细胞分裂和细胞周期

动粒结构域：内板＋中间间隙＋外板 中心结构域：富含高度重复 DNA 序列，高度浓缩的异 染色质所组成。 配对结构域：姐妹染色单体间的相互作用位点，已知 的蛋白有内部着丝粒蛋白 (INCENP)和染色单体连接蛋白
(CLIPS)。
① 中心体放出星体纤 维和动粒结合，动 粒微管形成。 ② 染色体沿该微管向 中心粒移动。 ③ 来自纺锤体另一面 的微管结合于染色 体另一姐妹染色单 体的动粒上，实现 了纺锤体双极对染 色体的稳定附着。
一、无丝分裂（amitosis）
特点：1.不形成纺缍体，也不形成染色体； 2.遗传物质不一定平均分配到两个子细胞。
二、有丝分裂（mitosis）
有丝分裂分期：
间期(interphase）； 前期(prophase)；
前中期(premetaphase)
中期(metaphase)； 后期(anaphase)； 末期(telophase)。 其中间期包括G1期、S期 和G2期，主要进行DNA复
G1期PCC为单线状，因DNA未复制。 S期PCC为粉末状，因DNA由多个部位开始复制。 G2期PCC为双线染色体，说明DNA复制已完成。
1960s 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)。如芽殖酵母的cdc28基因，在 G2/M转换点发挥重要的功能。Hartwell还通过研究酵 母菌细胞对放射线的感受性，提出了checkpoint（细 胞周期检验点）的概念，意指当DNA受到损伤时，细 胞周期会停下来。
1970s Paul Nurse等人以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、 cdc25的突变型和在限制的温度下无法分裂；wee1突变 型则提早分裂，而cdc25和wee1都发生突变的个体却会 正常地分裂。进一步的研究发现cdc2和cdc28都编码一 个34KD的蛋白激酶，促进细胞周期的进行。而weel和 cdc25分别表现为抑制和促进CDC2的活性。
(chiasma)现象，可产生新的等位基因组合。
双线期：同源染色体开始逐渐分开，但仍有几处相连； 联会复合体
消失。
终变期：染色体进一步浓缩，交叉端化。
2. 中期Ⅰ 二价体排列在赤道面上，染色体的形态因着丝粒位置不同而异。
3. 后期Ⅰ
同源染色体在纺缍丝牵引下向两极移动，非同源染色体自由组合。 4. 末期Ⅰ 两极各得到n条染色体，数目由2n→n。
2）体内组装
微管组织中心（microtubule organizing center ，MTOCs） 微管进行组装的区域，着丝粒、成膜体、中心体、基体均具有微管组织 中心的功能。所有微管组织中心都具有γ微管球蛋白，这种球蛋白的含量很 低，可聚合成环状复合体，像模板一样参与微管蛋白的核化，帮助α和β球 蛋白聚合为微管纤维。
细胞周期的生物化学事件
G1期---DNA合成前期 DNA复制相关蛋白的合成
细胞生长相关蛋白的合成
触发蛋白等的合成 S期---DNA合成期 DNA和组蛋白合成
中心粒复制
G2期---DNA合成后期 微管及其染色体凝集相关蛋白合成 M期---有丝分裂,减数分裂
细胞周期长 度 Some eukaryotic cell cycle times
减数分裂II
可分为前、中、后、末四个四期，与有丝分裂相似。 一个精母细胞形成4个精子；一个卵母细胞形成一个卵子及2-3个极体。
减数分裂的生物学意义：
使有性生殖生物体的染色体数目世代保持恒定。
同源染色体配对、交换重组、非同源染色体自由组合形成了众 多的由不同染色体组成的配子（223），增加了变异性，扩大了后 代的变异范围，增强了个体对环境的适应性。
B. 动力蛋白(Dynein):发现于1963年，由两条相同的重链和一些种 类繁多的轻链以及结合蛋白构成。其作用主要有以下几个方面： 在细胞分裂中推动染色体的分离、驱动鞭毛的运动、向着微管 （-）极运输小泡。
马达蛋白与中心体极向移动
①动粒微管（kinetochore mt）：由中心体发出，连接在着丝点上， 负责将染色体牵引到纺锤体上，着丝点上具有马达蛋白。 ②星体微管（astral mt）：由中心体向外放射出，末端结合有分 子马达，负责两极的分离，同时确定纺锤体纵轴的方向。
①细线期（leptotene ）②合线期（zygotene ）③粗线期（pachytene）
④双线期（diplotene）⑤终变期（diakinesis）
细线期：染色质开始凝集呈细丝状。 偶线期（合线期）：
特点：同源染色体配对——联会（synapsis）。
联会：细线期中两条同源染色体随机排列，到了偶线期同源染 色体与核膜相连的部分（端粒）移位在一起，然后它们的侧面
沿中轴紧密相贴进行配对，形成四分体。
联会复合体：在联会部位（紧密相贴处）形成一种特殊结构， 沿同源染色体纵轴分布，该结构由蛋白质构成，可分为侧生组
分和中央组分，是一暂时性的结构。
粗线期：染色体明显变粗变短；同源染色体的非姊妹染色单体 间发生DNA的片断互换（crossing-over)，在光镜下可看到交叉
(复习：细胞核内容)着丝粒及动粒
着丝粒：染色体中将两条姐妹染色单体结合起来
的区域。由无编码意义的高度重复DNA序列组成，
一般位于染色体的主缢痕或染色体端部，使姐妹 染色单体连在一起，在其两侧各有一由蛋白质构 成的动粒。 动粒：由多种蛋白质在有丝分裂染色体着丝粒部 位形成的一种圆盘状结构。微管与之连接，与染 色体分离密切相关。每一个中期染色体含有两个 动粒，位于着丝粒的两侧。
2. 细胞周期调控
B.通过使极性微管延长，细胞两极间距离增大，使染色体发生极向运动。
5）末期(telophase) 特点：从子染色体到达两极，至形成两 个新细胞为止的时期。涉及子核的形成和 胞质分裂两个方面。
6) 胞质分裂
特点：胞质收缩环（肌动蛋白、肌球蛋白II、及多种 结构蛋白、调节蛋白组成的环状结构。）
制、中心体Hale Waihona Puke 制、细胞体积增大等准备工作。
1）前期
特征：染色质凝集、分裂极确定、核仁缩小并解体。
凝缩蛋白和染色体凝集
染色体结构维持蛋白(SMC)是20世纪90 年代初发现的一类蛋白。 凝缩蛋白(condensin)由两个SMC亚基 （Smc2,Smc4）和三个非SMC亚基组成, 是染色质的构成部分,参与有丝分裂染 色体集缩和分离。 粘连蛋白(cohesin)由smc1,smc3, scc1,scc3组成蛋白复合体，促成姐妹 染色体之间的缔合。
为遗传三大定律的细胞学基础。
基因的分离定律 基因的自由组合定律 基因的连锁和交换定律
四、细胞周期
1、概念：由细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束所经历的过程。
间期（Interphase）: G1-S-G2
分裂期（M phase）: Mitosis, Cytokinesis
2001年诺贝尔生理医学奖---细胞周期调控机理
三、减数分裂（meiosis）
定义：减数分裂是有性生殖个体形成生殖细胞 过程中发生的一种特殊分裂方式。经两次细胞 分裂，而DNA只复制一次，因此子细胞中染色体 数目减半（2n → n）。对维持世代遗传的稳定 性、生物变异及多样性具有一定作用。
减数分裂I 1.前期I: 减数分裂的特殊过程主要发生在前期I
③极性／重叠微管（polar mt或overlap mt）：由中心体发出，在 纺锤体中部重叠，重叠部位结合有分子马达，负责将两极推开。 ④ 有两类马达蛋白参与染色体、分裂极的分离，一类是dynein， 另一类是kinesin。
2）前中期
特点：核膜崩解，纺锤体形成，
染色体向赤道面移动。
核膜崩解和蛋白质磷酸化。
1983年Timothy Hunt首次发现海胆卵受精后，在其 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)。后来在青蛙、爪蟾、海胆、果蝇和酵 母中均发现类似的情况，各类动物来源的细胞周期 蛋白mRNA均能诱导蛙卵的成熟。
核孔复合体蛋 白质磷酸化发 生解聚 内核膜及临近 核纤层蛋白磷 酸化发生解聚 解聚蛋白形成 短片及小泡散 于细胞质中
纺锤体形成及其机制
纺锤体(Spindle Apparatus)产生于细胞分裂细胞分裂前初 期(Pre-Prophase)到末期(Telophase)的一个特殊细胞器。 其主要元件包括微管(Microtubules)，附着微管的动力分 子分子马达(Molecular motors),以及一系列复杂的超分子 结构。一般来讲，在动物细胞中，中心体也是纺锤体的一 部分。 •动粒微管形成：
The greatest variation occurs in the duration of G1
增殖型细胞： 细胞周期中能持续分裂的细胞，包括上皮基底型细胞、部分骨髓细胞、 性细胞等。
暂不增殖型细胞：细胞在受到刺激后进入细胞周期开始分裂的细胞，包括肝脏和肾脏 细胞等。
不增殖型细胞：结构和功能都高度特化的，致死也不分裂的细胞，包括神经细胞、肌 肉细胞及成熟红细胞等。
分裂极确定：马达蛋白与中心体极向移动
（复习：细胞骨架内容） 微管的组装和极性
1）微管的极性
微管是以αβ二聚体作为基本构件 进行组装的，并且是以首尾排列 的方式进行组装，所以每一根原 纤维都有相同的极性(方向由负极 到正极)，这样, 组装成的微管的 一端是α-微管蛋白亚基组成的环， 而相对的一端是以β-微管蛋白亚 基组成的环。 极性的另一层涵义是两端的组装 速度是不同的, 正端生长得快, 负 端则慢, 同样, 如果微管去组装也 是正端快负端慢
体内组装