北大医学八年制课件—细胞增殖与调控

③星体微管，位于星体周围，其游离端伸向周围 胞质。 由两端星体、星体微管、极间微管和动粒微管组 合形成的纺锤形结构称为纺锤体或有丝分裂器。
组成纺锤体的几种微管
中心体周期（centrosome cycle）
中心体经过一系列发育过程达到成熟
并具有MTOC的作用
指在间期中中心体的复制至有丝分裂 开始时两个新的中心体分离的过程
G2 期
DNA复制完成到有丝分裂开始前的时期
细胞核内DNA含量已增加一倍，由G1期 的2n变成了4n，即每个染色体含有4个 拷贝的DNA
活跃的RNA和蛋白质的合成，为M期的 分裂作准备
G2 期
加速合成微管蛋白，为M期纺锤体微 管的组装提供原料 成熟促进因子（MPF）合成 已复制的中心体在G2期逐渐长大，并 开始向细胞两极分离 G2/M检验点
开始组装有丝分裂装置
中心体在间期也进行了复制。前期两个中心体 彼此分开，并分别向两极移动。
有丝分裂的前期
早中期（prometaphase）
核被膜崩解 核纤层解聚 纺锤体进一步装配
纺锤体微管与染色体接触、结合
动粒微管牵拉染色体剧烈地旋转、 振荡，往返于两极之间
有丝分裂的早中期
中期（metaphase）
染色体排列到赤道面上 染色体最大程度凝集 形成完整的有丝分裂器
有丝分裂的中期
后期（anaphase）
姊妹染色单体同时分开并移向两极 后期A：动粒微管缩短
后期B：极微管加长
后期可分为两个连续的阶段：后期
A和后期B。
在后期A，动粒微管变短，两个染色
单体向两极运动。 在后期B，极间微管长度增加，纺锤 体两极之间的距离逐渐拉长。
中心体周期
前期（prophase）
染色质凝集 开始组装有丝分裂装置 核仁解体
染色质凝集成染色体 染色质凝集是细胞进入有丝分裂前期的标志。 前期开始时，染色质开始浓缩，由原来的线 性染色质，经过进一步螺旋化、折叠和包装， 形成光镜下可辨的早期染色体结构。
早期染色体由两条棒状的染色单体并列而 成，中间有着丝粒(centromere)相连。着丝 粒的外侧部附有动粒（kinetochore），动粒 是染色体与纺锤体中的动粒微管相连的部位。
如神经细胞、肌肉细胞
细胞同步化 （synchronization of cells）
指在生理过程中自然发生的或经人为 处理造成的使细胞处于同一细胞周期 时相的方法
自然同步化与人工同步化
有丝分裂选择法
选择同步化
人 工 同 步 化 活细胞离心淘洗法 DNA合成阻断法
诱导同步化
有丝分裂中期阻断法
budding yeast
研究背景
1970s，Paul Nurse以裂殖酵母为实 验材料 发现cdc2基因 cdc2基因编码一个34KD的蛋白激酶， 促进细胞周期的进行
Fission yeast
研究背景
1980s，Timothy Hunt以海胆为实验 材料 发现细胞周期蛋白（Cyclin A和B）
M期
细胞分裂开始到分裂成两个子细胞 的过程 RNA合成停止，蛋白质合成减少 染色体高度螺旋化，遗传物质均等 分配，形成2个子细胞 细胞呈球形 纺锤体组装检验点
第二节 细胞分裂
细胞分裂的概念
一个细胞分裂成两个子代细胞的过程。在 真核细胞中通常包括细胞核分：是细胞的直
适当刺激下可重新进入细胞周期的细胞
如肝脾细胞、淋巴细胞、成纤维细胞
静止期细胞（quiesent cell）
G0期细胞的生成和重返细胞周期的研究
对细胞的分化、细胞增殖调控、肿瘤发
生和治疗、药物设计和药物筛选，具有
重要指导意义。
终末分化细胞
指终端分化的细胞，发生不可逆地脱离 细胞周期，丧失分裂能力，但保持生理 机能活动的细胞
缺点：只适用于上皮型细胞
二、细胞周期各时相的动态变化
G1 期
有丝分裂完成到DNA合成之前 tG1变化最大，控制着连续分裂细胞的 增殖率 是细胞生长和DNA合成准备时期
中心体分离，为进行中心体复制作准备
G1/S检验点（限制点，R）
蛋白质合成
与DNA合成起始与进行有关的酶 与细胞从G1期到S期的转换有关的蛋白质
interphase 细 胞 周 期
间期
G1期（Gap1 phase） S 期 （S phase） G2期（Gap2 phase）
M phase
分裂期
前期（prophase） 早中期（prometaphase） 中期（ metaphase ） 后期（ anaphase ） 末期（ telophase ） 胞质分裂（ cytokinesis ）
Anaphase A
Anaphase B
Microtubules and Motors in the spindle
有丝分裂的后期
末期（telophase）
子染色体到达两极 动粒微管消失 染色体开始解螺旋
核膜碎片重组成完整核被膜
核仁重新出现
有丝分裂的末期
胞质分裂（cytokinesis）
要的理论与实践意义。 理论上，如组织和器官的形成。 实践上，肿瘤的治疗。
内 容 第一节 第二节 细胞周期 细胞分裂
第三节
细胞增殖调控
第一节
细胞周期
一、细胞周期概述（P316） 二、细胞周期各时相的动态变化
（P317-325）
一、细胞周期概述
细胞周期（ cell cycle ）是指连续分裂 的细胞从一次分裂结束到下一次有丝 分裂完成所经历的整个连续过程。
细胞完成生长和分裂的全过程称为 细胞增殖周期，简称细胞周期。
细胞周期包括细胞分裂的物质准备 和细胞分裂两个相互连续的过程。
概述
细胞增殖的生物学意义 细胞增殖是生物繁育的基础。 成体生物通过细胞增殖来弥补生命
活动过程中的细胞损失。
细胞增殖受到严密的调控。
对细胞增殖及其调控的研究具有重
末期 （telophase） 胞质分裂 （cytokinesis）
有丝分裂器（mitotic apparatus）
纺锤体（spindle）
星体微管、动粒微管、极微管 星体（aster）
中心体（ centrosome）
中心粒（centriol）、中心粒
周围物质（PCM）
中心体具有微管组织中心的作用，其周围聚集大 量的放射状排列的微管，称为星体。星体周围微 管可分为三种： ①极间微管，是两个星体之间的微管，在赤道附 近相互重叠，形成重叠区，重叠区微管之间有动 力蛋白。重叠区微管的游离端加长，在动力蛋白 的作用下相互滑动，可不断把星体推向两极。 ②动粒微管，是从中心体发生并与染色体动粒相 连的微管。动粒微管与染色体动粒相连处微管可 缩短，将染色单体拉向两极。
度精确的过程，这个过程是由不同基因严
格按照时间顺序表达的结果，也是基因与
环境因素相互作用的结果。
细胞周期的调控是严格有序、极其复杂的
过程，涉及多个因子在多层次上的作用
研究背景
1960s，Leland Hartwell以芽殖酵母 为实验材料， 发现cdc28基因 cdc28基因编码一个34KD的蛋白激 酶，促进细胞周期的进行
缺点：需专门的装备、价格贵
DNA合成阻断法
选用DNA合成的抑制剂，可逆地抑制DNA 合成。常用TdR双阻断法，细胞同步在S期 优点：适用于任何培养体系，同步化程度 高， 可使所有的细胞同步化 缺点：细胞将可能出现非均衡生长的问题
DNA合成阻断法
第一次阻断：加入过量的TdR， S期细胞 停止运转，其他期细胞最后停止在G1-S交 界处 第二次阻断：移去TdR，释放时间大于tS时， 再次加入过量TdR，细胞群体阻断在G1-S 交界处
细胞增殖及调控
基础医学院 细胞生物学系 李扬
概述
细胞增殖（cell proliferation）是细胞
生命活动的重要特征，包括细胞生长 和细胞分裂的过程
细胞生长（cell growth） 细胞分裂（cell division）
分裂是生长到一定阶段的结果
分裂和生长反复进行，导致细胞增殖
2001年10月8日Hartwell、Nurse和Hunt因对细
胞周期关键调控分子的研究而获诺贝尔生理学/
医学奖。
Leland H. Hartwell R. Timothy (Tim) Hunt
Sir Paul M. Nurse
细胞周期调控的关键分子
周期蛋白 （Cyclin） 周期蛋白依赖性蛋白激酶（Cdk）
有丝分裂选择法
适用于单层培养的细胞
利用M期细胞呈圆球状隆起，与培养皿的
附着力减弱的特点 振荡、收集、保存在4℃、多次重复
优点：细胞不受药物伤害，同步化程度高
缺点：分离出来的M期细胞数量较少
活细胞离心淘洗法
属细胞沉降分离法，适用于任何悬浮培养
的细胞 处于细胞周期不同时相的细胞体积不同 优点：同时获得大量不同周期时相的同步 化细胞，分离效率高，对细胞活性影响小
接分裂方式
减数分裂（meiosis）：在生殖细胞
的成熟过程中进行
有丝分裂（mitosis）：在体细胞中
进行，将其遗传物质载体平均分配 到两个子细胞中（ P325-334）
有丝分裂
有丝分裂是体细胞分裂的主要方式，其特点是 细胞通过纺锤体将遗传物质精确地等分到两个 子细胞中去，以保证细胞在增殖的过程中保持 遗传稳定。 有丝分裂可分为前期、中期、后期和末期四个 过程。 在有丝分裂前是分裂间期(interphase) ，包括 G1期、S期和G2期，主要进行DNA复制等准 备工作。
有丝分裂
有丝分裂过程中的形态学变化： 染色体凝集
核膜裂解
细胞内膜系统重组 细胞骨架系统彻底重组形成纺锤体 细胞与细胞间，细胞与细胞外基质间附着减弱