細(xì)胞周期翟中與細(xì)胞

1、關(guān)于細(xì)胞周期翟中和細(xì)胞第一張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月細(xì)胞增殖是生命的基本特征。初生嬰兒1012個(gè)細(xì)胞，成人1014個(gè)，約200種類(lèi)型。成人每秒鐘有數(shù)百萬(wàn)新細(xì)胞產(chǎn)生。一個(gè)大腸桿菌若按20分鐘分裂一次，并保持這一速度，則兩天即可超過(guò)地球的重量。第二張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 基本概念MAJOR CONCEPTS第三張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、什么是細(xì)胞周期 細(xì)胞分裂結(jié)束到下一次細(xì)胞分裂結(jié)束所經(jīng)歷的過(guò)程。分為：G1期(gap1)，分裂完成到DNA復(fù)制之前。S期(synthesis phase)，DNA復(fù)制階段。G2期(gap2)，DNA復(fù)制完成

2、到分裂之前。M期，又稱D期，分裂開(kāi)始到結(jié)束。第四張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Eucaryotic Cell Cycle A typical mammalian cell has a cell cycle time of 24 hours, with 12 hr G1, 6-8 hr S, 3-4 hr G2, and 1 hr M 第五張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月根據(jù)細(xì)胞周期可將高等動(dòng)物細(xì)胞分為3類(lèi)：連續(xù)分裂細(xì)胞，如表皮生發(fā)層、骨髓干細(xì)胞。休眠細(xì)胞，暫不分裂，適當(dāng)刺激下可重新進(jìn)入細(xì)胞周期，稱G0期細(xì)胞，如淋巴細(xì)胞、肝、腎細(xì)胞等。不分裂細(xì)胞，又稱終端細(xì)胞，不再分裂，如

3、神經(jīng)、肌肉、多形核細(xì)胞等。第六張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、細(xì)胞周期時(shí)間的測(cè)定G1期差異較大，M期最短，約0.54.5小時(shí)。周期長(zhǎng)短與物種/細(xì)胞類(lèi)型有關(guān)。測(cè)定方法：標(biāo)記有絲分裂百分率法（PLM），用3H TDR對(duì)測(cè)定細(xì)胞脈沖標(biāo)記、定時(shí)取材，通過(guò)統(tǒng)計(jì)標(biāo)記有絲分裂細(xì)胞百分?jǐn)?shù)來(lái)測(cè)定細(xì)胞周期。第七張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第八張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、細(xì)胞同步化（一）自然同步化1. 多核體：粘菌、瘧原蟲(chóng)。2 . 水生動(dòng)物受精卵：海膽、兩棲類(lèi)。3. 增殖抑制解除后的同步分裂：真菌休眠孢子。第九張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（二）人工同步化1

4、. 選擇同步化1）有絲分裂選擇法優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，同步化程度高，細(xì)胞不受藥物傷害。缺點(diǎn)：獲得的細(xì)胞數(shù)量較少（分裂細(xì)胞約占1%2%） 。2）細(xì)胞沉降分離法優(yōu)點(diǎn)：可用于任何懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞。缺點(diǎn)：同步化程度較低。第十張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2. 誘導(dǎo)同步化1）DNA合成阻斷法：用DNA合成抑制劑，可逆阻斷細(xì)胞周期，然后釋放。常用TDR雙阻斷法。優(yōu)點(diǎn)：同步化程度高；缺點(diǎn)：產(chǎn)生非均衡生長(zhǎng)，個(gè)別細(xì)胞體積增大。2）中期阻斷法用秋水仙素等微管抑制劑將細(xì)胞阻斷在中期。優(yōu)點(diǎn)是便于觀察染色體，缺點(diǎn)是可逆性較差。第十一張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 有絲分裂MITOSIS第十二張，P

5、PT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、細(xì)胞分裂的類(lèi)型無(wú)絲分裂：又稱直接分裂，由Remark（1841）發(fā)現(xiàn)于雞胚血細(xì)胞，不涉及紡錘體形成及染色體變化 。有絲分裂：又稱間接分裂，由Fleming (1882)和Strasburger(1880)發(fā)現(xiàn)。減數(shù)分裂：DNA復(fù)制1次，細(xì)胞連續(xù)分裂2次。第十三張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、有絲分裂過(guò)程為了便于描述人為的劃分為六個(gè)時(shí)期：間期（interphase）；前期(prophase)；前中期(premetaphase)；中期(metaphase)；后期(anaphase)；末期(telophase)。間期包括G1期、S期和G2期，進(jìn)行

6、DNA、中心體復(fù)制，細(xì)胞體積增大等準(zhǔn)備工作。第十四張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（一）前期染色質(zhì)凝縮，分裂極確立與紡錘體開(kāi)始形成，核仁解體，核膜消失。第十五張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月S期中心粒已完成復(fù)制，核膜解體時(shí)，中心粒已到達(dá)兩極，并形成紡錘體。紡錘體的三種微管結(jié)構(gòu)：極體微管（polar mt）；著絲點(diǎn)微管（kinetochore mt；星體微管（astral mt）。第十六張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第十七張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（二）前中期從核膜解體到染色體排列到赤道面上。第十八張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（三）中

7、期染色體排列到赤道面上。第十九張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（四）后期指妹妹染色體單體分開(kāi)并移向兩極的時(shí)期。分為后期A、后期B兩個(gè)過(guò)程。第二十張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Anaphase A: separation of the sister chromatids.第二十一張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Anaphase B: separation of the poles. 第二十二張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Microtubules and Motors in the spindle第二十三張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（五）末

8、期從子染色體到達(dá)兩極，至形成兩個(gè)新細(xì)胞為止的時(shí)期。涉及子核的形成和胞質(zhì)分裂兩個(gè)方面。第二十四張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月末期核纖肽B去磷酸化，介導(dǎo)核膜重新裝配，同時(shí)染色體解聚縮，核仁出現(xiàn)和核膜重新形成。核分裂與胞質(zhì)分裂是相繼發(fā)生的，屬于兩個(gè)分離的過(guò)程，如：大多數(shù)昆蟲(chóng)的卵，核可進(jìn)行多次分裂而無(wú)胞質(zhì)分裂，某些藻類(lèi)的多核細(xì)胞可長(zhǎng)達(dá)數(shù)尺，以后胞質(zhì)才分裂形成單核細(xì)胞。子核的形成與胞質(zhì)分裂第二十五張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月動(dòng)物的胞質(zhì)分裂通過(guò)胞質(zhì)收縮環(huán)的收縮實(shí)現(xiàn)，收縮環(huán)由平行排列的肌動(dòng)蛋白組成。用細(xì)胞松弛素處理這一時(shí)期的細(xì)胞，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？第二十六張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于

9、2022年6月Dividing Muscle Myoblast (primitive muscle cell) (SEM x8,000)第二十七張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月植物細(xì)胞末期近兩極處紡錘絲消失，中間微管保留，形成成膜體。來(lái)自高爾基體囊泡沿微管轉(zhuǎn)運(yùn)到成膜體中間。融合形成細(xì)胞板，囊泡的內(nèi)含物形成初生壁和中膠層，囊泡膜形成質(zhì)膜，融合留下的管道形成胞間連絲。第二十八張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十九張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 減數(shù)分裂Meiosis由連續(xù)兩次分裂構(gòu)成：通常減數(shù)分裂I分離的是同源染色體，所以稱為異型分裂（heterotypic

10、 division）或減數(shù)分裂（reductional division）。減數(shù)分裂II分離的是姊妹染色體，類(lèi)似于有絲分裂，所以稱為同型分裂（homotypic division）或均等分裂（equational division）。為了描述方便將減數(shù)分裂分為不同時(shí)期。第三十張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月MeiosisConcepts:Gametic meiosisSporic meiosisZygotic meiosis第三十一張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、間期稱前減數(shù)分裂間期或前減數(shù)分裂期(premeiosis)，也分為G1、S和G2期。G2期是有絲分裂向減數(shù)分

11、裂轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵時(shí)期。S期時(shí)間較長(zhǎng)，部分DNA（約0.3%左右）是在合線期合成的。第三十二張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、分裂期（一）減數(shù)分裂I1. 前期I通常分為5個(gè)時(shí)期：leptotene ，zygotene ，pachytene，diplotene，diakinesis。第三十三張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2 . 中期I3 . 后期I：同源染色體隨機(jī)分向兩極，染色體重組，人類(lèi)染色體重組概率有223個(gè)。4 . 末期I5 . 減數(shù)分裂間期。 （二）減數(shù)分裂II可分為前、中、后、末四個(gè)四期，與有絲分裂相似。一個(gè)精母細(xì)胞形成4個(gè)精子；一個(gè)卵母細(xì)胞形成一個(gè)卵子及2-3個(gè)極體

12、。 第三十四張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Chromosome recombination 1第三十五張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Chromosome recombination 2Minimum number of gamete types = 2n , In humans, n = 23第三十六張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、聯(lián)會(huì)復(fù)合體SC由兩條同源染色體沿縱軸形成，外觀呈梯子狀。SC幫助交換的完成，SC上有重組節(jié)，是交換發(fā)生的部位。SC主要由堿性蛋白質(zhì)和RNA組成，含有少量DNA。SC形成合線期，成熟于粗線期，消失于雙線期。在細(xì)線期/合線期加入DN

13、A合成抑制劑，則抑制SC形成。 第三十七張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月synaptonemal complex第三十八張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié) 細(xì)胞周期調(diào)控CELL CYCLE CONTROL第三十九張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、研究背景1970s Rao等發(fā)現(xiàn)與M期細(xì)胞(Hela)融合的間期細(xì)胞染色體發(fā)生凝縮，稱為早熟凝集染色體。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(gè)部位開(kāi)始復(fù)制。G2期PCC為雙線染色體，說(shuō)明DNA復(fù)制已完成。不同類(lèi)的M期細(xì)胞也可誘導(dǎo)PCC產(chǎn)生，說(shuō)明M期細(xì)胞具有促進(jìn)間期細(xì)胞進(jìn)行分裂的因子，

14、即成熟促進(jìn)因子( MPF)。第四十張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月prematurely condensed chromosome，PCCG1SG2第四十一張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Hartwell 1960s, Nurse 1970s 分別以芽殖酵母和裂殖酵母為材料，利用溫度敏感突變株，發(fā)現(xiàn)許多與細(xì)胞分裂有關(guān)的基因( cdc)。如：裂殖酵母cdc2、 芽殖酵母cdc28突變型在限制溫度下無(wú)法分裂；wee1突變型則提早分裂，cdc25突變型細(xì)胞體積增大而不分裂；cdc2和cdc28都編碼34KD的蛋白激酶，促進(jìn)細(xì)胞周期進(jìn)行，weel和cdc25分別表現(xiàn)為抑制和促進(jìn)cd

15、c2的活性。第四十二張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月FISSION YEAST 第四十三張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月BUDDING YEAST 第四十四張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Cdc 25 & Wee1 mutant第四十五張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月T. Hunt 1980s發(fā)現(xiàn)海膽的卵裂過(guò)程中兩種蛋白質(zhì)的含量隨細(xì)胞周期振蕩，命名為cyclin A和B，其mRNA能誘導(dǎo)蛙卵成熟。1988年Lohka將非洲爪蟾的MPF純化。經(jīng)鑒定MPF由32KD和45KD兩種蛋白組成，是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)MPF=cdc2+clycl

16、in B第四十六張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Leland H. Hartwell R. Timothy (Tim) Hunt Sir Paul M. Nurse 2001年10月8日美國(guó)人LelandHartwell、英國(guó)人Paul Nurse、TimothyHunt因?qū)?xì)胞周期調(diào)控機(jī)理的研究而獲諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。第四十七張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、CDKcdc2與細(xì)胞周期蛋白結(jié)合才具有激酶的活性，故名細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶(CDK)。cdc2又稱CDK1，可將特定蛋白磷酸化，如：將核纖肽磷酸化導(dǎo)致核纖層解體、核膜消失；將H1磷酸化導(dǎo)致染色體的凝縮等。在動(dòng)物中已

17、知7種CDK。均含PSTAIRE保守序列，與周期蛋白的結(jié)合有關(guān)。第四十八張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子CKI對(duì)細(xì)胞周期起負(fù)調(diào)控作用，分為：Ink4: 抑制cdk4cyclin D1, cdk6cyclin D1。Kip：抑制大多數(shù)CDK。其中P21cip1還能與DNA聚合酶的輔助因子PCNA結(jié)合，直接抑制DNA的合成。第四十九張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月四、細(xì)胞周期蛋白cyclin特點(diǎn)：在細(xì)胞周期中呈周期性變化。含有一段約100個(gè)氨基酸的保守序列，稱為周期蛋白框，介導(dǎo)與CDK結(jié)合。作用：激活和引導(dǎo)CDK作用于不同底物。已知30余種，分

18、為4類(lèi)：G1型、G1/S型、S型、M型。第五十張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月不同類(lèi)型的CDK/cyclin復(fù)合體*包括D1-3，各亞型cyclin D在不同細(xì)胞中的表達(dá)量不同，但具有相同的功效。第五十一張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月G1期，在生長(zhǎng)因子的刺激下，cyclin D表達(dá)，并與CDK4、CDK6結(jié)合，使下游的蛋白質(zhì)如Rb磷酸化，釋放轉(zhuǎn)錄因子E2F，促進(jìn)許多基因的轉(zhuǎn)錄，如編碼cyclinE、A和CDK1的基因。G1-S期，cyclinE與CDK2結(jié)合，激活DNA復(fù)制。G2-M期，cyclinA、cyclinB與CDK1結(jié)合，CDK1引起染色體凝縮、核膜解體等。第五

19、十二張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月G1 CDK activate transcription factor E2F第五十三張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月CELL CYCLE REGULATION第五十四張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月中期當(dāng)MPF活性達(dá)到最高時(shí)，激活A(yù)PC，通過(guò)泛素化途徑降解cyclin B，完成細(xì)胞周期。分裂期周期蛋白N端具有降解盒。泛素由76個(gè)氨基酸組成，高度保守。共價(jià)結(jié)合泛素的蛋白能被蛋白酶體識(shí)別和降解，是細(xì)胞內(nèi)短壽命蛋白和異常蛋白降解的普遍途徑。第五十五張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Destruction Box in Cy

20、clins第五十六張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月26S蛋白酶體是大型的蛋白酶，可將泛素化的蛋白質(zhì)分解成短肽。第五十七張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月M期CDK的激活起始于分裂期cyclin的積累。結(jié)合cyclin B的CDK1被Wee1將Thr14和Tyr15磷酸化而不具有活性，使CDK/cyclin不斷積累。在M期，Wee1的活性下降，cdc25使CDK去磷酸化，去除了CDK活化的障礙。CDK的激活需要Thr161的磷酸化，它是在CDK激酶(CDK activating kinase CAK)的作用下完成的。 五、M期CDK的激活第五十八張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月CDK ACTIVATING第五十九張，PPT共六十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月六、細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)（check point）組成：感受器、信號(hào)傳導(dǎo)通路、效應(yīng)器。主要檢驗(yàn)點(diǎn)：G1/S檢驗(yàn)點(diǎn)：DNA是否損傷？細(xì)胞外環(huán)境是否適宜？細(xì)胞體積是