細胞生物學-細胞增殖與調(diào)控課件

第十一章細胞增殖及其調(diào)控1ppt課件第十一章細胞增殖及其調(diào)控1ppt課件細胞增殖(cellproliferation)的意義?細胞增殖(cellproliferation)是細胞生命活動的重要特征之一，是生物繁育的基礎(chǔ)。?單細胞生物的細胞增殖導致生物個體數(shù)量的增加。?多細胞生物由一個單細胞(受精卵)分裂發(fā)育而來，細胞增殖是多細胞生物繁殖基礎(chǔ)。?成體生物仍然需要細胞增殖，主要取代衰老死亡的細胞，維持個體細胞數(shù)量的相對平衡和機體的正常功能。?機體創(chuàng)傷愈合、組織再生、病理組織修復等，都要依賴細胞增殖。2ppt課件細胞增殖(cellproliferation)的意義?細胞細胞增殖是生命的基本特征，種族繁衍、個體發(fā)育、機體修復等都離不開細胞增殖。初生嬰兒有1012個細胞，成人有1014個細胞，約200種類型。成人體內(nèi)每秒鐘有數(shù)百萬新細胞產(chǎn)生，以補償衰老和死亡的細胞。一個大腸桿菌若按20分鐘分裂一次，并保持這一速度，則兩天即可超過地球的重量。3ppt課件細胞增殖是生命的基本特征，種族繁衍、個體發(fā)育、機體修復等都離4ppt課件4ppt課件第一節(jié)細胞周期與細胞分裂

一、細胞周期概述

1.細胞周期的定義：細胞從一次有絲分裂結(jié)束到下一次有絲分完成所經(jīng)歷的一個有序過程，其間細胞遺傳物質(zhì)和其他內(nèi)含物分配給子細胞。（一）、細胞周期5ppt課件第一節(jié)細胞周期與細胞分裂一、細胞周期概述（一）、細胞周2.由G1期、S期、G2期、M期組成：

G1期(gap1)：指從有絲分裂完成到DNA復制之前的間隙時間。S期(synthesisphase)：指DNA復制的時期。G2期(gap2)：指DNA復制完成到有絲分裂開始之前的一段時間。Mphase：又稱D期(mitosisordivision)，有絲分裂期(Mitosis)，和胞質(zhì)分裂期(Cytokinesis)。G0期：暫時脫離細胞周期，不進行細胞增殖的休眠細胞。細胞沿著G1→S→G2→M→G1周期性運轉(zhuǎn)，在間期細胞體積增大(生長)；在M期細胞，先是核分裂，接著胞質(zhì)分裂，完成一個細胞周期。6ppt課件2.由G1期、S期、G2期、M期組成：細胞沿著GEukaryoticCellCycleAtypicalmammaliancellhasacellcycletimeof24hours,with12hrG1,6-8hrS,3-4hrG2,and1hrM.7ppt課件EukaryoticCellCycleAtypica3.細胞周期時間不同細胞的細胞周期時間差異很大：·S+G2+M的時間變化教小，細胞周期時間長短主要差別在G1期·有些分裂增殖的細胞缺乏G1、G2期8ppt課件3.細胞周期時間不同細胞的細胞周期時間差異很大：8ppt4.根據(jù)增殖狀況，細胞分成三類

從增殖的角度來看，可將高等動物的細胞分為三類：①連續(xù)分裂細胞(cyclingcell)，如表皮生發(fā)層細胞、部分骨髓細胞。②休眠細胞(G0細胞)：休眠細胞暫不分裂，但在適當?shù)拇碳は驴芍匦逻M入細胞周期，稱G0期細胞，如淋巴細胞、肝、腎細胞等。③終末分化細胞：指不可逆地脫離細胞周期，不再分裂的細胞，又稱終端細胞，如神經(jīng)、肌肉、多形核細胞等。G0期細胞和終末分化細胞的界限有時難以劃分，有的細胞過去認為屬于終末分化細胞，目前可能被認為是G0期細胞。9ppt課件4.根據(jù)增殖狀況，細胞分成三類從增殖的角度來ExperimentaldemonstrationofthecoordinatedsynthesisofDNAandhistones.·

1.G1期

DNA復制與組蛋白合成同步，組成核小體串珠結(jié)構(gòu)

S期DNA合成不同步2.S期與DNA合成啟動相關(guān)，開始合成細胞生長所需要的多種蛋白質(zhì)、RNA、碳水化合物、脂等，同時染色質(zhì)去凝集。10ppt課件Experimentaldemonstrationof3.G2期DNA復制完成，在G2期合成一定數(shù)量的蛋白質(zhì)和RNA分子。4.M期M期即細胞分裂期，真核細胞的細胞分裂主要包括兩種方式，即有絲分裂(mitosis)和減數(shù)分裂(meiosis)。遺傳物質(zhì)和細胞內(nèi)其他物質(zhì)分配給子細胞。11ppt課件3.G2期DNA復制完成，在G2期合成一定數(shù)量的蛋白質(zhì)和R三、細胞周期時間的測定

細胞周期的時間長短與物種的細胞類型有關(guān)。通常G1期持續(xù)時間差異較大，M期最短約0.5～4.5小時。

1.脈沖標記DNA復制和細胞分裂指數(shù)觀察測定法（percentagelabeledmitoses，PLM）：

對測定細胞進行脈沖標記、定時取材、利用放射自顯影技術(shù)顯示標記細胞，通過統(tǒng)計標記有絲分裂細胞百分數(shù)的辦法來測定細胞周期。放射標記物為3H或者14C標記的TdR。12ppt課件三、細胞周期時間的測定細胞周期的時間長短與物種的細測定原理①待測細胞經(jīng)3H-TdR標記后，所有S期細胞均被標記。②S期細胞經(jīng)G2期才進入M期，所以一段時間內(nèi)PLM=0。③開始出現(xiàn)標記M期細胞時，表示處于S期最后階段的細胞，已渡過G2期，所以從PLM=0到出現(xiàn)PLM的時間間隔為TG2。④S期細胞逐漸進入M期，PLM上升，到達到最高點的時候說明來自處于S最后階段的細胞，已完成M，進入G1期。所以從開始出現(xiàn)M到PLM達到最高點（≈100%）的時間間隔就是TM。⑤當PLM開始下降時，表明處于S期最初階段的細胞也已進入M期，所以出現(xiàn)LM到PLM又開始下降的一段時間等于TS。⑥從LM出現(xiàn)到下一次LM出現(xiàn)的時間間隔就等于TC，根據(jù)TC=TG1+TS+TG2+TM即可求出的TG1長度。事實上由于一個細胞群體中TC和各時相不盡相同，第一個峰常達不到100%，以后的峰會發(fā)生衰減，PLM不一定會下降到零，所以實際測量時，常以（TG2+1/2TM）-TG2的方式求出TM13ppt課件測定原理13ppt課件14ppt課件14ppt課件2.流式細胞儀測定法

(FlowCytometry)3.縮時攝像技術(shù)可以得到準確的細胞周期時間及分裂間期和分裂期的準確時間。15ppt課件2.流式細胞儀測定法15ppt課件

細胞同步化(synchronization)是指在自然過程中發(fā)生或經(jīng)人為處理造成的細胞周期同步化。1.自然同步化?多核體：如：粘菌的變形體plasmodia（細胞核達108/Cell）、瘧原蟲。?某些水生動物的受精卵：如海膽、海參、兩棲類。?增殖抑制解除后的同步分裂：如真菌的休眠孢子移入適宜環(huán)境后，它們一起發(fā)芽，同步分裂。

四、細胞周期同步化16ppt課件細胞同步化(synchronization2.人工同步化（1）、選擇同步化?有絲分裂選擇法：用于單層貼壁生長細胞。M期細胞與培養(yǎng)皿的附著性低，振蕩脫離器壁收集。優(yōu)點：操作簡單，同步化程度高，細胞不受藥物傷害。缺點：獲得的細胞數(shù)量較少（分裂細胞約占1%～2%）。?細胞沉降分離法：根據(jù)不同時期的細胞在體積和重量上存在差別進行分離。M期細胞體積大，可用離心分離。優(yōu)點：可用于任何懸浮培養(yǎng)的細胞。方法簡單省時，效率高，成本低。缺點：同步化程度較低，對大多數(shù)種類的細胞并不適用。17ppt課件2.人工同步化（1）、選擇同步化17ppt課件18ppt課件18ppt課件3、誘導同步化（藥物誘導法）（1）DNA合成阻斷法─G1/S-TdR雙阻斷法：選用DNA合成的抑制劑，可逆地抑制DNA合成。在細胞處于對數(shù)生長期的培養(yǎng)基中加入過量TdR（Hela2mol/L；CHO7.5mol/L），S期細胞被抑制，停在G1/S交界處。移去TdR，釋放時間大于TS時，再次加入過量TdR，最終將細胞群阻斷于G1/S交界處。優(yōu)點：同步化程度高，幾乎適合于所有體外培養(yǎng)的細胞體系。缺點：產(chǎn)生非均衡生長，個別細胞體積增大。（2）中期阻斷法通過抑制微管聚合來抑制細胞分裂器的形成，將細胞阻斷在細胞分裂中期。如:秋水仙素和nocodazole等。優(yōu)點：操作簡便，效率高，無非均衡生長現(xiàn)象。缺點：這些藥物的毒性相對較大，可逆性較差。19ppt課件3、誘導同步化（藥物誘導法）19ppt課件20ppt課件20ppt課件在培養(yǎng)的細胞中加入過量的TdR（2-2.5mmol/L)引起細胞中dTTP,dATP和dGTP庫存分別增加約25、10和2倍，dTTP反饋抑制二磷酸核苷還原酶的活性，最終導致DNA合成的抑制。21ppt課件在培養(yǎng)的細胞中加入過量的TdR（2-2.5mmol/L)引起4.條件依賴性突變株在細胞周期同步化中的應用：將與細胞周期調(diào)控有關(guān)的條件依賴性突變株轉(zhuǎn)移到限定條件下培養(yǎng)，所有細胞便被同步化在細胞周期中某一特定時期。22ppt課件4.條件依賴性突變株在細胞周期同步化中的應用：22ppt五、特異的細胞周期

特異的細胞周期是指那些特殊的細胞所具有的與標準的細胞周期相比有著鮮明特點的細胞周期。

?爪蟾早期胚胎細胞的細胞周期

?酵母細胞的細胞周期

?植物細胞的細胞周期

?細菌的細胞周期23ppt課件五、特異的細胞周期特異的細胞周期是指那些1.爪蟾早期胚胎細胞的細胞周期?細胞分裂快，無G1期，G2期非常短，S期也短(所有復制子都激活)，以至認為僅含有S期和M期。?無需臨時合成其它物質(zhì)。?子細胞在G1、G2期并不生長，越分裂體積越小。?細胞周期調(diào)控因子和調(diào)節(jié)機制與一般體細胞標準的細胞周期基本是一致的。24ppt課件1.爪蟾早期胚胎細胞的細胞周期?細胞分裂快，無G1期，G2.酵母細胞的細胞周期?酵母細胞的細胞周期與標準細胞周期在時相和調(diào)控方面相似。?酵母細胞周期明顯特點：

?酵母細胞周期持續(xù)時間較短；

?封閉式細胞分裂，即細胞分裂時核膜不解聚；

?紡錘體位于細胞核內(nèi)；

?在一定環(huán)境下，也進行有性繁殖。25ppt課件2.酵母細胞的細胞周期?酵母細胞的細胞周期與標準細胞周期3.植物細胞的細胞周期?植物細胞的細胞周期與動物細胞的標準細胞周期非常相似，含有G1期、S期、G2期和M期四個時期。?目前認為植物細胞不含中心體，但在細胞分裂時可以正常組裝紡錘體。?植物細胞以形成中板的形式進行胞質(zhì)分裂。26ppt課件3.植物細胞的細胞周期?植物細胞的細胞周期與動物細胞的標4.細菌的細胞周期?慢生長細菌細胞周期過程與真核細胞周期過程有一定相似之處，其DNA復制之前的準備時間與G1期類似，分裂之前的準備時間與G2期類似。再加上S期和M期，細菌的細胞周期也基本具備四個時期。?細菌在快速生長情況下，如何協(xié)調(diào)快速分裂和最基本的DNA復制速度之間的矛盾。27ppt課件4.細菌的細胞周期?慢生長細菌細胞周期過程與真核細胞周期（二）、有絲分裂一、有絲分裂過程*?注意G2期末—中期前，極性＆動粒微管組裝動態(tài)變化。作用于后期的姐妹染色單體分離的幾種牽引力及模式?解釋有關(guān)chromosome運動的分子機制?行走蛋白—類動力蛋白馬達分子?動粒向兩極滑行拉動chromosome向兩極滑行細胞分裂的類型?無絲分裂(amitosis)：又稱直接分裂，由Remark（1841）發(fā)現(xiàn)于雞胚血細胞，不涉及紡錘體形成及染色體變化。?有絲分裂(mitosis)：又稱為間接分裂，由Fleming(1882)年首次發(fā)現(xiàn)于動物，Strasburger(1880)發(fā)現(xiàn)于植物。?減數(shù)分裂(meiosis）：染色體復制一次，細胞連續(xù)分裂兩次。28ppt課件（二）、有絲分裂一、有絲分裂過程*細胞分裂的類型28ppt1.前期①染色質(zhì)凝縮；②細胞骨架解聚，分裂極確立，紡錘體(spindle)開始裝配；③核膜消失，核仁解體；④Golgi體、ER等細胞器解體，形成小的膜泡。前期兩個中心體向兩極移動29ppt課件1.前期前期兩個中心體向兩極移動29ppt課件?此時的染色體由兩條染色單體(chromatid)構(gòu)成。?在前期末，染色體主縊痕部位形成一種蛋白復合物稱為動粒(kinetochore)。30ppt課件?此時的染色體由兩條染色單體(chromatid)構(gòu)成。3前中期(prometaphase)核膜解體至染色體排列到赤道面(equatorialplane)上。?核膜破裂成小的膜泡，這一過程是由核纖層蛋白中特異的Ser殘基磷酸化導致核纖層解體。31ppt課件前中期(prometaphase)?核膜破裂成小的膜泡，這?紡錘體微管與染色體的動粒結(jié)合，捕捉住染色體。每個已復制的染色體有兩個動粒，朝相反方向，保證與兩極的微管結(jié)合；紡錘體微管捕捉住染色體后，形成三種類型的微管。?不斷運動的染色體開始移向赤道板，細胞周期也由前中期逐漸向中期運轉(zhuǎn)。32ppt課件?紡錘體微管與染色體的動粒結(jié)合，捕捉住染色體。每個已復制的染33ppt課件33ppt課件中期(metaphase)

染色體排列到赤道面上(MetaphasePlate)上，標志著細胞分裂已進入中期。?是什么機制確保染色體正確排列在赤道板上？34ppt課件中期(metaphase)?是什么機制確保染色體正確排列在后期(anaphase)

指妹妹染色體單體分開并移向兩極的時期，分為后期A和后期B兩個過程。?排列在赤道面上的染色體的姐妹染色單體分離產(chǎn)生向兩極運動。?后期(anaphase)大致可以劃分為連續(xù)的兩個階段，即后期A和后期B。后期A，動粒微管去裝配變短，染色體產(chǎn)生兩極運動。后期B，極間微管長度增加，兩極之間的距離逐漸拉長，介導染色體向兩極運動。35ppt課件后期(anaphase)?排列在赤道面上的染色體的姐妹染色后期姊妹染色單體分離36ppt課件后期姊妹染色單體分離36ppt課件末期(telophase)

從子染色體到達兩極，至形成兩個新細胞為止的時期。涉及子核的形成和胞質(zhì)分裂兩個方面。?染色單體到達兩極，即進入了末期(telophase)，到達兩極的染色單體開始去濃縮。?核膜開始重新組裝。?Golgi體和ER重新形成并生長。?核仁也開始重新組裝，RNA合成功能逐漸恢復，有絲分裂結(jié)束。37ppt課件末期(telophase)?染色單體到達兩極，即進入了末期末期子核的形成，大體經(jīng)歷了與前期相反的過程，即染色體解聚縮，核仁出現(xiàn)和核膜重新形成。核纖肽B去磷酸化，介導核膜重新裝配。38ppt課件末期子核的形成，大體經(jīng)歷了與前期相反的過程，即染色體解聚縮，6.胞質(zhì)分裂(Cytokinesis)核分裂與胞質(zhì)分裂（cytokinesis）是相繼發(fā)生的，屬于兩個分離的過程，如：大多數(shù)昆蟲的卵，核可進行多次分裂而無胞質(zhì)分裂，某些藻類的多核細胞可長達數(shù)尺，以后胞質(zhì)才分裂形成單核細胞。39ppt課件6.胞質(zhì)分裂(Cytokinesis)核分裂與胞質(zhì)分裂（?分裂溝的確定：

（1）、動物細胞胞質(zhì)分裂胞質(zhì)分裂(cytokinesis)開始于細胞分裂后期，在赤道板周圍細胞表面下陷，形成環(huán)形縊縮，稱為分裂溝(furrow)。分裂溝的位置與紡錘體極性微管和鈣離子濃度升高的變化有關(guān)。40ppt課件?分裂溝的確定：（1）、動物細胞胞質(zhì)分裂胞質(zhì)?收縮環(huán)：動物細胞的胞質(zhì)分裂通過胞質(zhì)收縮環(huán)的收縮實現(xiàn)。胞質(zhì)分裂開始時，大量平行排列的肌動蛋白和肌球蛋白在中體處組裝成微絲并相互組成微絲束，環(huán)繞細胞，稱為收縮環(huán)(contractilering)。收縮環(huán)收縮、收縮環(huán)處細胞膜融合并形成兩個子細胞。?用細胞松弛素處理這一時期的細胞，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？41ppt課件?收縮環(huán)：動物細胞的胞質(zhì)分裂通過胞質(zhì)收縮環(huán)的收縮實現(xiàn)。胞質(zhì)分（2）、植物細胞胞質(zhì)分裂?植物細胞胞質(zhì)分裂是因為在細胞內(nèi)形成新的細胞膜和細胞壁而將細胞分開。植物細胞末期近兩極處紡錘絲消失，中間微管保留，并數(shù)量增加，形成成膜體。來自高爾基體囊泡沿微管轉(zhuǎn)運到成膜體中間。融合形成細胞板(cellplate)，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。42ppt課件（2）、植物細胞胞質(zhì)分裂?植物細胞胞質(zhì)分裂是因為在細胞內(nèi)形成43ppt課件43ppt課件特征：有絲分裂紡錘體微管組成：連續(xù)MT，幼粒MT，質(zhì)間微管

二、有絲分裂器44ppt課件特征：有絲分裂二、有絲分裂器44ppt課件（1）中心粒復制時期：間期動物細胞含一個MTOC，即中心體，在S期末，兩個中心粒在各自垂直的方向復制出一個中心粒，形成兩個中心體。當前期開始時，2個中心體移向細胞兩極，并同時組織微管生長（星體微管、紡錘體微管）。兩對中心粒之間形成紡錘體微管，通過微管結(jié)合蛋白在正極末端相連。核膜解體時，中心粒已到達兩極，并形成紡錘體。1.中心體45ppt課件（1）中心粒復制時期：1.中心體45ppt課件Twocentrosomes,andtheirformingradialarraysofastralmicrotubulesseparatingonthesurfaceofanearlyprophasenewlungcellnucleus.圖片來自/46ppt課件Twocentrosomes,andtheirfor（2）、中心體周期性47ppt課件（2）、中心體周期性47ppt課件?動粒：又稱著絲粒。板狀三層結(jié)構(gòu)：外層、中層、內(nèi)層?著絲粒結(jié)構(gòu)域：動粒結(jié)構(gòu)域，中心結(jié)構(gòu)域，配對結(jié)構(gòu)域。有兩種蛋白：內(nèi)著絲粒蛋白INCENP，染色體連接蛋白Clips。2.動粒(kinetochore)與著絲粒(centromere)48ppt課件?動粒：又稱著絲粒。2.動粒(kinetochore)與49ppt課件49ppt課件50ppt課件50ppt課件3.紡錘體?紡錘體有二種微管結(jié)構(gòu)：①極體微管(polarmt)兩極間的微管，在紡錘體中部重疊，重疊部位結(jié)合有分子馬達。②著絲點微管(kinetochoremt)，是從著絲點到另一極的微管。?紡錘體二端為星體。?植物沒有中心粒和星體，其紡錘體稱無星紡錘體。51ppt課件3.紡錘體?紡錘體有二種微管結(jié)構(gòu)：①極體微管(polar52ppt課件52ppt課件三、染色體運動的動力機制染色體列隊動粒微管與著絲點的識別：53ppt課件三、染色體運動的動力機制染色體列隊動粒微管與著絲點的識別：5染色體向赤道板的運動（前中期→中期）54ppt課件染色體向赤道板的運動（前中期→中期）54ppt課件MTbehaviorduringformationofthemetaphaseplate.Initially,MTfromoppositepolesaredifferentinlength.Experimentaldemonstrationoftheimportanceofmechanicaltensioninmetaphasecheckpointcontrol.55ppt課件MTbehaviorduringformationo2.染色體向二極的運動（中期→后期）56ppt課件2.染色體向二極的運動（中期→后期）56ppt課件2.染色體向二極的運動（中期→后期）后期B后期A57ppt課件2.染色體向二極的運動（中期→后期）后期B后期A57pptMicrotubulesandMotorsinthespindle58ppt課件MicrotubulesandMotorsinthe59

紡錘體微管滑動假說59ppt課件59紡錘體微管滑動假說59ppt課件四、減數(shù)分裂(Meiosis)減數(shù)分裂概念與過程減數(shù)分裂的意義減數(shù)分裂特點脊椎動物配子發(fā)生過程60ppt課件四、減數(shù)分裂(Meiosis)減數(shù)分裂概念與過程60ppt課減數(shù)分裂概念與過程

概念：減數(shù)分裂是細胞僅進行一次DNA復制，隨后進行兩次分裂，染色體數(shù)目減半的一種特殊的有絲分裂。兩次分裂分別稱為減數(shù)分裂期︱和減數(shù)分裂期‖。

61ppt課件減數(shù)分裂概念與過程概念：減數(shù)分裂是細胞減數(shù)分裂的主要類型

配子減數(shù)分裂(gameticmeiosis)，或稱終端減數(shù)分裂(terminalmeiosis)；合子減數(shù)分裂(zygoticmeiosis)，或稱始端減數(shù)分裂(initialmeiosis)；孢子減數(shù)分裂(sporicmeiosis)，或稱中間減數(shù)分裂(intermediatemeiosis)。62ppt課件減數(shù)分裂的主要類型配子減數(shù)分裂(gameticmeMEIOSIS(減數(shù)分裂過程)63ppt課件MEIOSIS(減數(shù)分裂過程)63ppt課件減數(shù)分裂的意義

確保世代間遺傳的穩(wěn)定性；增加變異機會，確保生物的多樣性，增強生物適應環(huán)境變化的能力。減數(shù)分裂是生物有性生殖的基礎(chǔ)，是生物遺傳、生物進化和生物多樣性的重要基礎(chǔ)保證。64ppt課件減數(shù)分裂的意義確保世代間遺傳的穩(wěn)定性；增加變異機會減數(shù)分裂特點-遺傳物質(zhì)只復制一次，細胞連續(xù)分裂兩次，導致染色體數(shù)目減半；

-S期持續(xù)時間較長；

-同源染色體在減數(shù)分裂期I(MeiosisI)發(fā)生配對聯(lián)會和基因重組；減數(shù)分裂同源染色體配對排列在中期板上，第一次分裂時，同源染色體分開。65ppt課件減數(shù)分裂特點-遺傳物質(zhì)只復制一次，細胞連續(xù)分裂兩次，導

減數(shù)分裂前的間期

-S期持續(xù)的時間較長

-DNA并非完全復制

-染色質(zhì)多凝集為異染色質(zhì)

-G2期長短變化較大66ppt課件減數(shù)分裂前的間期66ppt課件減數(shù)分裂前S期與有絲分裂前S期長度比較67ppt課件減數(shù)分裂前S期與有絲分裂前S期長度比較67ppt課件MeiosisI

第一次減數(shù)分裂的兩個特點：

-一對復制了的同源染色體分開，分別進入兩個子細胞，同源染色體分開之前通常要發(fā)生交換重組。

-在染色體組中，同源染色體的分離是隨機的，同源染色體組要發(fā)生重新組合。68ppt課件MeiosisI第一次減數(shù)分裂的兩個特點：68pp

前期︱

-減數(shù)分裂前期I分為細線期，偶線期，粗線期，雙線期，終變期共五個階段；

-形成聯(lián)會復合體(SynaptonemalComplex,SC)；

-同源染色體間遺傳物質(zhì)重組，產(chǎn)生新的基因組合。減數(shù)分裂前期︱69ppt課件前期︱減數(shù)分裂前期︱69ppt課件減數(shù)分裂的前期I70ppt課件減數(shù)分裂的前期I70ppt課件71

StagesoftheprophaseofmeiosisIMicrographsillustratingthemorphologyofchromosomesofthelily.71ppt課件71Stagesoftheprophaseofm

細線期：

-染色體呈細線狀，染色單體的臂不分離；

-染色體上出現(xiàn)染色粒；

-染色體端粒通過接觸斑與核膜相連（又稱花束期，bouquetstage）。

合線期：

-同源染色體配對（聯(lián)會，synapsis），形成聯(lián)會復合體(synaptonemalcomplex,SC)；（二價體和四分體的概念）

-合成zygDNA。

72ppt課件細線期：72ppt課件

聯(lián)會復合體是減數(shù)分裂合線期兩條同源染色體之間形成的一種結(jié)構(gòu)，它與染色體的配對、交換和分離密切相關(guān)。73ppt課件聯(lián)會復合體是減數(shù)分裂合線期兩條同源染色體之間形成的一

粗線期：

-染色體變短，結(jié)合緊密，同源染色體等位基因之間部分DNA片段發(fā)生交換和重組（可見重組結(jié)）；

-合成減數(shù)分裂專有組蛋白；

-發(fā)生染色體外rDNA擴增。

74ppt課件粗線期：74ppt課件重組結(jié)，中央成分，側(cè)成分，同源染色體的染色單體75ppt課件重組結(jié)，中央成分，側(cè)成分，同源染色體的染色單體75ppt課件

雙線期：聯(lián)會的同源染色體相互排斥、開始分離，但在交叉點(chiasma)上還保持著聯(lián)系。植物細胞雙線期一般較短，許多動物中雙線期停留的時間長。人的卵母細胞在五個月胎兒中已達雙線期，而一直到排卵都停在雙線期。成熟的卵細胞直到受精后，才迅速完成兩次分裂，形成單倍體的卵核。魚類、兩棲類、爬行類、鳥類以及無脊椎動物的昆蟲中，雙線期的二價體解螺旋而形成燈刷染色體，這一時期是卵黃積累的時期。

76ppt課件雙線期：聯(lián)會的同源染色體相互排斥、開始分離，但在交叉Visibleevidenceofcrossover77ppt課件Visibleevidenceofcrossover7

終變期：

-二價體顯著變短，并向核周邊移動，在核內(nèi)均勻散開。所以是觀察染色體的良好時期。

-交叉向端部移動，這種移動現(xiàn)象稱為端化(terminalization)，端化過程一直進行到中期。

-核仁此時開始消失，核被膜解體78ppt課件終變期：78ppt課件中期︱

-核膜破裂紡錘體形成每個四分體含4個動粒79ppt課件中期︱

-核膜破裂79ppt課件有絲分裂中期和減數(shù)分裂中期I80ppt課件有絲分裂中期和減數(shù)分裂中期I80ppt課件后期 I

-同源染色體對相互分離，并向兩極隨機移動；

-細胞內(nèi)染色體數(shù)目減半。81ppt課件后期 I81ppt課件

末期I，胞質(zhì)分裂I和減數(shù)分裂間期在減數(shù)分裂I和II之間的間期很短，不進行DNA的合成，有些生物沒有間期，而由末期I直接轉(zhuǎn)為前期II。82ppt課件末期I，胞質(zhì)分裂I和減數(shù)分裂間期在減數(shù)分裂I和II之間的間第二次減數(shù)分裂可分為前、中、后、末四個四期，與有絲分裂相似。通過減數(shù)分裂一個精母細胞形成4個精子，而一個卵母細胞形成一個卵子及2-3個極體。MeiosisII83ppt課件第二次減數(shù)分裂可分為前、中、后、末四個四期，與有絲分裂相似。脊椎動物配子發(fā)生過程84ppt課件脊椎動物配子發(fā)生過程84ppt課件85ppt課件85ppt課件第二節(jié)細胞周期的調(diào)控

(Cell-CycleControl)細胞周期調(diào)控系統(tǒng)的主要作用細胞周期檢驗點(CellCycleCheckpoint)MPFCyclin-Cdk復合物的多樣性及細胞周期運轉(zhuǎn)細胞周期運轉(zhuǎn)的阻遏(細胞周期運轉(zhuǎn)的負調(diào)控)86ppt課件第二節(jié)細胞周期的調(diào)控

(Cell-CycleControLelandH.HartwellR.Timothy(Tim)HuntSirPaulM.Nurse?2001年10月8日美國人Leland

Hartwell、英國人PaulNurse、Timothy

Hunt因?qū)毎芷谡{(diào)控機理的研究而獲諾貝爾生理醫(yī)學獎。87ppt課件LelandH.HartwellR.Timothy

細胞周期調(diào)控系統(tǒng)的主要作用-在適當時候激活細胞周期各個時相的相關(guān)酶和蛋白

-確保每一時相事件的全部完成

-對外界環(huán)境因子起反應(如多細胞生物對增殖信號的反應)88ppt課件細胞周期調(diào)控系統(tǒng)的主要作用-在適當時候激活細胞周

細胞周期檢驗點(checkpoint)

細胞周期檢驗點是細胞周期調(diào)控的一種機制，主要是與外界環(huán)境因素整合，確保周期每一時相事件的有序、徹底完成。

89ppt課件細胞周期檢驗點(checkpoint)G1期檢驗點：芽殖酵母——Start；動物細胞—RestrictionPoint90ppt課件G1期檢驗點：90ppt課件芽殖酵母中START調(diào)節(jié)點91ppt課件芽殖酵母中START調(diào)節(jié)點91ppt課件哺乳動物細胞周期的控制哺乳動物細胞周期的限制點（restrictionpoint）哺乳動物細胞體外培養(yǎng)時，需要添加多肽生長因子促進細胞的分裂；如果缺少生長因子,就會被阻止在G0階段,一旦在培養(yǎng)基中添加了生長因子,這些細胞就能在14～16小時后通過細胞周期限制點；細胞一旦通過了G1期的某一點（限制點）,這些細胞就能夠進入S期并完成其后的細胞周期過程；-由此推測,哺乳動物細胞周期的限制點相當于酵母的START點。92ppt課件哺乳動物細胞周期的控制哺乳動物細胞周期的限制點（restr細胞周期的控制系統(tǒng)93ppt課件細胞周期的控制系統(tǒng)93ppt課件94ppt課件94ppt課件一、MPF的發(fā)現(xiàn)及其生化實質(zhì)

細胞融合與PCC(Prematurechromosomalcondense)

爪蟾卵子成熟過程

MPF的發(fā)現(xiàn)

MPF是一種使多種底物蛋白磷酸化的蛋白激酶，由M期Cyclin-Cdk(Cyclin-dependentproteinkinase)形成的復合物，MPF=CDK1=p34cdc2+cyclinB。95ppt課件一、MPF的發(fā)現(xiàn)及其生化實質(zhì)細胞融合與PCC(Prema1970年,Johnson和Rao將Hela細胞同步化在細胞周期中的不同時期，然后將M期細胞與其他間期細胞融合，發(fā)現(xiàn)與M期融合的間期細胞發(fā)生了形態(tài)各異的染色體凝集，稱為染色體超前凝集(prematurechromosomecondensation)。

96ppt課件1970年,Johnson和Rao將HeG1期細胞與M期細胞融合97ppt課件G1期細胞與M期細胞融合97ppt課件人M期細胞與袋鼠（Ptk）G1、S、G2期細胞融合誘導PCC：提示M期細胞存在誘導PCC的因子。98ppt課件人M期細胞與袋鼠（Ptk）G1、S、G2期細胞融合誘處于第六期的爪蟾卵母細胞（RD前期I），具GV

99ppt課件處于第六期的爪蟾卵母細胞（RD前期I），具GV

99ppt課卵細胞提取物注射實驗100ppt課件卵細胞提取物注射實驗100ppt課件

注射實驗表明：孕酮誘導卵母細胞成熟；成熟卵細胞質(zhì)中，含有卵母細胞成熟的因子，稱做MPF(成熟促進因子)。101ppt課件注射實驗表明：孕酮誘導卵母細胞成熟；成熟卵細胞質(zhì)中，含1988年，Maller實驗室以非洲爪蟾卵為原料，分離獲得了純化的MPF，并證明其主要含有p32和p45兩種蛋白，具有蛋白激酶活性。102ppt課件1988年，Maller實驗室以非洲爪蟾卵為原MPF的結(jié)構(gòu)組成-是由兩個不同的亞基組成的異質(zhì)二聚體；-催化亞基是絲氨酸/蘇氨酸型蛋白激酶其活性有賴于周期蛋白，故蛋白稱為周期依賴性蛋白激酶(cyclin-dependentproteinkinases,Cdks);-調(diào)節(jié)亞基：周期蛋白(cyclin)。103ppt課件MPF的結(jié)構(gòu)組成-是由兩個不同的亞基組成的異質(zhì)二聚體；1MPF的結(jié)構(gòu)104ppt課件MPF的結(jié)構(gòu)104ppt課件二、p34cdc2激酶的發(fā)現(xiàn)及其與MPF的關(guān)系HartwellL等在不同溫度下培養(yǎng)芽殖酵母,分離獲得了數(shù)十個溫度敏感突變體。所得到的酵母中與細胞分裂和細胞周期有關(guān)的基因稱為cdc(celldivisioncycle)。105ppt課件二、p34cdc2激酶的發(fā)現(xiàn)及其與MPF的關(guān)系HartwelCellcycleofSaccharomycescerevisiae

106ppt課件CellcycleofSaccharomycesce芽殖酵母的Cdc28蛋白StudiesshowedthatS.cerevisiaecdc28andS.pombecdc2arefunctionallyhomologousgenes在G2/M期轉(zhuǎn)換中起重要作用分子量也是34KD，稱p34cdc28P34cdc28也是一種蛋白激酶-本身無激酶活性，必須與有關(guān)蛋白結(jié)合后才有激酶活性107ppt課件芽殖酵母的Cdc28蛋白107ppt課件芽殖酵母細胞周期中的Cdc28蛋白108ppt課件芽殖酵母細胞周期中的Cdc28蛋白108ppt課件GeneticstudiesofS.pombe(裂殖酵母)酵母的細胞周期基因突變-溫度敏感突變型，可分成兩類cdc突變這類突變在非允許的溫度下培養(yǎng)，形成特別長的細胞;wee突變這種突變長得特別小而不能分裂。109ppt課件GeneticstudiesofS.pombe(裂殖110

ThefissionofS.pombe110ppt課件110ThefissionofS.pombe110pcdc2突變的表型111ppt課件cdc2突變的表型111ppt課件裂殖酵母的MPF-對突變體的研究發(fā)現(xiàn)，沒有Cdc2的活性，細胞不能進入有絲分裂；序列分析表明該基因編碼一個相對分子質(zhì)量為34kDa的蛋白，該蛋白又稱為p34cdc2

蛋白；研究發(fā)現(xiàn)酵母Cdc2蛋白是一種蛋白激酶。112ppt課件裂殖酵母的MPF-對突變體的研究發(fā)現(xiàn)，沒有Cdc2的活裂殖酵母的MPF活性調(diào)節(jié)Cdc25蛋白激活裂殖酵母的MPF的活性Wee1蛋白抑制裂殖酵母的MPF活性

Cdc2蛋白亞基上有兩個磷酸化與去磷酸化位點。113ppt課件裂殖酵母的MPF活性調(diào)節(jié)Cdc25蛋白激活裂殖酵母的MPFAccumulationanddegradationofcyclinsinseaurchinembryos114ppt課件Accumulationanddegradationo115ppt課件115ppt課件MPF=CDC2+CyclinB116ppt課件MPF=CDC2+CyclinB116ppt課件三、周期蛋白(cyclin)-在細胞周期中呈周期性變化；

-含有一段約100個氨基酸的保守序列，稱為周期蛋白框（cyclinbox），介導周期蛋白與CDK結(jié)合；

-激活CDK，引導CDK作用于不同底物；

-已知30余種，在脊椎動物中為A1-2、B1-3、C、

D1-3、E1-2、F、G、H等；

-cyclin在細胞周期的不同時期表達，從而激活不同時期的CDK激酶活性，表現(xiàn)為不同的調(diào)節(jié)功能。

117ppt課件三、周期蛋白(cyclin)117ppt課件cyclin在細胞周期的不同時期表達:

－G1期cyclin：cyclinD；－G1/S期cyclin：cyclinE；－S期cyclin：cyclinA；－M期cyclin：cyclinB（也包括cyclinA）。

M期cyclin在N端含有一段由9個aa殘基組成的特殊序列，稱為破壞框（destructionbox），和泛素介導的cyclinA、B的降解有關(guān)。G1期cyclin在C端有PEST序列。118ppt課件cyclin在細胞周期的不同時期表達:118pp周期蛋白與周期蛋白依賴性蛋白激酶(裂殖酵母)(芽殖酵母)(脊椎動物)119ppt課件周期蛋白與周期蛋白依賴性蛋白激酶(裂殖酵母)(芽殖酵母)(脊

四、CDK激酶與CDK激酶抑制物

Cdc2(CDK1)與細胞周期蛋白結(jié)合才具有激酶的活性，故名細胞周期蛋白依賴性激酶(cyclin-dependentkinase，CDK)。

CDK含有一段相似的激酶結(jié)構(gòu)域，這一區(qū)域有一段保守序列，即PSTAIRE，與周期蛋白的結(jié)合有關(guān)。

120ppt課件四、CDK激酶與CDK激酶抑制物120pCDKI(CDK激酶抑制物)CDKinhibitor，CDKI或CKI，對細胞周期起負調(diào)控作用，分為兩個大的家族：－INK4(Inhibitorofcdk4):P16ink4a,P15ink4b,P18ink4c,P19ink4d。特異性抑制cdk4·cyclinD1,cdk6·cyclinD1。

–KIP(Kinaseinhibitionprotein)/CIP(cyclininhibitionprotein1):P21cip1

、P27kip1、

P57kip2，抑制大多數(shù)CDK的激酶活性。P21cip1主要對G1期CDK激酶復合物起抑制作用，還能與

DNA聚合酶δ的輔助因子增殖細胞核抗原

(proliferatingcellnuclearantigen,PCNA)結(jié)合，直接抑制DNA的合成。121ppt課件CDKI(CDK激酶抑制物)121ppt課件P21cip1抑制CDK和PCNA122ppt課件P21cip1抑制CDK和PCNA122ppt課件五、細胞周期運轉(zhuǎn)調(diào)控Cyclin-CDK是調(diào)控細胞周期的引擎：不同的周期蛋白與不同的CDK結(jié)合，構(gòu)成不同的Cyclin-CDK；不同的Cyclin-CDK在不同的時相表現(xiàn)活性，影響不同的下游事件。123ppt課件五、細胞周期運轉(zhuǎn)調(diào)控Cyclin-CG2/M期轉(zhuǎn)化與CDK1激酶的關(guān)鍵調(diào)控作用

-G2/M期的轉(zhuǎn)化和CDK1-cyclinB激酶密切相關(guān)

-CDK1-cyclinB激酶，即MPF=p34cdc2（或

p34cdc28）+clyclinB-cdc2蛋白在細胞周期中含量穩(wěn)定，而CyclinB

的含量呈周期性變化，故CDK1-cyclinB激酶活性呈周期性變化，在G2期晚期階段達到最大值并持續(xù)到M期的中期階段。

124ppt課件G2/M期轉(zhuǎn)化與CDK1激酶的關(guān)鍵調(diào)控作用124ppt課件CDK1-CyclinB的激活－wee1將cdc2的Thr14和Tyr15磷酸化，抑制其活性；CDK活化激酶（CDK1activatingkinase，

CAK）將cdc2的Thr161磷酸化，這種磷酸化能最大激活其活性。但只要Tyr15處于磷酸化狀態(tài)，其活性就被抑制。此時，這種沒有活性的CDK1-CyclinB復合物即為pre-MPF。－M期，磷酸酶Cdc25使cdc2的Thr14和Tyr15去磷酸化，復合物激活。－這種機制保證了CDK-cyclin能夠不斷積累，然后在需要的時候突然釋放。125ppt課件CDK1-CyclinB的激活125ppt課件CDK1的激活需要Thr14和Tyr15去磷酸化和Tyr161的磷酸化Wee1cdc25CAK126ppt課件CDK1的激活需要Thr14和Tyr15去磷酸化和Tyr16MPF活性的正反饋調(diào)節(jié)127ppt課件MPF活性的正反饋調(diào)節(jié)127ppt課件CDK1-cyclinB激酶使底物蛋白磷酸化，從而啟動細胞從G2期進入M期的相關(guān)事件：如－將組蛋白H1磷酸化導致染色體凝縮；－核纖層蛋白磷酸化使核膜解體；－p60c-src磷酸化，使細胞骨架重排（紡錘體裝配）；－核仁蛋白磷酸化，核仁解體。128ppt課件CDK1-cyclinB激酶使底物蛋白磷酸化，從而啟動細2.M期周期蛋白與分裂中期向分裂后期轉(zhuǎn)化

-在中期當MPF活性達到最高時，激活后期促進因子（anaphasepromotingcomplex,APC），APC介導cyclinA、CyclinB通過“泛素化途徑（ubiquitinationpathway）”選擇性地被降解，CDK1活性喪失，在前期被CDK1磷酸化的蛋白質(zhì)去磷酸化；

-APC還介導后期抑制因子AnaphaseInhibitors（維持姐妹染色單體粘連，抑制后期啟動）的降解，促使細胞周期由中期向后期轉(zhuǎn)化。129ppt課件2.M期周期蛋白與分裂中期向分裂后期轉(zhuǎn)化129pp有絲分裂的退出：周期蛋白B的降解-細胞周期蛋白基因的cDNA分析

-N端破壞框(destructionbox)

130ppt課件有絲分裂的退出：周期蛋白B的降解-細胞周期蛋白基因的泛素化修飾與周期蛋白的降解(polyubiquitination)

ubiquitin-activatingenzyme,E1ubiquitin-conjugatingenzyme,E2ubiquitinligase,E3-蛋白酶體的降解作用-促后期復合物(anaphase-promotingcomplex,APC)131ppt課件泛素化修飾與周期蛋白的降解(polyubiquitinatPolyubiquitination132ppt課件Polyubiquitination132ppt課件RegulationofmitoticcyclinBlevelsincyclingcells133ppt課件RegulationofmitoticcyclinB

紡錘體檢驗點（SpindleassemblyCheckpoint）的機制：－動粒上裝配有Cdc20和Mad2蛋白。Cdc20是APC的正調(diào)控因子；Mad2和Cdc20結(jié)合能抑制Cdc20的活性；當動粒微管沒有捕獲全部動粒時，就無法激活APC（中期不能向后期轉(zhuǎn)化）；－動粒全部被動粒微管捕獲后，Mad2從動粒上消失，對Cdc20的抑制解除，促使APC活化降解M期cyclin。134ppt課件紡錘體檢驗點（SpindleassemblyChec3.G1/S期轉(zhuǎn)化與G1期周期蛋白依賴性CDK激酶細胞在生長因子的刺激下，G1期cyclinD表達，并與CDK4、CDK6結(jié)合，使下游的蛋白質(zhì)如Rb磷酸化，磷酸化的Rb釋放出轉(zhuǎn)錄因子E2F，促進許多基因的轉(zhuǎn)錄，如編碼cyclinE、A和CDK1的基因。在G1-S期，cyclinE與CDK2結(jié)合，促進細胞通過G1/S限制點而進入S期。

CylinE-CDK2激酶直接參與中心體復制的起始調(diào)控。135ppt課件3.G1/S期轉(zhuǎn)化與G1期周期蛋白依賴性CDK激酶1CyclinD與CDK結(jié)合使Rb釋放結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子E2F136ppt課件CyclinD與CDK結(jié)合使Rb釋放結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子E2FG1Cyclin-Cdk復合物對Rb蛋白磷酸化而調(diào)控G1檢驗點137ppt課件G1Cyclin-Cdk復合物對Rb蛋白磷酸化而調(diào)控G1檢DNA復制僅一次

DNA的復制是由起始復制點（originsofreplication）開始的。在整個細胞周期中，起始復制點上結(jié)合有起始識別復合體（Originrecognitioncomplex,ORC），其作用就象一個停泊點，供其它調(diào)節(jié)因子?？?。

CDC6是其中的一個調(diào)節(jié)因子，在G1期CDC6含量瞬間提高，CDC6結(jié)合在ORC上，在ATP供能下，促進6個亞單位構(gòu)成的MCM復合體和其他一些蛋白結(jié)合到ORC上，形成前復制復合體（pre-replicativecomplex，pre-RC），MCM實際上就是DNA解旋酶（helicase）。

S-CDK觸發(fā)pre-RC的啟動，同時阻止了DNA再次進行復制。因為S-CDK將CDC6磷酸化，使其脫離ORC，磷酸化的CDC6隨后被SCF參與的泛素化途徑降解；S-CDK還可以將某些MCM磷酸化，使其被輸出細胞核。其它一些CDK也參與阻止pre-RC的再次形成，從而保證了DNA的復制僅一次。138ppt課件DNA復制僅一次138ppt課件SCF（skp1-cullin-F-boxprotein，三個蛋白構(gòu)成的復合體）負責將Ub連接到G1/S期Cyclin（如CyclingD、E，使之在S期降解）和某些CKI上。139ppt課件SCF（skp1-cullin-F-box真核生物細胞周期調(diào)控的一般模型三類周期蛋白-CDK復合物-G1期周期蛋白-CDK復合物-S期周期蛋白-CDK復合物-有絲分裂周期蛋白-CDK復合物三個關(guān)鍵的過渡-G1期→S期-中期→后期-后期→末期及胞質(zhì)分裂期過渡140ppt課件真核生物細胞周期調(diào)控的一般模型三類周期蛋白-CDK復合物1Cyclin-Cdk復合物的多樣性

Cyclin-Cdk是調(diào)控細胞周期的引擎：不同的周期蛋白與不同的CDK結(jié)合，構(gòu)成不同的Cyclin-Cdk；不同的Cyclin-Cdk在不同的時相表現(xiàn)活性，影響不同的下游事件。141ppt課件Cyclin-Cdk復合物的多樣性141ppt課件Cyclin-Cdk復合物的多樣性 G1S G2/MCyclin-CdkCyclin-CdkCyclin-CdkBuddingYeastCLN1,2,3-CDC28CLB5,,(3,4)-CDC28CLB1,2(3,4)-CDC28FissionYeastCIG1-CDC2CIG2-CDC2CIG13-CDC2HigherEukaryotesCyclinD1,2,3-CDK4/6CyclinA-CDK2CyclinB-CDC2CyclinE1,2-CDK2G1SubstratesSSubstratesG2/MSubstratesGrowthandMorphogenesisDNAReplicationMitosis142ppt課件Cyclin-Cdk復合物的多樣性細胞周期調(diào)控模型總結(jié)143ppt課件細胞周期調(diào)控模型總結(jié)143ppt課件144ppt課件144ppt課件CellCycleCheckpoints

與細胞分裂有關(guān)的基因稱為細胞分裂周期(celldivisioncycle,cdc)基因。這些基因表達的有序性，受一些控制系統(tǒng)的監(jiān)測：

-如酵母細胞在DNA合成開始前有啟動點(START)；

-哺乳類周期的G1期有R點或限制點(restrictionpoint)，即關(guān)卡(checkpoint)。145ppt課件CellCycleCheckpoints與細胞分TheproliferationofmostanimalcellsissimilarlyregulatedintheG1phaseofthecellcycle.Inparticular,adecisionpointinlateG1,calledtherestrictionpointinanimalcells,functionsanalogouslytoSTARTinyeasts.146ppt課件Theproliferationofmost細胞周期檢驗點主要檢驗點包括：

G1/S檢驗點：在酵母中稱start點，在哺乳動物中稱R點(restrictionpoint)，控制細胞由靜止狀態(tài)的G1進入DNA合成期，相關(guān)的事件包括：DNA是否損傷？細胞外環(huán)境是否適宜？細胞體積是否足夠大？

S期檢驗點：DNA復制是否完成？

G2/M檢驗點：是決定細胞一分為二的控制點，相關(guān)的事件包括：DNA是否損傷？細胞體積是否足夠大？中-后期檢驗點（紡錘體組裝檢驗點）：任何一個著絲點沒有正確連接到紡錘體上，都會抑制APC的活性，引起細胞周期中斷。147ppt課件細胞周期檢驗點主要檢驗點包括：147ppt課件四個主要的檢驗點148ppt課件四個主要的檢驗點148ppt課件六、細胞周期運轉(zhuǎn)的阻遏

(細胞周期運轉(zhuǎn)的負調(diào)控)

細胞至少可通過兩種不同機制阻遏細胞周期的運轉(zhuǎn)：

-Cdk抑制蛋白(CDI)阻止Cyclin-Cdk復合物的裝配或活性；

-周期調(diào)控系統(tǒng)組分停止合成。

149ppt課件六、細胞周期運轉(zhuǎn)的阻遏

(細胞周期運轉(zhuǎn)的負調(diào)控)細胞至少CDI包括CIP/KIP家族和INK4家族作用是抑制Cyclin-Cdk復合物的裝配或活性，而將細胞阻止在不同的檢驗點。如DNA受損后，細胞將停留于G1Checkpoint讓DNA修復或者凋亡。

150ppt課件CDI包括CIP/KIP家族和INK4家族150ppt課件151ppt課件151ppt課件

周期調(diào)控系統(tǒng)組分停止合成，如G0細胞，大部分Cyclin和Cdk都消失，這在多細胞生物尤其明顯。152ppt課件周期調(diào)控系統(tǒng)組分停止合成，如G0細胞，大部分Cycl第十一章細胞增殖及其調(diào)控153ppt課件第十一章細胞增殖及其調(diào)控1ppt課件細胞增殖(cellproliferation)的意義?細胞增殖(cellproliferation)是細胞生命活動的重要特征之一，是生物繁育的基礎(chǔ)。?單細胞生物的細胞增殖導致生物個體數(shù)量的增加。?多細胞生物由一個單細胞(受精卵)分裂發(fā)育而來，細胞增殖是多細胞生物繁殖基礎(chǔ)。?成體生物仍然需要細胞增殖，主要取代衰老死亡的細胞，維持個體細胞數(shù)量的相對平衡和機體的正常功能。?機體創(chuàng)傷愈合、組織再生、病理組織修復等，都要依賴細胞增殖。154ppt課件細胞增殖(cellproliferation)的意義?細胞細胞增殖是生命的基本特征，種族繁衍、個體發(fā)育、機體修復等都離不開細胞增殖。初生嬰兒有1012個細胞，成人有1014個細胞，約200種類型。成人體內(nèi)每秒鐘有數(shù)百萬新細胞產(chǎn)生，以補償衰老和死亡的細胞。一個大腸桿菌若按20分鐘分裂一次，并保持這一速度，則兩天即可超過地球的重量。155ppt課件細胞增殖是生命的基本特征，種族繁衍、個體發(fā)育、機體修復等都離156ppt課件4ppt課件第一節(jié)細胞周期與細胞分裂

一、細胞周期概述

1.細胞周期的定義：細胞從一次有絲分裂結(jié)束到下一次有絲分完成所經(jīng)歷的一個有序過程，其間細胞遺傳物質(zhì)和其他內(nèi)含物分配給子細胞。（一）、細胞周期157ppt課件第一節(jié)細胞周期與細胞分裂一、細胞周期概述（一）、細胞周2.由G1期、S期、G2期、M期組成：

G1期(gap1)：指從有絲分裂完成到DNA復制之前的間隙時間。S期(synthesisphase)：指DNA復制的時期。G2期(gap2)：指DNA復制完成到有絲分裂開始之前的一段時間。Mphase：又稱D期(mitosisordivision)，有絲分裂期(Mitosis)，和胞質(zhì)分裂期(Cytokinesis)。G0期：暫時脫離細胞周期，不進行細胞增殖的休眠細胞。細胞沿著G1→S→G2→M→G1周期性運轉(zhuǎn)，在間期細胞體積增大(生長)；在M期細胞，先是核分裂，接著胞質(zhì)分裂，完成一個細胞周期。158ppt課件2.由G1期、S期、G2期、M期組成：細胞沿著GEukaryoticCellCycleAtypicalmammaliancellhasacellcycletimeof24hours,with12hrG1,6-8hrS,3-4hrG2,and1hrM.159ppt課件EukaryoticCellCycleAtypica3.細胞周期時間不同細胞的細胞周期時間差異很大：·S+G2+M的時間變化教小，細胞周期時間長短主要差別在G1期·有些分裂增殖的細胞缺乏G1、G2期160ppt課件3.細胞周期時間不同細胞的細胞周期時間差異很大：8ppt4.根據(jù)增殖狀況，細胞分成三類

從增殖的角度來看，可將高等動物的細胞分為三類：①連續(xù)分裂細胞(cyclingcell)，如表皮生發(fā)層細胞、部分骨髓細胞。②休眠細胞(G0細胞)：休眠細胞暫不分裂，但在適當?shù)拇碳は驴芍匦逻M入細胞周期，稱G0期細胞，如淋巴細胞、肝、腎細胞等。③終末分化細胞：指不可逆地脫離細胞周期，不再分裂的細胞，又稱終端細胞，如神經(jīng)、肌肉、多形核細胞等。G0期細胞和終末分化細胞的界限有時難以劃分，有的細胞過去認為屬于終末分化細胞，目前可能被認為是G0期細胞。161ppt課件4.根據(jù)增殖狀況，細胞分成三類從增殖的角度來ExperimentaldemonstrationofthecoordinatedsynthesisofDNAandhistones.·

1.G1期

DNA復制與組蛋白合成同步，組成核小體串珠結(jié)構(gòu)

S期DNA合成不同步2.S期與DNA合成啟動相關(guān)，開始合成細胞生長所需要的多種蛋白質(zhì)、RNA、碳水化合物、脂等，同時染色質(zhì)去凝集。162ppt課件Experimentaldemonstrationof3.G2期DNA復制完成，在G2期合成一定數(shù)量的蛋白質(zhì)和RNA分子。4.M期M期即細胞分裂期，真核細胞的細胞分裂主要包括兩種方式，即有絲分裂(mitosis)和減數(shù)分裂(meiosis)。遺傳物質(zhì)和細胞內(nèi)其他物質(zhì)分配給子細胞。163ppt課件3.G2期DNA復制完成，在G2期合成一定數(shù)量的蛋白質(zhì)和R三、細胞周期時間的測定

細胞周期的時間長短與物種的細胞類型有關(guān)。通常G1期持續(xù)時間差異較大，M期最短約0.5～4.5小時。

1.脈沖標記DNA復制和細胞分裂指數(shù)觀察測定法（percentagelabeledmitoses，PLM）：

對測定細胞進行脈沖標記、定時取材、利用放射自顯影技術(shù)顯示標記細胞，通過統(tǒng)計標記有絲分裂細胞百分數(shù)的辦法來測定細胞周期。放射標記物為3H或者14C標記的TdR。164ppt課件三、細胞周期時間的測定細胞周期的時間長短與物種的細測定原理①待測細胞經(jīng)3H-TdR標記后，所有S期細胞均被標記。②S期細胞經(jīng)G2期才進入M期，所以一段時間內(nèi)PLM=0。③開始出現(xiàn)標記M期細胞時，表示處于S期最后階段的細胞，已渡過G2期，所以從PLM=0到出現(xiàn)PLM的時間間隔為TG2。④S期細胞逐漸進入M期，PLM上升，到達到最高點的時候說明來自處于S最后階段的細胞，已完成M，進入G1期。所以從開始出現(xiàn)M到PLM達到最高點（≈100%）的時間間隔就是TM。⑤當PLM開始下降時，表明處于S期最初階段的細胞也已進入M期，所以出現(xiàn)LM到PLM又開始下降的一段時間等于TS。⑥從LM出現(xiàn)到下一次LM出現(xiàn)的時間間隔就等于TC，根據(jù)TC=TG1+TS+TG2+TM即可求出的TG1長度。事實上由于一個細胞群體中TC和各時相不盡相同，第一個峰常達不到100%，以后的峰會發(fā)生衰減，PLM不一定會下降到零，所以實際測量時，常以（TG2+1/2TM）-TG2的方式求出TM165ppt課件測定原理13ppt課件166ppt課件14ppt課件2.流式細胞儀測定法

(FlowCytometry)3.縮時攝像技術(shù)可以得到準確的細胞周期時間及分裂間期和分裂期的準確時間。167ppt課件2.流式細胞儀測定法15ppt課件

細胞同步化(synchronization)是指在自然過程中發(fā)生或經(jīng)人為處理造成的細胞周期同步化。1.自然同步化?多核體：如：粘菌的變形體plasmodia（細胞核達108/Cell）、瘧原蟲。?某些水生動物的受精卵：如海膽、海參、兩棲類。?增殖抑制解除后的同步分裂：如真菌的休眠孢子移入適宜環(huán)境后，它們一起發(fā)芽，同步分裂。

四、細胞周期同步化168ppt課件細胞同步化(synchronization2.人工同步化（1）、選擇同步化?有絲分裂選擇法：用于單層貼壁生長細胞。M期細胞與培養(yǎng)皿的附著性低