细胞增殖细胞生物学

关于细胞增殖细胞生物学

第十二章细胞增殖

第一节细胞周期

第二节细胞分裂

第三节细胞周期的调控

第四节细胞增殖周期与医学

第2页,共95页，2024年2月25日，星期天第一节细胞周期

（cyclecellulaire）一、细胞周期概述细胞增殖周期指细胞从上一次分裂结束开始到下一次分裂结束为止所经历的全过程。第3页,共95页，2024年2月25日，星期天间期分裂期（有丝分裂，Mitosis）细胞周期G1期（DNA合成前期）G2期（DNA合成后期）S期（DNA合成期，

phasedesynthèsed’ADN)第4页,共95页，2024年2月25日，星期天细胞周期四个连续的时期：G1期、S期、G2期、M期第5页,共95页，2024年2月25日，星期天二、细胞周期各期的主要特征第6页,共95页，2024年2月25日，星期天第7页,共95页，2024年2月25日，星期天细胞在分裂前需要做准备吗？你认为需要做哪些准备呢？第8页,共95页，2024年2月25日，星期天1.G1期RNA和蛋白质合成

合成RNA是细胞进入S期的必要条件合成DNA复制有关的酶等蛋白质

蛋白质磷酸化细胞膜转运功能增强

第9页,共95页，2024年2月25日，星期天G0期细胞分化相细胞G0期细胞不能分裂，处于特殊的休眠状态，但在一定条件下会重新进入细胞周期而分裂。第10页,共95页，2024年2月25日，星期天按增殖性状分：连续增殖细胞暂不增殖细胞（G0期细胞）不再增殖细胞（不育细胞）第11页,共95页，2024年2月25日，星期天2.S期新中心粒形成DNA复制蛋白质合成组蛋白合成与DNA复制同步进行第12页,共95页，2024年2月25日，星期天新中心粒的形成第13页,共95页，2024年2月25日，星期天3.G2期此时细胞核内DNA含量已经比G1期增加一倍RNA合成蛋白质合成主要合成与M期细胞结构和功能有关的蛋白质第14页,共95页，2024年2月25日，星期天最后细胞分裂成两个相同的子细胞4.M期染色体凝集RNA合成停止，蛋白质合成下降。第15页,共95页，2024年2月25日，星期天细胞在增殖过程中会遇到障碍么？遇到障碍怎么办?第16页,共95页，2024年2月25日，星期天第17页,共95页，2024年2月25日，星期天三、细胞周期检查点（pointdecontrôle）

细胞周期中有几个点负责监控周期中细胞及环境的状况，如条件不合适就阻滞细胞周期进程，这些点称为检查点。第18页,共95页，2024年2月25日，星期天限制点（R点）第19页,共95页，2024年2月25日，星期天（一）G1/S期检查点(R点)

监测细胞生长状态、环境条件、DNA损伤情况（二）S期检查点监测DNA复制有没有完成（三）G2/M期检查点监测细胞生长状态、环境条件、DNA损伤情况（四）M期检查点监测纺锤体有没有组装好第20页,共95页，2024年2月25日，星期天第二节细胞分裂一、无丝分裂（amitose)二、有丝分裂（mitose）三、减数分裂（méiose）第21页,共95页，2024年2月25日，星期天一、无丝分裂又称直接分裂，指间期细胞核直接分裂成大小大致相同的两部分，细胞分裂过程中不形成染色体和纺锤丝的细胞分裂形式。第22页,共95页，2024年2月25日，星期天三、减数分裂又称成熟分裂，是生殖细胞形成过程中的一种特殊的有丝分裂形式，主要特点是DNA复制一次，细胞连续分裂两次。(详见第十五章)第23页,共95页，2024年2月25日，星期天二、有丝分裂

又称间接分裂，指细胞通过形成纺锤丝和染色体将遗传物质平均分配到子细胞中的细胞分裂形式。前期（prophase）前中期（prométaphase）中期（métaphase）后期（anaphase）末期（télophase）胞质分裂（cytodiérèse）第24页,共95页，2024年2月25日，星期天1.前期染色质凝集核仁解体分裂极确定

第25页,共95页，2024年2月25日，星期天前期第26页,共95页，2024年2月25日，星期天前期（prophase）第27页,共95页，2024年2月25日，星期天前期末一些蛋白质结合到染色体着丝粒外侧，形成一种特殊结构，称为动粒（kinétochore），在细胞分裂过程中与染色体移动有关。第28页,共95页，2024年2月25日，星期天荧光照片显示染色体的动粒部分动粒第29页,共95页，2024年2月25日，星期天动粒结构图染色质纤维内层中间层外层着丝粒动粒卡通第30页,共95页，2024年2月25日，星期天2.前中期核膜破裂纺锤体形成染色体与纺锤体相连第31页,共95页，2024年2月25日，星期天中心体前中期第32页,共95页，2024年2月25日，星期天前中期（prométaphase）第33页,共95页，2024年2月25日，星期天纺锤体（fuseaumitotique）是细胞分裂过程中出现的一种与染色体分离相关的临时性细胞器。纺锤体有三种类型的微管星体微管重叠微管动粒微管第34页,共95页，2024年2月25日，星期天3.中期染色体凝集程度最高染色体排列在细胞中央赤道面上第35页,共95页，2024年2月25日，星期天中期第36页,共95页，2024年2月25日，星期天中期（métaphase）第37页,共95页，2024年2月25日，星期天4.后期姐妹染色单体分离，并向细胞两极移动。第38页,共95页，2024年2月25日，星期天后期第39页,共95页，2024年2月25日，星期天后期（anaphase）第40页,共95页，2024年2月25日，星期天5.末期子染色体解凝集核仁再次出现核膜重新装配形成两个子细胞核到第41页,共95页，2024年2月25日，星期天核仁融合核仁在一个细胞周期中的变化核仁解体核仁聚合返回第42页,共95页，2024年2月25日，星期天末期第43页,共95页，2024年2月25日，星期天末期（télophase）第44页,共95页，2024年2月25日，星期天6.胞质分裂细胞质成分分配到两个子细胞区域细胞拉长最后形成两个子细胞第45页,共95页，2024年2月25日，星期天胞质分裂第46页,共95页，2024年2月25日，星期天胞质分裂（cytodiérèse）第47页,共95页，2024年2月25日，星期天分裂沟由肌球蛋白和肌动蛋白丝组成的收缩环第48页,共95页，2024年2月25日，星期天间期细胞末期细胞后期细胞中期细胞前期细胞卡通mov第49页,共95页，2024年2月25日，星期天推动细胞增殖的“发动机”是什么？细胞增殖过程是自发的还是受到严格控制的？第50页,共95页，2024年2月25日，星期天第三节细胞周期的调控第51页,共95页，2024年2月25日，星期天细胞增殖的秘密终于被发现了！2001年因为对细胞增殖调控研究的杰出贡献而获得诺贝尔生理学奖第52页,共95页，2024年2月25日，星期天一、常用的细胞周期调控研究系统

1.酵母

2.蛙卵

3.哺乳动物体外培养细胞第53页,共95页，2024年2月25日，星期天裂殖酵母芽殖酵母第54页,共95页，2024年2月25日，星期天蛙卵返回第55页,共95页，2024年2月25日，星期天哺乳动物体外培养细胞第56页,共95页，2024年2月25日，星期天二、调控细胞周期的关键因子第57页,共95页，2024年2月25日，星期天1.M期促进因子的发现

1970年：将M期细胞与间期细胞融合培养，间期细胞出现了染色体凝集，被称为染色体超前凝集。第58页,共95页，2024年2月25日，星期天M期细胞M期细胞M期细胞S期细胞G1期细胞G2期细胞第59页,共95页，2024年2月25日，星期天此现象提示在M期细胞中存在一种诱导染色体凝集的物质，称为M期促进因子MPF（facteurpromouvantlaphaseM

）。第60页,共95页，2024年2月25日，星期天1971年:发现成熟卵细胞的细胞质能诱导卵母细胞分裂，变为成熟卵细胞。第61页,共95页，2024年2月25日，星期天卵母细胞被驱动进入M期卵母细胞仍然停滞在G2期注射M期细胞的细胞质注射间期细胞的细胞质第62页,共95页，2024年2月25日，星期天此现象提示在成熟卵细胞的细胞质中存在一种诱导细胞分裂的物质，称为成熟促进因子MPF(facteurpromouvantlamaturation)。第63页,共95页，2024年2月25日，星期天M期促进因子=成熟促进因子达成共识：能够促进细胞进入M期，进行分裂。第64页,共95页，2024年2月25日，星期天2.周期蛋白1983年Hunt等发现细胞中有一类蛋白质的含量随细胞周期进程变化而变化，在下一个细胞周期中又重复这一消长现象，因此被命名为细胞周期蛋白(cycline)，简称周期蛋白。第65页,共95页，2024年2月25日，星期天cycline的含量随细胞周期进程变化而变化第66页,共95页，2024年2月25日，星期天3.周期蛋白依赖性激酶Hartwell和Nurse等发现一类在周期调控中起关键作用的激酶，它们只有与周期蛋白结合后才表现出激酶活性，因此被称为周期蛋白依赖性激酶（cycline-dependentkinase，Cdk)。第67页,共95页，2024年2月25日，星期天cycline调节亚单位

cycline-Cdk复合物Cdk催化亚单位第68页,共95页，2024年2月25日，星期天cycline-Cdk复合物是蛋白激酶，能使许多与细胞周期有关的蛋白质磷酸化，结构功能改变，从而启动或调节细胞周期事件，因此被称为驱动细胞周期进程的引擎。MPF也是这类激酶。第69页,共95页，2024年2月25日，星期天三、Cdk活性的调节1.周期蛋白对Cdk活性的调节细胞中周期蛋白含量的周期性变化导致cycline-Cdk复合物周期性地装配和解聚，从而使Cdk的激酶活性发生周期性变化，触发细胞周期事件周期性发生。

第70页,共95页，2024年2月25日，星期天M-Cdk的活性cycline的含量细胞周期中M-Cdk活性的变化受cycline含量的影响第71页,共95页，2024年2月25日，星期天脊椎动物和芽殖酵母中主要的cycline和Cdk

cycline-Cdk脊椎动物芽殖酵母复合物cyclineCdkcyclineCdkG1-CdkcyclineDCdk4,Cdk6Cln3Cdk1G1/S-CdkcyclineECdk2Cln1,2Cdk1S-CdkcyclineACdk2Clb5,6Cdk1M-Cdk*cyclineBCdk1**Clb1,2,3,4Cdk1

*M-Cdk即MPF

**Cdk1即脊椎动物和裂殖酵母中的Cdc2，芽殖酵母中的Cdc28。第72页,共95页，2024年2月25日，星期天触发有丝分裂触发DNA复制M-cyclineG1-cycline第73页,共95页，2024年2月25日，星期天2.磷酸化对Cdk活性的调节Cdk的活性还要受到几种激酶的精细调节第74页,共95页，2024年2月25日，星期天3.Cdk抑制蛋白对Cdk活性的调节

细胞中还有一些对Cdk激酶活性起负调控作用的蛋白质，称为Cdk抑制蛋白(protéinesinhibitricesdeCdk,CKI)。p16,p21,p27等第75页,共95页，2024年2月25日，星期天四、细胞周期运转的调控1.G1-Cdk

和G1/S-Cdk促进细胞从G1期向S期转换第76页,共95页，2024年2月25日，星期天芽殖酵母中S-Cdk抑制蛋白Sic1的水解控制G1期向S期转换第77页,共95页，2024年2月25日，星期天2.S-Cdk确保S期中DNA

只复制一次第78页,共95页，2024年2月25日，星期天S-Cdk触发DNA复制复制起始点识别复合物（ORC）ORC结合位点前复制复合物（pre-RC）S-Cdk触发S开始DNA复制完成第79页,共95页，2024年2月25日，星期天3.M-Cdk促进细胞进入M期第80页,共95页，2024年2月25日，星期天第81页,共95页，2024年2月25日，星期天M-Cdk使核纤层蛋白磷酸化第82页,共95页，2024年2月25日，星期天4.APC触发中期向后期转换M-Cdk激活的后期促进复合物（complexepromouvantl’anaphase,CPA）使姐妹染色单体分离。第83页,共95页，2024年2月25日，星期天APC诱导的水解作用触发姐妹染色单体分离第84页,共95页，2024年2月25日，星期天5.M-cycline的降解促使细胞完成分裂卡通第85页,共95页，2024年2月25日，星期天各种因素通过影响cycline-Cdk来间接影响细胞周期第86页,共95页，2024年2月25日，星期天生长激素细胞表面相应受体触发一系列信号传递反应激活细胞周期控制系统，相应调节蛋白产生调控细胞周期的进行1.生长激素第87页,共95页，2024年2月25日，星期天细胞质细胞核活化细胞周期控制系统生长激素生长激素对细胞周期的影响第88页,共95页，2024年2月25日，星期天2.抑癌基因抑癌基因