细胞增殖及其调控 (5)讲稿.ppt

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1、关于细胞增殖及其调控(5)第一页，讲稿共四十二页哦第十一章第十一章 细胞增殖及其调控细胞增殖及其调控 细胞周期各时相的合成活动细胞周期各时相的合成活动 细胞周期长短的测定细胞周期长短的测定(不作要求不作要求）细胞的同步化细胞的同步化（了解）特异的细胞周期特异的细胞周期(不作要求不作要求）有丝分裂有丝分裂 减数分裂减数分裂细胞周期的调控（了解大体走向）细胞周期的调控（了解大体走向）第二页，讲稿共四十二页哦第十一章第十一章 细胞增殖及其调控细胞增殖及其调控细胞周期细胞周期(cell cycle)cell cycle)：由细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束所经历的过程。细胞周期分为细胞周期分为:M期(

2、M phase)M phase)和分裂间期和分裂间期(interphase)(interphase)1、分裂间期：细胞从开始生长起到分裂前止的分裂间隔细胞从开始生长起到分裂前止的分裂间隔 G G1 1期(Gap1 phase)Gap1 phase)：从有丝分裂完成到期DNADNA复制之前的复制之前的间间隙隙时间时间 S S期期(synthesis phasesynthesis phase：DNADNA复制的时期，即DNA合成期合成期(DNA synthetic phase)G G2期期(G2 phase)：DNA复制完成到有丝分裂开始之前的一段时间 2 2、M期包括两过程期包括两过程：从细胞分

3、裂开始到结束所经历的过程 有有丝丝分裂分裂：复制的染色体被分到两个细胞核中：复制的染色体被分到两个细胞核中,胞质分裂:将整个细胞一分为二将整个细胞一分为二,形成两个子细胞形成两个子细胞 第三页，讲稿共四十二页哦从增殖的角度来看，可将高等动物的细胞分为三类：连续分裂细胞：在细胞周期中连续运转因而又称为周期细胞，如表皮生发层细胞、部分骨髓细胞休眠细胞暂不分裂：在适当的刺激下可重新进入细胞周期，称G0期细胞，如淋巴细胞、肝、肾细胞等不分裂细胞：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、多形核细胞等等第四页，讲稿共四十二页哦二、二、细胞周期各时相的合成活动细胞周期各时相的合成活

4、动 G G G G1 1 1 1期期期期(Gap1 phase)Gap1 phase)Gap1 phase)Gap1 phase)此此期期主主要要合合成成rRNArRNA、蛋蛋白白质质、脂脂类类和和碳碳水水化化合合物物。在在G G1 1期期的的后后期期,DNADNA合成酶的活性合成酶的活性大大增加大大增加G G1 1期进入期进入S S期与期与S S期激活因子有关。期激活因子有关。S S S S期期期期(synthesis phase)synthesis phase)synthesis phase)synthesis phase)DNADNA合成、合成组蛋白合成、合成组蛋白,DNADNA复制所需

5、的酶复制所需的酶DNADNA复制时复制时,不同序列的复制先后是不同的不同序列的复制先后是不同的:常染色质常染色质:先先;异染色质异染色质:后后;能转录的能转录的DNADNA:先先;不能转录的不能转录的DNA:DNA:后后;GCGC含量高含量高:先先;ATAT含量高含量高:后后;G G G G2 2 2 2 期期期期(G G G G2 2 2 2 期期期期)合合成成ATPATP、RNARNA、蛋蛋白白质质,包包括括微微管管蛋蛋白白和和成成熟熟促促进进因因子子MPF(maturation MPF(maturation promoting factor)promoting factor)等，为有丝分

6、裂作准备等，为有丝分裂作准备 有丝分裂期有丝分裂期有丝分裂期有丝分裂期(mitotic phase,M mitotic phase,M mitotic phase,M mitotic phase,M 期期期期)从从染色体染色体的的凝缩凝缩、分离分离到到平均分配平均分配到两个子细胞为止到两个子细胞为止第五页，讲稿共四十二页哦三三 细胞周期长短的测定（不作要求）细胞周期长短的测定（不作要求）1 1 1 1 标标标标记记记记有有有有丝丝丝丝分分分分裂裂裂裂百百百百分分分分率率率率法法法法（percentage percentage labeled labeled mitosesmitoses，PLM

7、PLM）：）：是一种常用的测定细胞周期时间的方法。其其原原理理是是对对测测定定细细胞胞进进行行脉脉冲冲标标记记、定定时时取取材材、利利用用放放射射自自显显影影技技术术显显示示标标记记细细胞胞，通通过过统统计计标标记记有有丝丝分分裂裂细细胞胞百百分数的办法来测定细胞周期。分数的办法来测定细胞周期。2 2 2 2流式细胞分选仪测定流式细胞分选仪测定流式细胞分选仪测定流式细胞分选仪测定流流流流式式式式细细细细胞胞胞胞分分分分选选选选仪仪仪仪是一种快速测定和分析流体细胞中细胞或者颗粒物各种参数的大型仪器.原理:主要是应用DNADNA的的含含量量在在各各个个时时期期的的差差异异：G1G2G1G2是是1

8、1C C（2n2n）；）；M M是2C C（4n4n）第六页，讲稿共四十二页哦四四 细胞的同步化（不作要求）细胞的同步化（不作要求）细胞同步化细胞同步化(synchronization)是指在自然过程中发生或经人是指在自然过程中发生或经人为处理造成的细胞周期同步化为处理造成的细胞周期同步化（一）自然同步化（一）自然同步化1 1多核体多核体多核体多核体 如粘菌只进行核分裂，而不发生胞质分裂，形成多核体。数量如粘菌只进行核分裂，而不发生胞质分裂，形成多核体。数量众多的核处于同一细胞质中，进行同步化分裂众多的核处于同一细胞质中，进行同步化分裂 2 2某些水生动物的受精卵某些水生动物的受精卵 如海胆卵

9、可以同时授精，最初的3次细胞分裂是同步的 3 3增殖抑制解除后的同步分裂增殖抑制解除后的同步分裂 如真菌的休眠孢子移入适宜环境后，它们一起发芽，同步分裂如真菌的休眠孢子移入适宜环境后，它们一起发芽，同步分裂第七页，讲稿共四十二页哦（二）人工同步化（二）人工同步化（二）人工同步化（二）人工同步化 选择同步法选择同步法(selection synchrony)selection synchrony)selection synchrony)selection synchrony)物理方法物理方法物理方法物理方法1 1 1 1）有有丝丝分裂分裂选择选择法：法：使使单层单层培养的培养的细细胞胞处处于于对

10、对数增殖期。有数增殖期。有丝丝分裂分裂细细胞胞变圆变圆隆起，与培养皿的附着性低，此隆起，与培养皿的附着性低，此时轻轻时轻轻振振荡荡，M M期期细细胞脱离器壁，胞脱离器壁，悬悬浮于培养液中，收集培养液，再加入新浮于培养液中，收集培养液，再加入新鲜鲜培养液，依法培养液，依法继续继续收集，收集，则则可可获获得一定数量的中期得一定数量的中期细细胞。胞。2 2）细细细细胞沉降分离法胞沉降分离法胞沉降分离法胞沉降分离法：不同：不同时时期的期的细细胞体胞体积积不同，而不同，而细细胞在胞在给给定离心定离心场场中沉降的速度与其半径的平方成正比，可用离心的中沉降的速度与其半径的平方成正比，可用离心的方法分离。方法

11、分离。诱导同步法诱导同步法(induction synchrony)induction synchrony)induction synchrony)induction synchrony)化学方法化学方法 1 1）DNADNADNADNA合成阴断法合成阴断法：选用DNA合成的抑制合成的抑制剂剂，可逆地抑制，可逆地抑制DNADNA合合成，可将成，可将细细胞群阻断在胞群阻断在S期或期或G/S交界交界处处。2 2）中期阻断法：利用破坏微管的药物将细胞阻断在中期，常用的药物有秋水仙素和秋水仙酰胺，第八页，讲稿共四十二页哦一、细胞分裂的类型一、细胞分裂的类型1 1、无丝分裂、无丝分裂(amitosis)

12、amitosis)又称为直接分裂：又称为直接分裂：由R.RemarkR.Remark（18411841）首次发现于首次发现于鸡胚血细胞表现为细胞核伸长，从从中部缢缩，后后细胞质分裂，其其间间不不涉涉及及纺锤体形成纺锤体形成及及染色体变化染色体变化，故称为无丝分裂。，故称为无丝分裂。如植物的如植物的胚乳细胞胚乳细胞、动物的胎膜，间充组织间充组织及肌肉细胞肌肉细胞等2 2、有丝分裂，又称为间接分裂：、有丝分裂，又称为间接分裂：由W.Fleming(1882)W.Fleming(1882)年首次发现于年首次发现于动物E.Strasburger（1880）年发现于年发现于植物植物特特点点是是有纺锤体染

13、色体出现，子染色体被平平均均分分配配到到子子细细胞胞，普遍见于普遍见于高等动植物3 3、减数分裂：指指染色体复制一次而细胞连续分裂两次的分裂方式是高等动植物配子高等动植物配子体形成的分裂方式第九页，讲稿共四十二页哦二、有丝分裂二、有丝分裂 有丝分裂过程是一个连续的过程，人为的划分六个时期：间期、前期前期、前中期前中期、中期中期、后期和末期后期和末期间期：间期：G G1期、期、S期和G2 2期，主要进行期，主要进行DNA复制准备工作（一）前期（一）前期（一）前期（一）前期(prophase)prophase)主要事件是：主要事件是：染色质凝缩染色质凝缩，每条染色体包含每条染色体包含2 2个染色单

14、体 分裂极确立与纺纺锤锤体体开开始始形形成成，S S期两个中心粒已完成复制，在前期移向两极，两对中心粒之间形成纺锤体微管，当核膜解体时，两对中心粒已到达两极，并在两者之间形成纺锤体 核仁解体核仁解体 核膜消失第十页，讲稿共四十二页哦（二）前中期（二）前中期(prometaphase)prometaphase)主要事件是纺锤体(spindle)的装配纺锤体微管的装配起始于起始于中心体（三）中期（三）中期(metaphase)metaphase)主要事件是染色体排列到赤道面上（纺锤体的中心区）左，前中期；左，前中期；右，中期右，中期 第十一页，讲稿共四十二页哦纺锤体微管的类型及其形成纺锤体微管的类

15、型及其形成 纺纺锤锤体体又又称称有丝分裂器(mitotic mitotic apparatus)apparatus)当当核核膜膜解解体体时时，两两对对中中心心粒粒已已到到达达两两极极，并并在在两两者者之之间间形形成纺锤体，纺锤体微管包括成纺锤体，纺锤体微管包括 ：着 丝 点 微 管（kinetochore mt）：也叫也叫动粒微管由中心体发出，连接在着丝点上上，负负责责将将染染色色体体牵牵引引到到纺纺锤锤体体上上，着着丝点上具有马达蛋白丝点上具有马达蛋白有丝分裂器的组成 动粒微管第十二页，讲稿共四十二页哦 星体微管（星体微管（astral mtastral mt）：）：由中心体向外放射出，末端

16、结合有马达蛋白负责两极的分离，同时确定纺锤体纵轴的方向 极体微管（polar mt或overlap mt）：也叫极微管；由中心体发出，在纺锤体中部重叠，重叠部位结合有马达蛋白负责将两极推开有丝分裂器的组成 动粒微管第十三页，讲稿共四十二页哦（四）后期四）后期四）后期四）后期(anaphase)anaphase)anaphase)anaphase)主要事件是主要事件是着丝粒分开着丝粒分开,染色单体移向两极染色单体移向两极后期可以分为两个方面：后期可以分为两个方面：后期后期A A，指染色体指染色体向两极移向两极移动动的过程的过程移动原因移动原因移动原因移动原因染色体染色体着着丝丝点微点微管管在着在

17、着丝丝点点处处去去组组装而装而缩缩短短，在，在分子分子马马达达的作用下的作用下染色体向两极移染色体向两极移动动后期后期B B，指两极间距离拉大指两极间距离拉大的过程。的过程。移动原因移动原因移动原因移动原因：一方面极体微管一方面极体微管延长延长，推动两极分离；，推动两极分离；另一另一方面星体微管去组装而缩短方面星体微管去组装而缩短，结合在星体微管正极的马结合在星体微管正极的马达蛋白牵引两极距离加大达蛋白牵引两极距离加大 后期姊妹染色单体分离 后期A染色体分离，后期B两极延伸 第十四页，讲稿共四十二页哦（五）末期（五）末期(telophase)telophase)主要事件是主要事件是染色体解螺旋

18、形成细丝,出现核仁和核膜末期涉及子核的形成和胞质分裂两个方面1 1、子核的形成、子核的形成末期子核的形成，即染色体解聚缩，核仁出现和核膜重新形成核仁由染色体上的核仁组织中心形成（NORs），几个NORS共同组成一个大的核仁前期核膜解体后，核纤层蛋白B与核膜残余小泡结合，末期核纤层蛋白B去磷酸化，介导核膜的重新装配 第十五页，讲稿共四十二页哦2 2、胞质分裂、胞质分裂（cytokinesiscytokinesis）动物细胞的胞质分裂是以形成收缩环的方式完成收缩环在后期形成，由大量平行排列的肌动蛋白和结合在上面的myosin II（肌球蛋白）等成分组成通过滑动模型，使肌动蛋白收缩环紧缩，最终将细胞

19、质一分为二 动细胞的胞质收缩环 第十六页，讲稿共四十二页哦植物胞质植物胞质分裂的机制：分裂的机制：末期两极处微管消失，中间微管中间微管保保留留，并数量增加，形成桶状的成膜成膜体体(phragmoplast)来自于高尔基体的来自于高尔基体的囊泡沿微管转运到成膜体中间，融合形成细胞板形成细胞板囊泡内的物质沉积为初生壁初生壁和和中胶中胶层层囊泡膜形成新的质膜，由于两侧质膜来源于共同的囊泡，因而膜间有许多连通的管道，形成，形成胞间连胞间连丝丝源源不断运送来的囊泡向细胞板融源源不断运送来的囊泡向细胞板融合，使合，使细胞板扩展细胞板扩展，形成完整的细胞壁，将子细胞一分为二子细胞一分为二 植物细胞成膜体的形

20、成 第十七页，讲稿共四十二页哦有丝分裂有丝分裂第十八页，讲稿共四十二页哦减数分裂减数分裂 减数分裂（减数分裂（MeiosisMeiosis）的的特点特点是DNA复制一次，细胞，细胞连续分裂连续分裂两次两次，细细胞胞经过经过减数分裂减数分裂导导致致染色体数目减少一半减数分裂可分为减数分裂可分为3 3种主要类型：种主要类型：一、配子减数分裂（gametic meiosisgametic meiosis），），也叫终端减数分裂(terminal meiosis)，其特点是减数分裂和配子的发生紧密减数分裂和配子的发生紧密联系在一起联系在一起行此种减数分裂的生物包括所有的行此种减数分裂的生物包括所有的多

21、多细细胞胞动动物物和和多数原生生物多数原生生物 在在雄性脊椎雄性脊椎雄性脊椎雄性脊椎动动动动物物物物中，中，1 1个精母个精母细细胞胞经过经过减数分裂形成减数分裂形成4 4个精个精细细胞胞，后者在经过一系列的变态发育，形成成熟的精子在雌性脊椎动物雌性脊椎动物中，1个卵母细胞经过减数分裂形成经过减数分裂形成1个卵细胞和和2-3个极体脊椎动物的脊椎动物的卵通常在通常在减数分裂减数分裂完成之前的某个阶段（中期）进行受精，受精之后减数分裂减数分裂才完成才完成第十九页，讲稿共四十二页哦二、孢子减数分裂（二、孢子减数分裂（sporic meiosissporic meiosis）也叫也叫中间减数中间减数分

22、裂分裂(intermediate meiosis)intermediate meiosis)见于见于植物植物和和某些藻类某些藻类其特点是其特点是减数分裂减数分裂和和配子发生配子发生没有直接的关系没有直接的关系减数分裂的结果是形成减数分裂的结果是形成单倍体的配子体单倍体的配子体（小孢子（小孢子和大孢子）。和大孢子）。小孢子小孢子再经过两次有次分裂形成再经过两次有次分裂形成包含一个包含一个营养核营养核和两个和两个雄配子雄配子的成熟的成熟花粉花粉，大孢大孢子子经过三次有丝分裂形成经过三次有丝分裂形成胚囊胚囊（雌配子体）（雌配子体）三、合子减数分裂（三、合子减数分裂（zygotic meiosiszy

23、gotic meiosis），），也叫初也叫初始减数分裂始减数分裂(initial meiosis)initial meiosis)仅见于仅见于真菌真菌和和某些原核生物某些原核生物它们只是在它们只是在受精之后发生减数分裂受精之后发生减数分裂，产生单倍体产生单倍体的孢子。的孢子。孢子通过孢子通过有丝分裂有丝分裂产生单倍体的子代产生单倍体的子代二倍体时期二倍体时期仅限制在仅限制在受精后受精后且仍是且仍是合子合子的这样的这样一个一个极短极短的时期的时期第二十页，讲稿共四十二页哦减数分裂时相减数分裂时相减数分裂由紧密连接的两次分裂构成减数分裂由紧密连接的两次分裂构成减数分裂减数分裂I I分离的是分离的

24、是同源染色体同源染色体，所以称为异型分裂，所以称为异型分裂（heterotypic divisionheterotypic division）减数分裂II分离的是姊妹染色体，类似于有丝分裂，所以称，类似于有丝分裂，所以称为同型分裂（为同型分裂（homotypic divisionhomotypic division）或均等分裂（equational division）第二十一页，讲稿共四十二页哦一、间期一、间期 进入减数分裂之前要经过一个较长的间期，称前减数分裂前减数分裂间期间期(premeiotic interphase)premeiotic interphase)或或前减数分裂期前减数分裂

25、期(premeiosis)premeiosis)也可分为G1 1期、S S期和期和G2期期 DNA不仅在不仅在S S期合成，而且，而且也在前期也在前期（偶线期和偶线期和粗粗线线期期 ）合成一小部分二、分裂期二、分裂期（一）、减数分裂（一）、减数分裂（一）、减数分裂（一）、减数分裂I I I I两个主要特点两个主要特点 一对同源染色体分开同源染色体分开，分别进入两个子细胞，分别进入两个子细胞，同源染色体同源染色体分开之前通常要发生交换和重组发生交换和重组在在染色体组中，同源染色体的分离是随机的 染色体组染色体组要要发生重组合发生重组合第二十二页，讲稿共四十二页哦1 1、前期、前期I I 减数分裂

26、的特殊过程主要发生在前期I，人为划分为5个时期：细线期（leptotene）偶线期(zygotene stage)粗线期（pachytene）双线期（diplotene）终变期（diakinesis）1）细线期(leptotene stage):又称凝集期(condensation stage)特点:电镜下，染色体是由两条染色单体构成的。染色体呈细线状，具有念珠状的染色粒 第二十三页，讲稿共四十二页哦2 2）偶线期）偶线期(zygotene stage)zygotene stage)又叫合线期又叫合线期（zygotenezygotene）：特点：特点:同源染色体同源染色体(homologous

27、 chromosomes)homologous chromosomes)配配对对(也叫也叫联联会会(synapsis)synapsis)同源染色体间形成同源染色体间形成联会复合体联会复合体(synaptonemal complexsynaptonemal complex，SC)SC)在光镜下可以看到两条结合在一起的染色在光镜下可以看到两条结合在一起的染色体，称为体，称为二价体二价体（bivalentbivalent）。）。每一对同源每一对同源染色体都经过复制，含染色体都经过复制，含四个染色单体四个染色单体，所以，所以又称为又称为四分体四分体（tetradtetrad）3)3)粗粗线线期期(pa

28、chytene stage,pachynema)pachytene stage,pachynema)：又又称重称重组组期期(recombination stage)recombination stage)。特点特点:同源染色体的同源染色体的非姊妹染色非姊妹染色单单体之体之间间发发生染色生染色体的体的交交换换重重组组在在联联会复合体的梯状会复合体的梯状结结构中出构中出现现的的重重组组节节(recombination nodules)recombination nodules)偶线期的染色体形态结构 联会复合体中的重组节 第二十四页，讲稿共四十二页哦4 4）双线期双线期(diplotene sta

29、ge)：特点特点:联会的同源染色体同源染色体开始分离开始分离，但在交叉点交叉点(chiasma)chiasma)交叉的交叉的数目和和位置在每个二价体上而随着时间推移，向端部移动，这种移动现象称为，这种移动现象称为端化(terminalization)terminalization)，端化过程一直一直进进行行到中期 5 5）终变期）终变期(diakinesis)：又称再凝集期又称再凝集期(recondensation recondensation stage)stage)：特点:二价体显著变短二价体显著变短，染色质包装压缩成染色体核仁消失 中心体移向两体,并形成纺锤体核被膜破裂破裂和和消失消失

30、双线期的染色体交叉 第二十五页，讲稿共四十二页哦2 2 2 2、中期、中期、中期、中期I I I I主要特点主要特点:染色体排列在赤道面上上每个二价体(四分体)有4 4个着丝粒个着丝粒3 3、后期、后期I I I I主要特点:同源染色体同源染色体在两极纺锤体的作用下分开,逐渐逐渐移向两极移向两极染色体数目减半减半4 4、末期、末期I I 有两种类型的末期有两种类型的末期1）没有明显可见的染色体去凝集凝集2）完全逆转到间期核的状态完全逆转到间期核的状态：染色体要去凝集、重新形成核被膜染色体要去凝集、重新形成核被膜染色体到达两极后，解旋为细丝状、核膜重建、核仁形成，同时进行胞质分裂第二十六页，讲稿

31、共四十二页哦5 5、减数分裂间期减数分裂间期 有些生物没有间期，而由末期I直接转为前期II在减数分裂I和II之间的间期很短，不进行DNA的合成（二）、减数分裂II 可分为前、中、后、末四个四期，与有丝分裂相似 如果在末期重新形成了核被膜，则在前期要将核被膜解体，重新包装压缩染色体 第二十七页，讲稿共四十二页哦减数分裂的生物学意义减数分裂的生物学意义减数分裂的生物学意义减数分裂的生物学意义 减减数数分分裂裂保保证证了了有性生殖生物在在世世代代交交替替中中染色体数目的恒定 减数分裂是减数分裂是遗传重组的原动力，增加了生物多样性有丝分裂与减数分裂的比较 第二十八页，讲稿共四十二页哦第二节第二节 细胞

32、周期的调控细胞周期的调控 细胞周期中的基本事件,如DNA复制、有丝分裂、胞质分裂都是通过中央的细胞周期控制系统控制的中央控制系统如同一个顺时钟移动的指针,当它到达某一位置时触发一个反应 细胞周期控制模拟系统 第二十九页，讲稿共四十二页哦成熟促成熟促进进因子因子(MPFMPF)、细细胞分裂有关的基因胞分裂有关的基因（CDCCDC）、）、周期蛋白周期蛋白(cyclincyclin)的发现的发现 一、早熟染色体凝集：一、早熟染色体凝集：RaoRao和和Johnson(1970Johnson(1970、19721972、1974)1974)将将HelaHela细胞的细胞的M M期期细细胞胞与与间间期期

33、细细胞胞融合融合，发现发现融合的融合的间间期期细细胞胞产产生了形生了形态态各异的各异的早熟凝集染色体早熟凝集染色体(prematurely prematurely condensed chromosomecondensed chromosome，PCC)PCC)这种现象叫做这种现象叫做早熟染色体凝集早熟染色体凝集(premature chromosome condensation)premature chromosome condensation)G G1 1期期PCCPCC为为单线状单线状，因，因DNADNA未复制未复制S S期期PCCPCC为为粉末粉末状，因状，因DNADNA由由多个部位开

34、始复制多个部位开始复制G G2 2期期PCCPCC为为双线染色体双线染色体，说明，说明DNADNA复制已完成复制已完成 第三十页，讲稿共四十二页哦同类M期细胞可以诱导PCCPCC不不同同类类的的M期细胞也可以诱导PCC产生，如人人和蟾蜍的细胞融合时同样有PCC产生产生即说明M M期期细细胞胞具具有有某某种种促促进进间间期期细细胞胞进进行行分分裂裂的的因因子子，即成熟促进因子(MPF)MPF)1 1、细细细细胞分裂有关的基因胞分裂有关的基因胞分裂有关的基因胞分裂有关的基因（CDCCDC）19601960s Leland Hartwell（利利兰兰哈哈特特韦韦尔尔）以芽芽殖殖酵酵母母为实验材料分离

35、出了细细胞胞分分裂裂有有关关的的基基因因(cell division cycle gene，CDC)。如芽殖酵母的cdc28cdc28基基因因，在在G2/M转换点发挥重要的功能Hartwell还提出了checkpointcheckpoint（细细胞胞周周期期检检验验点点）的的概概念念，指指当DNADNA受到损伤时，细胞周期会停下来 1970s Paul Nurses Paul Nurse等人分离出了裂殖酵母分离出了裂殖酵母cdc2、cdc25 第三十一页，讲稿共四十二页哦2 2 2 2、周期蛋白周期蛋白周期蛋白周期蛋白(cyclin)cyclin)cyclin)cyclin)：19831983

36、年年Timothy HuntTimothy Hunt（蒂莫西蒂莫西亨特亨特）首首次次发现发现海胆卵海胆卵受精后，在其卵裂受精后，在其卵裂过过程中程中两种两种蛋白蛋白质质的含量随的含量随细细胞周期胞周期剧剧烈振烈振荡荡在每一在每一轮轮间间期开始合成期开始合成，G G2 2/M/M时时达到高峰达到高峰，M M结结束后突然消失束后突然消失，下，下轮间轮间期又重新合成，期又重新合成，故命名故命名为为周期蛋白周期蛋白(cyclin)cyclin)3 3 3 3、MPFMPFMPFMPF的实质的实质的实质的实质19881988年年M.M.J.J.LohkaLohka 纯纯化化了了爪爪蟾蟾的的MPFMPF，

37、经经鉴鉴定定由由3232KDKD和和4545KDKD两两种种蛋蛋白白组组成成，二二者者结合可使结合可使多种蛋白质磷酸化多种蛋白质磷酸化后后来来Paul Paul NurseNurse（19901990）进进一一步步的的实实验验证证明明 P P3232实实际际上上是是CDC2CDC2的的 同同 源源 物物，而而P P4545是是cyclinBcyclinB的的同同源源物物，从从而而将将细细胞胞周周期期三三个个领域的研究联系在一起领域的研究联系在一起即即MPF MPF MPF MPF=CDC2 CDC2 CDC2 CDC2 +Cyclin BCyclin BCyclin BCyclin B MPF

38、MPF的实质的实质第三十二页，讲稿共四十二页哦2001年诺贝尔生理学与医学奖授予了美国科学家利兰哈特韦尔哈特韦尔细细细细胞分裂有关的基因胞分裂有关的基因胞分裂有关的基因胞分裂有关的基因（CDCCDCCDCCDC）英国科学家蒂莫西亨特亨特周期蛋白周期蛋白周期蛋白周期蛋白(cyclin)cyclin)cyclin)cyclin)英国科学家保罗纳西纳西MPFMPFMPFMPF的实质：的实质：的实质：的实质：MPF=CDC2+Cyclin BMPF=CDC2+Cyclin BMPF=CDC2+Cyclin BMPF=CDC2+Cyclin B 以表彰他们发现了细胞周期的关键调节机制 第三十三页，讲稿共

39、四十二页哦MPFMPF MPFMPF的结构的结构的结构的结构：MPF=CDC2+Cyclin BMPF=CDC2+Cyclin BMPF=CDC2+Cyclin BMPF=CDC2+Cyclin B MPFMPF是两个不同的亚基组成的异质二聚体是两个不同的亚基组成的异质二聚体1 1、CDC2CDC2CDC2CDC2是催化亚基（CDCCDCCDCCDC基基基基因因因因所所所所编编编编码码码码的的的的蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质）,要与与细细胞胞周周期期蛋蛋白白结结合才具有激合才具有激酶酶的活性的活性它能够将将磷磷酸酸基基团团从从ATPATP转转移移到到特特定定底底物物的的丝丝氨氨酸酸和和苏苏氨氨酸酸

40、残残基基上上,这种蛋白激酶后来被称为周周期期蛋蛋白白依依赖赖性性激激酶酶(cyclin-dependent kinases,Cdks)目目前前发发现现的的CDKCDK在在动动物物中中有有7种。各各种种CDKCDK分子均含有一一段段相相似似的的激激酶酶结结构构域域，这一区域（即PSTAIREPSTAIRE）与与周周期期蛋蛋白白的的结结合合有有关关因因此此CDC2CDC2CDC2CDC2又又被被被被称称称称为为为为CDK1CDK1，激激活活的的CDK1CDK1可可将靶蛋白磷酸化而而产产生生相相应应的的生生理理效效应应，如如将核纤层蛋白磷酸化导致核纤层解体、核膜消失，将H1磷酸化导致染色体的凝缩等等

41、第三十四页，讲稿共四十二页哦2、另一个亚基称作周期蛋白(cyclin)周期蛋白不仅仅起激活CDKCDK的作用，还决定了CDK何何时时、何何处处、将何种底物磷酸化，、将何种底物磷酸化，从而推动细胞周期的前进这种周期性变化是靠对这种周期性变化是靠对周期蛋白的降解来调控的周周期期蛋蛋白白的的降降解解是是通通过过对对后期促进复合物（也叫后期促进因子）(anaphase-promoting anaphase-promoting complex,APC)complex,APC)活活性性的的控控制制进进行行调节的。调节的。APC作作用用是是将泛泛素素（也也叫叫遍遍在在蛋蛋白白）连连接接到到周期蛋白上来启动周

42、期蛋白的降解周期蛋白的降解具有较较高活性的高活性的APC复合物复合物中有几个亚基是被磷酸化的被磷酸化的通通过过调调调调控控控控APCAPCAPCAPC的的的的磷磷磷磷酸酸酸酸化化化化来来来来控控控控制制制制周周周周期期期期蛋蛋蛋蛋白白白白的的的的泛泛泛泛素素素素化化化化从而控控控控制制制制周周周周期期期期蛋白的降解蛋白的降解蛋白的降解蛋白的降解MPF的活性在细胞周期中波动很大,在有丝分裂前急剧升高,但在有丝分裂后急剧下降直到零原因是：周期蛋白浓度在细胞周期中呈周期性变化第三十五页，讲稿共四十二页哦周期细胞中有丝分裂周期蛋白水平的调节 第三十六页，讲稿共四十二页哦不同类型的周期蛋白不同类型的周期

43、蛋白激酶复 合体（MPF）脊椎动物芽殖酵母CyclinCDKCyclinCDKG1-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)第三十七页，讲稿共四十二页哦周期蛋白周期蛋白连连接泛素接泛素详细过程详细过程E1、E2、E3的参与（不作要求）第三十八页，讲稿共四十二页哦细胞周期检验点细胞周期检验点 细胞要分裂，必须正确复制DNA和和达达到到一一定定的

44、的体积，在获得足够物质支持分裂以前，细胞不可能进行分裂细细胞胞周周期期的的运运行行，是是在在一一系系列列称称为为检检验验点点（check point）的严格检控下进行的当当DNADNA发生损伤，复复制制不不完完全全或纺纺锤锤体体形形成成不不正正常常，周周期期将将被被阻断阻断细细胞胞周周期期检检验验点点由由感感受受异异常常事事件件的的感感受受器器、信号传导通路和和效应器构成，主要检验点包括：1、G G G G1 1 1 1/S/S/S/S检检检检验验验验点点点点:在酵母中称startstart点点，在在 哺哺 乳乳 动动 物物 中中 称称R点(restriction point)控制控制控制控制

45、细胞由细胞由静止状态的G G1 1进入DNADNA合成期合成期 相相关关的的事事件件包包括括：DNADNA是是否否损损伤伤？细细胞胞外外环环境境是是否否适适宜宜？细细胞胞体体积是否足够大？积是否足够大？第三十九页，讲稿共四十二页哦2 2、S S期检验点：期检验点：DNA复制是否完成？3 3、G G2 2/M/M检验点：检验点：是决定细胞一分为二的控制点 相相关关的的事事件件包包括括：DNA是否损伤？细胞体积是否足够大？4、中-后期检验点（纺锤体组装检验点）：任何一个着丝点没有正确连接到纺锤体上，都会抑制APC的活性，引起细胞周期中断细胞周期中三个主要的检验点：G1/S检验点、G2/M检验点、中-后期检验点第四十页，讲稿共四十二页哦三个主要的检验点的调控1、在G1-S期，cyclinE与CDK2结合，促进细胞通过G1/S限制点而进入S期2、在G2-M期，cyclinA、cyclinB与CDK1结合，CDK1使底物蛋白磷酸化如将组蛋白H1磷酸化导致染色体凝缩，核纤层蛋白磷酸化使核膜解体等下游细胞周期事件第四十一页，讲稿共四十二页哦感感谢谢大大家家观观看看第四十二页，讲稿共四十二页哦