细胞分裂与细胞周期ppt课件

1、医学细胞生物学第十三章第十三章 细胞分裂与细胞周期细胞分裂与细胞周期医学细胞生物学第一节第一节 细胞分裂细胞分裂 细胞分裂：一个亲代细胞构成两个子代细细胞分裂：一个亲代细胞构成两个子代细胞的过程。胞的过程。医学细胞生物学第一节第一节 细胞分裂细胞分裂 一、无丝分裂直接分裂一、无丝分裂直接分裂 1.过程：过程：DNA复制复制细胞核增大拉长细胞核增大拉长高高尔基体位移至中心体尔基体位移至中心体胞核断裂胞核断裂胞质断胞质断裂分别。期间不涉及纺锤体构成及染色体变化，裂分别。期间不涉及纺锤体构成及染色体变化，故称为无丝分裂故称为无丝分裂. 2.特点：子代获得遗传物质和胞质成分不一定特点：子代获得遗传物质

2、和胞质成分不一定均等。均等。 3.优点：快速，能耗少，分裂过程中仍可行使优点：快速，能耗少，分裂过程中仍可行使功能。功能。 4.存在于低等生物或动物的创伤、癌变和衰老存在于低等生物或动物的创伤、癌变和衰老组织中，可与有丝分裂相互转化。组织中，可与有丝分裂相互转化。医学细胞生物学第一节第一节 细胞分裂细胞分裂 二、有丝分裂二、有丝分裂(mitosis) 又称间接分裂又称间接分裂(indirect division),特点是有纺锤体的出现特点是有纺锤体的出现和染色体的变化和染色体的变化,最终子染色体被平均分配到子细胞最终子染色体被平均分配到子细胞,普普遍存在于高等动植物遍存在于高等动植物. 子细胞

3、染色体数目坚持恒定子细胞染色体数目坚持恒定, 从而维持了遗传的稳定性。从而维持了遗传的稳定性。间期间期分裂期分裂期: 前期、中期、后期、末期。前期、中期、后期、末期。医学细胞生物学医学细胞生物学第一节第一节 细胞分裂细胞分裂 一分裂前期：一分裂前期： 染色质凝集：染色质纤维螺旋化，构成染色体，染色质凝集：染色质纤维螺旋化，构成染色体，着丝粒两侧附着动粒，组蛋白磷酸化。着丝粒两侧附着动粒，组蛋白磷酸化。 核仁消逝，核仁消逝，rRNA合成停顿合成停顿医学细胞生物学第一节第一节 细胞分裂细胞分裂 中心体分别挪动到细胞两极，构成星体中心体分别挪动到细胞两极，构成星体医学细胞生物学第一节第一节 细胞分裂

4、细胞分裂 核膜破裂，染色体向赤道面挪动，纺锤体核膜破裂，染色体向赤道面挪动，纺锤体构成构成医学细胞生物学第一节第一节 细胞分裂细胞分裂l纺锤体：由大量微管纵向陈列组成的中间宽两极小纺锤体：由大量微管纵向陈列组成的中间宽两极小的细胞器的细胞器,对细胞分裂和染色体分别有重要作用，形对细胞分裂和染色体分别有重要作用，形似纺锤似纺锤,故称纺锤体故称纺锤体(spindle).l重叠微管：一极与另一极相连的纺锤丝重叠微管：一极与另一极相连的纺锤丝,但绝大多数但绝大多数极间丝极间丝(延续丝延续丝)并非真正延续并非真正延续,而是来自两极的微管而是来自两极的微管在赤道面彼此相搭在赤道面彼此相搭,侧面结合侧面结合

5、. l动粒微管动粒微管: 一端由极部发出一端由极部发出,另一端结合到着丝点上另一端结合到着丝点上的微管的微管. l 星体微管星体微管: 围绕中心粒向外辐射状发射的微管，在围绕中心粒向外辐射状发射的微管，在纺锤体构成过程中起主导作用纺锤体构成过程中起主导作用 医学细胞生物学第一节第一节 细胞分裂细胞分裂医学细胞生物学第一节第一节 细胞分裂细胞分裂 二分裂中期：二分裂中期： 染色体到达最大程度的凝集染色体到达最大程度的凝集 染色体着丝粒分布于同一平面，两端微管长度染色体着丝粒分布于同一平面，两端微管长度相等，动力平衡相等，动力平衡 有丝分裂器：染色体，星体，中心粒和纺锤体有丝分裂器：染色体，星体，

6、中心粒和纺锤体构成构成医学细胞生物学第一节第一节 细胞分裂细胞分裂医学细胞生物学第一节第一节 细胞分裂细胞分裂 三分裂后期分为后期三分裂后期分为后期A和后期和后期B 1.姐妹染色单体分别姐妹染色单体分别着丝粒分别着丝粒分别 2.染色单体向极运动前期染色单体向极运动前期纺锤体微管牵纺锤体微管牵引后期引后期A 3.染色单体向极运动后期染色单体向极运动后期纺锤体拉长，纺锤体拉长，重叠微管长度增长及彼此间滑动后期重叠微管长度增长及彼此间滑动后期B医学细胞生物学医学细胞生物学医学细胞生物学第一节第一节 细胞分裂细胞分裂医学细胞生物学第一节第一节 细胞分裂细胞分裂 四分裂末期四分裂末期 细胞核构成：组蛋白

7、去磷酸化，染色体解旋为细胞核构成：组蛋白去磷酸化，染色体解旋为染色质，核仁构成，染色质，核仁构成，rRNA合成，核膜组装。合成，核膜组装。 纺锤体解聚，构成中体，收缩环构成，胞质分纺锤体解聚，构成中体，收缩环构成，胞质分裂。裂。医学细胞生物学医学细胞生物学第一节第一节 细胞分裂细胞分裂医学细胞生物学第一节第一节 细胞分裂细胞分裂 三、减数分裂三、减数分裂 有性生殖细胞成熟过程中，有性生殖细胞成熟过程中，DNA只复制一次，细胞延续只复制一次，细胞延续分裂两次，成为仅具有单倍体遗传物质的配子细胞过程。分裂两次，成为仅具有单倍体遗传物质的配子细胞过程。对于维持生物世代遗传的稳定性具有重要意义。对于维

8、持生物世代遗传的稳定性具有重要意义。第第一一次次减减数数分分裂裂第第二二次次减减数数分分裂裂医学细胞生物学第一节第一节 细胞分裂细胞分裂 一第一次减数分裂一第一次减数分裂 间期：间期：S期继续时间长期继续时间长, 且且DNA进展不完全复制进展不完全复制, 复复制总量的制总量的99.7-99.9%. 1.前期前期I 细线期：染色质开场凝集，同源染色体开场配对。细线期：染色质开场凝集，同源染色体开场配对。染色体仍呈细线状，经过端粒附着于核膜上。染色体仍呈细线状，经过端粒附着于核膜上。 偶线期：同源染色体配对联会，构成二价体偶线期：同源染色体配对联会，构成二价体/四分体，能够与端粒对核膜的附着有关。

9、合成四分体，能够与端粒对核膜的附着有关。合成Z-DNA医学细胞生物学侧生成份：蛋白质和侧生成份：蛋白质和DNA 中央成分中央成分重组小节重组小节 L-C纤维纤维 医学细胞生物学第一节第一节 细胞分裂细胞分裂 联会复合体：联会复合体：医学细胞生物学第一节第一节 细胞分裂细胞分裂 粗线期：染色体进一步凝集，同源染色体粗线期：染色体进一步凝集，同源染色体交换重组构成重组小结，核仁交融为交换重组构成重组小结，核仁交融为一个，合成一个，合成P-DNA，坚持染色体完好性。合，坚持染色体完好性。合成减数分裂期公用的组蛋白成减数分裂期公用的组蛋白. 双线期：同源染色体去联会，残留接触点双线期：同源染色体去联会

10、，残留接触点交叉，交叉端化。此期继续时间较长。交叉，交叉端化。此期继续时间较长。 终变期：染色体再凝集，交叉在端部。核终变期：染色体再凝集，交叉在端部。核仁核膜消逝，构成纺锤体。中心体复制完仁核膜消逝，构成纺锤体。中心体复制完成，并向两级挪动。成，并向两级挪动。医学细胞生物学第一节第一节 细胞分裂细胞分裂医学细胞生物学第一节第一节 细胞分裂细胞分裂 2.中期中期I：四分体陈列于赤道面。：四分体陈列于赤道面。 3.后期后期I：同源染色体分别，向两级随机挪：同源染色体分别，向两级随机挪动。动。 4.末期末期I：染色体去凝集或不去，核仁：染色体去凝集或不去，核仁出现，胞质分裂。子代细胞染色体数为亲出

11、现，胞质分裂。子代细胞染色体数为亲代细胞的一半。代细胞的一半。 二短暂间期：时间较短，无二短暂间期：时间较短，无DNA合成合成 三第二次减数分裂：与有丝分裂类似，三第二次减数分裂：与有丝分裂类似，姐妹染色单体分别，染色体数目不变。姐妹染色单体分别，染色体数目不变。医学细胞生物学第一节第一节 细胞分裂细胞分裂医学细胞生物学第一节第一节 细胞分裂细胞分裂 减数分裂的意义：减数分裂的意义： 确保世代间遗传的稳定性；确保世代间遗传的稳定性； 添加变异时机添加变异时机, 确保生物的多样性确保生物的多样性,加强生加强生物顺应环境变化的才干；物顺应环境变化的才干； 减数分裂是生物有性生殖的根底减数分裂是生物

12、有性生殖的根底,是遗传、是遗传、发育和遗传多样性的重要保证发育和遗传多样性的重要保证医学细胞生物学第二节第二节 细胞周期及调控细胞周期及调控 一、细胞周期的根本概念一、细胞周期的根本概念 从一次细胞分裂终了开场到下一次细胞分从一次细胞分裂终了开场到下一次细胞分裂终了为止所阅历的整个过程裂终了为止所阅历的整个过程. 细胞周期分为：物质积累期细胞周期分为：物质积累期(间期或静止期间期或静止期)和细胞分裂期和细胞分裂期(M期期).医学细胞生物学第二节第二节 细胞周期及调控细胞周期及调控Cell Cycle有丝分裂期有丝分裂期M期期前期前期中期中期后期后期末期末期分裂间期分裂间期G1期期S期期G2期期

13、G0期期预备预备DNA复制，复制，合成多种蛋白质合成多种蛋白质DNA复制复制预备细胞预备细胞分裂分裂医学细胞生物学第二节第二节 细胞周期及调控细胞周期及调控同种细胞间周期时间长短类似或一样同种细胞间周期时间长短类似或一样; ;不同不同种类细胞间种类细胞间, ,周期长短差别很大周期长短差别很大. .S+G2+M S+G2+M 的时间变化较小的时间变化较小, ,细胞周期时间长细胞周期时间长短差别在短差别在G1G1期期. .部分细胞的细胞周期没有部分细胞的细胞周期没有G1G1、G2G2期期医学细胞生物学第二节第二节 细胞周期及调控细胞周期及调控 二、细胞周期各时的动态变化与生物大分二、细胞周期各时的

14、动态变化与生物大分子的合成子的合成 一一G1期：期： 1.活泼的活泼的RNA和蛋白质合成，为和蛋白质合成，为S期期DNA复复制起始和延伸所必需的酶和其他蛋白质。制起始和延伸所必需的酶和其他蛋白质。 2.多种蛋白质磷酸化修饰，包括组蛋白、非多种蛋白质磷酸化修饰，包括组蛋白、非组蛋白和激酶组蛋白和激酶 3.物质转运作用加强物质转运作用加强医学细胞生物学第二节第二节 细胞周期及调控细胞周期及调控 二二S期：期： 1.DNA复制复制 2.合成组蛋白和非组蛋白合成组蛋白和非组蛋白 3.组蛋白继续磷酸化组蛋白继续磷酸化 4.中心粒复制中心粒复制 三三G2期：期： 1.合成大量合成大量RNA,ATP及相关蛋

15、白质，如微管蛋白，成熟及相关蛋白质，如微管蛋白，成熟促进因子等促进因子等 2.中心粒分别并向细胞两极挪动中心粒分别并向细胞两极挪动 四四M期：期： 1.有丝分裂期，形状构造显著改动。有丝分裂期，形状构造显著改动。 2.蛋白含量低，蛋白含量低，RNA合成受抑制。合成受抑制。医学细胞生物学第二节第二节 细胞周期及调控细胞周期及调控 三、细胞周期的调控三、细胞周期的调控 一细胞周期蛋白与细胞周期蛋白依赖激酶一细胞周期蛋白与细胞周期蛋白依赖激酶(Cyclin-CDK)构成细胞周期调控系统的中心构成细胞周期调控系统的中心 1.细胞周期蛋白细胞周期蛋白(Cyclin) 真核细胞中随着不同细胞周期有规律地出

16、现及真核细胞中随着不同细胞周期有规律地出现及消逝的一类蛋白家族。消逝的一类蛋白家族。医学细胞生物学第二节第二节 细胞周期及调控细胞周期及调控 Cyclin的降解：的降解： CyclinA,B：蛋白：蛋白N端的破坏框端的破坏框 CyclinC,D,E：蛋白：蛋白C端的端的PEST序列序列 泛素化降解：泛素化降解： 泛素活化酶泛素活化酶E1活化活化转移到泛素结合酶转移到泛素结合酶E2泛素衔接酶泛素衔接酶E3将其衔接到蛋白质赖氨酸残基将其衔接到蛋白质赖氨酸残基处处反复依次将泛素衔接反复依次将泛素衔接蛋白酶体识别蛋白酶体识别并降解被泛素修饰的蛋白并降解被泛素修饰的蛋白医学细胞生物学第二节第二节 细胞周

17、期及调控细胞周期及调控 2. 细胞周期蛋白依赖性激酶细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)： 必需与相应的必需与相应的Cyclin相结合，暴露活性位点相结合，暴露活性位点 必需被多重磷酸化必需被多重磷酸化14Thr,15Tyr,161Thr CKI蛋白对于蛋白对于CDK活性负调理活性负调理医学细胞生物学第二节第二节 细胞周期及调控细胞周期及调控 3. Cyclin /CDK复合物的调理作用复合物的调理作用 1). G1期期 Cyclin D/CDK4,6磷酸化转录因子磷酸化转录因子G1向向S期转变期转变 Cyclin E/CDK2磷酸化转录因子磷酸化转录因子S期起期起始始 磷酸化磷酸化S期期CKIS

18、期期CKI被泛素化降解被泛素化降解S期期Cyclin/Cdk复合物活性被激活复合物活性被激活医学细胞生物学第二节第二节 细胞周期及调控细胞周期及调控 2). S期期 Cyclin D,E/Cdk复合物不可逆降解复合物不可逆降解 Cyclin A/Cdk复合物构成复合物构成启动启动DNA复制，阻止已复制，阻止已复制复制DNA再复制再复制 3). G2/M期期 Cyclin B/Cdk1成熟促进因子成熟促进因子,MPF构成构成促进促进细胞向细胞向M期转换期转换 Cdk1:本身为激酶，被去磷酸化激活本身为激酶，被去磷酸化激活 Cyclin B：调理活性，选择底物：调理活性，选择底物 MPF：磷酸化组

19、蛋白，染色体凝集蛋白，核纤层蛋：磷酸化组蛋白，染色体凝集蛋白，核纤层蛋白，白，APC，肌动蛋白和肌球蛋白。，肌动蛋白和肌球蛋白。医学细胞生物学第二节第二节 细胞周期及调控细胞周期及调控二细胞周期检测点：二细胞周期检测点：细胞中存在着一系列监控系统，对细胞周期发生的重要事件及细胞中存在着一系列监控系统，对细胞周期发生的重要事件及出现的缺点加以检测，只需当这些事件完成或缺点修复后，才出现的缺点加以检测，只需当这些事件完成或缺点修复后，才允许细胞周期进一步运转，该监控系统即为检测点允许细胞周期进一步运转，该监控系统即为检测点(Checkpoint)。1.未复制未复制DNA检测点：检测点：ATR与与C

20、hk1识别未复制完成的识别未复制完成的DNA磷磷酸化酸化(抑制抑制)cdc25抑制抑制CyclinA/B-Cdk1复合物复合物2.纺锤体组装检测点：纺锤体组装检测点：Mad2识别未与纺锤体微管相连的动粒识别未与纺锤体微管相连的动粒抑制抑制cdc20抑制抑制APC活性活性securin降解受阻降解受阻3.染色体分别检测点：分裂后期子代细胞中特有的染色体分别检测点：分裂后期子代细胞中特有的GEF作用并活作用并活化化Tem1，水解，水解GTP激活激活Cdc14，促使，促使Cyclin B磷酸化后被泛素化磷酸化后被泛素化降解，使降解，使MPF失活。出芽酵母中失活。出芽酵母中4.DNA损伤检测点：损伤检

21、测点：DNA损伤，激活损伤，激活Chk2磷酸化磷酸化Cdc25，泛，泛素化降解素化降解Cdk2无法去磷酸化无法去磷酸化Cyclin E/A-Cdk2失活失活细细胞周期停顿；胞周期停顿；ATM/ATR激活激活磷酸化磷酸化p53激活如激活如p21表达表达抑制细胞周期抑制细胞周期医学细胞生物学第二节第二节 细胞周期及调控细胞周期及调控 三多种要素与细胞周期调控亲密相关三多种要素与细胞周期调控亲密相关 1.生长因子：经过与特异性受体结合，经信号转导生长因子：经过与特异性受体结合，经信号转导和传送影响周期，大多影响位点在和传送影响周期，大多影响位点在G1/S期，可产生期，可产生促进或抑制效应。促进或抑制

22、效应。 2.抑素：细胞本身分泌的抑制细胞周期的糖蛋白，抑素：细胞本身分泌的抑制细胞周期的糖蛋白，主要影响位点在主要影响位点在G1期末期末S因子或因子或G2期末期末M因因子，具有组织特异性。子，具有组织特异性。 3.cAMP与与cGMP： cAMP抑制，抑制，cGMP促进细胞周期，促进细胞周期，两者相互拮抗。两者相互拮抗。 4.RNA间接因子间接因子SR蛋白及蛋白及SR蛋白特异的激酶：蛋白特异的激酶：SRPK1特异性磷酸化修饰并调控特异性磷酸化修饰并调控SR活性，与细胞周期呈相活性，与细胞周期呈相关性变化。关性变化。医学细胞生物学第二节第二节 细胞周期及调控细胞周期及调控 四、癌基因和抑癌基因在

23、细胞周期调控中的作用四、癌基因和抑癌基因在细胞周期调控中的作用 病毒癌基因病毒癌基因(V-onc):逆转录病毒基因组中具有的异常逆转录病毒基因组中具有的异常活化可使细胞无限增殖而癌变的活化可使细胞无限增殖而癌变的DNA序列。序列。 细胞癌基因细胞癌基因(C-onc):脊椎动物正常细胞中与病毒癌基脊椎动物正常细胞中与病毒癌基因同源的一类显性基因。正常形状下表达较少，但因同源的一类显性基因。正常形状下表达较少，但为正常生长、增殖所必需。突变或过度表达可引起为正常生长、增殖所必需。突变或过度表达可引起细胞增殖异常，发生癌变。细胞增殖异常，发生癌变。 生长因子类蛋白或生长因子受体类蛋白：模拟生长生长因

24、子类蛋白或生长因子受体类蛋白：模拟生长因子激活胞内相关信号转导因子激活胞内相关信号转导 信号转到相关癌基因：经过激酶等活性调控信号转信号转到相关癌基因：经过激酶等活性调控信号转导途径导途径 转录因子类癌基因：直接参与周期相关基因调控。转录因子类癌基因：直接参与周期相关基因调控。医学细胞生物学第二节第二节 细胞周期及调控细胞周期及调控 二抑癌基因二抑癌基因 正常细胞所具有的，能抑制细胞恶性增殖的一正常细胞所具有的，能抑制细胞恶性增殖的一类基因，为隐性基因，多为转录因子或能和转类基因，为隐性基因，多为转录因子或能和转录因子结合。录因子结合。 Rb基因：其产物可随着细胞周期被基因：其产物可随着细胞周期被Cyclin/Cdk复合物规律性的磷酸化修饰，从而控制转录因复合物规律性的磷酸化修饰，从而控制转录因子如子如E2F活性