细胞周期的过程细胞周期DNA合成前期G1期
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激酶复合体 G1-Cdk G1/S-Cdk 脊椎动物 Cyclin Cdk Cyclin Cln 3 芽殖酵母 Cdk Cdk1(CDC28)
Cyclin D* Cdk4 、6 Cyclin E Cdk2
Cln 1、2 Cdk1
S-Cdk
M-Cdk
Cyclin A
Cyclin B
Cdk2
Clb 5、6 Cdk1(CDC28)
Leland H. Hartwell
R. Timothy (Tim) Sir Paul M. Nurse Hunt
USA
b. 1939
United Kingdom
b. 1943
United Kingdom
b. 1949
Cell cycle (fission yeast)
细胞周期调控系统
（cell-cycle control system）
对
二、细胞增殖与组织再生
三、细胞增殖与衰老
复习思考题
名词解释：
细胞周期、 G0期细胞、癌基因、抑癌基因
问答题：
1、简述细胞周期各时相的生化和形态变化。
2、简述细胞周期调控系统的组成和调控。 3、设计一个实验证实MPF的存在，其作用和 成分是什么？
Bye-Bye !
•与细胞周期蛋白结合是被激活的先决条件
•磷酸化调节活性 •在细胞周期中，其活性呈周期性变化
（二）细胞周期蛋白（cyclin）
•在细胞周期中浓度呈周期性变化
（三）Cdk活化激酶（Cdk activating kinase, CAK）
•与细胞周期蛋白-Cdk复合体的激活有关
（四）Cdk抑制蛋白（Cdk inhibitor protein, CKI）
•组成：细胞周期 蛋白-Cdk复合体 等蛋白（中央控 制器）、检查点 （关卡） •特点：高度保守 •核心：有序的生 化反应开关 关卡
控制器 G1 M G2 S
•作用：控制细胞 周期的主要事件
关卡
一、中央控制器的组成
（一）细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶
（cyclin-dependent kinase, Cdk）
（二）细胞周期的过程
细 胞 周 期 分裂期（M期）
分裂间期（I期）
•DNA合成前期（G1期）
•DNA合成期（S期） •DNA合成后期（G2期）
（三）细胞周期时限
一些真核细胞的细胞周期时间
细胞类型 细胞周期时间
早期蛙卵胚胎细胞
酵母细胞 肠上皮细胞
30min
1.5-3h 约12h
培养的哺乳类成纤维细胞
S期
生 化 活 动 • 99.7％的DNA复制，DNA合成相关酶 活性大大增强 • RNA合成 • 组蛋白与DNA同步复制， 常染色体先 复制、异染色质后复制
• NP增大
形 态 变 化
• 表面突起、丝状、绒毛消失，表面光滑 • 染色质浓染，但均匀
G2期
生 化 活 动
• 0.3％的DNA复制; • RNA合成； • 成熟促进因子和微管蛋白合成
Cdk1(CDC28
Cdk1(CDC2) Clb 1-4
*哺乳动物中包括D1-3
二、细胞周期检查点 (cell cycle checkpoint)
G1检查点（R点或start）
处于G1晚期（G1-S）的时间 点，对细胞周期的进行具有 决定性作用。
G1检查点
G2或G2/M检查点 有丝分裂中期检查点 （纺锤体组装检查点）
（三）有丝分裂因子(mitotic factor)的提出
——染色体提前凝集
（ Premature chromosome condensation ，PCC）
M期细胞
细胞融合
I期细胞
染色体提前凝集（ Premature chromosome condensation ，PCC）
G1-PCC
S-PCC
G1- S Checkpoints
G2- M Checkpoints
第四节 细胞增殖与医学
一、细胞增殖与肿瘤
（一）肿瘤细胞的增殖失控
G1到S期的控制破坏，导致无限增殖
肿瘤细胞丧失接触性抑制
（二）癌基因与抑癌基因
病毒癌基因（viral oncogene，V-onc）
细胞癌基因（cell oncogene，C-onc）或原癌基 因（proto-oncogene） 如ras、myc、src、erb、fos基因等
形 态 变 化
• NP增大；
• 表面突起、丝状、绒毛重新出现； • 染色质浓染，但均匀。
M期 染色质开始凝集是进入M期的标志
生 化 活 动 形 态 变 化
• RNA几乎停止合成 • 蛋白质合成终止
• 染色质 染色体 • 着丝粒的纵裂 • 染色体的移动、均分、再螺旋
各时相的生化和形态变化
时相
特 点
生化
形态
时间
最长 ， 变化最 大 6-8小时， 比较恒 定 短，约3 小时左 右 1小时左 右
G1 S G2
M
为DNA复制 转录大量 RNA，合成特异 核质比逐 作准备, 时 性蛋白质如触发蛋白和酶 渐变小 间最长 DNA加倍，RNA继续转录， 核质比逐 DNA复制 DNA聚合酶活性高, 组蛋 渐增大 白及非组蛋白合成 DNA复制停止，RNA转录 为细胞分裂 活跃，合成与有丝分裂相 核质比例 作准备 关蛋白如微管蛋白和成熟 大 促进因子 (MPF) 细胞分裂,生 染色体移动、分裂和再凝 明显、复 物合成减至 集，RNA转录基本停止蛋 杂 最低水平 白合成终止
细 胞 数
DNA含量
五、细胞的同步化（自学）
有丝分裂摇落法 活细胞离心淘洗法 化学同步法
休息10分钟！
第三节 细胞周期的调控
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2001
"for their discoveries of key regulators of the cell cycle"
DNA复制检查点
G1 M G2
S
DNA损伤检查点
有丝分裂中期检查点
G2检查点
三、细胞周期蛋白和Cdk的发现
（一）细胞分裂周期基因的发现
( cell division cycle gene, cdc)
芽殖酵母
裂殖酵母
（二）成熟促进因子的提出
( maturation promoting factor, MPF)
人肝细胞
约20h
约 1年
1h 3-4 h
6-12 h
6-8 h
体外培养增殖的人类细胞的细胞周期时间
二、各时相的生和形态变化
G1期
• 合成功能蛋白质、脂质、糖类等用于形成 新细胞的结构和代谢活动 生化 • DNA合成有关的酶和前体 活动 • RNA合成 • 触发蛋白、钙调蛋白、细胞周期蛋白合成
形态 • 细胞体积逐渐增大，NP下降 变化 • 表面突起、丝状绒毛增多
间期DNA合成的动态变化
三、细胞周期中细胞的去向
• 不再增殖（不育细胞） • 继续增殖（增殖细胞） • Go细胞(暂不增殖细胞) 暂时脱离细胞周期， 在结构和功能上发生分 化，代谢活动下降，但 在适当刺激下可重新进 入细胞周期的细胞。
四、细胞周期时间的测定（自学）
掺 入 标 记 法
BrdU
流式细胞术
•与细胞周期蛋白-Cdk复合体的失活有关
细胞周期蛋白和Cdk是细胞周期调控 系统的核心成分
周期蛋白 (cyclins) 总是 与特定的激酶 (Cdk)结合并使 之激活,从而触 发周期的下游 过程。Cyclins 的降解，引起 Cdk的失活， 导致其作用终 止。
（五）不同类型的细胞周期蛋白-Cdk复合体
第八章 细胞增殖
cell proliferation
细胞分裂
细 胞 增 殖 细胞生长 细 胞 周 期
第二节 细胞周期
cell cycle
一、基本概念
分 裂 间 细 期 胞 周 细 期 胞 分 裂 期
Cell Cycle
（一）细胞周期的定义
一个细胞经过一系列生化事件而复 制它的组分，然后一分为二，这种周期 性的复制和分裂过 程称为细胞周期。 细胞增殖是通过细胞周期实现的。
G2-PCC
（四）MPF和MF的本质 —–Cyclin B和Cdk1(CDC2)
四、生长因子对细胞周期的影响
Nature Reviews Drug Discovery 1; 587-598 (2002); doi:10.1038/nrd869 CDKS AND CKIS: MOLECULAR TARGETS FOR TISSUE REMODELLING
抑癌基因（anti-oncogene，tumor supress gene）
如p53、Rb基因等
正常细胞中存在癌基因和抑癌基因
Rb蛋白(retinoblastoma，视网膜母细胞瘤)
调控G1期的进展，使细胞周期停留在G1期
p53蛋白
DNA损伤时活化，使细胞周期停留或自杀 （凋亡）
（三）细胞周期与肿瘤治疗
The anaphase-promoting complex: a key factor in the regulation of cell cycle. Oncogene (2005) 24, 314
RAS and RHO GTPases in G1-phase cell-cycle regulation. Nature Reviews Molecular Cell Biology 5, 355 (2004)
Cyclin D* Cdk4 、6 Cyclin E Cdk2
Cln 1、2 Cdk1
S-Cdk
M-Cdk
Cyclin A
Cyclin B
Cdk2
Clb 5、6 Cdk1(CDC28)
Leland H. Hartwell
R. Timothy (Tim) Sir Paul M. Nurse Hunt
USA
b. 1939
United Kingdom
b. 1943
United Kingdom
b. 1949
Cell cycle (fission yeast)
细胞周期调控系统
（cell-cycle control system）
对
二、细胞增殖与组织再生
三、细胞增殖与衰老
复习思考题
名词解释：
细胞周期、 G0期细胞、癌基因、抑癌基因
问答题：
1、简述细胞周期各时相的生化和形态变化。
2、简述细胞周期调控系统的组成和调控。 3、设计一个实验证实MPF的存在，其作用和 成分是什么？
Bye-Bye !
•与细胞周期蛋白结合是被激活的先决条件
•磷酸化调节活性 •在细胞周期中，其活性呈周期性变化
（二）细胞周期蛋白（cyclin）
•在细胞周期中浓度呈周期性变化
（三）Cdk活化激酶（Cdk activating kinase, CAK）
•与细胞周期蛋白-Cdk复合体的激活有关
（四）Cdk抑制蛋白（Cdk inhibitor protein, CKI）
•组成：细胞周期 蛋白-Cdk复合体 等蛋白（中央控 制器）、检查点 （关卡） •特点：高度保守 •核心：有序的生 化反应开关 关卡
控制器 G1 M G2 S
•作用：控制细胞 周期的主要事件
关卡
一、中央控制器的组成
（一）细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶
（cyclin-dependent kinase, Cdk）
（二）细胞周期的过程
细 胞 周 期 分裂期（M期）
分裂间期（I期）
•DNA合成前期（G1期）
•DNA合成期（S期） •DNA合成后期（G2期）
（三）细胞周期时限
一些真核细胞的细胞周期时间
细胞类型 细胞周期时间
早期蛙卵胚胎细胞
酵母细胞 肠上皮细胞
30min
1.5-3h 约12h
培养的哺乳类成纤维细胞
S期
生 化 活 动 • 99.7％的DNA复制，DNA合成相关酶 活性大大增强 • RNA合成 • 组蛋白与DNA同步复制， 常染色体先 复制、异染色质后复制
• NP增大
形 态 变 化
• 表面突起、丝状、绒毛消失，表面光滑 • 染色质浓染，但均匀
G2期
生 化 活 动
• 0.3％的DNA复制; • RNA合成； • 成熟促进因子和微管蛋白合成
Cdk1(CDC28
Cdk1(CDC2) Clb 1-4
*哺乳动物中包括D1-3
二、细胞周期检查点 (cell cycle checkpoint)
G1检查点（R点或start）
处于G1晚期（G1-S）的时间 点，对细胞周期的进行具有 决定性作用。
G1检查点
G2或G2/M检查点 有丝分裂中期检查点 （纺锤体组装检查点）
（三）有丝分裂因子(mitotic factor)的提出
——染色体提前凝集
（ Premature chromosome condensation ，PCC）
M期细胞
细胞融合
I期细胞
染色体提前凝集（ Premature chromosome condensation ，PCC）
G1-PCC
S-PCC
G1- S Checkpoints
G2- M Checkpoints
第四节 细胞增殖与医学
一、细胞增殖与肿瘤
（一）肿瘤细胞的增殖失控
G1到S期的控制破坏，导致无限增殖
肿瘤细胞丧失接触性抑制
（二）癌基因与抑癌基因
病毒癌基因（viral oncogene，V-onc）
细胞癌基因（cell oncogene，C-onc）或原癌基 因（proto-oncogene） 如ras、myc、src、erb、fos基因等
形 态 变 化
• NP增大；
• 表面突起、丝状、绒毛重新出现； • 染色质浓染，但均匀。
M期 染色质开始凝集是进入M期的标志
生 化 活 动 形 态 变 化
• RNA几乎停止合成 • 蛋白质合成终止
• 染色质 染色体 • 着丝粒的纵裂 • 染色体的移动、均分、再螺旋
各时相的生化和形态变化
时相
特 点
生化
形态
时间
最长 ， 变化最 大 6-8小时， 比较恒 定 短，约3 小时左 右 1小时左 右
G1 S G2
M
为DNA复制 转录大量 RNA，合成特异 核质比逐 作准备, 时 性蛋白质如触发蛋白和酶 渐变小 间最长 DNA加倍，RNA继续转录， 核质比逐 DNA复制 DNA聚合酶活性高, 组蛋 渐增大 白及非组蛋白合成 DNA复制停止，RNA转录 为细胞分裂 活跃，合成与有丝分裂相 核质比例 作准备 关蛋白如微管蛋白和成熟 大 促进因子 (MPF) 细胞分裂,生 染色体移动、分裂和再凝 明显、复 物合成减至 集，RNA转录基本停止蛋 杂 最低水平 白合成终止
细 胞 数
DNA含量
五、细胞的同步化（自学）
有丝分裂摇落法 活细胞离心淘洗法 化学同步法
休息10分钟！
第三节 细胞周期的调控
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2001
"for their discoveries of key regulators of the cell cycle"
DNA复制检查点
G1 M G2
S
DNA损伤检查点
有丝分裂中期检查点
G2检查点
三、细胞周期蛋白和Cdk的发现
（一）细胞分裂周期基因的发现
( cell division cycle gene, cdc)
芽殖酵母
裂殖酵母
（二）成熟促进因子的提出
( maturation promoting factor, MPF)
人肝细胞
约20h
约 1年
1h 3-4 h
6-12 h
6-8 h
体外培养增殖的人类细胞的细胞周期时间
二、各时相的生和形态变化
G1期
• 合成功能蛋白质、脂质、糖类等用于形成 新细胞的结构和代谢活动 生化 • DNA合成有关的酶和前体 活动 • RNA合成 • 触发蛋白、钙调蛋白、细胞周期蛋白合成
形态 • 细胞体积逐渐增大，NP下降 变化 • 表面突起、丝状绒毛增多
间期DNA合成的动态变化
三、细胞周期中细胞的去向
• 不再增殖（不育细胞） • 继续增殖（增殖细胞） • Go细胞(暂不增殖细胞) 暂时脱离细胞周期， 在结构和功能上发生分 化，代谢活动下降，但 在适当刺激下可重新进 入细胞周期的细胞。
四、细胞周期时间的测定（自学）
掺 入 标 记 法
BrdU
流式细胞术
•与细胞周期蛋白-Cdk复合体的失活有关
细胞周期蛋白和Cdk是细胞周期调控 系统的核心成分
周期蛋白 (cyclins) 总是 与特定的激酶 (Cdk)结合并使 之激活,从而触 发周期的下游 过程。Cyclins 的降解，引起 Cdk的失活， 导致其作用终 止。
（五）不同类型的细胞周期蛋白-Cdk复合体
第八章 细胞增殖
cell proliferation
细胞分裂
细 胞 增 殖 细胞生长 细 胞 周 期
第二节 细胞周期
cell cycle
一、基本概念
分 裂 间 细 期 胞 周 细 期 胞 分 裂 期
Cell Cycle
（一）细胞周期的定义
一个细胞经过一系列生化事件而复 制它的组分，然后一分为二，这种周期 性的复制和分裂过 程称为细胞周期。 细胞增殖是通过细胞周期实现的。
G2-PCC
（四）MPF和MF的本质 —–Cyclin B和Cdk1(CDC2)
四、生长因子对细胞周期的影响
Nature Reviews Drug Discovery 1; 587-598 (2002); doi:10.1038/nrd869 CDKS AND CKIS: MOLECULAR TARGETS FOR TISSUE REMODELLING
抑癌基因（anti-oncogene，tumor supress gene）
如p53、Rb基因等
正常细胞中存在癌基因和抑癌基因
Rb蛋白(retinoblastoma，视网膜母细胞瘤)
调控G1期的进展，使细胞周期停留在G1期
p53蛋白
DNA损伤时活化，使细胞周期停留或自杀 （凋亡）
（三）细胞周期与肿瘤治疗
The anaphase-promoting complex: a key factor in the regulation of cell cycle. Oncogene (2005) 24, 314
RAS and RHO GTPases in G1-phase cell-cycle regulation. Nature Reviews Molecular Cell Biology 5, 355 (2004)