细胞生物学-细胞周期的调控 (2)
细胞生物学中的细胞周期调控
细胞生物学中的细胞周期调控细胞是生命的基本单位，它们通过细胞周期来完成生长和分裂。
细胞周期是一个复杂的过程，涉及到一系列的调控机制，以确保细胞在适当的时间点进行DNA复制和细胞分裂。
细胞周期调控的研究对于理解细胞生物学的基本原理以及疾病的发生和治疗具有重要的意义。
细胞周期可以分为四个阶段：G1期、S期、G2期和M期。
G1期是细胞周期的起始阶段，细胞在这个阶段进行生长和代谢活动，准备进入S期。
S期是DNA复制的阶段，细胞的染色体复制成为两份完全相同的染色体。
G2期是DNA复制完成后的准备阶段，细胞继续生长和准备进入M期。
M期是细胞分裂的阶段，包括有丝分裂和无丝分裂两种类型。
细胞周期的调控主要通过细胞周期蛋白激酶（CDK）和细胞周期蛋白（Cyclin）的相互作用来实现。
CDK是一类酶，它的活性受到Cyclin的调节。
在细胞周期的不同阶段，不同类型的Cyclin与CDK结合形成复合物，从而调节细胞周期的进程。
例如，在G1期，G1/S-Cyclin与CDK结合，促使细胞进入S期。
在M期，M-Cyclin与CDK结合，促使细胞进入有丝分裂。
除了CDK和Cyclin的相互作用，细胞周期的调控还受到其他一系列的蛋白质和信号通路的影响。
例如，细胞周期抑制蛋白（CKI）可以与CDK结合，抑制其活性，从而延缓细胞周期的进程。
细胞周期调控还受到细胞外信号的调节，例如细胞因子和生长因子的作用可以促进或抑制细胞周期的进程。
细胞周期调控的紊乱与许多疾病的发生和发展密切相关。
例如，癌症是由于细胞周期调控的紊乱导致细胞无限制地增殖和分裂。
在癌症细胞中，细胞周期调控的关键蛋白质常常突变或过度表达，导致细胞无法正常地进行DNA复制和分裂。
因此，研究细胞周期调控的机制对于癌症的治疗具有重要的意义。
许多抗癌药物就是通过干扰细胞周期调控来抑制癌细胞的增殖和分裂。
另外，细胞周期调控的研究还有助于我们理解其他疾病的发生机制。
例如，一些神经系统疾病和心血管疾病与细胞周期调控的紊乱有关。
细胞周期的调控和重要调控分子
细胞周期的调控和重要调控分子细胞周期是指一个细胞从形成到再生产两次形成的过程，主要包括G1期、S期、G2期和M期（有的也将G0期列为细胞周期的一部分）。
细胞周期的调控十分复杂，涉及到各种调控机制和分子。
下面将介绍细胞周期的调控以及一些重要的调控分子。
一、细胞周期调控的原理在细胞周期的各个阶段，细胞会经历不同的生化和生物学变化。
这种变化是通过一系列的信号传导机制来调控的。
细胞周期调控的原理是在细胞内部通过激活和抑制分子之间的相互作用来实现。
主要包括两个方面的调控机制：正调控和负调控。
正调控是指一些分子的活性被激活，从而促进细胞周期的进行。
其中最重要的是激活细胞周期蛋白依赖激酶（CDK）和其配体蛋白（如cyclin）。
CDK与cyclin结合后，形成活性复合物，可以磷酸化多个底物蛋白，从而促进细胞周期的进行。
负调控是指一些分子的活性被抑制，从而阻止细胞周期的进行。
其中最重要的是细胞周期抑制蛋白（CKI）和p53等。
细胞周期抑制蛋白可以结合CDK-cyclin复合物，从而抑制其活性。
p53作为一个重要的细胞周期调控分子，可以在DNA损伤或其他应激情况下通过激活特定基因表达来阻止细胞周期的进行。
二、细胞周期调控的分子细胞周期调控涉及到许多重要的分子，下面将介绍几个具有代表性的重要调控分子。
1. 细胞周期蛋白依赖激酶（CDK）：CDK是一个重要的细胞周期调控分子，负责调控细胞周期的进行。
CDK激活后能够磷酸化一系列的底物蛋白，从而驱动细胞进入下一个细胞周期阶段。
2. Cyclin：Cyclin是CDK的配体蛋白，能够与CDK结合形成复合物。
Cyclin的表达水平在细胞周期的不同阶段有所变化，从而影响CDK的活性。
3. 细胞周期抑制蛋白（CKI）：CKI能够与CDK-cyclin复合物结合，从而抑制其活性。
CKI的调节可以使细胞周期停滞或延长。
4. p53：p53是一个重要的肿瘤抑制基因，在细胞周期的调控中发挥着关键的作用。
细胞生物学中的细胞周期调控机制
细胞生物学中的细胞周期调控机制细胞生物学是研究细胞的结构、功能和生命活动的学科，而细胞周期调控机制则是细胞生物学中一个重要的研究方向。
随着细胞生物学和分子生物学等相关技术的进步，对于细胞周期调控机制的研究也越来越深入。
一、细胞周期的基本概念细胞周期是指细胞从一个刚分裂完毕的子细胞，到下一次完成分裂的完整过程。
细胞周期通常可以分为四个阶段，分别是G1期、S期、G2期和M期。
其中G1期是指从一次细胞分裂到DNA复制的时间段，S期是指DNA复制的时期，G2期是指从DNA复制完成到分裂前的时间段，M期是指细胞分裂过程中的有丝分裂期和无丝分裂期。
二、细胞周期调控机制的基本过程细胞周期调控机制的调控分子主要包括细胞周期素和细胞周期素依赖性激酶，其中细胞周期素负责调配细胞周期各个阶段的进程，而细胞周期素依赖性激酶则控制细胞周期的进展速度。
细胞周期调控机制的基本过程包括三个方面：1、细胞周期素的分泌和合成细胞周期素的分泌和合成过程直接影响着细胞周期各个阶段的进展。
细胞周期的进程受到大量细胞外信号和自身控制机制的调控。
细胞周期素的分泌可以被其他细胞因子所促进，而细胞周期素的合成则主要依赖于与细胞周期紧密相连的基因体系。
2、细胞周期素依赖性激酶和其调节因子细胞周期素依赖性激酶和其调节因子对细胞周期的调控极其重要，它们共同组成了一个复杂的调控网络。
细胞周期素依赖性激酶可以被细胞周期素所激活，并且其调节因子包括降解酶、磷酸酯酶和其它调节因子等，这些因子互相作用，共同调节着细胞周期的进展速度和准确性。
3、细胞周期所处的外部环境和细胞内部状态细胞所处的外部环境和细胞内部状态直接影响着细胞周期调控机制的运行。
例如，当细胞处于受到外部损伤或者细胞内部出现错误的状态时，细胞周期往往会受到外界或自身的调控，就会发生G1期停滞等现象，以便于细胞及时修复自身以保证正常的生命活动。
三、日常生活中的细胞周期调控机制日常生活中，人们的健康状况和生物钟反应因素等多种因素与细胞周期调控机制是密不可分的。
《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。
①通过在光镜下定期计算细胞的数目，并记录全部细胞数目增加一倍所需时间，从而估算出细胞周期的总时间②S、M期的时间可以通过添加氚标记胸苷到培养液中进行测定。
★流式细胞技术三．细胞周期检验点(check point)：——检查点是指检查和抑制细胞周期进程的一些特定信号通路，可以检查细胞周期事件的完成情况，控制细胞周期的进度，确保基因组复制和染色体分离的时空独立性，并使细胞能够适应环境变化和机体发育的各种需要。
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。
V. 细胞周期调控的调控因子细胞周期调控还受到许多其他因素的调控，如：1. 细胞周期抑制因子：抑制细胞周期蛋白激酶的活性，控制细胞周期的进程。
2. 细胞周期促进因子：促进细胞周期蛋白激酶的活性，推动细胞周期向前进展。
VI. 细胞周期调控与疾病细胞周期调控的失调与多种疾病相关，例如：1. 癌症：细胞周期的异常调控可能导致癌细胞的无限增殖和进一步的恶化。
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)41、MPF 的发现5G1期PCC S 期PCC G2期PCC1970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 promotingfactor ，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 ）。
卵细胞成熟示意图：细胞质移植实验发现MPF ：MPF 的发现•1988年，James Maller 实验室在爪蟾卵中分离出MPF ，证明MPF 由p32和p45两种蛋白构成，p32和p45结合后表现出蛋白激酶的活性。
7MPF 激酶p32p45MPF 的组成•1970s ，Leland Hartwell 利用芽殖酵母发现了几十个细胞分裂周期（cell division cycle,cdc ）基因，如cdc28。
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，它们被用来组装有丝分裂纺锤体。
这些微管聚合物将帮助使染色体在每个女儿细胞之间分解。
另外，在G2期会还会进行DNA复制的检查和修正，以保证DNA的完整性和准确性。
最后是M期，细胞进入有丝分裂和质体分裂的最后一个阶段。
在有丝分裂的阶段，细胞将分解染色体并将它们分配到新的“女儿”细胞中。
细胞周期的调控
细胞周期的调控细胞周期是指细胞从一次分裂开始，经过一系列连续有序的事件，最终分裂成两个新的细胞的整个过程。
这个过程对于生物体的正常发育和生长非常重要，因此细胞周期的调控成为细胞生物学研究中的一个重要方向。
本文将从细胞周期的定义、关键阶段以及调控机制等方面进行论述。
细胞周期通常可以分为四个阶段：G1期（Gap1期）、S期（Synthesis期）、G2期（Gap2期）和M期（分裂期）。
在G1期，细胞准备进入DNA合成的S期，这个阶段是细胞生长的主要阶段。
在S 期，细胞进行DNA复制，确保每一个后代细胞都能够获得完整的遗传信息。
在G2期，细胞进一步生长和准备进入分裂期。
而M期则是细胞分裂的关键阶段，包括有丝分裂和减数分裂两种类型。
细胞周期的调控受到多个因素的影响，包括内源性和外源性因素。
内源性因素主要包括细胞内的信号通路和调控蛋白，外源性因素则包括细胞外的生长因子和环境因素。
细胞周期的调控主要通过细胞周期检查点来实现。
细胞周期检查点是细胞在每个阶段的关键时间点停留和检查是否达到进入下一个阶段的条件。
在G1/S检查点，细胞检查是否存在DNA损伤，如果存在，则会暂时阻滞进入S期。
在G2/M检查点，细胞检查是否完成DNA复制和是否存在DNA损伤，确保细胞准备好进入分裂期。
细胞周期的调控还涉及到多个调控蛋白和相关信号通路。
其中，细胞周期相关蛋白包括CDK（Cyclin-dependent kinases）和Cyclin等。
CDK是一类激酶，其活性需要和Cyclin结合才能被激活。
Cyclin的表达在细胞周期中呈波动性变化，与CDK的活性密切相关。
除了CDK 和Cyclin，还有一些其他的调控蛋白，如p53和Rb等，也在细胞周期调控中扮演重要角色。
细胞周期的调控异常会导致细胞增殖失控，甚至引发肿瘤等疾病。
因此，对于细胞周期调控机制的深入研究，可以为癌症等疾病的治疗提供有效的靶点。
目前，针对细胞周期调控的药物也正在研发和应用中，如CDK抑制剂等。
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：细胞周期蛋白(Cyclin)：它是细胞周期中最重要的蛋白质之一。
不同阶段的细胞周期蛋白会协同工作，在细胞的各个环节上起到调控作用。
细胞增殖素：细胞增殖素是调节细胞生长的重要激素。
当细胞增殖素与细胞表面的受体结合时，会启动各种生物反应和细胞信号通路，从而控制细胞生长和增殖。
肿瘤抑制基因：肿瘤抑制基因通常通过抑制致癌基因的活动来控制细胞增殖。
细胞周期及其调控
2.细胞周期时间的测定
• 细胞周期时间的长短因细胞的类型、状态 和环境而异。
• 标记有丝分裂百分率法（percentage labeled mitoses，PLM）是一种常用的测 定细胞周期时间的方法。
• S期细胞逐渐进入M期，PLM上升，到达最高 点的时候说明来自处于S最后阶段的细胞， 已完成M并进入G1期。所以从开始出现标记 的M期细胞到PLM达到最高点（≈100%）的 时间间隔就是TM。
• 当PLM开始下降时，表明处于S期最初阶段 的细胞也已进入M期，所以出现LM到PLM又 开始下降的一段时间等于TS。
生长因子的分类
细胞周期检控点
简介
• 检控点是检查和控制细胞周期进程的信号通路。 主要是检查和控制细胞周期中的一些关键转换。
• 在细胞周期程序出现问题或者环境条件变化时被 激活，通过增强对Cdk的结合抑制和磷酸化来阻滞 细胞周期进程，同时启动DNA修复、细胞凋亡等应 对机制。
1.Cdk抑制因子（CKI）
a.蛋白质的泛素化修饰过程
泛素先被合成为一种没有 活性的前体，之后在C端 水解酶的作用下暴露双 Gly位点而进行成熟化。 此后泛素依次被泛素激活 酶E1活化，转移至结合酶 E2的半胱氨酸残基上，被 连接酶E3连接到靶蛋白表 面的赖氨酸残基上。
b.蛋白质的泛素化修饰作用
4.外动力：生长因子信号系统
P21表达
出核降解，不能解除细胞核内 Cdk2的磷酸化抑制，防止细胞进入S期
非p53依赖途径
抑制cdk2/4/6活性，使细胞停滞在G1期 P53依赖途径
P53: gene regulatory protein. DNA damage activates p53 by an indirect mechanism.
细胞周期的调控与异常
细胞周期的调控与异常细胞周期是指细胞从一个开始时期，通过一系列的复制和分裂过程，最终产生两个新的细胞的过程。
在细胞周期中，细胞依次经历G1期、S期、G2期和M期（包括有丝分裂和无丝分裂），并且需要受到严格的调控以确保正常进行。
细胞周期的异常可能导致细胞增殖过多或增殖不足，进而引发多种疾病，包括癌症等。
本文将探讨细胞周期调控的机制以及常见的细胞周期异常。
一、细胞周期调控的机制1. G1期的调控在G1期，细胞进行生长和DNA合成前的准备工作。
在此期间，细胞受到多种信号分子的调控，包括细胞外的生长因子和细胞内的转录因子等。
这些信号分子可以促进或抑制细胞进入S期。
2. S期的调控在S期，细胞进行DNA复制以准备细胞分裂。
DNA复制是由复制酶和其他辅助酶组成的复制复合体进行的。
复制复合体受到多种负反馈调控以确保每个染色体只复制一次。
一旦复制过程开始，细胞将无法返回G1期。
3. G2期的调控在G2期，细胞进行细胞生长和有机物的积累，以及对DNA复制的质量进行检查。
细胞检查染色体的完整性和复制过程中是否存在错误。
如果发现问题，细胞可以通过停滞细胞周期以修复错误或引发凋亡。
4. M期（有丝分裂和无丝分裂）的调控在M期，细胞进行核分裂和质体分裂两个连续步骤。
核分裂包括前期、中期、后期和末期四个阶段，每个阶段都由一系列的分子机制调控。
质体分裂是指细胞质的分裂，通过收缩环形结构和微管的调控进行。
二、细胞周期异常1. 细胞周期过度激活细胞周期的过度激活指细胞进入S期和M期的频率增加，导致细胞无法正常分裂和增殖停滞。
这种情况在肿瘤中常见，肿瘤细胞的增殖速率明显高于正常细胞。
2. 细胞周期停滞细胞周期的停滞是指细胞在特定阶段停止分裂并进入休眠状态。
这可能是为了修复DNA损伤或消除异常细胞。
但是，如果停滞的时间过长，可能导致维持正常组织的细胞数量不足。
3. 细胞周期无序细胞周期的无序是指细胞在不同阶段之间的跳跃，而不是按序进行。
细胞生物学-细胞周期的调控 (2)
泛素加到周期蛋白上需要三种不同的酶介导: 1.泛素的羧基端通过与泛素激活酶(E1) 的半胱氨酸残基形成 硫酯键而激活。 2.泛素从E1转移到泛素结合酶(E2) 的半胱氨酸残基。 3.E2和泛素连接酶(E3)一起将泛素转移到底物蛋白的赖氨酸 残基, 在那里进行泛素的聚合化,最后作为蛋白酶体的降解底 物, 被快速降解。
这类蛋白激酶常以磷酸化的形式直接作用于细胞周期，包 括DNA合成的启动和终止，核膜、核仁的崩解和重新形成， 核纤层的降解和重新聚合，纺缍体的形成和消失等。它们 可根据作用的时期不同分为G1、G1/S、S期CDK，及M期 CDK。
细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子
细胞中还具有细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子 （CDK inhibitor，CDKI）对细胞周期起负调控作用，目前发现 的CDKI分为两大家族：
其次， APC 受到Cdc20的正调控； Cdc20位于染色体的动粒上.
在未被被动粒微管捕捉的动粒上Mad2 蛋白与Cdc20结合抑制 其活性 若动粒被动粒微管捕捉,则Mad2从动粒上消失,对Cdc20的抑制 解除,促使APC活化，纺锤体装配不完全，或所有动粒不能被动 粒微管全部捕捉，APC则不能被激活。
不同类型的CDK/cyclin复合体
脊椎动物 激酶复合体 Cyclin G1-CDK G1/S-CDK S-CDK M-CDK Cyclin D* Cyclin E Cyclin A Cyclin B CDK CDK4 、6 CDK2 CDK2 CDK1(CDC2)
四、CDK激酶和CDK激酶抑制物
Cdk activity can be suppressed both by inhibitory phosphorylation and by inhibitory proteins (CKIs).
细胞周期的控制
细胞周期的控制细胞是生物体的基本单位，而细胞周期是细胞进行生长、复制和分裂的一个循环过程。
细胞周期的控制对于维持正常的生物体发育和组织功能具有至关重要的作用。
本文将探讨细胞周期的控制机制及其在细胞生物学中的重要性。
一、细胞周期的阶段细胞周期一般可以分为四个阶段：G1期（细胞间期）、S期（DNA复制期）、G2期（细胞间期）和M期（有丝分裂期）。
G1期是细胞从分裂到DNA复制的准备阶段，S期是DNA复制的阶段，G2期是细胞从DNA复制到有丝分裂的准备阶段，M期是细胞的有丝分裂阶段。
二、细胞周期的调控因子细胞周期的调控由许多关键蛋白质、酶和激素调控因子参与。
其中最重要的调控因子是细胞周期蛋白依赖激酶（CDK）和细胞周期蛋白（Cyclin）。
CDK和Cyclin两者的结合形成复合物，控制细胞周期各个阶段的进展。
此外，还有一些负调控因子，如细胞周期抑制蛋白（CKIs），可以抑制CDK的活性，从而暂停或延缓细胞周期的进行。
三、细胞周期的正常调控细胞周期的正常进行需要细胞周期调控因子的精确配合和调控。
在G1期，细胞接受外部信号刺激并产生足够的生长因子，促进细胞增长和准备进行DNA复制。
S期开始时，CDK和Cyclin复合物的活性增强，引发DNA复制的进行。
在G2期，细胞进行未完成的DNA修复和准备有丝分裂所需的物质和能量。
四、细胞周期的异常调控与疾病细胞周期的不正常调控常常与许多疾病的发生和发展密切相关。
例如，细胞周期的过度活化可能导致良性或恶性肿瘤的形成。
细胞周期调控异常还与某些先天性疾病和心血管疾病的发生相关。
因此，研究细胞周期的调控机制对于疾病的治疗和预防具有重要的意义。
五、药物干预与细胞周期调控由于细胞周期的重要性，许多药物和疗法以调控细胞周期作为治疗策略。
例如，化疗药物常常通过干扰细胞周期的进行来抑制肿瘤细胞的生长和分裂。
此外，针对细胞周期调控因子的药物研发也正在进行中，旨在提供更为有效和安全的治疗方案。
细胞周期—《细胞生物学》笔记
细胞周期—《细胞生物学》笔记●第一节细胞增殖是生命的基本特征●（一）细胞增殖（cell proliferation) 是生物繁殖和生长发育的基础，是细胞重大生命活动之一。
●（二）生物学作用●1.单细胞生物→通过细胞增殖增加个体数目●2.多细胞生物→通过细胞增殖实现个体生长及稳态平衡●初生婴儿10¹²个细胞，成人10¹⁵个，约260种●成人体内每秒钟有数百万新细胞产生，以补偿衰老和死亡的细胞。
●（三）基本特征●1.细胞增殖最直观的表现是细胞分裂；细胞分裂是周期性的事件。
●2.细胞增殖（分裂）过程中，遗传信息被精确复制，细胞成分被精准分配。
●第二节细胞周期的基础知识●一.细胞周期概述●（一）定义●细胞周期 (cell cycle):一次细胞分裂结束开始，经过物质准备，直到下一次细胞分裂为止，称为一个细胞周期。
●（二）标准细胞周期(standard cell cycle)●G1期、S期（DNA合成期）、G2期和M期(细胞分裂期）●细胞周期长短主要差别在G1期，而S+G2+M的时间变化较小。
●（三）按细胞增殖状态划分的细胞类型●1.Cycling Cell 周期中细胞●持续分裂、细胞周期持续运转的细胞(胚胎和成年干细胞，上皮组织的基底层细胞）●2.Quiescent Cell静止期细胞（或G0期细胞）●离开细胞周期、暂时停止分裂的细胞(成纤维细胞，肝细胞）周期中细胞转化为G0期细胞多发生在G1期。
●3.TerminallyDifferentiated Cell终末分化细胞●一旦特化定型后执行特定功能，高度分化、不再分裂的细胞(横纹肌细胞、神经元、血液多形核白细胞、某些生物的有核红细胞等）●二.细胞周期的不同时相及其主要事件●（一）细胞周期的第一阶段：G1期●1.合成各种蛋白质、脂质、糖类等；●2.晚期经历起始点(start)(酵母)/限制点(restriction point,R点)或检查点(checkpoint)（真核细胞)检查点不仅存在于G1期，也存在于其他时相如S期检查点、G2期检查点、仿垂体组装检查点等。
细胞周期的调控
DNA复制起始的控制
①将同步培养的G1期Hela细胞同S期细胞进行融合，G1 期的细胞质受到S期细胞质的激活，开始了DNA复制。 表明：正在复制的细胞的细胞质中含有促进G1期细胞进 行DNA复制的起始因子。 ②将S期细胞与G2期细胞进行融合，发现G2期细胞不能
再启动DNA的复制。
表明：S期的细胞质中的DNA复制起始因子对于已复制的 G2期的DNA没有作用。
综上所述：p32-p45 即MPF(促进爪蟾卵母细胞G2/M转换的激酶) p34cdc2 - p56cdc13(即促进裂殖酵母G2/M转换的激酶) 实验证明：p32相当于p34cdc2。 •问题： •p45与p56cdc13是否也有一定关系呢？
(三)以Tim Hunt 为代表的科学家以海胆为材料 对细胞周期调控的研究
p34cdc2与 p34cdc28是同源物。
(二)p34cdc2激酶与MPF的关系
1.p34cdc2与MPF都具有激酶活性并促进细胞G2/M转换。
2.J.Maller实验室和P.Nurse实验室合作，证明MPF中的 p32可以被p34cdc2特异抗体所识别(MPF由p32和p45两种 蛋白组成)，表明p32与p34cdc2为同源物。
细胞在生长因子的刺激下，G1期cyclin D表达，并与CDK4、CDK6结合，
使下游的蛋白质如Rb磷酸化，磷酸化的Rb释放出转录因子E2F，促进许多基 因的转录，如编码cyclinE、A和CDK1的基因。
• cyclinE与CDK2结合，促进细胞通过G1/S 检验点而进入S期。CyclinA可能
是DNA复制所必需的。 • 到达S期的一定时期，G1 期cyclin通过泛素化途径降解。
• cyclinB在G1期早期开始合成，G2晚期含量达到最大。
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纺锤体装配检验点
（三） G1/S期转化与G1期周期蛋白依赖性CDK激酶 细胞由G1向S期转化受G1期周期蛋白依赖性激酶所 控制： G1期激酶：CDK4、CDK6 G1期周期蛋白：cyclin D, E。 cyclin D 的合成对细胞生长因子有强烈的依赖性
Rb bind with E2F transcription factor
不同类型的CDK/cyclin复合体
脊椎动物 激酶复合体 Cyclin G1-CDK G1/S-CDK S-CDK M-CDK Cyclin D* Cyclin E Cyclin A Cyclin B CDK CDK4 、6 CDK2 CDK2 CDK1(CDC2)
四、CDK激酶和CDK激酶抑制物
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)。
（一） G2/M期转化与CDK1激酶的关键性调控作用 CDK1激酶（p34cdc2激酶），由p34cdc2蛋白（或p34cdc28蛋 白）与周期蛋白B组成。Cyclin B的合成在G2/M时达到高峰， 随着M期的结束而发生降解，细胞从G2期向M期的转变受此蛋 白的调节。
周期蛋白在CDK1激酶活性调节中的作用
Cdk activity can be suppressed both by inhibitory phosphorylation and by inhibitory proteins (CKIs).
P27—Cdk inhibitor proteins(CKIs)
蛋白激酶的活性可以受到某些激酶的磷酸化作用所抑制， 脱磷酸而有活性。
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. Timothy (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。
进一步的研究发现cdc2和cdc28 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。
cyclinB/A与CDK1结合，CDK1使底物蛋白磷酸化、如将组蛋白H1磷酸化 导致染色体凝缩，核纤层蛋白磷酸化使核膜解体等下游细胞周期事件
（二） M期周期蛋白与分裂中期向分裂后期转化
细胞周期运转到中期后，M期周期蛋白A和B降 解，CDK1激酶活性丧失，蛋白去磷酸化，由中期 向后期转化。
M期周期蛋白N端有破坏框。在中期当MPF活性达到最高 时，通过一种未知的途径，激活泛素酶复合物，将泛素连接在 M期周期蛋白上，导致其被蛋白酶体降解.
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
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。
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 周期蛋白 周期蛋白A，B 周期蛋白E 周期蛋白A ? 周期蛋白D1，D2，D3 周期蛋白D1，D2，D3 周期蛋白D1，D2，D3
二、细胞周期运转调控
CDK激酶对细胞周期起着核心性的调控作用。 不同种类的周期蛋白和不同种类的CDK结合,构成
不同的CDK激酶。不同的CDK激酶在
酵母细胞周期的调控
Cdk associates successively with different cyclins to trigger the different events of the cycle.
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。
其次， APC 受到Cdc20的正调控； Cdc20位于染色体的动粒上.
在未被被动粒微管捕捉的动粒上Mad2 蛋白与Cdc20结合抑制 其活性 若动粒被动粒微管捕捉,则Mad2从动粒上消失,对Cdc20的抑制 解除,促使APC活化，纺锤体装配不完全，或所有动粒不能被动 粒微管全部捕捉，APC则不能被激活。
泛素加到周期蛋白上需要三种不同的酶介导: 1.泛素的羧基端通过与泛素激活酶(E1) 的半胱氨酸残基形成 硫酯键而激活。 2.泛素从E1转移到泛素结合酶(E2) 的半胱氨酸残基。 3.E2和泛素连接酶(E3)一起将泛素转移到底物蛋白的赖氨酸 残基, 在那里进行泛素的聚合化,最后作为蛋白酶体的降解底 物, 被快速降解。
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 的降解。 后期促进因子APC活性的受到多种调节。 首先，APC活性受MPF的调节。
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
这类蛋白激酶常以磷酸化的形式直接作用于细胞周期，包 括DNA合成的启动和终止，核膜、核仁的崩解和重新形成， 核纤层的降解和重新聚合，纺缍体的形成和消失等。它们 可根据作用的时期不同分为G1、G1/S、S期CDK，及M期 CDK。
细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子
细胞中还具有细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子 （CDK inhibitor，CDKI）对细胞周期起负调控作用，目前发现 的CDKI分为两大家族：
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。
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。
CDK1激酶的激活促进细胞进入分裂期
CAK=CDK1-Activiting Kinase
在S期, Weel1活性高， 可以促进Thr14和Tyr15的磷酸化， Cdc25ｃ活性低。 在Ｇ２期Cdc25ｃ活性增强，促进Thr14和Tyr15的去磷酸化
细胞中CDK激酶的活性受到多种因素的调控
CDK1激酶催化不同的底物（主要是磷酸化丝氨酸和苏氨 酸），参与细胞的多种功能。
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)。
Rb是G1/S期转化的负性调控因子,在G1晚期通过磷酸化而失活
Rb蛋白磷酸化→与之结合的转录因子（E2F）释放→S期所需 的基因转录的阻断被解除→细胞进入S期；
Rb蛋白为视网膜母细胞瘤（retinoblastoma，Rb）基因编码
周期蛋白E在G1晚期表达,进入S期后降解.
Cdk activity is usually terminated by cyclin degradation.
哺乳动物细胞周期的调控
哺乳动物的细胞周期受一个小型Cdks家族的调节。在哺乳 动物细胞周期中起作用的Cdks, Cdk1、Cdk2 、Cdk3…等。哺 乳动物细胞中也能表达多种周期蛋白:周期蛋白A 、B、D和E。
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)。