细胞生物学细胞增殖(1)

如：成人心肌细胞、神经元细胞等。
五 、细胞周期的研究方法
（一）细胞周期模型
细胞周期研究常用的模型有： 酵母细胞 早期胚胎细胞 体外培养的哺乳动物细胞
五 、细胞周期的研究方法
（二）细胞同步化
细胞同步化（synchronization of cell）: 使处于 细胞周期不同阶段的培养细胞，共同进入细胞周期 某一特定阶段，这一过程称为细胞的同步化。
三、细胞周期不同时相及其的主要事件
（一）G1期（DNA合成前期）： 早G1期
限制点（restriction,R点）:早、晚G1期之间
晚G1期
细胞周期的主要事件
一、G1期（合成前期）：
1、早G1期——细胞生长 主要表现为：RNA、蛋白质、脂类以及糖类的大
量合成，形成大量的细胞器和其他结构，使细胞体积、 表面积以及细胞核、质比例增加。
2、DNA损伤检控点（G1/S期、G2 期） 作用：防止受损DNA细胞进入S期，保证DNA复制的正确性； 防止受损DNA细胞进入M期，保证子细胞遗传物质的正确性。
（3）结果：① 控制下一事件启动（抑制CDK的活性）。 ② 应对机制：激活DNA修复、分化、凋亡。
第三节 细胞周期的运行机制
四、细胞周期的检控点（检查点）
1、R点（G1/S期）： 作用：对细胞体积、接触抑制、营养条件、生长因子（必要条件）、 药物等进行检测，确定细胞是暂时停止生长、继续进入S期，或是发生 凋亡。
细胞同步化的方法：诱导同步化和选择同步化
选择同步化：根据细胞的体积、黏附性等的时 相特征来对不同时相的细胞进行选择和分离，从 而实现细胞的同步化。
如：有丝分裂摇落法、活细胞沉淀分离法
第三节 细胞周期的调控
2001年诺贝尔生理学与医学奖
保哈特罗亨韦·特纳尔（西（HH（uaNnrttwu）resl的le））贡以的献芽贡殖是酵献通母是过为发观实现察验了海材C料胆D，胚K用（胎遗细细传胞胞突周变 期才方“的蛋具中合S法作T白有筛用一成AR选，依 活种和T出并赖 性”新 降的大提性 。蛋 解基量出激白 决因细细酶对质 定胞胞控）周周的了制期期，周细各调检并期胞个控控发性分细基点现变裂胞因的它周化的，概期必其念，开的中。须提始最一与出和初种周周结阶被期期束段称蛋具蛋。为有白白决结的定合性
五、细胞周期的检控点（检查点）
DNA损伤 修复？
染色体分离 合适吗？
DNA复制完毕？
损伤的DNA修复了吗？营养条件合适吗？ 细胞生长足够大？前次有丝分裂完毕？
第三节 细胞周期的运行机制
检查点（Checkpoint）的概念： 是细胞周期在长期进化过程中形成的一种保护机制。
（1）细胞周期检查点指在细胞周期各时相的转换中存在的 特定时间点，是检查和控制细胞周期进程的信号通路，对 DNA复制、DNA损伤修复、纺锤体组装及染色体分离等主 要细胞周期事件进行调节、监控。 （2）主要包括：R点、DNA损伤检查点、DNA复制检查点、 纺锤体组装检查点。
细胞周期的主要事件
四、M期（分裂期） 是将复制了的遗传物质平均分配到两个子细胞
中的时期。 在细胞周期中M期所占时间最短，但细胞的形
态结构变化最大。
细胞周期的主要事件
细胞分裂 复制检查和分裂准备
细胞生长、分裂决 定、复制准备
G0
DNA合成、染色质组装、 中心粒复制
四、细胞的增殖状况
由于细胞在体内的增殖特性不同，体内细胞包 括三种类型：
❖特点：没有染色体组装和纺锤体形成、过程简单 而迅速。分裂后遗传物质不一定平均分配给两个 子细胞。
❖有丝分裂（mitosis）又称为间接分裂 （indirect division），是真核细胞增殖的 一种最主要的分裂方式。
❖在分裂过程中要形成有丝分裂器，以保证遗传 物质平均分配到两个子细胞中，维持遗传的稳 定性，故称为有丝分裂。
周期蛋白 （cyclin）
一类随细胞周期的变 化呈周期性出现与消
失的蛋白质。
1、周期蛋白（cyclin）； 2、CdK； 3、Cdk抑制蛋白(CKI)； 4、Cdk自身的磷酸化状态。
在细胞周期的进程中Cyc可不断合成与降解，相应Cdk
对蛋白质磷酸化的作用也因此呈现周期性的变化。
四、周期性蛋白质降解：泛素化蛋白质降解系统
细胞周期的清道夫
选择性的清除前一阶段的 相关调控蛋白（即周期蛋 白），为新一轮细胞周期事 件的启动扫清道路，避免阶 段性回复，保证细胞周期运 行的方向。
含泛素激活酶、 结合酶、连接酶
泛素
（ubiquitin ）是
泛素
一种76肽，是蛋白
质的降解标签，结
合了泛素的蛋白质
将被蛋白酶体识别
并降解。
第三节 细胞周期的运行机制
1939、10、30
1943、2、19
1949、1、25
一、MPF（maturation promoting factor）的发现
注射M期细胞 的细胞质
细胞核
检测到纺锤体
注射间期细胞 的细胞质
卵母细胞
A
进入M期
卵母细胞滞 留在G2期
B
证明MPF活性实验
→M期细胞质中有促使细胞分裂的因子存在
MPF（maturation promoting factor）的发现
❖ 2、在减数分裂过程中由于非姐妹染色单体之间发生 片段交换；同源染色体分离、非同源染色体之间自 由组合等因素，可形成不同染色体组成的配子，使 后代个体表现出多样性，这为纷繁复杂的生物变异 提供了丰富的原材料，可推动在自然选择作用下的 生物进化。
有丝分裂和减数分裂的比较
1、有丝分裂是细胞分裂的普遍 方式；而减数分裂只发生于 配子发生的成熟期。
CDK在细胞内的含量相对恒定，而cyclin的含 量却随细胞周期的变化而变化。
细胞周期引擎：Cyc-Cdk蛋白质磷酸化调控系统
细胞周期原动力：周期性基因表达
第三节 细胞周期的运行机制
一类必须与周期蛋白结合才 具有蛋白激酶活性的酶（Cyclin-dependent kinase, Cdk）
细胞周期的主要事件
一、G1期（合成前期）：
1、早G1期——细胞生长 2、限制点(R点)——分裂决定
介于早G1期和晚G1期之间。 是细胞周期进程的重要调控点。 决定细胞后续命运(进入S期;G0期细胞;分化或凋亡)。
在R点之前，可以 通过剥离生长因子的 方法阻止细胞进入S 期，但在R点之后则 不能阻止细胞完成 G1/S期的转变。
Chapter 14 Cell Proliferation
第十四章 细胞增殖
医学细胞生物学与遗传学教研室 周进
第一节 细胞分裂
1
无丝分裂
2
有丝分裂
3
减数分裂
❖无丝分裂（amitosis）又称直接分裂（direct division），是指细胞核和细胞质的直接分裂。
❖过程：在进行无丝分裂前，细胞体积增大，DNA 复制；DNA复制后，分裂即开始，表现为细胞核 拉长成哑铃形，中央部分变细断开，细胞随之分 裂成两个。
❖ 核膜裂解：核纤层蛋白丝氨酸残基磷酸化，引起核纤层解体，核膜破裂 成小泡。
❖ 纺锤体形成：对多种微管结合蛋白进行磷酸化，使微管发生重排，促进 纺锤体形成。
MPF（maturation promoting factor）的发现
分裂期 分裂期 分裂期
间期
间期
MPF
高
活性
低
A亚基
高
浓度
低
MPF
G1
S
G2
细胞周期的主要事件
二、S期（合成期）： DNA合成、染色质组装、 中心粒复制
1、DNA复制：是细胞增殖的关键，仅局限于S期。 2、组蛋白、非组蛋白大量合成，染色质组装。
3、完成中心粒的复制。
细胞周期的主要事件
三、G2期（合成后期）： 复制检查和分裂准备 1、复制检查 2、分裂准备 ： （1）合成微管蛋白及其关联蛋白 （2）合成染色质凝集相关蛋白 （3）合成M期调控蛋白 （4）中心粒开始移向细胞两极
细胞周期的研究方法
（二）细胞同步化
细胞同步化的方法：诱导同步化和选择同步化 诱导同步化：在培养液中加入或去除某些成分，
或者改变培养温度，从而对细胞的生长进行阻滞 或恢复，将不同步生长的细胞调整为同步生长， 获得时相较为均一的细胞群体。
如：中期阻断法、DNA合成阻断法
细胞周期的研究方法
（二）细胞同步化
MPF
A B
→MPF由A亚基、B亚基复合物组成 →MPF由B亚基磷酸化其他靶蛋白启动细胞周期进程
M期中MPF(cyclinA/B-Cdk1复合物)的作用
M期细胞在形态结构上所发生的变化以及中期向后期、M期向下一个 G1期的转换均与MPF相关。
① MPF对M期早期细胞形态结构变化的作用
❖ 染色质凝集： ⅰ.磷酸化组蛋白H1上与有丝分裂有关的特殊位点诱导染色质凝集。 ⅱ.直接作用于染色质凝集蛋白，介导染色体形成超螺旋化结构，进而发 生凝集。
2、有丝分裂DNA复制一次， 细胞分裂一次（均等分裂）； 减数分裂DNA复制一次，细 胞连续分裂两次（一次为减 数分裂，一次为均等分裂）。
3、减数分裂染色体数目减半； 有丝分裂后染色体数目不变。
4、减数分裂后一个细胞形 成遗传物质不同的4个子 细胞（因为交换及非同 源染色体的随机组合）； 而有丝分裂后，一个细 胞形成遗传物质相同的2 个子细胞。
殖的细胞。但在适当因素刺激 下，可再次重新返回细胞周期， 开始分裂，又称为G0期细胞。
如：成纤维细胞、平滑肌细胞、血管内皮细胞、 某些淋巴细胞、肝、肾、胰腺细胞等。
组织的再生、创伤的愈合、免疫反应均与此相关。
3、终末分化细胞 终末分化细胞是指那些不可逆的脱离细胞周期，
丧失分裂能力，保持生理功能的细胞。
❖减数分裂（meiosis）是配子发生成熟期中所 进行的一种特殊的细胞分裂，又称为成熟分裂。 在这一过程中，DNA复制一次，细胞连续分裂 两次，结果形成染色体数目减少一半的子细胞 （配子）。