细胞生物学第三版--第十二章PPT演示课件

第十一章细胞增殖及其调控细胞增殖(cellproliferation)是细胞生命活动的重要特征之一,是生物繁育的基础。单细胞生物细胞增殖导致生物个体数量的增加。多细胞生物由一个单细胞(受精卵)分裂发育而来，细胞增殖是多细胞生物繁殖基础。成体生物仍然需要细胞增殖，主要取代衰老死亡的细胞，维持个体细胞数量的相对平衡和机体的正常功能。机体创伤愈合、组织再生、病理组织修复等，都要依赖细胞增殖。,1,第一节细胞周期概述第二节细胞分裂第三节细胞周期的调控,2,第一节细胞周期概述一、细胞周期1、概念细胞周期是指连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束后开始生长到下次有丝分裂终止所经历的全过程。在这一过程中,细胞的遗传物质进行复制并均等地分配给两个子细胞。,3,2、细胞周期时相组成间期(interphase):G1phase，Sphase，G2phaseG1期(Gap1phase),即从M期结束到S期开始前的一段间歇期;S期,即DNA合成期(DNAsyntheticphase);G2期(Gap2phase),即DNA合成后(S期)到有丝分裂前的一个间歇期;M期,即有丝分裂期(mitosisphase)胞质分裂期(Cytokinesis)细胞沿着G1SG2MG1周期性运转，在间期细胞体积增大(生长)，在M期细胞先是核分裂，接着胞质分裂，完成一个细胞周期。不一定每种细胞都有四个时期，如胚胎细胞没有G1期。,4,5,3、细胞周期时间不同细胞的细胞周期时间差异很大S+G2+M的时间变化教小，细胞周期时间长短主要差别在G1期有些分裂增殖的细胞缺乏G1、G2期,6,4、根据增殖状况，细胞分类三类连续分裂细胞(cyclingcell)休眠细胞(Go细胞)终末分化细胞G0期细胞和终末分化细胞的界限有时难以划分，有的细胞过去认为属于终末分化细胞，目前可能被认为是G0期细胞。,7,8,二、细胞周期中各个不同时相及其主要事件、G1期：与DNA合成启动相关，开始合成细胞生长所需要的多种蛋白质、RNA、碳水化合物、脂等，同时染色质去凝集。,9,细胞周期检验点是细胞周期调控的一种机制,主要是确保周期每一时相事件的有序、全部完成并与外界环境因素相联系.G1期检验点：酵母Start；动物细胞RestrictionPoint,10,11,、S期：DNA复制与组蛋白合成同步，组成核小体串珠结构,ExperimentaldemonstrationofthecoordinatedSynthesisofDNAandhistones.,12,、G2期：DNA复制完成，在G2期合成一定数量的蛋白质和RNA分子、M期:M期即细胞分裂期，真核细胞的细胞分裂主要包括两种方式，即有丝分裂(mitosis)和减数分裂meiosis)。遗传物质和细胞内其他物质分配给子细胞。,13,三、细胞周期长短测定脉冲标记DNA复制和细胞分裂指数观察测定法流式细胞仪测定法(FlowCytometry)缩时摄像技术，可以得到准确的细胞周期时间及分裂间期和分裂期的准确时间。,14,四、细胞周期同步化自然同步化：如有一种粘菌的变形体plasmodia，某些受精卵早期卵裂。,15,人工选择同步化有丝分裂选择法：用于单层贴壁生长细胞。优点是细胞未经任何药物处理，细胞同步化效率高。缺点是分离的细胞数量少。密度梯度离心法：根据不同时期的细胞在体积和重量上存在差别进行分离。优点是方法简单省时，效率高，成本低。缺点是对大多数种类的细胞并不适用。,16,药物诱导法DNA合成阻断法G1/S-TdR双阻断法：最终将细胞群阻断于G1/S交界处。优点是同步化效率高，几乎适合于所有体外培养的细胞体系。缺点是诱导过程可造成细胞非均衡生长。分裂中期阻断法：通过抑制微管聚合来抑制细胞分裂器的形成，将细胞阻断在细胞分裂中期。优点是操作简便，效率高。缺点是这些药物的毒性相对较大。,17,条件依赖性突变株在细胞周期同步化中的应用：将与细胞周期调控有关的条件依赖性突变株转移到限定条件下培养，所有细胞便被同步化在细胞周期中某一特定时期。,18,五、特异的细胞周期特异的细胞周期是指那些特殊的细胞所具有的与标准的细胞周期相比有着鲜明特点的细胞周期。,19,1、早期胚胎细胞的细胞周期细胞分裂快,无G1期,G2期非常短,S期也短(所有复制子都激活),以至认为仅含有S期和M期。无需临时合成其它物质。子细胞在G1、G2期并不生长，越分裂体积越小。细胞周期调控因子和调节机制与一般体细胞标准的细胞周期基本是一致的。,20,21,2、酵母细胞的细胞周期酵母细胞的细胞周期与标准的细胞周期在时相和调控方面相似酵母细胞周期明显特点:酵母细胞周期持续时间较短；封闭式细胞分裂，即细胞分裂时核膜不解聚；纺锤体位于细胞核内；在一定环境下，也进行有性繁殖。,22,芽殖酵母细胞的细胞周期,23,裂殖酵母细胞的细胞周期,24,3、植物细胞的细胞周期植物细胞的细胞周期与动物细胞的标准细胞周期非常相似，含有G1期、S期、G2期和M期四个时期。植物细胞不含中心体，但在细胞分裂时可以正常组装纺锤体。植物细胞以形成中板的形式进行胞质分裂。,25,26,4、细菌的细胞周期慢生长细菌细胞周期过程与真核细胞周期过程有一定相似之处。其DNA复制之前的准备时间与G1期类似。分裂之前的准备时间与G2期类似。再加上S期和M期，细菌的细胞周期也基本具备四个时期细菌在快速生长情况下，如何协调快速分裂和最基本的DNA复制速度之间的矛盾,27,第二节细胞分裂一、有丝分裂(mitosis)前期、前中期、中期、后期、末期、胞质分裂（一）有丝分裂过程1、前期(prophase)标志前期开始的第一个特征是染色质开始浓缩形成有丝分裂染色体(mitoticchromosome）这种染色体由两条染色单体(chromatid)构成,28,29,在前期末，染色体主缢痕部位形成一种蛋白复合物称为动粒,30,第二个特征细胞骨架解聚，有丝分裂纺锤体开始装配。间期动物细胞含一个MTOC，即中心体，在S期末，两个中心粒在各自垂直的方向复制出一个中心粒，形成两个中心体。当前期开始时，2个中心体移向细胞两极，并同时组织微管生长，由两极形成的微管通过微管结合蛋白在正极末端相连，最后形成有丝分裂纺锤体。Golgi体、ER等细胞器解体，形成小的膜泡,31,32,33,2、前中期(prometaphase)核膜破裂成小的膜泡，这一过程是由核纤层蛋白中特异的Ser残基磷酸化导致核纤层解体,34,纺锤体微管与染色体的动粒结合，捕捉住染色体每个已复制的染色体有两个动粒，朝相反方向，保证与两极的微管结合；纺锤体微管捕捉住染色体后形成三种类型的微管,35,不断运动的染色体开始移向赤道板。细胞周期也由前中期逐渐向中期运转。,36,3、中期(metaphase)所有染色体排列到赤道板(MetaphasePlate)上，标志着细胞分裂已进入中期着丝粒微管动态平衡形成的张力确保染色体正确排列在赤道板上,37,38,MTbehaviorduringformationofthemetaphaseplate.Initially,MTfromoppositepolesaredifferentinlength.,Experimentaldemonstrationoftheimportanceofmecha-nicaltensioninmetaphasecheckpointcontrol.,39,4、后期(anaphase)排列在赤道面上的染色体的姐妹染色单体分离产生向极运动后期(anaphase)大致可以划分为连续的两个阶段，即后期A和后期B后期A，动粒微管去装配变短，染色体产生两极运动后期B，极间微管长度增加，两极之间的距离逐渐拉长，介导染色体向极运动,40,41,42,5、末期(telophase)染色单体到达两极，即进入了末期（telophase）,到达两极的染色单体开始去浓缩核膜开始重新组装Golgi体和ER重新形成并生长核仁也开始重新组装，RNA合成功能逐渐恢复,有丝分裂结束。,43,44,6、胞质分裂(Cytokinesis)1）动物细胞胞质分裂胞质分裂(cytokinesis)开始于细胞分裂后期，在赤道板周围细胞表面下陷，形成环形缢缩，称为分裂沟(furrow)。分裂沟的位置与纺锤体极性微管和钙离子浓度升高的变化有关,45,胞质分裂开始时，大量肌动蛋白和肌球蛋白在中体处组装成微丝并相互组成微丝束，环绕细胞，称为收缩环（contractilering)。收缩环收缩、收缩环处细胞膜融合并形成两个子细胞,46,2）植物细胞胞质分裂与动物细胞胞质分裂不同的是，植物细胞胞质分裂是因为在细胞内形成新的细胞膜和细胞壁而将细胞分开。,47,（二）与有丝分裂直接相关的亚细胞结构1、中心体有一对位于中央的中心粒和周围的无定型物质构成。两个中心粒相互成直角。每个中心粒为一个桶状结构，圆桶壁由9组三联微管构成三联微管构成的主要成分为：、微管蛋白。,48,49,50,2、动粒与着丝粒动粒是由着丝粒结合蛋白在有丝分裂期间特别装配起来的、附着于主缢痕外侧的圆盘状结构，内侧与着丝粒结合，外侧与动粒微管结合。每一个中期染色体含有两个动粒,位于着丝粒的两侧。哺乳动物的动粒有三个不同的区域:即内层、中间层和外层,直径约为200nm。中间层(middlelayer)染色浅,它将内层和外层隔开，中间层有一些纤维，它起着联系内外两层结构的桥梁作用;内层(innerlayer)是染色质的特化层,它附着在着丝粒的异染色质上;外层(outerlayer)含有与微管正端结合的蛋白质。,51,52,动粒蛋白：CENP-A、CENP-C：:位于动粒内层CENP-B:内层的着丝粒上CENP-E：是一种驱动蛋白位于动粒外层表面的冠上，在前中期与微管结合以后逐渐转移到动粒上，到分裂后期，离开动粒转移到纺锤体的中间区。CENP-F是一种骨架蛋白，在分离前期，转移到动粒上，到分离后期转移到纺锤体的中间区，到末期再度转移到中体上。,53,着丝粒centromere:是在主溢痕处两条染色单体连接的中心部位，即主溢痕的内部结构。着丝粒的位置时鉴定染色体类型的一个重要标记。,54,3、纺锤体与染色体的分离直接相关，主要由微管和微管蛋白组成，两端为星体。动粒微管连接动粒和中心体，极性微管的一端游离，从两级发出的极性微管常在赤道处搭桥。中心体装配涉及中心体周围微管的装配和中心体分离，中心体分离需要驱动蛋白相关蛋白(kinesinrelatedproteinsKRPs)和细胞质动力蛋白(dynein)的作用。前者负责微管向正极移动，后者负责微管向负极移动。负向运动的蛋白先负责搭桥，将被结合的微管牵拉在一起，正向运动蛋白将纺锤体拉长。,55,1）纺锤体微管类型,56,57,2）纺锤体微管运动机理微管去聚合作用假说该假说的特点是动粒微管不断解聚缩短,造成将染色体拉向两极。该模型的可能机理是微管的正端插入动粒的外层,微管蛋白分子与动粒蛋白分子有亲和性,微管蛋白在此端去组装。在动粒中,ATP分子水解可以提供能量,驱动微管上的马达分子向极部移动,拉动染色体向极移动。,58,59,纺锤体微管滑动假说这种假说认为极-极分离是由极微管的两种不同类型的变化引起的。首先,极微管在+端添加微管二聚体进行聚合延长，使两极的极微管产生重叠的带(overlapzone)。第二，极微管产生滑动，产生将两极分开的力。微管间的横桥能够提供机械-化学的活动。横桥上有较高的ATP酶活性,推测是一种分子马达。,60,61,（三）有丝分裂过程中染色体运动的动力机制1、染色体列队有数种蛋白与染色体的排队有关，包括Mad和Rub，他们可使动粒敏感化，便于微管与动粒接触。动粒被微管捕捉后如何排列在赤道板上有两种解释，即牵拉假说和外推假说。,62,Mad蛋白和Bub蛋白使动粒敏感化，使动粒与微管接触,63,2、染色体分离后期A：微管在动粒端解聚，动粒微管变短，是由于动粒蛋白沿微管向极部运动的结果。后期B：极性微管蛋白聚合，微管拉长。,64,MTbehaviorduringformationofthemetaphaseplate.Initially,MTfromoppositepolesaredifferentinlength.,Experimentaldemonstrationoftheimportanceofmecha-nicaltensioninmetaphasecheckpointcontrol.,65,染色体运动的分子机制,66,有丝分裂后动粒沿动粒微管向极部运动,67,细胞分裂后纺锤体拉长,68,马达蛋白和微管蛋白共同协作，使染色体分离,69,二、减数分裂减数分裂（Meiosis）的特点是DNA复制一次，而细胞连续分裂两次，形成单倍体的精子和卵子，通过受精作用又恢复二倍体，减数分裂过程中同源染色体间发生交换，使配子的遗传多样化，增加了后代的适应性。减数分裂由紧密连接的两次分裂构成。通常减数分裂I分离的是同源染色体，所以称为异型分裂或减数分裂。减数分裂II分离的是姊妹染色体，类似于有丝分裂，所以称为同型分裂或均等分裂。和有丝分裂一样为了描述方便将减数分裂分为几个期和亚期。,70,减数分裂可分为3种主要类型：配子减数分裂（gameticmeiosis），也叫终端减数分裂(terminalmeiosis)，其特点是减数分裂和配子的发生紧密联系在一起，在雄性脊椎动物中，一个精母细胞经过减数分裂形成4个精细胞，后者在经过一系列的变态发育，形成成熟的精子。在雌性脊椎动物中，一个卵母细胞经过减数分裂形成1个卵细胞和2-3个极体。,71,孢子减数分裂（sporicmeiosis），也叫中间减数分裂(intermediatemeiosis)，见于植物和某些藻类。其特点是减数分裂和配子发生没有直接的关系，减数分裂的结果是形成单倍体的配子体（小孢子和大孢子）。小孢子再经过两次有丝分裂形成包含一个营养核和两个雄配子（精子）的成熟花粉（雄配子体），大孢子经过三次有丝分裂形成胚囊（雌配子体），内含一个卵核、两个极核、3个反足细胞和两个助细胞。,72,合子减数分裂（zygoticmeiosis），也叫初始减数分裂(initialmeiosis),仅见于真菌和某些原核生物，减数分裂发生于合子形成之后，形成单倍体的孢子，孢子通过有丝分裂产生新的单倍体后代。,73,74,一、前减数分裂间期有丝分裂细胞在进入减数分裂之前要经过一个较长的间期，称前减数分裂间期(premeioticinterphase)或前减数分裂期(premeiosis)。S期持续时间较长,75,（二）减数分裂过程概念：减数分裂是细胞仅进行一次DNA复制，随后进行两次分裂，染色体数目减半的一种特殊的有丝分裂,76,1、减数分裂期I（1）前期I减数分裂的特殊过程主要发生在前期I，通常人为划分为5个时期：细线期（leptotene）、偶线期（zygotene）、粗线期（pachytene）、双线期（diplotene）、终变期（diakinesis）。这5个阶段本身是连续的，之间没有截然的界限。,77,1）细线期:染色体呈细线状，具有念珠状的染色粒。持续时间最长，占减数分裂周期的40%。细线期虽然染色体已经复制，但光镜下分辨不出两条染色单体。由于染色体细线交织在一起，偏向核的一方，所以又称为凝线期(synizesis)，在有些物种中表现为染色体细线一端在核膜的一侧集中，另一端放射状伸出，形似花束，称为花束期。,78,2）偶线期：持续时间较长，占有丝分裂周期的20%。是同源染色体配对的时期，这种配对称为联会(synapsis)。这一时期同源染色体间形成联会复合体(synaptonemalcomplex，SC)。在光镜下可以看到两条结合在一起的染色体，称为二价体（bivalent）。每一对同源染色体都经过复制，含四个染色单体，所以又称为四分体。,79,80,3)粗线期：持续时间长达数天，此时染色体变短，结合紧密，在光镜下只在局部可以区分同源染色体，这一时期同源染色体的非姊妹染色单体之间发生交换的时期。在果蝇粗线期SC上具有与SC宽度相近的电子致密球状小体，称为重组节，与DNA的重组有关。,81,82,4）双线期：联会的同源染色体相互排斥、开始分离，但在交叉点(chiasma)上还保持着联系。双线期染色体进一步缩短，在电镜下已看不到联会复合体。交叉的数目和位置在每个二价体上并非是固定的，而随着时间推移，向端部移动，这种移动现象称为端化(terminalization)，端化过程一直进行到中期。,83,84,5）终变期：二价体显著变短，并向核周边移动，在核内均匀散开，由于交叉端化过程的进一步发展，交叉数目减少，通常只有一至二个交叉。终变期二价体的形状表现出多样性,如V形、O形等。核仁此时开始消失，核被膜解体。,85,（2）中期I核被膜的破裂是前期向中期转化的标志。纺锤体侵入核区,分散于核中的四分体开始向四分体的中部移动。与有丝分裂不同的是,四分体上有四个着丝点,一侧纺锤体只和同侧的两个着丝点相连。最后染色体排列在赤道板上。,86,（3）后期I同源染色体分开,发生数量的减半,而且,染色体移向两极是随机的。由于每条染色体仍含有两条染色单体,因而每个极仍含有两套染色体。不同的同源染色体对向两极的移动是随机的、独立的、父方、母方来源的染色体要发生随机组合,有利于减数分裂产物的基因组变异。,87,（4）末期I及间期在自然界中,末期和间期的类型有二,一种是没有明显可见的染色体去凝集,另一种是完全逆转到间期核的状态。大多数种类,末期和间期是在第一次及第二次减数分裂期之间的短暂停顿,在所知的生物中,未见有DNA的合成。,88,2、第二次减数分裂分为前期II、中期II、后期II、末期II，最后形成4个单倍体细胞。,89,减数分裂I和减数分裂II,90,（三）减数分裂过程的特殊结构及其变化、性染色体的分离一般：雌性XX;雄性XY或XO(无Y染色体)，正常XX象常染色体一样配对，交换和分离，前期XY也可象常染色体一样配对，到第二次减数分裂，XY两条姐妹染色单体再进行分离XO第一次减数分裂X移向一极，则一个含有X，另一个不含性染色体的细胞。,91,、联会复合体和基因重组在减数分裂过程中发生了两种方式的遗传重组同源染色体的部分交换（基因重组）染色体分离时的自由组合（染色体组重组）。,92,同源染色体间的交换重组,93,联会与联会复合体,94,联会复合体(synaptonemalcomplex,SC)的形成重组节(recombinationnodules)重组节是同源染色体配对联会复合体中的球形、椭圆型或棒状的结节,直径为90nm,内含蛋白质,结构不清楚。它是一种含有多种酶的重组机器,横跨100nm的SC宽度,将父母的单体DNA,局部区域结合在一起,通过它发生活跃的重组过程。,95,染色体重组-交换与交叉在同源染色体联会期间，同源染色体要发生断裂和重接，在此过程中发生同源染色体间的交换，在显微镜下可见到交叉（chiasma）。交叉(crossover)是交换的结果。,96,染色体的交换与交叉,97,（四）减数分裂与有丝分裂的比较共同点:都是通过纺锤体同染色体的相互作用进行细胞分裂。不同点有丝分裂是体细胞的分裂方式，减数分裂主要是产生配子的过程;有丝分裂是一次细胞周期,DNA复制一次,分裂一次,染色体由2n2n;减数分裂是两次细胞周期,DNA复制一次,细胞分裂两次,染色体由2n1n;有丝分裂中,每个染色体是独立活动;减数分裂,染色体要配对、联会、交换和交叉。,98,减数分裂与有丝分裂的比较,99,有丝分裂之前,经DNA合成,进入G2期,才进行有丝分裂;减数分裂之前,DNA合成时间很长(99.7%合成,0.3%未合成),一旦合成,即进入减数分裂期,G2期短或没有;有丝分裂时间短,1-2小时;减数分裂时间长,20多小时,至几年。,100,（五）减数分裂的生物学意义保证了染色体数目在世代交替中的恒定,先减半成1n,形成合子时,又成为2n;染色体间分离时的重组,提供了遗传的多样性;同源染色体配对时交换重组,提高了基因内、基因间重组的频率,加快了进化的速度。,101,第二节细胞周期的调控,在适当时候激活细胞周期各个时相的相关酶和蛋白,然后自身失活(正调控)确保每一时相事件的全部完成(负调控)对外界环境因子起反应(如多细胞生物对增殖信号的反应),102,一、MPF的发现及其作用成熟促进因子(maturationpromotingfactor，MPF）,早期称为M-期促进因子(M-phasepromotingfactor,MPF)，是指M期细胞中存在的促进细胞分裂的因子。Johnson和Rao(1970)将Hela细胞同步于不同阶段，然后与M期细胞混合，在灭活仙台病毒介导下，诱导细胞融合，发现与M期细胞融合的间期细胞产生了形态各异的早熟凝集染色体(prematurelycondensedchromosome，PCC)。,103,1970年，Colorado大学的Rao和Johnson仙台病毒介导G1期细胞与M期细胞融合,PCC为单线状，因DNA未复制,104,S期细胞与M期细胞融合,S期PCC为粉末状，因DNA由多个部位开始复制；,105,G2期细胞与M期细胞融合,G2期PCC为双线染色体，说明DNA复制已完成。,106,处于第六期的爪蟾卵母细胞（RD前期I），具GV。,107,注射实验表明：孕酮诱导卵母细胞成熟；成熟卵细胞质中，含有卵母细胞成熟的因子，称做MPF。,108,109,二、P34cdc2激酶的发现及其与MPF的关系1960sL.Hartwell以芽殖酵母为实验材料，利用阻断在不同细胞周期阶段的温度敏感突变株（在适宜的温度下和野生型一样），分离出了几十个与细胞分裂有关的基因(celldivisioncyclegene，CDC)，如芽殖酵母的cdc28基因，在G2/M转换点发挥重要的功能。Hartwell还通过研究酵母菌细胞对放射线的感受性，提出了checkpoint（细胞周期检验点）的概念，意指当DNA受到损伤时，细胞周期会停下来。,110,以P.Nurse为代表的另一批酵母生物学家研究不同温度下培养的裂殖酵母细胞，也分离出数十种温度敏感的突变体。这些不同的突变体在限定温度下，会滞留在细胞周期的某个阶段。这些与细胞分裂和周期调控有关的基因被称为cdc(celldivisioncycle)基因，根据被发现的先后顺序被命名。,111,cdc2是第一个被分离出来的cdc基因，表达34kDa的蛋白，称p34cdc2。进一步研究发现其具有激酶活性，可以使许多蛋白磷酸化，在裂殖酵母的周期调控中起重要作用。芽殖酵母中的一个关键cdc基因是cdc28，是第二个被分离出来的cdc基因，编码34kDa的蛋白，具有激酶活性。p34cdc28是p34cdc2的同原物，调控细胞周期，特别是G2/M期转变。但研究者很快发现，p34cdc28或p34cdc2单独并不具有激酶活性，需要同相关蛋白结合后才具有活性（如p34cdc2和蛋白p56cdc13结合）。,112,J.Maller和P.Nurse实验室很快证明爪蟾卵中的p32与p34cdc2是同原物。与此同时，T.Hunt实验室等以海胆卵为材料研究细胞周期调控，发现一类与细胞分裂有关的蛋白，称为周期蛋白(cyclin)。然后J.Maller和T.Hunt实验室合作，发现周期蛋白B，证明与p45和p56cdc13为同原物。,113,2001年10月8日,L.Hartwell、P.Nurse、T.Hunt因对细胞周期调控机理的研究而荣获诺贝尔生理医学奖。,114,三、周期蛋白自发现周期蛋白后，在不长的时间里有数十种周期蛋白被克隆和分离。如酵母的Cln1,Cln2,Clin3,Clb1-Clb6，在脊椎动物的A1-2、B1-3、C、D1-3、E1-2、F、G、H等。各类周期蛋白均含有一段约100个氨基酸的保守序列，称为周期蛋白框，介导周期蛋白与CDK结合，表现不同的CDK激酶活性。M期周期蛋白分子的近N端含有一段9个氨基酸组成的破坏框，参与泛素介导的周期蛋白A和B的降解。G1期周期蛋白分子的C端含有一段特殊的PEST序列，可能与G1期周期蛋白的更新有关。,115,周期蛋白分子结构特征,116,不同周期蛋白的表达时期不同，与不同的CDK结合，调节不同CDK激酶的活性。部分哺乳动物和酵母细胞周期蛋白在细胞周期中的积累及其与CDK激酶活性的关系。,117,四、CDK激酶和CDK激酶抑制物在酵母cdc2和cdc28基因被分离后，得到了一系列与cdc2相关的基因。他们有两个共同的特点，一是含有一段类似的氨基酸序列，二是都可以同周期蛋白结合。统称为周期蛋白依赖性蛋白激酶，CDK激酶。已经命名的CDK激酶包括：CDK1-8。各种CDK分子都含有一段类似的CDK激酶结构域，其中一段PSTAIRE的序列相当保守，与周期蛋白的结合有关。另外，一些位点的磷酸化与激酶的活性有关。CDK激酶效应：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。,118,与cdc2类似的CDK蛋白分子图解,119,细胞中还具有细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子（CDKinhibitor，CDKI）对细胞周期起负调控作用，目前发现的CDKI分为两大家族：Ink4:P16ink4a、P15ink4b、P18ink4c、P19ink4d，特异性抑制cdk4cyclinD1、cdk6cyclinD1复合物。CIP/Kip：包括P21cip/waf1、P27kip1、P57kip2等，能抑制大多数CDK的激酶活性，P21cip/waf1还能与DNA聚合酶的辅助因子PCNA结合，直接抑制DNA的合成。,120,周期蛋白激酶,五、细胞周期转运调控,121,周期蛋白激酶的活性,122,细胞周期调控示意图,123,裂殖酵母细胞周期的调控,124,人细胞周期的调控,125,126,（一）G2/M期转化与CDK1激酶的调控作用CDK1激酶（p34cdc2激酶），由p34cdc2蛋白（或34cdc28蛋白）与周期蛋白B组成。,127,128,CDK1激酶催化不同的底物（主要是磷酸化丝氨酸和苏氨酸），参与细胞的多种功能。,129,细胞中CDK激酶的活性受到多种因素的调控,130,CDK1的激活需要Thr14和Tyr15的去磷酸化Tyr161的