細(xì)胞生物學(xué)(1)課件

1、細(xì)胞生物學(xué)王峰松Anhui Medical University普通光學(xué)顯微鏡以可見光為光源，熒光顯微鏡的光源是以紫外線為光源，而電子顯微鏡是以電子束為光源。電子顯微鏡按工作原理和用途的不同可分為透射電鏡和掃描電鏡。掃描電鏡：觀察樣品表面的結(jié)構(gòu)特征； 透射電鏡：觀察樣品的內(nèi)部精細(xì)結(jié)構(gòu)。一、顯微成像技術(shù)：第二章 細(xì)胞生物學(xué)研究方法R = 0.61 /n Sin= 0.61 /NA 分辨率: 指能分辨出的相鄰兩個質(zhì)點間最小距離的能力，這種距離稱為分辨距離，它受到光衍射性質(zhì)的限制。分辨率由光源的波長、物鏡的鏡口角、介質(zhì)折射率三種因素決定。=照明光源的波長。n=聚光鏡和物鏡之間介質(zhì)的折射率。 =樣品對

2、物鏡角孔徑的半角。數(shù)值孔徑(又叫鏡口率) 是物鏡和聚光鏡聚光能力的主要技術(shù)參數(shù)，是判斷兩者(尤其對物鏡而言)性能高低的重要標(biāo)志。數(shù)值孔徑越大，進(jìn)入物鏡的光越多；介質(zhì)的折射率越大，則數(shù)值孔徑越大，這些都可以使分辨率提高。放大率：最終成像的大小與原物體大小的比值。對顯微鏡來說，最重要的性能參數(shù)是分辨率，而不是放大倍數(shù)。顯微鏡類型 分辨本領(lǐng) 光源 透鏡 成像原理光學(xué)顯微鏡 200nm 可見光 玻璃透鏡 利用樣本對光的吸收形成 明暗反差和顏色變化 電子顯微鏡 0.2nm 電子束 電磁透鏡 利用樣品對電子的散射和 投射形成明暗反差熒光顯微鏡技術(shù)： （包括激光掃描共聚焦顯微鏡、超高分辨率顯微鏡）熒光顯微鏡

3、技術(shù)包括免疫熒光技術(shù)和熒光素直接標(biāo)記技術(shù)。熒光共振能量轉(zhuǎn)移：熒光共振能量轉(zhuǎn)移是指兩個熒光發(fā)色基團(tuán)在足夠靠近時，當(dāng)供體分子吸收一定頻率的光子后被激發(fā)到更高的電子能態(tài)，在該電子回到基態(tài)前，通過偶極子相互作用，實現(xiàn)了能量向鄰近的受體分子轉(zhuǎn)移（即發(fā)生能量共振轉(zhuǎn)移）。可用于研究活細(xì)胞生理條件下研究蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)間相互作用及其發(fā)生的時空性。如果兩個蛋白質(zhì)分子的距離在10nm之內(nèi)，一般認(rèn)為這兩個蛋白質(zhì)分子存在直接相互作用。熒光漂白恢復(fù)技術(shù)： 以高能量激光束的照射使細(xì)胞特定區(qū)域的熒光發(fā)生不可逆的淬滅（漂白），隨后其它區(qū)域的熒光標(biāo)記分子會運(yùn)動到漂白區(qū)（恢復(fù)），可以用來檢測活細(xì)胞表面或細(xì)胞內(nèi)部分子的運(yùn)動以及在各種

4、結(jié)構(gòu)上分子動態(tài)變化率。超薄切片：電子束穿透力很弱，須將標(biāo)本制成40-50nm（小于100nm）的超薄切片。方法：透射電鏡觀察的組織細(xì)胞樣本在超薄切片之前常用戊二醛和四氧化鋨雙重固定；丙酮逐漸脫水；環(huán)氧樹脂包埋；切片；采用檸檬酸鉛和醋酸雙氧鈾等進(jìn)行染色。透射電鏡的樣品制備包括固定、脫水、包埋、切片、染色五個步驟。主要電鏡制樣技術(shù)：超薄切片技術(shù) 分辨率5nm負(fù)染技術(shù) 分辨率1.5nm冰凍蝕刻技術(shù)快速冷凍深度蝕刻技術(shù)低溫電鏡技術(shù)二、細(xì)胞組分的分析方法：一）離心分離方法：利用超速離心機(jī)對細(xì)胞組分進(jìn)行分級分離的常用方法有：差速離心法、密度梯度離心法。1000g, 10min20000g, 20min80

5、000g, 1h150000g, 3h 差速離心： 利用不同離心速度所產(chǎn)生的不同離心力，將亞細(xì)胞組分和各種顆粒進(jìn)行分開的方法。 密度梯度離心：利用各組分在介質(zhì)中的沉降系數(shù)不同，使各組分形成區(qū)帶。分為速度沉降和等密度沉降或稱平衡沉降兩種。The separation of molecules by column chromatography. The sample is applied to the top of a cylindrical glass or plastic column filled with a permeable solid matrix, such as cellulos

6、e, immersed in solvent. Then a large amount of solvent is pumped slowly through the column and is collected in separate tubes as it emerges from the bottom. Various components of the sample travel at different rates through the column and are thereby fractionated into different tubes. 分離不同蛋白:Column

7、chromatography 柱層析將蛋白質(zhì)混合液通過用固體性顆粒充填的玻璃、塑料或不繡鋼柱。Three types of matrices used for chromatography. In ion-exchange chromatography/離子交換層析 (A) the insoluble matrix carries ionic charges that retard molecules of opposite charge. Matrices commonly used for separating proteins are DEAE-cellulose, which is p

8、ositively charged, and CM-cellulose and phosphocellulose, which are negatively charged. In gel-filtration chromatography/凝膠過濾層析 (B) the matrix is inert but porous. Molecules that are small enough to penetrate into the matrix are thereby delayed and travel more slowly through the column. Beads of cro

9、ss-linked polysaccharide (dextran or agarose) are available commercially in a wide range of pore sizes, making them suitable for the fractionation of molecules of various molecular weights, from less than 500 to more than 5 x 106. Affinity chromatography/親和層析 (C) utilizes an insoluble matrix that is

10、 covalently linked to a specific ligand, such as an antibody molecule or an enzyme substrate, that will bind a specific protein. 二）細(xì)胞內(nèi)特異核苷酸序列的定位與定性：原位雜交技術(shù)（定義或原理）：用帶有標(biāo)記的特定核酸分子作探針，通過分子雜交（堿基互補(bǔ)配對原理）確定特殊核苷酸序列在染色體上或在細(xì)胞中的位置的方法，稱為原位雜交。在光鏡水平，探針可用放射性核素或熒光標(biāo)記；在電鏡水平，與免疫膠體金技術(shù)結(jié)合，探針可用生物小分子標(biāo)記。四）放射自顯影技術(shù)/autoradiograp

11、hy： 概念：利用核素的電離輻射使含AgBr或AgCl的乳膠感光的作用，對細(xì)胞內(nèi)生物大分子進(jìn)行定性、定位與半定量研究，對細(xì)胞內(nèi)生物大分子進(jìn)行動態(tài)和追蹤研究，主要包含前體物摻入和放射顯影兩個步驟。研究DNA、RNA、蛋白質(zhì)在細(xì)胞中的代謝，常用的同位素標(biāo)記物有：DNA: 3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷RNA：3H標(biāo)記的尿嘧啶核苷Protein: 35S標(biāo)記的甲硫氨酸和半胱氨酸，3H或14C標(biāo)記的甲硫氨酸或亮氨酸三、細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞工程與顯微操作技術(shù)：原代培養(yǎng)(primary culture cell): 從機(jī)體取出后立即培養(yǎng)的細(xì)胞。一般傳代不超過10代。傳代培養(yǎng)(subculture cell)：適應(yīng)在

12、體外培養(yǎng)條件下持續(xù)培養(yǎng)的細(xì)胞。細(xì)胞株（Cell Strain）:通過選擇法或克隆形成法從原代培養(yǎng)物或細(xì)胞系中獲得具有特殊性質(zhì)或標(biāo)志物的培養(yǎng)物，亦即由單細(xì)胞增殖形成的細(xì)胞群，稱為細(xì)胞株。是具有相同的遺傳性狀的細(xì)胞群體。細(xì)胞系（cell line）：經(jīng)第一代傳代成功后，可順利地傳40-50代，且保持原來的染色體的二倍體數(shù)量和接觸抑制行為的傳代細(xì)胞。單克隆抗體技術(shù)：將一種來自于脾臟且產(chǎn)生抗體的B淋巴細(xì)胞與小鼠骨髓瘤細(xì)胞融合雜交，獲得既能產(chǎn)生抗體，又能無限增殖的雜種細(xì)胞，經(jīng)選擇性培養(yǎng)后可制備大量單克隆抗體的技術(shù)。細(xì)胞骨架(cytoskeleton)是由蛋白纖維交織而成的立體網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，它充滿整個細(xì)胞質(zhì)的

13、空間，與外側(cè)的細(xì)胞膜和內(nèi)側(cè)的核膜存在一定的結(jié)構(gòu)聯(lián)系，以保持細(xì)胞特有的形狀并與細(xì)胞運(yùn)動、增值等有關(guān)。微管是細(xì)胞內(nèi)的主要支架，并為細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸指引方向。中間纖維是起主要支撐作用的細(xì)胞骨架成分，使細(xì)胞具有張力和抗剪切力。微絲維持細(xì)胞形態(tài)特征，使細(xì)胞能夠運(yùn)動和收縮。第九章 細(xì)胞骨架細(xì)胞骨架的功能：動態(tài)支架：維持細(xì)胞形態(tài)，承受外力、保持細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有序性。定位：作為固定各細(xì)胞器的內(nèi)部框架；錨定mRNA并促進(jìn)其翻譯。細(xì)胞分裂裝置: 牽引染色體分離。胞內(nèi)運(yùn)輸: 各類小泡和細(xì)胞器可沿著細(xì)胞骨架定向轉(zhuǎn)運(yùn)。動力系統(tǒng)：肌肉細(xì)胞，細(xì)胞骨架和它的結(jié)合蛋白組成動力系統(tǒng)。單體 由一條多肽鏈構(gòu)成的啞鈴形分子， 又稱球狀肌

14、動蛋白(globular actin，G-actin)，外形類似碟狀結(jié)構(gòu)。直徑約5.5nm，分子量為43kDa。肌動蛋白多聚體 肌動蛋白的多聚體形成肌動蛋白絲，稱為纖維狀肌動蛋白(fibros actin，F(xiàn)-actin)。在電子顯微鏡下，F(xiàn)-肌動蛋白呈右手雙股螺旋狀，直徑為7nm。一、結(jié)構(gòu)與成份：微 絲當(dāng)單體上結(jié)合的是ATP時，就會有較高的相互親和力，單體趨向于聚合成多聚體，就是組裝。當(dāng)ATP水解成ADP后，單體親和力就會下降，多聚體趨向解聚，即是去組裝。在適宜的溫度，存在ATP、K+、Mg2+離子的條件下，肌動蛋白單體可自組裝為纖維。微絲的兩端組裝速度并不一樣。往往正極比負(fù)極快。當(dāng)微絲組裝

15、到一定長度時，可以觀察到正極組裝而負(fù)極同時去組裝的現(xiàn)象，被命為“踏車現(xiàn)象（tread milling)。二、微絲的組裝及動力學(xué)/Actin Dynamics 成核期： G-肌動蛋白開始聚合，其二聚體不穩(wěn)定，易水解，只有形成三聚體才穩(wěn)定，即核心形成。 延長期（生長期）：一旦核心形成，G-肌動蛋白單體快速地在核心兩端添加上去。 穩(wěn)定期：微絲延長到一定時期，肌動蛋白摻入微絲的速度與其從微絲上解離的速度達(dá)到平衡，此時即進(jìn)入平衡期，微絲長度基本不變。Cytochalasin D/細(xì)胞松弛素 D：通過結(jié)合微絲 的正末端，阻止微絲的進(jìn)一步延長。促使微絲解聚。phalloidin/鬼筆環(huán)肽：結(jié)合在微絲相鄰肌動

16、蛋白相互作用的界面上，把它們鎖在一起，阻止了微絲的解聚。穩(wěn)定微絲。Latrunculin/拉春庫林：與游離的G-actin單體結(jié)合，抑制其加到已有微絲纖維的末端。促使微絲解聚。三、影響微絲組裝的特異性藥物：四、肌球蛋白：依賴于微絲的分子馬達(dá)分子馬達(dá)/molecular motor：指依賴于微管的驅(qū)動蛋白/kinesin、動力蛋白/dynein 和依賴于微絲的肌球蛋白/myosin這三類蛋白質(zhì)超家族的成員。它們既能與微管或微絲結(jié)合，又能與一些細(xì)胞器或膜狀小泡特異性地結(jié)合，并利用水解ATP 所產(chǎn)生的能量有規(guī)則地沿微管或微絲等細(xì)胞骨架纖維運(yùn)輸所攜帶的“貨物”。共同特征：含有一個作為馬達(dá)結(jié)構(gòu)域的頭部。

17、分類： 傳統(tǒng)肌球蛋白： 非傳統(tǒng)肌球蛋白： 五、肌細(xì)胞的收縮運(yùn)動Organization of skeletal muscle tissue高等動物的個體運(yùn)動都有賴于骨骼肌的收縮。肌纖維束骨骼肌肌纖維肌原纖維肌小節(jié)肌纖維即骨骼肌細(xì)胞，在胚胎期由大量的單核成肌細(xì)胞融合而成，單個圓柱形的肌細(xì)胞粗10-100nm，長40nm，含有數(shù)百個細(xì)胞核。每根肌原纖維由收縮單元重復(fù)線性排列組成，這種收縮單位稱為肌節(jié)。明帶暗帶Z 盤粗肌絲細(xì)肌絲肌原纖維肌節(jié)M 線粗肌絲的成分是肌球蛋白；細(xì)肌絲的成分是肌動蛋白，輔以原肌球蛋白和肌鈣蛋白。細(xì)絲圍繞粗絲排列成六角形，每根細(xì)絲位于兩根粗絲之間。當(dāng)肌纖維縮短時，每一肌節(jié)的A帶

18、長度保持不變，而H帶和I帶寬度變窄，最后一同消失。 微 管一、微管的結(jié)構(gòu)與組成：二、微管的類型三、影響微管穩(wěn)定性的藥物秋水仙素(colchicine) 當(dāng)結(jié)合有秋水仙素的微管蛋白亞基組裝到微管末端時，其他的微管蛋白亞基就很難再在該處進(jìn)行組裝，但末端帶有秋水仙素的微管對其去組裝并沒有影響，從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)微管系統(tǒng)的解聚。紫杉醇(taxol) 存在于紅豆杉屬植物中的一種復(fù)雜的次生代謝產(chǎn)物, 也是目前所了解的惟一一種可以促進(jìn)微管聚合和穩(wěn)定已聚合微管的藥物。諾考達(dá)唑（Nocodazole） 是一種抗腫瘤藥物，通過使微管解聚發(fā)揮作用。微管對于細(xì)胞進(jìn)入有絲分裂時期是至關(guān)重要的，許多藥物，如vincristi

19、ne、colcemid、Nocodazole等都可以干擾微管的聚合，從而使細(xì)胞停留在細(xì)胞周期的G2/M 期。四、微管的組裝和去組裝 微管的體外組裝 成核（nucleation） 延伸（elongation）常見微管組織中心存在形態(tài)： 間期細(xì)胞MTOC： 中心體(動態(tài)微管) 分裂細(xì)胞MTOC： 有絲分裂紡錘體極(動態(tài)微管) 鞭毛纖毛細(xì)胞MTOC： 基體(相對穩(wěn)定的“永久性”結(jié)構(gòu))中心粒和基體均具有自我復(fù)制性質(zhì)。、-微管蛋白和-微管蛋白形成8nm的二聚體,二聚體先形成環(huán)狀核心(ring),、兩端、側(cè)面增加二聚體而擴(kuò)展為螺旋帶,二聚體平行于長軸重復(fù)排列形成原纖維(protofilament)。、當(dāng)螺

20、旋帶加寬至13根原纖維時,即合攏形成一段微管。新的二聚體添加到MT的兩端使之延長。微管組織中心：動物細(xì)胞特有的細(xì)胞器。在活細(xì)胞內(nèi)，能夠起始微管的成核作用，并使之延伸的細(xì)胞結(jié)構(gòu)稱為微管組織中心，除中心體以外，細(xì)胞內(nèi)起微管組織中心作用的類似結(jié)構(gòu)還有位于纖毛和鞭毛基部的基體等細(xì)胞器。9 組等間距的三聯(lián)體微管。在每組三聯(lián)體微管中，只有一根微管在結(jié)構(gòu)上是完整的，含有13根原纖絲，稱為微管A，另外的兩根微管為不完全微管，依次稱為微管B 和微管C。中心粒中心粒外周物質(zhì)微管成核位點：位于中心體周圍的基質(zhì)中，環(huán)形結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，為微管蛋白二聚體提供起始裝配位點，也叫微管蛋白環(huán),每一個環(huán)是一條微管形成的起點，微管

21、生成的真正誘導(dǎo)起點“晶體” .微管裝配的動力學(xué)不穩(wěn)定性：指微管裝配生長與快速去裝配的一個交替變換的現(xiàn)象；動力學(xué)不穩(wěn)定性產(chǎn)生的原因：微管兩端具GTP帽，微 管將繼續(xù)組裝，反之則解聚。五、微管的動態(tài)性： 踏車現(xiàn)象（ treadmilling ) : 由于微管兩端極性的不同，當(dāng)組裝體系內(nèi)底物的濃度臨近臨界濃度時，在同一根微管上?？梢园l(fā)現(xiàn)其正極端因組裝而延長，而其負(fù)極端則因去組裝而縮短，當(dāng)一端組裝的速度和另一端解聚的速度相同時，微管的長度保持穩(wěn)定，即所謂的踏車現(xiàn)象。微管的動態(tài)不穩(wěn)定性。動態(tài)不穩(wěn)定性的重要特點是在整個反應(yīng)體系中的任何時刻同時存在聚合和解聚的微管。GTP-微管蛋白添加到微管末端的片層結(jié)構(gòu)，

22、在這之后很快GTP 就會水解成GDP。GTP 微管蛋白轉(zhuǎn)變?yōu)镚DP 微管蛋白會使原纖維的曲率變大，有向外彎曲的趨勢，但是這種趨勢被GTP 帽的存在所限制。如果由于某一時刻聚合的速率小于水解的速率，那么穩(wěn)定微管的GTP 帽就會消失，微管將會處于解聚狀態(tài)，此時GDP-微管的原纖維因為沒有外因的約束將彎曲成所謂“羊角”結(jié)構(gòu)（rams horns），最終將從微管末端解離下來。微管的動態(tài)不穩(wěn)定性涉及到相關(guān)的四個參數(shù)：微管聚合和解聚的速率，崩塌（catastrophe，聚合到解聚的轉(zhuǎn)變）和重建（rescue，解聚到聚合的轉(zhuǎn)變）的頻率。六、微管結(jié)合蛋白（MAP: microtubule-associated

23、 protein）Lattice binding MAPsEnd-binding MAPs(末端結(jié)合蛋白)微管去穩(wěn)定蛋白馬達(dá)蛋白 馬達(dá)蛋白:微管: 驅(qū)動蛋白（kinesin） 動力蛋白（dynein）微絲: 肌球蛋白（myosin） dynein/胞質(zhì)動力蛋白：最大，移動速度最快的成員；2條或3條重鏈，多條相對分子質(zhì)量不一的輕鏈，還有中間鏈；重鏈含ATP 結(jié)合部位和微管結(jié)合部位，馬達(dá)結(jié)構(gòu)域位于重鏈C 端，負(fù)責(zé)將ATP儲存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，并介導(dǎo)沿微管運(yùn)動；中間鏈和輕鏈調(diào)節(jié)馬達(dá)結(jié)構(gòu)域的活性，并幫助動力蛋白在細(xì)胞內(nèi)正確定位。Motor domain扇形尾端中間桿部烏賊巨型軸突驅(qū)動蛋白結(jié)構(gòu)：驅(qū)動

24、蛋白由2條重鏈和2條輕鏈組成。頭部一端有兩個球狀馬達(dá)結(jié)構(gòu)域，另一端是重鏈和輕鏈組成的扇形尾端，中間是重鏈組成的桿狀區(qū)。球狀頭部具有ATP結(jié)合部位和微管結(jié)合部位。驅(qū)動蛋白沿微管運(yùn)動的分子模型 步行模型/hand over hand： 驅(qū)動蛋白的兩個球狀頭部交替向前，每水解1個ATP分子，落在后面的那個馬達(dá)結(jié)構(gòu)域?qū)⒁苿觾刹降牟骄唷?尺蠖爬行模型/inchworm： 驅(qū)動蛋白兩個頭部中的一個始終向前，另一個永遠(yuǎn)在后，每步移動8nm。馬達(dá)結(jié)構(gòu)域每水解一個ATP分子，整個分子就向前移動一步，一步為2個微管蛋白亞基的長度，約8nm。中間纖維一、中間絲的主要類型和成分二. 裝配過程： 兩個單體，形成兩股超螺

25、旋二聚體（角蛋白為異二聚體）； 兩個二聚體反向平行組裝成四聚體； 多個四聚體首尾相連組成原纖維； 8根原纖維組成中間纖維。特點： 無極性；無動態(tài)蛋白庫；裝配與溫度和蛋白濃度無關(guān)；不需要ATP、GTP或結(jié)合蛋白的輔助。The keratin cycle. Soluble keratin oligomers assemble into particles in the cell periphery in proximity to focal adhesion sites (nucleation). These particles grow (elongation) and move toward

26、the cell center in an actin dependent process (transport). Subsequently, elongated KF particles are incorporated into the peripheral KF network (integration). Filament bundling occurs during further centripetal translocation toward the nucleus (transport). Soluble oligomers dissociate (disassembly),

27、 diffuse throughout the cytoplasm (diffusion), and are reutilized for another cycle of KF formation in the cell periphery. Alternatively, bundled filaments are stabilized (maturation), forming, e.g., the stable perinuclear cage.微絲微管中間纖維單體肌動蛋白球蛋白桿狀蛋白結(jié)合核苷酸ATPGTP 無纖維直徑7nm25nm10nm結(jié)構(gòu)雙鏈螺旋13根源纖絲組成空心管狀纖維8個4

28、聚體或4個8聚體組成的空心管狀纖維極性有有無組織特異性無無有蛋白庫有有無踏車形為有有無動力結(jié)合蛋白肌球蛋白動力蛋白，驅(qū)動蛋白無特異性藥物細(xì)胞松馳素、鬼筆環(huán)肽秋水仙素、長春花堿、紫杉酚胞質(zhì)骨架三種組分的比較 45第十章 核糖體核糖體是合成蛋白質(zhì)的細(xì)胞器，其唯一的 功能是按照mRNA的指令由氨基酸高效且精確地合成多肽鏈。沒有膜包被的細(xì)胞器。除哺乳動物成熟紅細(xì)胞外，核糖體幾乎存在于所有的細(xì)胞內(nèi)。主要成分r蛋白質(zhì)：40%，核糖體表面rRNA： 60%，核糖體內(nèi)部A polyribosome/多聚核糖體 Schematic drawing showing how a series of ribosome

29、s can simultaneously translate the same eukaryotic mRNA molecule. (B) Electron micrograph of a polyribosome from a eukaryotic cell. 多聚核糖體（polyribosome）是指合成蛋白質(zhì)時，多個甚至幾十個核糖體串聯(lián)附著在一條mRNA分子上，形成的似念珠狀結(jié)構(gòu)。48核糖體的合成與裝配49將45S的前體rRNA加工成成熟的18S、5.8S和28S rRNA。前體rRNA的加工與修飾第十一章、細(xì)胞核與染色體 細(xì)胞核是細(xì)胞內(nèi)最大、最重要的結(jié)構(gòu)，是細(xì)胞生命活動的調(diào)控中心，細(xì)胞

30、遺傳與代謝的調(diào)控中心，是真核細(xì)胞區(qū)別于原核細(xì)胞最顯著的標(biāo)志之一。 主要功能： 遺傳，通過染色體DNA的復(fù)制和細(xì)胞分裂，維持物種的世代連續(xù)性； 發(fā)育，通過調(diào)節(jié)基因表達(dá)的時空順序，控制細(xì)胞的增殖分化，完成個體發(fā)育使命。形態(tài)結(jié)構(gòu)功能核膜核液染色質(zhì)核仁提供原料和液體環(huán)境實現(xiàn)物質(zhì)交換和信息交流遺傳物質(zhì)的載體與某種RNA合成和核糖體的形成有關(guān)雙層膜，有核孔 液態(tài)主要由DNA和蛋白質(zhì)組成核內(nèi)存在的致密小體細(xì)胞中的膜結(jié)構(gòu)總結(jié)：具有單膜的結(jié)構(gòu)有：具有雙膜的結(jié)構(gòu)有：具有無膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器有：線粒體、葉綠體、細(xì)胞核核糖體、中心體細(xì)胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、液泡、過氧化酶體核孔復(fù)合物定義: 核孔是內(nèi)外核膜融合產(chǎn)生

31、的圓環(huán)狀結(jié)構(gòu), 它并非簡單的孔洞, 而是由多個蛋白質(zhì)顆粒以特定方式排列而成的蛋白分子復(fù)合物,稱為核孔復(fù)合物, 主要由胞質(zhì)環(huán)、核質(zhì)環(huán)、輻、中央栓四種組分構(gòu)成，其功能主要是介導(dǎo)了細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)間的物質(zhì)交換。 Nuclear pore complex (NPC)/核孔復(fù)合物 轉(zhuǎn)錄活性旺盛： 數(shù)量增加轉(zhuǎn)錄活性降低： 數(shù)量減少核孔復(fù)合體的功能核質(zhì)與胞質(zhì)之間進(jìn)行物質(zhì)交換的通道運(yùn)輸具有雙向選擇性雙功能方式： 被動運(yùn)輸(自由擴(kuò)散)和主動運(yùn)輸被動運(yùn)輸:-核孔復(fù)合體的有效直徑約為9-10nm，長約15nm。-離子、小分子、直徑小于10nm的物質(zhì)原則上可自由通過,即允許分子量在4060103 的球形蛋白、離子和小分

32、子出入；對Na+等少數(shù)離子仍有一定的屏障作用；某些小分子可因與大分子結(jié)合而不能自由通過.主動運(yùn)輸 :是一個載體識別和載體介導(dǎo)的耗能過程；核內(nèi)各種酶蛋白從胞質(zhì)輸入；蛋白合成的各種tRNA、mRNA從核輸出。核定位信號介導(dǎo)親核蛋白入核 親核蛋白是一類在胞質(zhì)中合成，需要或者能夠進(jìn)入細(xì)胞核發(fā)揮功能的蛋白質(zhì)，通常含有4-8個特殊氨基酸序列，富含Arg、 Lys、 Pro，該序列被稱為核定位序列 （nulcear localization sequence, NLS）， 或核定位信號 （nuclear localization signal, NLS）。NLS與信號肽區(qū)別：定位在親核蛋白的不同部位，進(jìn)入核

33、后也不被切除。具有核輸入信號序列的蛋白質(zhì)研究表明，親核蛋白向細(xì)胞核輸入的具體過程如下：親核蛋白與輸入蛋白/異二聚體(即NBP)結(jié)合;形成的親核蛋白-受體復(fù)合體與核孔復(fù)合體的胞質(zhì)絲結(jié)合;胞質(zhì)絲向核彎曲，中央栓構(gòu)象發(fā)生改變，形成親水通道，蛋白質(zhì)復(fù)合物進(jìn)入核內(nèi);該復(fù)合體與Ran-GTP相互作用，引起復(fù)合體解體，釋放出親核蛋白;輸入蛋白與Ran-GTP結(jié)合在一起被運(yùn)回細(xì)胞質(zhì)，Ran-GTP在細(xì)胞質(zhì)中被水解為Ran-GDP，Ran-GDP隨后被運(yùn)回核內(nèi)，而輸入蛋白 也在核內(nèi)輸出蛋白(exportin)的幫助下運(yùn)回細(xì)胞質(zhì)。 核纖層（nuclear lamina）是附著于內(nèi)核膜下的纖維蛋白網(wǎng)。它與中間纖維及

34、核骨架相互連接，形成貫穿于細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)的骨架體系。染色質(zhì)的組成成分：DNA、組蛋白、非組蛋白、少量RNA組蛋白/DNA=1:1非組蛋白/DNA=0.6:1RNA/DNA=0.1:1DNA和組蛋白是染色質(zhì)的穩(wěn)定成分，非組蛋白與RNA的含量則隨細(xì)胞生理狀態(tài)不同而變化。組蛋白: 與DNA結(jié)合但沒有序列特異性；非組蛋白：與特定DNA序列或組蛋白結(jié)合。染色質(zhì)染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位核小體（結(jié)構(gòu)要點，證據(jù)）R.Kornberg于1974年提出染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的念珠模型。染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位：核小體 200bpDNA、5種組蛋白核心：4種組蛋白： （H2A、H2B、H3、H4） 各2個分子成8聚體 核心顆粒； 約1

35、46bpDNA纏繞1.75圈； 直徑11nm，圓盤形。相鄰核小體：H1組蛋白結(jié)合60bp連接DNA H1鎖住DNA分子進(jìn)出口，穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。5種組蛋白在功能上分為兩組：核小體組蛋白(nucleosomal histone)：H2B、H2A、H3和H4，幫助DNA卷曲形成核小體的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；特點：真核生物染色體的基本結(jié)構(gòu)蛋白，富含帶正電荷的Arg和Lys等堿性氨基酸，等電點在pH10.0以上，屬堿性蛋白質(zhì)，可以和酸性的DNA緊密結(jié)合（非特異性結(jié)合）； 沒有種屬及組織特異性，在進(jìn)化上十分保守。H1組蛋白：在構(gòu)成核小體時H1起連接作用, 它賦予染色質(zhì)以極性，有一定的種屬和組織特異性。細(xì)胞分裂過程中染色質(zhì)線

36、至少存在三個層次的卷縮：第一個層次是DNA分子超螺旋化形成核小體，產(chǎn)生直徑約為10nm的間期染色質(zhì)線，在此過程中組蛋白H2A、H2B、H3和H4參與作用。第二個層次是核小體的長鏈進(jìn)一步螺旋化形成直徑約為30nm的超微螺旋，稱為螺線管(solenoid)，此過程中組蛋白H1參與作用。第三個層次是染色體螺旋管進(jìn)一步卷縮, 并附著于由非組蛋白形成的骨架)或者稱中心上面成為一定形態(tài)的染色體。多級螺旋結(jié)構(gòu)模型袢環(huán)結(jié)構(gòu)模型/染色質(zhì)骨架-放射環(huán)模型 染色質(zhì)纖維（30nm）折疊袢環(huán)結(jié)構(gòu)域（沿染色體縱軸向中央四周伸出，形成放射環(huán)） 再多次折疊盤曲染色單體 常染色質(zhì)：DNA包裝比約為10002000分之一；單一序

37、列DNA和中度重復(fù)序列DNA(如組蛋白基因和tRNA基因)；并非所有基因都具有轉(zhuǎn)錄活性,常染色質(zhì)狀態(tài)只是基因轉(zhuǎn)錄的必要條件而非充分條件 。 常染色質(zhì) 異染色質(zhì)Euchromatin heterochromatin 結(jié)構(gòu)松散 結(jié)構(gòu)緊密 著色較淺 著色較深 螺旋化程度低 螺旋化程度高 有功能，可活躍 轉(zhuǎn)錄不活躍地進(jìn)行復(fù)制和轉(zhuǎn)錄 均勻分布在核內(nèi) 位于核的邊緣 多位于中央 部分與核仁結(jié)合根據(jù)形態(tài)特征、活性狀態(tài)等區(qū)分, 可將染色質(zhì)分為常染色質(zhì)和異染色質(zhì)。 染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與基因活化 概念：存在于各種類型細(xì)胞中，除復(fù)制期以外，在整個細(xì)胞周期均處于聚縮狀態(tài)，DNA包裝基本沒有較大變化 結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)的特征： 在中期

38、染色體上多定位于著絲粒區(qū)、端粒、次縊痕及染色體臂的某些節(jié)段； 由相對簡單、高度重復(fù)的DNA序列構(gòu)成, 如衛(wèi)星DNA； 具有顯著的遺傳惰性, 不轉(zhuǎn)錄也不編碼蛋白質(zhì)； 在復(fù)制行為上與常染色質(zhì)相比表現(xiàn)為晚復(fù)制早聚縮； 在功能上參與染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的形成，導(dǎo)致染色質(zhì)區(qū)間性，作為核DNA的轉(zhuǎn)座元件，引起遺傳變異。 概念：在某些細(xì)胞類型或一定的發(fā)育階段，原來的常染色質(zhì)聚縮，并喪失基因轉(zhuǎn)錄活性變?yōu)楫惾旧|(zhì)。 異染色質(zhì)化可能是關(guān)閉基因活性的一種途徑 ，如X染色體隨機(jī)失活。 結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)：兼性異染色質(zhì)：主縊痕：中期染色體上有高度分化的區(qū)域，比較細(xì)的區(qū)域稱為縊痕(constriction)，著絲粒處的縊痕稱為主縊痕

39、。次縊痕：除了著絲粒處的主縊痕外，其他處的縊痕均稱為次縊痕。次縊痕的位置相對穩(wěn)定，是鑒定染色體個別性的一個顯著特征。核仁組織區(qū)：有的染色體在一末端附近有一次縊痕，是核仁組織區(qū)(nucleolus-organizing region，NOR)所在部位，位于次縊痕部位，但并非所有的次縊痕都是NOR，它是rRNA基因所在部位（5S rRNA除外）。具有核仁組織區(qū)的染色體稱為核仁組織染色體。 The four types of chromosomes根據(jù)其位置/兩臂相對長度可將染色體的形態(tài)分為：1.中間著絲粒染色體；2.近中著絲粒染色體3.近端著絲粒染色體；4.端著絲粒染色體端粒(telomere)：

40、它是染色體端部的特化部分，由端粒DNA與端粒蛋白構(gòu)成，作用是維持染色體的穩(wěn)定性。端粒起到細(xì)胞分裂計時器的作用，端粒核苷酸復(fù)制和基因DNA不同，每復(fù)制一次減少50-100 bp，其復(fù)制要靠具有反轉(zhuǎn)錄酶性質(zhì)的端粒酶(telomerase)來完成，正常體細(xì)胞缺乏此酶，故隨細(xì)胞分裂而變短，細(xì)胞隨之衰老。染色體DNA的三種功能元件/function elements：確保染色體復(fù)制和穩(wěn)定遺傳的條件：DNA復(fù)制起點：確保染色體自我復(fù)制，維持遺傳的連續(xù)性；著絲粒：平均分配染色體到子細(xì)胞中；端粒：保持染色體的穩(wěn)定性和獨立性。著絲粒包含3個結(jié)構(gòu)域：1、動點結(jié)構(gòu)域（kinetochore domain）2、中央結(jié)

41、構(gòu)域（central domain）3、配對結(jié)構(gòu)域（pairing domain） 多線染色體是DNA多次復(fù)制而多次復(fù)制后所產(chǎn)生的子染色體平行整齊排列、緊密結(jié)合所形成的多條染色體合并在一起的結(jié)構(gòu)。多線染色體化的細(xì)胞被阻斷在 G2期，停止了分裂，處于永久間期。染色質(zhì)濃集程度只在1級和2級結(jié)構(gòu)，而不再繼續(xù)形成染色單體。在果蠅唾液腺細(xì)胞中連續(xù)進(jìn)行 10 次核內(nèi)復(fù)制，產(chǎn)生 210 =1024 條染色質(zhì)絲組成的巨大唾腺染色體 。 Polytene chromosomes/多線染色體燈刷染色體軸由染色粒軸絲構(gòu)成，每條染色體軸長約400um。從染色粒向兩側(cè)伸出二個相類似的側(cè)環(huán)，每個環(huán)相當(dāng)于一個袢環(huán)結(jié)構(gòu)域，一

42、個平均大小的環(huán)約有100kb DNA。兩棲類一套燈刷染色體約含10000個這樣的染色質(zhì)側(cè)環(huán)，不同的側(cè)環(huán)有各自的特異DNA序列，每個環(huán)在細(xì)胞中有4個拷貝。燈刷染色體三個組分:纖維中心 (FC)：分布有rRNA基因的染色質(zhì)區(qū)。致密纖維組分 (DFC)：含有處于不同轉(zhuǎn)錄階段的rRNA分子； 超微結(jié)構(gòu)中電子密度最高的部分。顆粒組分 (GC)：由正在加工和成熟的RNA及蛋白質(zhì)構(gòu)成。 在代謝活躍的細(xì)胞的核仁中最主要的結(jié)構(gòu)部分。核仁的結(jié)構(gòu)核仁功能：rRNA合成、加工；核糖體亞單位的組裝。 核仁結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化依賴于 rDNA轉(zhuǎn)錄活性和細(xì)胞周期的運(yùn)行。有絲分裂末期，rRNA合成重新開始，核仁的重建隨著核仁物質(zhì)聚

43、集成分散的前核仁體(PNBs)而開始，然后在NOR周圍融合成正在發(fā)育的核仁。有絲分裂進(jìn)入后，核仁變形和變小，中期和后期消失。第十二章、細(xì)胞增殖與調(diào)控細(xì)胞周期: 指從一次細(xì)胞分裂結(jié)束開始，到下一次細(xì)胞分裂結(jié)束所經(jīng)歷的整個過程。分為分裂間期（物質(zhì)積累期或靜止期）和細(xì)胞分裂期，其中分裂間期又包括G1 期、 S期、G2 期。 有些處在細(xì)胞周期中的細(xì)胞會暫時脫離細(xì)胞周期停止細(xì)胞分裂而進(jìn)入靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)條件適宜時又可重新返回細(xì)胞周期進(jìn)行細(xì)胞分裂，這種細(xì)胞成為G期細(xì)胞或叫靜止期細(xì)胞，這個時期成為G期。細(xì)胞周期中的細(xì)胞轉(zhuǎn)變成G期細(xì)胞多發(fā)生在G1 期。生化特征： G1期：合成DNA復(fù)制、細(xì)胞生長等所需的蛋白質(zhì)、糖

44、類和脂質(zhì)。例如組蛋白H1、非組蛋白、P53蛋白（與細(xì)胞增殖有關(guān)的癌基因蛋白）、核糖核苷還原酶（ DNA 合成相關(guān)酶）。同時染色質(zhì)去凝集。 G1期檢驗點限制點：起始點/start point:芽殖酵母限制點(restriction point, R點)或檢驗點（check point）：其它真核細(xì)胞。在G1晚期決定G1期向S期過渡的特定時間。細(xì)胞周期時間S+G2+M 時間變化較小，長短差別主要在G1期。 S期：DNA復(fù)制，組蛋白合成，DNA復(fù)制與組蛋白合成同步，組成核小體串珠結(jié)構(gòu)。中心體也在此期完成復(fù)制。 G2期：合成一定數(shù)量的蛋白質(zhì)和RNA。 G2期也存在檢驗點。 G2期檢驗點： 檢查DNA是

45、否完成復(fù)制，DNA損傷是否得以修復(fù)，細(xì)胞是否已生長到合適大小，環(huán)境因素是否有利于細(xì)胞分裂等。 M期：仍有少量蛋白合成。遺傳物質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)分配給子細(xì)胞。 有絲分裂，減數(shù)分裂。檢驗點：即細(xì)胞周期的調(diào)控點。為了保證細(xì)胞染色體數(shù)目的完整性及細(xì)胞周期正常運(yùn)轉(zhuǎn)，可對細(xì)胞周期發(fā)生的重要事件及出現(xiàn)的故障加以檢測，當(dāng)這些事件完成或故障修復(fù)后，才允許細(xì)胞周期進(jìn)一步運(yùn)行的監(jiān)控系統(tǒng)。紡錘體(spindle)： 紡錘體是細(xì)胞分裂過程中的一種與染色體分離直接相關(guān)的細(xì)胞器，主要由微管和微管結(jié)合蛋白組成。高等細(xì)胞的紡錘體為紡錘狀。 組成紡錘體的微管有三種：動粒微管（kinetochore microtubules），極

46、性微管(polar microtubules)和星體微管（astral microtubules）。中心粒周期：G1期開始復(fù)制S期，一對，但不分開G2期開始分離向兩極移動每個子細(xì)胞獲得一個中心體有絲分裂過程根據(jù)形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化，人為地分為前期、前中期、中期、后期、末期及胞質(zhì)分裂期。前期、前中期、中期、后期和末期是一個相互連續(xù)的核分裂過程。G2期末：染色質(zhì)已復(fù)制，但松散包裝，呈彌漫樣分布；中心體已復(fù)制。前期(prophase) ：細(xì)胞核染色質(zhì)開始濃縮，經(jīng)過螺旋化、折疊和包裝，變短變粗，形成光鏡下可見的早期染色體結(jié)構(gòu)。染色體開始形成2條染色單體的成雙結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)主縊痕。核仁消失。在中心體周圍，微管大量

47、裝配，形成兩個星體。兩個星體逐漸向細(xì)胞兩極移動，開始形成紡錘體。高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)崩解，動點組裝。前中期(prometaphase) ：核膜崩解（nuclear envelope breakdown）標(biāo)志著前中期的開始。核纖層解聚。染色體進(jìn)一步凝集濃縮，并劇烈運(yùn)動。動粒逐漸成熟。紡錘體微管捕獲（capture）染色體（通過動粒與染色體結(jié)合）。染色體逐漸向赤道方向移動中期(metaphase) 所有染色體排列在赤道板（equatorial plate，又稱中期板metaphase plate）上。 位于染色體兩側(cè)的動粒微管長度相等，作用力均衡。 染色體向赤道板運(yùn)動的過程稱為染色體列隊（chromo

48、some alignment）或染色體中板聚合（chromosome congression）； 染色體排列到赤道面上后，其兩個動粒分別面向紡錘體的兩極；在每一個動粒上結(jié)合的動粒微管可以多達(dá)幾十根。赤道板：細(xì)胞有絲分裂或減數(shù)分裂時期，中期染色體排列所處的平面，即紡錘體中部垂直于兩極連線的平面。后期(anaphase) 姐妹染色單體相互分離，形成子代染色體，并分別向兩極運(yùn)動，標(biāo)志著后期的開始?？蓜澐譃閮蓚€連續(xù)的階段：后期A和后期B。染色體向兩極的運(yùn)動依靠紡錘體微管的作用。在后期A，動粒微管變短，染色體逐漸向兩極運(yùn)動。在后期B，極性微管長度增加，兩極之間的距離逐漸拉長。Separase 在有絲分裂

49、中期向后期轉(zhuǎn)變時的激活過程。在有絲分裂后期起始之前姐妹染色單體之間存在著穩(wěn)固的黏連，維持姐妹染色單體不會提前分離。這種黏連由蛋白復(fù)合物Cohesin 所介導(dǎo)。當(dāng)細(xì)胞進(jìn)入后期，蛋白水解酶Separase 通過切割Cohesin 的Scc1 亞基，導(dǎo)致染色體分離。后期APC復(fù)合物末期(telophase) 染色體到達(dá)兩極。 動粒微管消失，極性微管繼續(xù)加長。 染色體開始去濃縮，在每個染色體周圍，核膜開始重新裝配。 核仁開始重新裝配。 RNA合成功能逐漸恢復(fù)。 Golgi體和ER重新形成 并生長。核膜的解聚和重新裝配 核膜前體小膜泡結(jié)合到染色單體表面，小膜泡相互融合，逐漸形成較大的雙層核膜片斷，然后再

50、相互融合成完成的核膜，分別形成兩個子代細(xì)胞核。核孔復(fù)合物同時在核膜上組裝。胞質(zhì)分裂4個步驟： 分裂溝位置的確定； 肌動蛋白聚集和收縮環(huán)的形成； 收縮環(huán)收縮； 收縮環(huán)處細(xì)胞質(zhì)膜融合并形成兩個子細(xì)胞。胞質(zhì)分裂：開始于細(xì)胞分裂后期，完成于細(xì)胞分裂末期。在赤道板周圍細(xì)胞表面下陷，形成環(huán)狀縊縮，稱為分裂溝（cleavage furrow）。分裂溝逐漸加深，直到兩個子細(xì)胞完全分開。肌動蛋白和肌球蛋白等許多蛋白參與了分裂溝的形成和整個胞質(zhì)分裂過程。在分裂溝下方，微管和小膜泡等物質(zhì)聚集，構(gòu)成一個環(huán)形致密層，稱為中間體（midbody）。大量的肌動蛋白和肌球蛋白在中間體處裝配成微絲，并組成微絲束，環(huán)繞細(xì)胞，稱為

51、收縮環(huán)（contractile ring）。收縮環(huán)收縮，分裂溝逐漸加深，直到兩個子細(xì)胞分離。減數(shù)分裂（meiosis）是一種特殊的有絲分裂，僅發(fā)生于有性生殖細(xì)胞形成過程中。減數(shù)分裂的主要特點是，細(xì)胞僅進(jìn)行一次 DNA復(fù)制，隨后進(jìn)行兩次分裂。兩次分裂之間有一個分裂間期，但無DNA合成。結(jié)果染色體數(shù)減少一半。染色體數(shù)目為2n的兩性生殖細(xì)胞通過減數(shù)分裂產(chǎn)生染色體數(shù)目為n的雌雄配子，雌雄配子融合后形成合子，染色體數(shù)目又恢復(fù)為2n。1、減數(shù)分裂前間期減數(shù)分裂前間期(premeiotic interphase)：減數(shù)分裂前的間期階段。也可劃分為G1、S、G2期。減數(shù)分裂前間期S期特別長，如蠑螈的體細(xì)胞有絲

52、分裂前的S期為12小時，而減數(shù)分裂前的S期可持續(xù)10天。此種延長并非由于復(fù)制叉的運(yùn)動減慢，而是由于每單位長度DNA復(fù)制單位的啟動數(shù)量減少所致。在有些生物中，減數(shù)分裂前的S期只合成全部染色體DNA的99.7，其余的0.3在偶線期合成。如植物百合。2、減數(shù)分裂過程第一次減數(shù)分裂（meiosis I）：前期I 變化復(fù)雜，呈現(xiàn)許多減數(shù)分裂的特征形態(tài)變化。 持續(xù)時間長，可達(dá)幾周，幾月，甚至幾年，幾十年。 進(jìn)行染色體配對和基因重組。 合成配子所需要的或胚胎早期發(fā)育所需要的全部或大部分RNA、蛋白質(zhì)及碳水化合物。根據(jù)細(xì)胞形態(tài)變化，可將此期分為細(xì)線期、偶線期、粗線期、雙線期、終變期5個階段。細(xì)線期(lepto

53、tene，1eptonema)，又稱凝集期（condensation stage）：特點：1). 染色質(zhì)凝集成細(xì)纖維狀的染色體；2).在細(xì)纖維狀染色體上，出現(xiàn)一系列大小不同的顆粒狀結(jié)構(gòu)，稱為染色粒；3).染色體端粒通過接觸斑與核膜相連。偶線期(zygotene，zygonema)，又稱配對期(pairing stage)：兩條同源染色體側(cè)面緊密相貼進(jìn)行配對，此現(xiàn)象稱為聯(lián)會(synapsis)。形成聯(lián)會復(fù)合體。形成二價體，又稱四分體。聯(lián)會復(fù)合物：聯(lián)會復(fù)合體是指在減數(shù)分裂前期，同源染色體的配對行為所形成的一種特殊結(jié)構(gòu)，由側(cè)線、橫線和中央軸三部分組成，在前期的粗線期時結(jié)構(gòu)較典型，它是動植物同源染色體

54、聯(lián)會時相當(dāng)普遍的一種結(jié)構(gòu)。減數(shù)分裂中聯(lián)會復(fù)合體起始于偶線期，成熟于粗線期，消失于雙線期。細(xì)線期粗線期偶線期雙線期、終變期粗線期，又稱重組期 聯(lián)會復(fù)合體結(jié)構(gòu)中間出現(xiàn)重組結(jié)，同源染色體間出現(xiàn)染色體片段的交換和重組。合成減數(shù)分裂期專有的組蛋白 。發(fā)生p-DNA合成。雙線期，又稱合成期同源染色體分開，可看到四分體。聯(lián)會復(fù)合體消失，同源染色體間存在接觸點，稱為交叉。染色體去凝集，RNA轉(zhuǎn)錄活躍。 持續(xù)時間一般較長。 終變期，又稱再凝集期核仁消失，四分體較均勻地分布在核中，染色體凝集成短棒狀。交叉向染色體臂的端部移行，稱為端化。形成紡錘體。核膜解體。前期I的主要變化小結(jié)分期細(xì)線期偶線期粗線期雙線期終變期凝

55、集期配對期重組期合成期再凝集期染色體染色線染色粒2價體片段交換四分體短棒狀四分體配對聯(lián)會絲復(fù)合體重組小節(jié)交叉端化DNAZ-DNAP-DNArDNA擴(kuò)增蛋白質(zhì)&RNASCDNA修補(bǔ)組蛋白RNA合成活躍紡錘體形成核膜相連端部移位相連脫離破裂中期I：核膜破裂,紡錘體侵入核區(qū)，一側(cè)紡錘體只和同側(cè)的2個動粒相連。分散于核中的四分體開始向紡錘體中部移動，排列在赤道板上 。后期I：同源染色體對的分離和向極運(yùn)動的開始。每極接受單倍體數(shù)量的染色體。不同的同源染色體對分向兩極時相互間是獨立的，父方、母方來源的染色體隨機(jī)組合。末期I及間期：末期I和間期的染色體去凝集，核膜重新裝配。動力系統(tǒng)（引擎）：由細(xì)胞周期素(c

56、yclin)和周期素依賴蛋白激酶（CDK）組成的復(fù)合物。監(jiān)視系統(tǒng)：細(xì)胞周期檢驗點（checkpoint）細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng):Cdk激酶家族:含有一段類似的激酶結(jié)構(gòu)域，都可以與周期蛋白結(jié)合，并將周期蛋白作為其調(diào)節(jié)亞單位，進(jìn)而表現(xiàn)出蛋白激酶活性，因而它們統(tǒng)稱為周期蛋白依賴性蛋白激酶（cyclin-dependent kinase, Cdk）。Cdk家族成員包括Cdk1 (又稱p34cdc2，或Cdc2)、Cdk2、Cdk3、Cdk4、Cdk5、Cdk6、Cdk7、 Cdk8等。每種Cdk結(jié)合不同類型的cyclin，在細(xì)胞周期中執(zhí)行的功能也不同。各種Cdk-cyclin復(fù)合物協(xié)調(diào)配合，調(diào)節(jié)細(xì)胞周期進(jìn)程

57、。周期蛋白家族cyclin:周期蛋白家族成員在動物中包括cyclin A、B、C、D、E等等，在酵母中包括Cln1Cln3、Clb1Clb6等。 各種周期蛋白在細(xì)胞周期內(nèi)表達(dá)的時期不同，所執(zhí)行的功能也不同。1)、G1期/S期轉(zhuǎn)換的調(diào)控主要的相關(guān)蛋白：周期蛋白：cyclin D、E、H周期蛋白依賴性蛋白激酶：Cdk2、4、6、7 Cdk抑制蛋白：p16、p15、p18、p19(Ink4家族）；p21、p27、p57(CIP/KIP家族）G2MG1SCDK2Cyclin ACDK2Cyclin Ep16 INK4Ap15 INK4Bp19 INK4Dp18 INK4Cp21 CIP1p57 KIP

58、2p27 KIP1CDK7Cyclin HMAT1CDK4-6Cyclin D周期蛋白D為細(xì)胞G1/S轉(zhuǎn)化所必需。 Cdk1在細(xì)胞周期中含量相對穩(wěn)定，而cyclin B含量呈周期性變化。 Cdk1只有與cyclin B結(jié)合后才可能表現(xiàn)出激酶活性。 cyclin B一般在G1晚期開始合成，通過S期，含量不斷增加，到達(dá)G2期，含量達(dá)到最高。隨著cyclin B含量達(dá)到一定程度，Cdk1激酶活性開始出現(xiàn)，到G2晚期，其活性達(dá)到最高并維持到M期的中期階段。然后，隨著cyclin B的降解，Cdk1活性喪失。2). G2期/M期轉(zhuǎn)換的調(diào)控成熟促進(jìn)因子(maturation promoting facto

59、r，MPF)的發(fā)現(xiàn)：G1期PCC為單線狀；S期PCC為粉末狀；G2期PCC為雙線染色體。概念：G2晚期形成的cyclinB-Cdk蛋白復(fù)合物在促進(jìn)細(xì)胞從G2期向M期轉(zhuǎn)換的過程中起著關(guān)鍵作用，該復(fù)合物稱為成熟促進(jìn)因子/MPF，它由催化亞基P34cdc2/Cdk1和調(diào)節(jié)亞基細(xì)胞周期蛋白CyclinB組成。其核心部分是P34cdc2/Cdk1。 實質(zhì)上是一種蛋白激酶，當(dāng)兩個亞基結(jié)合后表現(xiàn)出蛋白激酶活性，可以使多種蛋白質(zhì)底物磷酸化；因此，MPF是一種普遍存在的、進(jìn)化上較保守的G2/M轉(zhuǎn)換調(diào)控者。 Cdk1通過使某些蛋白磷酸化，改變其下游的某些蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和啟動其功能，實現(xiàn)其調(diào)控細(xì)胞周期的目的。 Cdk

60、1催化底物磷酸化有位點特異性，一般選擇底物中某個特定序列的Ser或Thr殘基。 Cdk1的底物包括組蛋白H1、核纖層蛋白A、B、C，核仁蛋白nucleolin等。組蛋白H1磷酸化，促進(jìn)染色體凝集；核纖層蛋白磷酸化，促使核纖層解聚；核仁蛋白磷酸化，促進(jìn)核仁解體。磷酸化某些DNA結(jié)合蛋白，以促進(jìn)染色質(zhì)的凝聚。Cdk1催化的磷酸化事件3). M期metaphase/anaphase（中期向后期）轉(zhuǎn)換的調(diào)控 細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)到中期后，cyclin A和B迅速降解，Cdk1激酶活性喪失，被Cdk1磷酸化的蛋白去磷酸化，細(xì)胞周期便從中期向后期轉(zhuǎn)化。 當(dāng)動粒沒有全部被紡錘體微管捕獲時，紡錘體組裝檢驗點（spin