第十二章細(xì)胞增殖及其調(diào)控

第十二章細(xì)胞增殖及其調(diào)控第1頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二細(xì)胞增殖(cellproliferation)的意義◆細(xì)胞增殖(cellproliferation)是細(xì)胞生命活動(dòng)的重要特征之一,是生物繁育的基礎(chǔ)?！魡渭?xì)胞生物細(xì)胞增殖導(dǎo)致生物個(gè)體數(shù)量的增加。第2頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二◆多細(xì)胞生物由一個(gè)單細(xì)胞(受精卵)分裂發(fā)育而來，細(xì)胞增殖是多細(xì)胞生物繁殖基礎(chǔ)。◆成體生物仍然需要細(xì)胞增殖，主要取代衰老死亡的細(xì)胞，維持個(gè)體細(xì)胞數(shù)量的相對(duì)平衡和機(jī)體的正常功能?！魴C(jī)體創(chuàng)傷愈合、組織再生、病理組織修復(fù)等，都要

依賴細(xì)胞增殖。第3頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二第一節(jié)

細(xì)胞周期概述

●細(xì)胞周期●細(xì)胞周期的過程●細(xì)胞周期同步化一、細(xì)胞周期(cellcycle)概述

第4頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二細(xì)胞周期◆概念：從一次細(xì)胞分裂結(jié)束開始，經(jīng)過物質(zhì)積累，直到下一次分裂結(jié)束所經(jīng)歷的過程，分為分裂間期和分裂期?！艏?xì)胞周期時(shí)相組成◆細(xì)胞周期時(shí)間◆根據(jù)增殖狀況，細(xì)胞分類三類第5頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二細(xì)胞周期時(shí)相組成◆間期(interphase):G1期(從有絲分裂完成到DNA復(fù)制之前的時(shí)期)，S期(DNA復(fù)制的時(shí)期),G2期(從DNA復(fù)制完成到有絲分裂開始這段時(shí)期)◆M期:有絲分裂期(Mitosis)。細(xì)胞沿著G1→S→G2→M→G1周期性運(yùn)轉(zhuǎn)，在間期細(xì)胞體積增大(生長(zhǎng))，在M期細(xì)胞先是核分裂，接著胞質(zhì)分裂，完成一個(gè)細(xì)胞周期。第6頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二間期分裂期第7頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二細(xì)胞周期時(shí)間不同細(xì)胞的細(xì)胞周期時(shí)間差異很大·S+G2+M的時(shí)間變化較小，細(xì)胞周期時(shí)間長(zhǎng)短主要差別在G1期·有些分裂增殖的細(xì)胞缺乏G1、G2期(如動(dòng)物胚胎細(xì)胞分裂)第8頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二第9頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二一些真核細(xì)胞的細(xì)胞周期細(xì)胞類型細(xì)胞周期早期蛙卵胚胎細(xì)胞酵母細(xì)胞腸上皮細(xì)胞培養(yǎng)的哺乳類成纖維細(xì)胞人肝細(xì)胞第10頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二根據(jù)增殖狀況，細(xì)胞分類三類◆周期中細(xì)胞(cyclingcell)保持持續(xù)分裂能力,再進(jìn)入細(xì)胞周期◆終末分化細(xì)胞永久失掉了分裂的能力◆靜止期細(xì)胞(Go細(xì)胞)

暫時(shí)脫離細(xì)胞周期,不進(jìn)行增殖,但給予適當(dāng)刺激后,可以重新進(jìn)入周期開始分裂。如某些免疫淋巴細(xì)胞,肝,腎細(xì)胞等。第11頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二第12頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二（二）細(xì)胞周期的過程◆G1期◆S期◆G2期◆M期第13頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二G1期

從有絲分裂完成到DNA復(fù)制前的一段時(shí)期,叫合成前期,此期主要合成細(xì)胞生長(zhǎng)所需要的多種蛋白質(zhì)、rRNA、碳水化合物、等，在G1的后期，DNA合成酶的活性大大增。同時(shí)染色質(zhì)去凝集。第14頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二S期·DNA復(fù)制與組蛋白合成同步，使新合成的DNA能及時(shí)包裝成核小體?！NA在復(fù)制時(shí)，不同的序列復(fù)制先后不同，具有時(shí)間順序：常染色體

先異染色體后能轉(zhuǎn)錄的DNA

先不能轉(zhuǎn)錄的DNA后GC含量高先AT含量高后

第15頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二G2期

DNA復(fù)制完成，在G2期主要合成ATP、一定數(shù)量的蛋白質(zhì)和RNA分子，包括微管蛋白和成熟促進(jìn)因子MPF等，為有絲分裂做準(zhǔn)備。第16頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二

即細(xì)胞分裂期，從染色體的凝縮、分離并平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞為止。真核細(xì)胞的細(xì)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(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)分配給子細(xì)胞。M期第17頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)(checkpoint)◆細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)是細(xì)胞周期調(diào)控的一種機(jī)制,主要是確保周期每一時(shí)相事件的有序、全部完成并與外界環(huán)境因素相聯(lián)系

檢驗(yàn)點(diǎn)嚴(yán)格監(jiān)視著細(xì)胞周期事件的發(fā)生、發(fā)展是否嚴(yán)格按程序進(jìn)行，決定細(xì)胞能否進(jìn)入下一時(shí)期。如DNA損傷未修復(fù)前不能進(jìn)入S期

第18頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二◆細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)及其作用

G1期檢驗(yàn)點(diǎn)（靠近G1末期）：酵母——Start；動(dòng)物細(xì)胞——限制點(diǎn)RestrictionPoint：主要監(jiān)測(cè)細(xì)胞的大小和環(huán)境狀態(tài)，如果條件合適，就會(huì)激發(fā)DNA復(fù)制，使控制系統(tǒng)向前移動(dòng)。是細(xì)胞周期的主要控制點(diǎn)，決定細(xì)胞能否分裂。第19頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二G2檢驗(yàn)點(diǎn)（在G2期結(jié)束點(diǎn)）檢測(cè)細(xì)胞的大小，細(xì)胞所處的狀態(tài)，以及細(xì)胞內(nèi)DNA是否復(fù)制完畢，如果這些條件合適，就會(huì)進(jìn)入有絲分裂中－后期檢驗(yàn)點(diǎn)：紡錘體裝配檢驗(yàn)點(diǎn)（在中期末）監(jiān)測(cè)所有的染色體是否都與紡錘體相連，并排列在赤道板上；檢測(cè)MPF是否失活，否則不能進(jìn)行有絲分裂和胞質(zhì)分裂第20頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二Checkpointandtheeventscheckedfor染色體是否與紡錘體相連第21頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二（三）細(xì)胞周期長(zhǎng)短測(cè)定◆脈沖標(biāo)記DNA復(fù)制和細(xì)胞分裂指數(shù)觀察測(cè)定法◆流式細(xì)胞儀測(cè)定法(FlowCytometry)◆縮時(shí)攝像技術(shù)，可以得到準(zhǔn)確的細(xì)胞周期時(shí)間及分裂間期和分裂期的準(zhǔn)確時(shí)間。第22頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二細(xì)胞周期各階段的時(shí)間TG2－G2期時(shí)間，TM－M期時(shí)間，TS－S期時(shí)間，TC－細(xì)胞周期時(shí)間，TG1＝TC

－（TG2

＋TM＋

TS

）第23頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二G2MG0G1s0

200

400

600

8001000G0G1sG2MDNAAnalysisDNAcontentCount2N4NNormalCellCycle

流式細(xì)胞儀測(cè)定法(FlowCytometry)第24頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二細(xì)胞數(shù)量DNA含量流式細(xì)胞分選儀測(cè)定法第25頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二（四）細(xì)胞周期同步化◆自然同步化，如有一種粘菌的變形體plasmodia，某些受精卵早期卵裂

◆人工選擇同步化

◆藥物誘導(dǎo)法第26頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二果蠅受精卵中早期分裂是同步進(jìn)行的且分裂速度很快,在一個(gè)共同的細(xì)胞質(zhì)中,只有細(xì)胞核分裂而無相應(yīng)的細(xì)胞分裂第27頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二人工選擇同步化·細(xì)胞分裂收獲法：用于單層貼壁生長(zhǎng)細(xì)胞。優(yōu)點(diǎn)是細(xì)胞未經(jīng)任何藥物處理，細(xì)胞同步化效率高。缺點(diǎn)是分離的細(xì)胞數(shù)量少。·密度梯度離心法：根據(jù)不同時(shí)期的細(xì)胞在體積和重量上存在差別進(jìn)行分離。優(yōu)點(diǎn)是方法簡(jiǎn)單省時(shí)，效率高，缺點(diǎn)是對(duì)大多數(shù)種類的細(xì)胞并不適用。第28頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二第29頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二藥物誘導(dǎo)法·

DNA合成阻斷法：采用DNA合成抑制劑抑制DNA合成。高濃度的胸腺嘧啶能夠阻斷DNA合成所需的核苷酸的合成，即不能合成DNA，細(xì)胞不能進(jìn)入S期，最終將細(xì)胞群阻斷于G1/S交界處。一般采用兩次DNA合成抑制劑處理。優(yōu)點(diǎn)是同步化效率高，幾乎適合于所有體外培養(yǎng)的細(xì)胞體系。缺點(diǎn)是誘導(dǎo)過程可造成細(xì)胞非均衡生長(zhǎng)。第30頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二TdR阻斷法進(jìn)行細(xì)胞同步化第31頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二分裂中期阻斷法：通過抑制微管聚合來抑制細(xì)胞分裂器的形成，將細(xì)胞阻斷在細(xì)胞分裂中期。優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，效率高。缺點(diǎn)是這些藥物的毒性相對(duì)較大。常用藥物是秋水仙素。第32頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二◆條件依賴性突變株在細(xì)胞周期同步化中的應(yīng)用：將與細(xì)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(xì)胞便被同步化在細(xì)胞周期中某一特定時(shí)期。第33頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二（五）特異的細(xì)胞周期

特異的細(xì)胞周期是指那些特殊的細(xì)胞所具有的與標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞周期相比有著鮮明特點(diǎn)的細(xì)胞周期?！糇冈缙谂咛ゼ?xì)胞的細(xì)胞周期◆酵母細(xì)胞的細(xì)胞周期◆植物細(xì)胞的細(xì)胞周期◆細(xì)菌的細(xì)胞周期第34頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二爪蟾早期胚胎細(xì)胞的細(xì)胞周期·細(xì)胞分裂快,G1期、G2期非常短,S期也短(所有復(fù)制子都激活),

以至認(rèn)為僅含有S期和M期，無需臨時(shí)合成其它物質(zhì)，子細(xì)胞在G1、G2期并不生長(zhǎng)，越分裂體積越小·細(xì)胞周期調(diào)控因子和調(diào)節(jié)機(jī)制與一般體細(xì)胞標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞周期基本是一致的第35頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二爪蟾早期胚胎細(xì)胞的細(xì)胞周期第36頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二酵母細(xì)胞的細(xì)胞周期

酵母細(xì)胞的細(xì)胞周期與標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞周期在時(shí)相和調(diào)控方面相似?！そ湍讣?xì)胞周期明顯特點(diǎn):

酵母細(xì)胞周期持續(xù)時(shí)間較短；封閉式細(xì)胞分裂，即細(xì)胞分裂時(shí)核膜不解聚紡錘體位于細(xì)胞核內(nèi)；在一定環(huán)境下，也進(jìn)行有性繁殖第37頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二芽殖酵母的細(xì)胞周期起始點(diǎn)過后，細(xì)胞出芽進(jìn)入S期紡錘體裝配與S期DNA復(fù)制同時(shí)進(jìn)行。第38頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二裂殖酵母的分裂周期第39頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二均等分裂，細(xì)胞生長(zhǎng)僅是細(xì)胞長(zhǎng)度的增加起始點(diǎn)有明顯形態(tài)學(xué)標(biāo)志裂殖酵母芽殖酵母第40頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二植物細(xì)胞的細(xì)胞周期植物細(xì)胞的細(xì)胞周期與動(dòng)物細(xì)胞的標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞周期非常相似，含有G1期、S期、G2期和M期四個(gè)時(shí)期?！ぶ参锛?xì)胞不含中心體，但在細(xì)胞分裂時(shí)可以正常組裝紡錘體。·植物細(xì)胞以形成中間板的形式進(jìn)行胞質(zhì)分裂第41頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二植物細(xì)胞的細(xì)胞周期第42頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二細(xì)菌的細(xì)胞周期

慢生長(zhǎng)細(xì)菌細(xì)胞周期過程與真核細(xì)胞周期過程有一定相似之處。其DNA復(fù)制之前的準(zhǔn)備時(shí)間與G1期類似。分裂之前的準(zhǔn)備時(shí)間與G2期類似。再加上S期和M期，細(xì)菌的細(xì)胞周期也基本具備四個(gè)時(shí)期。

第43頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二快速生長(zhǎng)時(shí)，細(xì)胞周期有較大的變化，細(xì)菌分裂一次僅需35min。而完成一次DNA復(fù)制需要40min,DNA復(fù)制前準(zhǔn)備（G1）約10min；分裂前準(zhǔn)備（G2）約20min；一個(gè)周期70min。·細(xì)菌在快速生長(zhǎng)情況下，如何協(xié)調(diào)快速分裂和最基本的DNA復(fù)制速度之間的矛盾?

在上一次細(xì)胞分裂結(jié)束時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的DNA已經(jīng)復(fù)制到一半。第44頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二第45頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二二、有絲分裂(mitosis)●前期(prophase)●前中期(prometaphase)●中期(metaphase)●后期(anaphase)

●末期(telophase)第46頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二第47頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二前期(prophase)◆標(biāo)志前期開始的第一個(gè)特征是染色質(zhì)開始濃縮形成有絲分裂染色體◆第二個(gè)特征細(xì)胞骨架解聚，有絲分裂紡錘體開始裝配◆Golgi體、ER等細(xì)胞器解體，形成小的膜泡這種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(fù) 合物稱為動(dòng)粒(kinetochore)第48頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二

間期動(dòng)物細(xì)胞含一個(gè)MTOC，即中心體，在S期末，兩個(gè)中心粒在各自垂直的方向復(fù)制出一個(gè)中心粒，形成兩個(gè)中心體。當(dāng)前期開始時(shí)，2個(gè)中心體移向細(xì)胞兩極，并同時(shí)組織微管生長(zhǎng)，由兩極形成的微管通過微管結(jié)合蛋白在正極末端相連，最后形成有絲分裂紡錘體。第49頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二前中期(prometaphase)◆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(dǎo)致核纖層解體◆紡錘體微管與染色體的動(dòng)粒結(jié)合，捕捉住染色體，每個(gè)已復(fù)制的染色體有兩個(gè)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的染色體開始移向赤道板。細(xì)胞周期也由前中期逐漸向中期運(yùn)轉(zhuǎn)。第50頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二中期(metaphase)◆所有染色體排列到赤道板(MetaphasePlate)上，標(biāo)志著細(xì)胞分裂已進(jìn)入中期◆是什么機(jī)制確保染色體正確排列在赤道板上？

第51頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二后期(anaphase)

◆排列在赤道面上的染色體的姐妹染色單體分離產(chǎn)生向極運(yùn)動(dòng)。◆后期(anaphase)大致可以劃分為連續(xù)的兩個(gè)階段，即后期A和后期B。

·后期A，動(dòng)粒微管去裝配變短，染色體產(chǎn)生兩極運(yùn)動(dòng)。

·后期B，極間微管長(zhǎng)度增加，兩極之間的距離逐漸拉長(zhǎng)，介導(dǎo)染色體向極運(yùn)動(dòng)。第52頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二末期(telophase)◆染色單體到達(dá)兩極，即進(jìn)入了末期（telophase）,到達(dá)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(zhǎng)◆核仁也開始重新組裝，RNA合成功能逐漸恢復(fù),有絲分裂結(jié)束。第53頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二胞質(zhì)分裂(Cytokinesis)

動(dòng)物細(xì)胞胞質(zhì)分裂◆胞質(zhì)分裂(cytokinesis)開始于細(xì)胞分裂后期，在赤道板周圍細(xì)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和鈣離子濃度的變化有關(guān) ◆胞質(zhì)分裂開始時(shí)，大量肌動(dòng)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(xì)胞，稱為收縮環(huán)。收縮環(huán)收縮、收縮環(huán)處細(xì)胞膜融合并形成兩個(gè)子細(xì)胞第54頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二植物細(xì)胞胞質(zhì)分裂

◆與動(dòng)物細(xì)胞胞質(zhì)分裂不同的是，植物細(xì)胞胞質(zhì)分裂是因?yàn)樵诩?xì)胞內(nèi)形成新的細(xì)胞膜和胞壁而將細(xì)胞分開第55頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二植物細(xì)胞胞質(zhì)分裂第56頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二1、中心體（二）與有絲分裂直接相關(guān)的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)2、動(dòng)粒與著絲粒動(dòng)粒又稱著絲點(diǎn)，是附著于著絲粒上的一種細(xì)胞器，其外側(cè)用于紡錘體微管附著，內(nèi)側(cè)與著絲粒相互交織。第57頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二第58頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二動(dòng)粒動(dòng)粒微管復(fù)制好的染色體著絲粒區(qū)染色單體第59頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二3、紡錘體紡錘體是細(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，由微管和微管結(jié)合蛋白組成，兩端為星體。功能是將遺傳物質(zhì)均等分配到兩個(gè)子細(xì)胞。紡錘體微管類型動(dòng)粒微管：一端固定在著絲粒上。另一端在中心體上或其附近，每個(gè)著絲點(diǎn)有從中心體長(zhǎng)出15－30條微管與之結(jié)合極性微管：不與染色體相互作用，一端在中心體內(nèi)，另一端游離。第60頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二微管中心體極性微管紡錘極紡錘體的裝配：移動(dòng)素類蛋白KRPs,細(xì)胞質(zhì)動(dòng)力蛋白第61頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二第62頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二第63頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二星體微管動(dòng)粒微管極微管紡錘極動(dòng)粒復(fù)制好的染色體第64頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二（三）有絲分裂過程染色體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力機(jī)制1、染色體列隊(duì)

與染色體列隊(duì)相關(guān)的蛋白：Mad蛋白和Bub蛋白，可使動(dòng)粒敏化，促使微管與動(dòng)粒接觸。

Mad2和Bud1位于前中期染色體的動(dòng)粒上，如果染色體被紡錘體微管捕獲，Mad2和Bud1蛋白很快從動(dòng)粒上消失。反之，則不消失，后期不能啟動(dòng)。第65頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二Mad蛋白和Bub蛋白使動(dòng)粒敏感化，使動(dòng)粒與微管接觸染色體列隊(duì)第66頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二染色體列隊(duì)假說牽拉假說：認(rèn)為染色體向赤道方向運(yùn)動(dòng)，是由于動(dòng)粒微管牽拉的結(jié)果，動(dòng)粒微管越長(zhǎng)，拉力越大，當(dāng)染色體兩側(cè)動(dòng)粒微管的作用力達(dá)到平衡時(shí)，染色體被穩(wěn)定在赤道板上。外推假說：認(rèn)為染色體向赤道方向運(yùn)動(dòng)，是由于星體的排斥力將染色體外推的結(jié)果，染色體距離中心體越近，星體的外推力越強(qiáng)。第67頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二第68頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二染色體分離后期A和后期B階段假說后期A：動(dòng)粒微管的縮短，將染色體逐漸拉向兩極。動(dòng)粒微管的縮短是微管蛋白亞單位去聚合結(jié)果。是動(dòng)力蛋白沿動(dòng)粒微管向極部運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。后期B：極微管在正端添加微管蛋白亞單位進(jìn)行聚合延長(zhǎng)，使兩極的極微管產(chǎn)生重疊的區(qū).KRPs在來自兩極的極性微管間搭橋。KRPs向微管正極行走，使極微管間產(chǎn)生滑動(dòng)，形成將兩極分開的力.胞質(zhì)動(dòng)力蛋白在星體微管和細(xì)胞膜之間搭橋，向星體微管負(fù)極運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步將兩極拉長(zhǎng).第69頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二后期A后期B◆力產(chǎn)生的機(jī)制：◆后期A，微管去聚合假說◆后期B，紡錘體微管滑動(dòng)假說◆染色體分離的力●拉力：由動(dòng)粒微管去裝配產(chǎn)生●推力：由極微管的聚合所產(chǎn)生第70頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)細(xì)胞周期的調(diào)控美國(guó)科學(xué)家利蘭·哈特韋爾、英國(guó)科學(xué)家迪莫西·亨特和保羅·納斯因發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞周期的關(guān)鍵分子的調(diào)節(jié)作用獲得2001年醫(yī)學(xué)生理諾貝爾獎(jiǎng)。利蘭·哈特韋爾發(fā)現(xiàn)控制細(xì)胞周期的“start”基因。迪莫西·亨特發(fā)現(xiàn)細(xì)胞周期的關(guān)鍵調(diào)節(jié)物質(zhì)CDK（細(xì)胞周期蛋白依賴激酶）保羅·納斯發(fā)現(xiàn)了調(diào)節(jié)CDK功能的cyclin（細(xì)胞周期蛋白）第71頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二一、MPF（成熟促進(jìn)因子）的發(fā)現(xiàn)◆細(xì)胞融合與PCC(Prematurechromosomalcondense)1970年，Rao和Johnson將細(xì)胞進(jìn)行同步化培養(yǎng)出不同時(shí)期的細(xì)胞，將M期細(xì)胞與其他間期細(xì)胞在仙臺(tái)病毒介導(dǎo)下融合，并繼續(xù)培養(yǎng)一段時(shí)間，發(fā)現(xiàn)與M期細(xì)胞融合的間期細(xì)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（PCC）；不同時(shí)期的間期細(xì)胞與M期細(xì)胞融合，產(chǎn)生的PCC形態(tài)各異。

G1+MPCC細(xì)單線狀

S+MPCC為粉末狀

G2+MPCC雙線狀第72頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二人M期細(xì)胞與袋鼠（Ptk）G1、S、G2期細(xì)胞融合誘導(dǎo)PCC：提示M期細(xì)胞存在誘導(dǎo)PCC的因子；稱為細(xì)胞促分裂因子(MPF)第73頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二MPF的發(fā)現(xiàn)及其生化實(shí)質(zhì)◆MPF的發(fā)現(xiàn)注射實(shí)驗(yàn)★用非洲爪蟾分裂中期的卵細(xì)胞質(zhì)提取物注射到非洲爪蟾的卵母細(xì)胞，能使卵母細(xì)胞進(jìn)入分裂中期，使核破裂，并形成紡錘體★用細(xì)胞間期的提取物注射卵母細(xì)胞，不能使卵母細(xì)胞進(jìn)入分裂中期第74頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二注射實(shí)驗(yàn)表明：成熟卵細(xì)胞質(zhì)中，含有促卵母細(xì)胞成熟的因子，稱做MPF。MPF在細(xì)胞周期中波動(dòng)很大，在有絲分裂前急劇升高，有絲分裂后急劇下降，且普遍存在于動(dòng)物細(xì)胞注射來自M期細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)容易檢測(cè)到的紡錘體注射來自間期細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)卵母細(xì)胞進(jìn)入M期卵母細(xì)胞不進(jìn)入M期卵母細(xì)胞卵母細(xì)胞第75頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二MPF的純化工作：進(jìn)展緩慢，1988年，Maller實(shí)驗(yàn)室的Lohka等人分離得到微克級(jí)的純化MPF，證明其含有P32和P45兩種蛋白，只有兩者結(jié)合后，才表現(xiàn)出蛋白激酶活性。第76頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二P34cdc2激酶的發(fā)現(xiàn)及其與MPF的關(guān)系以酵母為材料進(jìn)行研究

cdc基因:與細(xì)胞分裂和細(xì)胞周期調(diào)控有關(guān)的基因。對(duì)分離的裂殖酵母突變體的研究發(fā)現(xiàn)，Cdc2基因是一種重要的基因，缺乏Cdc2基因，細(xì)胞停留在G2/M交界處。其表達(dá)產(chǎn)物是P34cdc2蛋白，具有蛋白激酶活性。但其激酶活性的表現(xiàn)必須要與另一種蛋白P56cdc13結(jié)合。第77頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二◆芽殖酵母也有一個(gè)關(guān)鍵性的基因Cdc28。Cdc28基因突變，細(xì)胞停留在G1/S交界處或G2/M交界處。Cdc28基因的表達(dá)產(chǎn)物是P34cdc28。是P34cdc2蛋白同源物?！袅硪恍┛茖W(xué)家以海膽卵為材料，發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞周期蛋白(cyclin)第78頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二MPF由兩個(gè)不同的亞基組成◆催化亞基是絲氨酸/蘇氨酸型蛋白激酶,其活性依賴于周期蛋白，故被稱為周期蛋白依賴性蛋白激酶(Cyclin-dependentproteinkinase，Cdks)◆調(diào)節(jié)亞基：周期蛋白(Cyclin)：其濃度在細(xì)胞周期中呈周期性變化◆MPF是一種使多種底物蛋白磷酸化的蛋白激酶；由M期Cyclin-Cdk形成的復(fù)合物。

MPF=p34cdc2+cyclin第79頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二周期蛋白依賴細(xì)胞周期蛋白的激酶(Cdk)第80頁，共83頁，2023年，2月20日，星期二

SpeciesCdksCyclins

裂殖酵母