期的影响。(a)用非洲爪蟾M期的卵细胞细胞提取物注射非洲爪蟾的卵母细胞,注射的细胞提取物驱使卵母细胞进入M期,使核破裂,并形成纺锤体。(b)用细胞间期的提取物注射卵母细胞,不能驱使卵母细胞进入
34、M期。第53页，讲稿共94张，创作于星期三MPFMPF的结构组成：的结构组成：调节性亚单位细胞周期蛋白（调节性亚单位细胞周期蛋白（cyclincyclin）和催化性亚单位细胞周期蛋白依赖性激酶（）和催化性亚单位细胞周期蛋白依赖性激酶（CDKCDK）第54页，讲稿共94张，创作于星期三(一)细胞周期蛋白与周期蛋白依赖激酶构成细胞周期调控系统的核心第55页，讲稿共94张，创作于星期三1.1.细胞周期蛋白细胞周期蛋白（cyclin）：）：是真核细胞中的一类蛋白质，是真核细胞中的一类蛋白质，随细胞周期随细胞周期进程周期性地出现及消失进程周期性地出现及消失，并与细胞中其它蛋白结合，对细胞周期相关活动进行
35、调节。，并与细胞中其它蛋白结合，对细胞周期相关活动进行调节。19831983年在海胆的早期胚细胞中第一次鉴定到与年在海胆的早期胚细胞中第一次鉴定到与MPFMPF结合的周期蛋白。结合的周期蛋白。实验将同步化的受精的海胆卵培养在有放射性氨基酸的培养液中实验将同步化的受精的海胆卵培养在有放射性氨基酸的培养液中,然后每然后每1010分钟取样一次、分离纯化蛋白质、凝胶电泳、放射自显影进行蛋白分析。发分钟取样一次、分离纯化蛋白质、凝胶电泳、放射自显影进行蛋白分析。发现现,经过几轮细胞周期之后经过几轮细胞周期之后,放射性标记的蛋白质的量稳定增加放射性标记的蛋白质的量稳定增加,但是但是,其中有一种蛋白峰在有丝
36、分裂的早期特别高其中有一种蛋白峰在有丝分裂的早期特别高,到了有丝分裂后期就急到了有丝分裂后期就急剧下降。然后在下一个细胞周期又慢慢积累直到有丝分裂前达到高峰。后来剧下降。然后在下一个细胞周期又慢慢积累直到有丝分裂前达到高峰。后来将这种蛋白命名为周期蛋白将这种蛋白命名为周期蛋白B(cyclin B)B(cyclin B)，通过基因工程技术从海胆中分离，通过基因工程技术从海胆中分离了周期蛋白了周期蛋白B B的的cDNAcDNA克隆克隆,并通过抗体技术证明了非洲爪蟾中并通过抗体技术证明了非洲爪蟾中MPFMPF的一个亚的一个亚基的确是周期蛋白基的确是周期蛋白B B。第56页，讲稿共94张，创作于星期三
37、哺乳动物:cyclinAHvG1期周期蛋白:cyclin C,D,EvG1/S周期蛋白:cyclinDvS期周期蛋白:cyclinAvM期周期蛋白:cyclinB第57页，讲稿共94张，创作于星期三分子特点分子特点:细胞周期蛋白框细胞周期蛋白框:不同周期蛋白均含有一段不同周期蛋白均含有一段由由100100个左右氨基酸残基组成的保守序列个左右氨基酸残基组成的保守序列,介导介导cyclincyclin与周期蛋白依赖性激酶形成复与周期蛋白依赖性激酶形成复合物合物,调节细胞周期调节细胞周期破坏框破坏框:S:S期及期及M M期期cyclincyclin分子近分子近N N端存在一端存在一段由段由9 9个氨
38、基酸残基组成的特殊序列个氨基酸残基组成的特殊序列,可在可在中期以后中期以后cyclinA,BcyclinA,B的快速降解中发挥作用的快速降解中发挥作用PESTPEST序列序列:G1:G1期期cyclincyclin分子不具破坏框分子不具破坏框,但但C C末端存在一段末端存在一段PESTPEST序列序列,可介导其发生降解可介导其发生降解.(.(富含富含Pro(P),Glu(E),Ser(S),Pro(P),Glu(E),Ser(S),和和Thr(T)Thr(T)的序列的序列)第58页，讲稿共94张，创作于星期三在有在有丝分裂的后期末分裂的后期末,必必须对周期蛋白周期蛋白进行快速降解，才能保行快速
39、降解，才能保证细胞胞顺利利进入入G1G1期。期。通通过对周期蛋白周期蛋白B B的研究，的研究，发现后期周期蛋白后期周期蛋白B B的降解是通的降解是通过对后期促后期促进复合物复合物(anaphase-promoting complex,APC)(anaphase-promoting complex,APC)活性的控制活性的控制进行行调节的。的。第59页，讲稿共94张，创作于星期三多聚泛素化降解途径泛素/遍在蛋白为76个氨基酸组成的分子量为8.45 ku的一种球型蛋白，从酵母到哺乳动物中都高度保守且分布广泛。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白降解的普遍途
40、径。cyclinAcyclinA、B B常常是通过多聚泛素化途径被降解的。常常是通过多聚泛素化途径被降解的。第60页，讲稿共94张，创作于星期三第61页，讲稿共94张，创作于星期三促后期蛋白复合体促后期蛋白复合体(简称简称APC)APC)APCAPC已证明是泛素连接酶已证明是泛素连接酶E3E3连接复合体，作用是将泛素连接复合体，作用是将泛素共价交连到靶蛋白赖氨酸共价交连到靶蛋白赖氨酸氨基上氨基上第62页，讲稿共94张，创作于星期三26S蛋白酶体是大型的蛋白酶，可将泛素化的蛋白质分解成短肽。第63页，讲稿共94张，创作于星期三2细胞周期蛋白依赖性激酶第64页，讲稿共94张，创作于星期三第65页，
41、讲稿共94张，创作于星期三Cdk的激活第66页，讲稿共94张，创作于星期三第67页，讲稿共94张，创作于星期三第68页，讲稿共94张，创作于星期三Cdk激酶抑制物/CKI第69页，讲稿共94张，创作于星期三Cdk激活机制示意图激活机制示意图第70页，讲稿共94张，创作于星期三第71页，讲稿共94张，创作于星期三第72页，讲稿共94张，创作于星期三第73页，讲稿共94张，创作于星期三第74页，讲稿共94张，创作于星期三第75页，讲稿共94张，创作于星期三第76页，讲稿共94张，创作于星期三第77页，讲稿共94张，创作于星期三第78页，讲稿共94张，创作于星期三第79页，讲稿共94张，创作于星期三
42、第80页，讲稿共94张，创作于星期三第81页，讲稿共94张，创作于星期三第82页，讲稿共94张，创作于星期三第83页，讲稿共94张，创作于星期三第84页，讲稿共94张，创作于星期三第85页，讲稿共94张，创作于星期三例：ATM（ataxia telangiectasia-mutated gene）最早发现于毛细血管扩张性共济失调症患者，人类中大约有1%的人是ATM缺失的杂合子，表现出对电离辐射敏感和易患癌症。ATM编码一个蛋白激酶，结合在损伤的DNA上，其信号通路有两条。激活Chk1（checkpoint kinase）,使cdc25的Ser216磷酸化失去活性，抑制M-CDK的活性，中断细胞
43、周期。激活Chk2，使P53被磷酸化而激活，然后P53作为转录因子，导致P21表达，P21抑制G1-S期CDK的活性，中断细胞周期。第86页，讲稿共94张，创作于星期三第87页，讲稿共94张，创作于星期三第88页，讲稿共94张，创作于星期三第89页，讲稿共94张，创作于星期三第90页，讲稿共94张，创作于星期三章节要点细胞分裂分类及流程细胞周期细胞周期调控MPF组成及作用细胞周期检测点癌基因与抑癌基因第91页，讲稿共94张，创作于星期三有丝分裂星体联会原癌基因抑癌基因成熟促进因子（MPF）：第92页，讲稿共94张，创作于星期三减数分裂前期按时间顺序可分为五个亚期，即_ 、_ 、_ 、_ 和_ 。细胞分裂主要有（）、（）和（）三种方式细胞周期长短主要取决于（）期细胞周期的监测点主要包括（）、（）、（）和（）第93页，讲稿共94张，创作于星期三感感谢谢大大家家观观看看第94页，讲稿共94张，创作于星期三