细胞生物学-细胞周期的调控 (2)
《细胞周期》——细胞生物学知识点总结
《细胞周期》
★细胞的最终命运：
细胞分裂及生长（相关物质准备）→细胞增殖（受到严密的调控机制所监控）→细胞死亡
★标准的细胞周期：
（从G1期开始，历经S、G2，到M期结束）
一．细胞周期的基本概念：
1.细胞周期：细胞周期是细胞增殖周期的简称，指细胞从分裂结束后开始生长，到再次分裂终了所经历的全过程。
2.细胞周期时间(Tc)：细胞周期时间因细胞类型、状态和环境而异，变异范围大，从0h~数年都可能。
3.细胞的增殖特性（机体细胞的状态）：
1）增殖细胞（周期性细胞）：能够增殖，不断进入
周期完成分裂。
2）暂不增殖细胞（休眠细胞，G0细胞）：长期停
留在G1晚期（G0期）而不越过限制点，未丧失
分裂能力，在适当条件下可恢复到增殖状态。
3）永不增殖细胞（终末分化细胞）：始终停留在
G1期，失去增殖能力直到衰老死亡。
二．细胞周期的研究方法：
★细胞周期模型
细胞周期研究中经常使用一些典型的物种和细胞系统，最常用的模型包括酵母、爪蟾胚胎细胞和哺乳动物体外培养细胞。
★细胞周期同步化
——由于实验常常需要设法获得时相均一的细胞群，使样品中的细胞都处于大致相同的细胞周期阶段，所以常需要使细胞周期同步化。
同步化的策略：①诱导同步化；②选择同步化
同步化常用方法：①细胞分裂收获法②代谢抑制法（加入过量胸苷后清洗）③低温培养法
★3H-TdR（氚标记胸苷）有丝分裂标记法（测定细胞周期的时间）
——应用3H-TdR短期饲养细胞，数分钟至半小时后，将3H-TdR洗脱，置换新鲜培养液并继续培养。随后，每隔半小时或1小时定期取样，作放射自显影观察分析，从而确定细胞周期各个时相的长短。
细胞生物学-细胞周期的调控2ppt课件
M期
G1期
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。
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。
•已知30余种，在脊椎动物中为A1-2、B1-3 、C、 D1-3、E12、F、G、H等。分为4类：G1型、G1/S型、S型、M型。
的都编码一个34KD的蛋白激酶。这个酶的激活和失活调控细 胞周 期运转 ， 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）。
Paul Nurse和美国科罗拉多大学的Maller合作证明（1990） 证明P32实际上是CDC2的同源物。
Paul Nurse (human-yeast genes); Tim Hunt (cyclin)
MPF的结构组成
由两个不同的亚基组成的异质二聚体:
●催化亚基活性有赖于周 期蛋白，故蛋白称为周期 依赖性蛋白激酶(cyclindependent protein kinases,Cdks); ●调节亚基：周期蛋白 (cyclin)。ห้องสมุดไป่ตู้
泛素连接酶(E3)又称为后期促进复合物(anaphasepromoting complex,APC) 至少有8种成分组成，分别称为 APC1至APC8。APC可以促使M期周期蛋白泛素化途径降解，此 外也调节其他一些与细胞周期调控有关的非周期蛋白类蛋白质 的 后降期解促。进因子APC活性的受到多种调节。
细胞周期调控
细胞周期调控
细胞周期是指生物细胞从一个时期到下一个时期的连续过程，包括
细胞生长、DNA复制、细胞分裂等一系列事件。为了维持细胞的正常
功能和正常生长发育，细胞周期需要得到精细的调控。本文将分析细
胞周期调控的机制和重要性。
I. 细胞周期的阶段
细胞周期通常分为四个阶段：
1. G1期（Gap1期）：细胞开始增长，准备进入DNA复制阶段。
2. S期（Synthesis期）：细胞进行DNA复制，复制原有的染色体。
3. G2期（Gap2期）：细胞再次增长，准备进入细胞分裂阶段。
4. M期（Mitosis期）：细胞分裂为两个子细胞，每个子细胞都包含完整的染色体。
II. 细胞周期调控的重要性
细胞周期调控对细胞的生长和分裂具有至关重要的作用，不仅关系
到单个细胞的正常运作，也关系到整个生物体的发育和生命的延续。
细胞周期调控的失常可能导致多种疾病和异常，如癌症等。
III. 细胞周期调控的分子机制
细胞周期调控主要通过细胞周期蛋白激酶（cyclin-dependent kinases，CDKs）和细胞周期蛋白（cyclins）的相互作用来实现。在细胞周期的
不同阶段，特定的细胞周期蛋白会与不同的细胞周期蛋白激酶结合，从而调节细胞周期的进程。
IV. 细胞周期调控的关键调控点
细胞周期调控有几个重要的调控点，其中包括：
1. G1/S检查点：用于保证细胞在G1期完成所需成长后才能进入S 期进行DNA复制。
2. G2/M检查点：确保细胞在G2期完成DNA复制和准备工作后，才能进入M期进行细胞分裂。
3. M检查点：监测细胞分裂过程中的染色体连接情况，确保子细胞获得完整的基因组。
细胞周期调控
细胞周期调控
作为生命的基本单位，细胞在发生分裂的过程中，必须严格遵循细胞周期调控的规律。细胞周期是指从一个细胞的诞生到下一个细胞的诞生的一系列过程，包括细胞增殖、DNA复制、有丝分裂和质体分裂等步骤。这个过程对于细胞的正常生理和疾病的发生和演变都有着重要的影响。
细胞周期可以被分为四个阶段，包括G1期、S期、G2期和M 期。细胞周期调控是指一系列的分子机制，促进或阻碍细胞周期进程的变化。细胞周期调控的主要机制是一组蛋白质激酶和蛋白质磷酸酶，它们相互作用，驱动细胞周期的进行。
细胞周期调控主要包括两个方向：促进细胞周期进行的调控和限制细胞周期的调控。每个细胞周期调控阶段都有与之对应的一组特定的蛋白质聚合物，可以通过激活或抑制这些聚合物来控制细胞周期的进行和细胞分裂的发生。
在细胞周期开始阶段，细胞会暂时停止生长，进行称为G1的第一个阶段。在G1期，大部分细胞积极转化新分子，并使分裂发生的条件更加完善。这些分子包括细胞生长因子、细胞因子、细胞黏附分子、DNA损伤检测酶和细胞凋亡调节因子等。此外，还
有一类蛋白质叫做cyclin D1，它在G1期的后期逐渐累积，促进
细胞周期的正常发生。
一旦细胞准备好进入S期，它就会开始复制DNA，这是细胞
周期的第二个阶段。DNA复制发生在这个阶段 MCM蛋白和复制
起始因子等蛋白在DNA组前结合，从而确定复制的开始位置。另
一些蛋白质帮助DNA两个链的分离，使得新的DNA链可以自由
地复制。复制的完整性和准确性得到了保证，是由一系列检测机
制所驱动。
接下来是G2期，细胞将准备好进入有丝分裂，它将很快进行。在这个阶段，细胞会制造大量的蛋白质和微管聚合物，它们被用
14 细胞周期(二)
细胞生物学
第十四章细胞周期(二)
The Cell Cycle Control System
•The cell cycle control system is regulated by both internal and external controls.
•The clock has specific checkpoints where the cell cycle stops until a go-ahead signal is received.
2
细胞周期调控
一、细胞周期调控因子的发现
二、细胞周期调控因子
三、细胞周期调控的机制
四、其他
3
一、细胞周期调控因子的发现
1、有丝分裂促进因子（mitosis promoting factor，MPF）
2、成熟促进因子（maturation promoting factor，MPF）
3、细胞分裂周期基因（cell division cycle gene，cdc）
4、细胞周期蛋白(cyclin)
4
1、MPF 的发现
5
G1期PCC S 期PCC G2期PCC
1970年，Johnson RT
和Rao PN 发现M 期HeLa 细胞与间期细
胞融合形成早熟染色
体凝集（PCC ）。这一现象提示在M 期细
胞中存在诱导染色体
凝集的因子，称为有
丝分裂促进因子
（mitosis promoting
factor ，MPF ）。•1971年，Masui Y 和Markert CL 通过非洲爪蟾卵实验发现成熟卵母细胞细胞质中含有促卵母细胞成熟的因子，称为成熟促进因子（maturation promoting factor ，MPF ）。
肿瘤细胞生物学1-2
一次有丝分裂结束为止所经历的全过程，包
括：间期和分裂期
(1)
正常的细胞周期
DNA合成后期： M期：细胞分裂 即有丝分裂前期， DNA合成前期： 开始到结束 DNA合成终止， Cell体积变大， RNA和组蛋白合成 RNA、Protein大 G0期：即第一次细 减少，但微管蛋 量合成，无DNA合 胞分裂完进入第二次 白开始合成 成，但合成DNA前 分裂开始（G1)前的 体物；细胞进入 阶段，为名副其实的
激素以及癌基因产物等均可诱导细胞的增殖或抑制 细胞增殖，归根结底都是影响细胞周期的运行。
细胞周期失控，将导致肿瘤；细胞停滞不前则 常是细胞衰老、凋亡的前奏。
从增殖的角度来看，可将高等动物的细胞分为三 类：
①增殖细胞，在细胞周期中连续运转因而又称为周期细胞， 如表皮生发层细胞、部分骨髓细胞。 ②暂不增殖细胞，亦称休眠细胞，但在适当的刺激下可重 新进入细胞周期，称G0期细胞，如淋巴细胞、肝、肾细胞 等。 ③不再增殖细胞，指不可逆地脱离细胞周期，不再分裂的 细胞，又称终端细胞，如神经、肌肉、多形核细胞等。
CIP/KIP： 能抑制所有 G1和S期的 CDK活性
周期蛋白依赖性激酶激活激酶
（CDK activating kinase，CAK )
CAK包括cyclin H-CDK7和cyclin C-CDK8。
CDKs的激活需要与特异性cyclins结合，并被cyclin HCDK7-MAT1三元复合物（CAK）磷酸化。
《细胞周期》——细胞生物学知识点总结
《细胞周期》
★细胞的最终命运：
细胞分裂及生长（相关物质准备）→细胞增殖（受到严密的调控机制所监控）
→细胞死亡
★标准的细胞周期：
（从G1期开始，历经S、G2，到M期结束）
一．细胞周期的基本概念：
1.细胞周期：细胞周期是细胞增殖周期的简称，指细胞从分裂结束后开始生长，到再次分裂终了所经历的全过程。
2.细胞周期时间(Tc)：细胞周期时间因细胞类型、状态和环境而异，变异范围大，从0h~数年都可能。
3.细胞的增殖特性（机体细胞的状态）：
1）增殖细胞（周期性细胞）：能够增殖，不断进入
周期完成分裂。
2）暂不增殖细胞（休眠细胞，G0细胞）：长期停
留在G1晚期（ G0期）而不越过限制点，未丧失分
裂能力，在适当条件下可恢复到增殖状态。
3）永不增殖细胞（终末分化细胞）：始终停留在
G1期，失去增殖能力直到衰老死亡。
二．细胞周期的研究方法：
★细胞周期模型
细胞周期研究中经常使用一些典型的物种和细胞系统，最常用的模型包括酵母、爪蟾胚胎细胞和哺乳动物体外培养细胞。
★细胞周期同步化
——由于实验常常需要设法获得时相均一的细胞群，使样品中的细胞都处于大致相同的细胞周期阶段，所以常需要使细胞周期同步化。
同步化的策略：①诱导同步化；②选择同步化
同步化常用方法：①细胞分裂收获法②代谢抑制法（加入过量胸苷后清洗）③低温培养法
★3H-TdR（氚标记胸苷）有丝分裂标记法（测定细胞周期的时间）
——应用3H-TdR短期饲养细胞，数分钟至半小时后，将3H-TdR洗脱，置换新鲜培养液并继续培养。随后，每隔半小时或1小时定期取样，作放射自显影观察分析，从而确定细胞周期各个时相的长短。
细胞周期与调控
细胞周期与调控
细胞周期是指细胞从诞生到再生产，再到死亡的整个过程。在细胞周期中，细胞经历了不同的阶段，包括G1期、S期、G2期和M期。这些阶段都是由一系列的生物反应和细胞通信所调控，确保细胞周期过程正常运行。本文将深入探讨细胞周期以及其调控机制。
G1期
在细胞周期开始的G1期，细胞主要是在增长和发育阶段，为进入下一个阶段做准备。细胞通过感受外部环境信号，并进行信号转导，调节自身进程。如果发现自身DNA有损伤，细胞便会停止生长，并进行修复，以确保细胞DNA的完整性。另外，在细胞周期中，细胞也将会进行生长信号的判断，以决定是否进入下一个阶段。
S期
在S期，细胞开始合成DNA，这是整个细胞周期中最重要的一个阶段。细胞需要精确地复制其基因组，以确保每个子细胞都
拥有完整的一组基因。细胞在这个过程中需要积极合作，进行复制，避免出现错误。如果DNA损伤不重要，S期细胞将继续向前
推进，并产生两个相同的复制体。
G2期
在进入G2期后，细胞一直在增长和准备分裂。在这一过程中，细胞需要检查是否有足够的细胞器以及摄取足够的营养。如果发
现有问题，细胞可以停止生长，等待更适合的条件。
M期
M期是细胞周期中的分裂阶段。M期分成两个阶段，第一个阶
段为有丝分裂期，第二个阶段为细胞质分裂。在有丝分裂期，细
胞通过染色体的大幅度重新排列和分离将DNA复制体分成两个不
同的子细胞。在细胞质分裂期，细胞会开始分裂细胞质，最终形
成两个独立的完整细胞。
调控机制
细胞周期的每个阶段都有一系列的生物反应和细胞通信，这些
都是由各种调控机制负责的。下面是几个重要的调控机制：
细胞周期及其调控
Cdc25 的作用机制
• Cdk 激酶活性通过Thr-14 和Tyr-15 (在Cdk1中) 的磷酸化作用而被负调控。
1.3 Cdk/Cyc在细胞周期中的调控作用
A. G1期
B. S期和G2期
C. M期
Cdc25
• 近来的研究资料表明,3种Cdc25 亚型在G1/ S、 G2/ M 转变和M 期中都有作用。3 种亚型能协同 启动细胞进入S 期和调控G2/ M 的转变。
• Cdc25A 对于有效地促进细胞进入S 期是必需的, Cdc25A 表达量的增加可促进G1/ S和G2/ M 检验 点之间的转变。
细胞周期调控
细胞周期驱动力
1.引擎：cyclin-CDK系统
1.1 Cyclin-Cdk的类型
1.2 Cylin-CDK的激活
Cdk activating kinase(CAK)
• Cdk7和CyclinH 一起形成CAK;
• 催化cdk2和cdk4分子第161位苏氨酸的磷酸 化，从而激活这些蛋白激酶的活性。
4.CAK活性异常
Cdk7 moderately elevated in a variety of human tumor cell lines and biopsy specimens. Retinoblastoma Fibrosarcoma Osteosarcoma Cervix Soft Tissue Sarcoma
《细胞生物学》细胞分裂与细胞周期
（三）中期（metaphase ）
主要特征： 染色体达到最大的 凝集，排列在赤道 板上，小的在内侧， 大的在外侧。
中期染色体
（四）后期（anaphase ）
主要特征：染色体的两姐妹染色单体 发生分离，子代染色体形成并向细胞 两极移动。
姐妹染色单体分离的原因主要与其 彼此间的连接骤然消失相关，而动 粒微管的张力对其的影响不大。
（一）前期（prophase）
主要特征： ①染色质凝集（M期开始标志）
②分裂极的确定 ③核仁缩小并解体
1. 染色质凝集成染色体
➢染色体形成； ➢核仁逐渐分解最终消失。
凝缩蛋白（condensin）
粘连蛋白（cohesin)
2.分裂极确定
在前期，伴随着染色质的凝集， 原分布于细胞同一侧的两个中心体 开始沿核膜外围分别向细胞两极移 动，它们最后所到达的位置将决定 细胞分裂极。
G1
微管蛋白的合成
G2
组蛋白的合成
S
核小体组装
S
（一）G1期
G1期是指有丝分 裂完成后与S期 DNA开始合成之 间的间歇时期， 又称为DNA合成 前期。
G1期的主要特点：
1.G1期的时间长度变化大 2.G1期的生化活动活跃 3.限制点调节细胞增殖
几种细胞的增殖周期时间(小时)
时间
细胞种类
小鼠食道上皮 小鼠乳腺上皮 小鼠腹壁皮肤 大鼠正常肝 大鼠再生肝 人大肠黏膜
细胞周期调控
2001年诺贝尔生理学和医学奖
细胞周期调控
一、背景介绍
2001年诺贝尔生理学医学奖授予美国西雅图弗瑞德·哈钦森癌症研究中心的Leland H Hartwell、英国伦敦皇家癌症研究基金会的Sir Paul M. Nurse和R. Timothy Hunt，以表彰获奖者们在细胞周期调控方面的卓越发现和贡献。
Leland (1939年生)在上世纪60年代末便认识到用遗传学方法研究细胞周期的可能性。他采用啤酒酵母细胞建立系统模型，经过一系列试验，分离出细胞周期基因发生突变的酵母细胞。Hartwell和其他科学家相继发现了100多种与细胞周期调控相关的CDC基因族。其中，Hartwell发现的CDC28调控细胞周期G1期进程的第一步，故又称为“start”基因。另外，Hartwell在研究酵母细胞对辐射的敏感性基础上，提出了著名的“checkpoint”概念，即当DNA受损时，细胞周期会停止。这一现象的生理意义在于，在细胞进入下一个细胞周期之前能有足够的时间进行DNA修复。后来，Hartwell将“checkpoint”的概念扩展到调控并保障细胞周期各期之间的正确顺序。
Sir Paul (1949年生)继Hartwell之后在70年代中期采用非渊粟酒裂殖酵母细胞为模型，发现了cdc2基因在细胞分裂(从G2期到有丝分裂期)调控方面起重要作用。后来，他发现cdc2与Hartwell在啤酒酵母中发现的“start”基因相同，还可调控从G1期到S期的转变。因此，cdc2基因可调控细胞周期的不同阶段。
《细胞生物学》填空题
1、溶酶体内pH呈酸性，维持其酸性pH的质子泵为V型质子泵，而在线粒体和叶绿体内膜上的质子泵为F型质子泵
2、植物细胞维持其细胞内外电位差是H+泵（H+-ATP酶）
1、能对线粒体进行专一染色的活性染料是詹姆斯绿B。
2、线粒体在超微结构上可分为内膜、外膜、膜间隙、基质。
3、线粒体各部位都有其特异的标志酶，内膜是细胞色素氧化酶、外膜是单胺氧化酶、膜间隙是腺苷酸激酶、基质是柠檬酸合成酶。
4、线粒体中，氧化和磷酸化密切偶联在一起，但却由两个不同的系统实现的，氧化过程主要由子传递链（呼吸链）实现，磷酸化主要由ATP合成酶完成完成。
5、细胞内膜上的呼吸链主要可以分为两类，既NADH呼吸链和FADH2呼吸链。
6、由线粒体异常病变而产生的疾病称为线粒体病，其中典型的是一种心肌线粒体病克山病。
7、植物细胞中具有特异的质体细胞器主要分为叶绿体、有色体、白色体。
8、叶绿体在显微结构上主要分为叶绿体膜、基质、类囊体。
9、在自然界中含量最丰富且在光合作用中起重要作用的酶是核酮糖－1，5－二磷酸羧化酶。
10、光合作用的过程主要可分为三步：原初反应、电子传递和光合磷酸化和碳同化。
11、光合作用根据是否需要光可分为光反应和暗反应。
12、真核细胞中由双层膜包裹形成的细胞器是线粒体和叶绿体。
13、引导蛋白到线粒体中去的具有定向信息的特异氨基酸序列被称为导肽。
14、叶绿体中每3个H+穿过叶绿体ATP合成酶，生成1个ATP分子，线粒体中每2个H+穿过ATP合成酶，生成1个ATP分子。
15、氧是在植物细胞中叶绿体的类囊体部位上所进行的光合磷酸化（光合作用）的过程中产生的。
细胞生物学笔记-细胞周期
细胞增殖和细胞周期
细胞增殖(cell proliferation)
增殖：细胞通过分裂的方式在空间上不断增加群体数量，在时间上通过遗传延续后代，使细胞在自然界中得以进化和发展，
即：增加数量，延续后代。
第一节、细胞分裂(cell division)
一、有丝分裂（M期）
概念：
细胞通过有丝分裂器（纺锤体）将遗传物质精确地等分到两个子细胞中去，以保证细胞在增殖过程中保持遗传稳定。
1、期进入分裂期，中心体一分为二，向两极移动，纺锤体形成。核膨大、核膜、核仁消失，染色体开始形成。
1）染色质凝集成染色体：即染色体变短、变粗，中间有着丝粒相连，外侧有动粒。
2）核膜破裂核仁消失：核内膜下的核纤层纤维Pr磷酸化，降低为可溶性核纤层PrA、B、C（A与C为同一编码基因的不
同加工产物，故为一个类型即A，A型只存在于细胞分化中，对细胞向特异性分化起作用，B型则存在于所有体细胞）。核膜
失去支撑，裂解成小泡的核膜与核纤层PrB相连，分散到细胞质中。同时由于染色体凝集，核仁中的DNA分别参加到染色体
的组装，核仁RNA、Pr分散到细胞质中，核消失。
3）、纺锤体的形成：在分裂前期末出现一种纺锤样的细胞器，由星体微管、极间微管、动粒微管纵向排列组成。
星体微管：在前期开始，细胞中的一对中心粒已复制为两对（中心粒具有微管组织中心的作用，即MTOC），每对中心
粒周围出现放射状星体微管，由此构成两个星体，并位于核膜附近。
极间微管：两对中心粒之间也有微管形成，这些微管由纺锤体的一极通向另一极，故称“极间微管”（也称重叠微管）。
极间微管的特点：极间微管不连续，而是由来自两极的微管在纺锤体赤道面彼此重叠，侧面相连构成。
分子细胞生物学——细胞周期调控
Yunnan Agricultural University. Llian
Molecular Cell Biology
2、CIP/KIP (Kinase inhibition protein)
P21cip/waf1 (cyclin inhibition protein 1)、P27kip1(kinase inhibition protein 1)、P57kip2 等，含一相似的 60 个氨基 酸抑制区，能抑制所有G1和S期CDK的激酶活性。 ① P57是CDK2的抑制剂。 ② P21cip/waf1除抑制CDK的激酶活性外，还能与 DNA聚合酶δ的辅助因子PCNA (proliferating cell nuclear antigen)结合，直接抑制DNA的合成。 P53可促进P21cip/waf1的表达，因P53是WAF1/CIP1基 因的转录激活因子。
Yunnan Agricultural University. Llian
Molecular Cell Biology
（五）细胞周期调控复合物
1. the G1 Cdk complexes; 2. G1/ S-phase Cdk complexes; 3. the S-phase Cdk complexes; 4. the mitotic Cdk complexes. 5. APC(anaphase promoting complex)
细胞生物学 第十二章
优点是同步化程度高，适用于任何培养体系。可将几乎所有的细胞同步化。缺 点是产生非均衡生长，个别细胞体积增大。
2）中期阻断法：利用破坏微管的药物将细胞阻断在中期，常用的药物有秋水仙 素和秋水仙酰胺，后者毒性较少。优点是无非均衡生长现象，缺点是可逆性 较差。
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。
细胞沿着G1→S→G2→M→G1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。
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
根据增殖状况，细胞分类三类 · 连续分裂细胞(cycling cell)
●细胞周期 ●细胞周期中各个不同时相及其主要事件 ●细胞周期长短测定 ●细胞周期同步化 ●特异的细胞周期
二、有丝分裂(mitosis)
●前期(prophase) ●前中期(prometaphase) ●中期(metaphase) ●后期(anaphase) ●末期(telophase)
三、胞质分裂(Cytokinesis)
· 这种染色体由两条染色单体(chromatid)构成
· 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(kinetochore)
细胞周期及其调控
Page 12
四、p53调节
P53蛋白是细胞周期进展的主要监控因子，为 DNA损伤时激活的一种转录因子。 waf1为p53的靶基因 p21为waf1的产物，是G1-Cdk的抑制因子，是一 种CDK抑制蛋白，其作用是抑制G1-Cdk被Rb磷 酸化，阻止细胞进入S期 p53调节机制使得细胞在进入S期之前有充裕的时 间修复受损的DNA，但当p53水平超过停止细胞 周期所需要的浓度时则会启动细胞死亡或凋亡
Page 3
二、细胞周期及其调节
细胞周期 （cell cycle ）:连续分裂的细胞从上一次有丝分 裂结束到下一次有丝分裂完成所经历的整个过程。包含G1 期、S期、G2期期、M期四个阶段。 可以简单的分为有丝分裂期（M期）和分裂期（G1期、S 期、G2期）
Page 4
显微镜观察下的M期分裂步骤
Page 9
泛素（ubiquitin ）一个高度保守的蛋白质，由76 个氨基酸残基组成 泛素化：泛素C端甘氨酸残基通过酰胺键与目的 蛋白的赖氨酸残基的ε氨基结合。参与蛋白质降解 和功能调控等 调节G1/S期的泛素化作用统称为SCF复合物，在 泛素化作用和细胞周期蛋白降解时，所有Cdk都 会失活
Pawenku.baidu.come 10
三、Rb调节
Rb蛋白（retinoblastoma sensitivity protein）即 视网膜母细胞瘤蛋白，是Cdk的重要底物 Rb蛋白在G1期与G0期去磷酸化，隔离转录因子 E2F Rb蛋白在S期磷酸化，释放E2F，使其与目的基 因的调控区域结合，增加S期进展所需的蛋白质， 如DNA聚合酶、二氢叶酸还原酶、胸腺嘧啶核苷 激酶以S期细胞周期调节蛋白等 去磷酸化的Rb具有生物活性，磷酸化的Rb没有生 物活性
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
CDK激酶类似的CDK蛋白分子图解
•动物中已知7种CDK，均含有一段相似的保守序列即 PSTAIRE，与周期蛋白的结合有关。
不同类型的CDK/cyclin复合体
激酶复合体 G1-CDK G1/S-CDK S-CDK
脊椎动物
Cyclin Cyclin D*
CDK CDK4 、6
Cyclin E
CDK2
Cyclin A
CDK2
M-CDK
Cyclin B
CDK1(CDC2)
四、CDK激酶和CDK激酶抑制物
在酵母cdc2和cdc28基因被分离后，几个实验室同时工 作构建了人类、爪蟾和果蝇的cDNA文库，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，二是都必须和细胞周期蛋白结合才 具有激酶的活性，故名细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclindependent kinase，CDK)。
哺乳动物细胞周期蛋白与周期蛋白依赖性蛋白激酶
时相 G2→M G1→S S ? G1 G1 G1
蛋白激酶 Cdk1 Cdk2 Cdk2 Cdk3 Cdk4 Cdk5 Cdk6
2001年诺贝尔生理学与医学奖授予了美国科学家Leland
Hartwell和英国科学家蒂Tim Hunt 、 Paul Nurse ，以表
彰他们发现了细胞周期的关键调节机制。
Leland H. Hartwell
R. Biblioteka Baiduimothy (Tim) Hunt
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。
人M期细胞与袋鼠（Ptk）G1、S、G2期细胞融合诱导PCC
Meaning? M期细胞具有某种促进间期细胞进行分裂的因子，即细胞 分裂促进因子(maturation promoting factor，MPF)。
卵细胞提取物注射实验
Masui和Markert在体外用孕酮诱导非洲爪蟾的卵母细胞成熟
用成熟卵母细胞的细胞质注射到卵母细胞，发现可以促进卵母 细胞成熟。
细胞周期基因的发现
七十年代初，美国西雅图的华盛
顿大学 Leland 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，分离出了
几十个与细胞分裂有关的基因(cell division cycle gene，cdc)。他发现 的一群基因，成为八十年代和九十年
Leland Hartwell
的都编码一个34KD的蛋白激酶。这个酶的激活和失活调控细 胞周 期运转 ， 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）。
Paul Nurse和美国科罗拉多大学的Maller合作证明（1990） 证明P32实际上是CDC2的同源物。
细胞周期蛋白 (cyclin)的发现
1983年英国的汉特实验室 Timothy Hunt发现海胆卵受 精后，卵裂过程中两种蛋白质的含量随细胞周期剧烈振荡， 在每一轮间期开始合成，G2/M时达到高峰，M结束后突然消 失，下轮间期又重新合成，故命名为周期蛋白(cyclin)。
•Tim Hunt和Maller合作证明P45是cyclinB 的同源物，从而将细胞周期三个领域的研究 联系在一起。
Paul Nurse (human-yeast genes); Tim Hunt (cyclin)
MPF的结构组成
由两个不同的亚基组成的异质二聚体:
●催化亚基活性有赖于周 期蛋白，故蛋白称为周期 依赖性蛋白激酶(cyclindependent protein kinases,Cdks); ●调节亚基：周期蛋白 (cyclin)。
第二节 细胞周期的调控
➢ MPF的发现及其作用 ➢ 细胞周期运转的调控
一、MPF的发现及其作用
卵细胞促成熟因子, matuation-promoting factor 细胞促分裂因子, mitosis-promoting factor M期促进因子, M-phase-promoting factor
代人们研究细胞周期的主要对象。如芽殖酵母的cdc28基因， 在G2/M转换点发挥重要的功能。
也在七十年代 ，英国牛津大 学的 Paul Nurse ，用另外一种 酵母裂殖酵母为实验材料，同样 发现了许多细胞周期调控基因， 如 ：裂殖酵母cdc2 ；通过对它 们的分子生物学和生物化学研究， 进一步的研究发现cdc2和cdc28
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。 结果----
------使间期细胞出现类似于有丝分裂期的形态变化：染色质凝 集，核被膜破裂及核仁消失，将这种现象叫做染色体超前凝集 (premature chromosome condensation)。
周期蛋白框，介导周期蛋白与CDK结合.
M期
G1期
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。
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。
•已知30余种，在脊椎动物中为A1-2、B1-3 、C、 D1-3、E12、F、G、H等。分为4类：G1型、G1/S型、S型、M型。
Meaning? ：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，即促成熟因子MPF （maturation promoting factor） 。
MPF的纯化
1988年Maller实验室的 J. Lohka 纯化了爪蟾的MPF，经鉴定 由32KD和45KD两种蛋白组成，二者结合可使多种蛋白质磷酸化。