第十四章细胞增殖调控详解
细胞学作业第十四章 细胞增殖调与癌细胞
一、简述p34^cdc2/cyclin B蛋白激酶的发现过程。
Tim Hunt 为代表的科学家以海胆卵为材料,对细胞周期调控进行了深入研究。
JR.Evans 等人于1983年报道,在海胆卵细胞中含有两种特殊蛋白,它们的含量随周期过程变化而变化,一般在细胞间期内积累,在细胞分裂期内消失,在下一个周期有重复这一过程,因而它们将其命名为周期蛋白。
随后的研究证明:周期蛋白为诱导蛋白进入M期所必须。
各种生物之间的周期蛋白在功能上有着广泛的互补性。
将海胆cyclin B的mrna引入到非洲爪蟾卵非细胞系中,其翻译产物可诱导该非细胞体系进行多种细胞周期循环。
接下来的一系列实验提示周期蛋白可能参与MPF的功能调节。
二、举例说明CDK在细胞周期中是如何执行调节功能的?细胞周期调控包括正调控、负调控和信号反应。
CDK激酶是正调控因子,它是细胞沿周期运行的引擎蛋白。
以MPF为例阐述:MPF是一种使多种底物磷酸化的蛋白激酶,即CDK1激酶,由p34蛋白和周期蛋白B结合而成。
CDK1激酶活性首先依赖于周期蛋白B含量的积累。
周期蛋白B一般在G1期的晚期开始合成,通过S期,其含量不断增加,达到G2期,其含量达到最大值,CDK1激酶的活性随着周期蛋白B浓度变化而变化。
CDK1激酶的活化还受到激酶与磷酸酶的调节。
活化的CDK1激酶可使更多的CDK1激酶活化。
随着周期蛋白B 含量达到一定程度,CDK1激酶活性开始出现,到G2晚期阶段,CDK1激酶活性达到最大值并一直维持到M期的中期阶段。
活化的CDK1激酶促使分裂期细胞在分裂前期执行下列生化事件:(1)染色质开始浓缩形成有丝分裂染色体;(2)细胞骨架解聚,有丝分裂纺锤体开始组装;(3)高尔基复合体、内质网等细胞器解体,形成小的膜泡。
在有丝分裂的后期,活化的后期促进因子APC主要介导两类蛋白降解:后期抑制因子和有死分裂周期蛋白。
前者维持姐妹染色单体粘连,抑制后期启动;后者的降解意味着CDK1激酶失去活性,有死分裂即将结束,即染色体开始去凝集,核膜重建。
细胞增殖及其调控(共109张PPT)
停止。
关键:控制时间
第1次阻断时间相当于G2、M和G1期时间的总和或稍长,释放 时间不短于S期时间,而小于G2+M+G1期时间,这样才能使所有位 于G1/S期的细胞通过S期,而又不使沿周期前进最快的细胞进 入下一个S期。第2次阻断时间同第1次,再释放。 HeLa细胞周期时间为21 h,其中G1期为10 h,S期为7 h,G2期 为3 h,M期为1 h
渐衰减,误差较大。
测定原理: ① 待测细胞经3H-TdR标记后,所有S期细胞均被标记。 ② S期细胞经G2期才进入M期,所以一段时间内PLM=0。 ③开始出现标记M期细胞时,表示处于S期最后阶段的细胞,已渡过G2期,
所以从PLM=0到出现PLM的时间间隔为TG2。
④ S期细胞逐渐进入M期,PLM上升,到达到最高点的时候说明原先才进入M 期的细胞,已完成M,进入G1期。所以从开始出现PLM到PLM达到最 高点(≈100%)的时间间隔就是TM。
(mitosis)和减数分裂(meiosis)三种类型。
无丝分裂又称为直接分裂,由R. Remark(1841)首次发现于鸡胚血
细胞。表现为细胞核伸长,从中部缢缩,然后细胞质分裂,其间不 涉及纺锤体形成及染色体变化,故称为无丝分裂。无丝分裂不仅发 现于原核生物,同时也发现于高等动植物,如植物的胚乳细胞、动 物的胎膜,间充组织及肌肉细胞等等。
第一节 细胞周期的概念
分裂间期
分裂期
一、什么是细胞周期 细胞周期指由细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束所经历 的过程,所需的时间叫细胞周期时间。
植物生理学第十四章 细胞增殖及其调控
• • • the 45 kDa protein and the cyclin B
Jean Gautier, Chris Norbury, Manfred Lohka, Paul Nurse and James Maller.
Purified Maturation-Promoting Factor Contains the Product of a Xenopus Homolog of the Fission Yeast Cell Cycle Control Gene cdc2+. Cell, 54, 433 , 1988 • • • the 32(34) kDa protein and the Cdc2
蛋白质合成抑制剂 蛋白质合成抑制剂
MPF的纯化 1988,James Maller
MPF含p32和p45 MPF为蛋白激酶
成熟卵细胞质移植发现MPF的存在
二、p34cdc2激酶的发现及其与MPF的关系 p34cdc2激酶
催化亚单位 调节亚单位
MPF的结构组成
三、周期蛋白
部分周期蛋白分子结构特征 含有保守的氨基酸序列——周期蛋白框——介导周期蛋白与CDK结合 M期周期蛋白分子N端含有破坏框——参与泛素依赖的蛋白降解 G1期周期蛋白分子C端含有PEST序列——与周期蛋白更新有关
Lohka, M.J.; Hayes, M.K.; Maller, J.L. PNAS. USA 85: 3009-3013. 1988.
• • • 45 kDa and 32 kDa Proteins (3000-fold activity)
Cyclin is a component of maturation-promoting Jean Gautier, ……. James L. Maller. factor from Xenopus. Cell 60: 487-
第十四章 细胞增殖及其调控 YJ——【细胞生物学】
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2. 前中期
• 核膜破裂成小的膜泡,这一过程是由核纤层蛋 白中特异的Ser残基磷酸化导致核纤层解体;
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• 纺锤体微管与染色体的动粒结合,捕捉住染色 体 • 每个已复制的染色体有两个动粒,朝相反方向, 保证与两极的微管结合;纺锤体微管捕捉住染 色体后,形成三种类型的微管; • 不断运动的染色体开始移向赤道板。细胞周期 也由前中期逐渐向中期运转。
第十三章 细胞增殖及其调控
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一、细胞增殖(Cell proliferation)的意义
• 细胞增殖是细胞生命活动的重要特征之一,是生物 繁育的基础。 • 单细胞生物细胞增殖将直接导致生物个体数量的增 加。 • 多细胞生物由一个单细胞(受精卵)分裂发育而来, 细胞增殖是多细胞生物繁殖的基础。
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• 成体生物仍然需要细胞增殖,主要取代衰老死 亡的细胞,维持个体细胞数量的相对平衡和机 体的正常功能。 • 机体创伤愈合、组织再生、病理组织修复等, 都要依赖细胞增殖。
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二、细胞周期
• 细胞从一次分裂结束开始,经过物质准备,直到下 一次分裂完成为止,称为一个细胞周期。
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• 细胞周期时相组成: • G1期 :从有丝分裂完成到DNA复制之前的间隙 时间。 • S期:DNA复制时期。 • G2期:从DNA复制完成到有丝分裂开始的间隙时 间。 • M期:有丝分裂期,胞质分裂期。
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• 根据细胞增殖情况,细胞可分成三类: • 周期中细胞/连续分裂细胞(cycling cell):一直 在进行细胞周期运转,如上皮组织的基底层细胞。 • 静止期细胞/G0期细胞:可暂时离开细胞周期,在 一定因素诱导下,又可以很快返回细胞周期。 • 终末分化细胞(terminally differentiated cell):一 旦特化定性后则终生不再分裂。
细胞增殖及其调控(共70张PPT)
胞质分裂
❖ 动物细胞胞质分裂
胞质分裂(cytokinesis)开始于细胞分裂后期,在赤道板周围细胞表
面下陷,形成环形缢缩,称为分裂沟。
胞质分裂开始时,大量肌动蛋白和肌球蛋白在中体处组装成微丝并相互 组成微丝束,环绕细胞,称为收缩环。收缩环收缩、收缩环处细胞膜 融合并形成两个子细胞。
Experimental demonstration of the importance of mecha- nical tension in metaphase checkpoint control.
后期
❖ 排列在赤道面上的染色体的姐妹染色单体分离产生向极运动。
❖ 后期(anaphase)大致可以划分为连续的两个阶段,即后期A和
在G1期 ❖ 有些分裂增殖的细胞缺乏G1、G2期
细胞分类
分类
连续分裂细胞(周期细胞)
暂不分裂细胞(G00期期细细胞胞))
终末分化细胞 ❖ G0期细胞和终末分化细胞的界限有时难以划分,有的
细胞过去认为属于终末分化细胞,目前可能被认为是 G0期细胞。
细胞周期同步化
❖ 细胞同步化是指在自然过程中发生或经人为处理造成的细 胞周期同步化,前者称自然同步化,后者称为人工同步化。
❖ 自然同步化:如有一种粘菌的变形体plasmodia,某些受 精卵早期卵裂。
❖ 人工同步化:利用细胞培养的方法,经各种理化因素处理,
人工选择或人工诱导获得同步化生长的细胞。
人工诱导同步化
DNA合成阻断法 染色单体到达两极,即进入了末期(telophase),到达两极的染色单体开始去浓缩。
是什么❖机制确保染色体正确排列在赤道板上?
细胞增殖与调控
第二节 细胞增殖的调控
细胞的增殖是通过细胞周期来实现,细胞 周期是在严格调控的前提下有条不紊地进 行运转的! 细胞周期蛋白和周期蛋白依赖的蛋白激酶 (CDK)起到了重要作用。
一、周期蛋白(cyclin)
细胞周期蛋白:其含量随细胞周期进程的 变化而呈现出周期性变化。一般在细胞分 裂的间期内积累,在分裂期内递减,尤其 在后期急剧下降,在下一个细胞周期中又 重复这一消长现象。简称周期蛋白。 周期蛋白有多种,在不同时期内表达、积 累发挥作用。G1期周期蛋白:周期蛋白C、 D、E、F等;M期周期蛋白:周期蛋白B
前中期
Байду номын сангаас核 分 裂
中期
后期
末期
(二)胞质分裂
胞质分裂开始于有丝分裂后期,直到两个 新细胞核形成后才结束。最后,一个细胞 分裂成两个子细胞。
核 分 裂
中期
动植物细胞有丝分裂的差异
1.动物细胞有中心体,有一对相互垂直的 中心粒构成。植物细胞没有。 2.胞质分裂方式不同。动物细胞形成胞质 分裂环,通过分裂环收缩实现自细胞分离; 植物细胞则通过形成赤道板。
◆确保世代间遗传的稳定性; ◆增加变异机会,确保生物的多样性,增强 生物适应环境变化的能力。 ◆减数分裂是生物有性生殖的基础,是生物 遗传、生物进化和生物多样性的重要基础 保证。
减数分裂与有丝分裂的主要区别
(1)有丝分裂是体细胞的分裂方式,而减数分裂仅限于生殖 细胞。 (2)有丝分裂是DNA复制1次细胞分裂1次,染色体数由2n→2n; 减数分裂是DNA复制1次,细胞分裂2次,染色体数由 2n→1n。 (3)有丝分裂前,在S期进行DNA合成,然后经过G2期进入有 丝分裂期;减数分裂前DNA的合成时间长(减数分裂前DNA 合成),合成后立即进入减数分裂,G2期很短或没有。 (4)有丝分裂时每1条染色体独立活动,遗传物质不变;减数 分裂中染色体要发生联会、交叉和交换等,产生了遗传物 质的多样性。 (5)有丝分裂进行的时间短, 一般为1~2小时。减数分裂进行 的时间长, 可达数月甚至数年。
细胞生物学 第十四章
mRNA稳定性的调控
◆mRNA的寿命与它的多聚(A)尾巴长度有关 ◆哺乳动物细胞内mRNA的降解途径说明一旦多聚(A) 尾巴减少到一定长度,mRNA会迅速降解 ◆3’UTR(非翻译区)的核苷酸顺序的不同似乎在多聚 (A)尾巴变短时扮演一个与降解速率有关的角色
几种生物的细胞数目与类型
物种 团藻 海绵 水螅 涡虫 人
· 造血干细胞
· 单能干细胞(monopotential cell)又称定向干细 胞,是仅具有分化形成某一种类型能力的细胞。
第二节 癌细胞(Cancer cell)
●癌细胞的基本特征 ●致癌因素
●癌症产生是基因突变积累和自然选择的结果
●癌症的治疗
●肿瘤标志物
一.癌细胞的基本特征
癌症是一种严重威胁人类生命安全的疾病。动物体内 细胞分裂调节失控而无限增殖的细胞称为肿瘤细胞(tumor cell)。具有转移能力的肿瘤称为恶性肿瘤(malignancy)。 上皮组织的恶性肿瘤称癌。
基因表达阻遏
◆DNA甲基化(DNA methylation)与基因 表达阻遏有关 ◆基因组印记(genomic imprinting) 是说明甲基化作用在基因表达中具有 重要意义的最好例证,也是哺乳动物 所特有的现象
二.加工水平的调控
●选择性拼接是一种广泛存在的RNA加工机制, 通过这种方式,一个基因能编码两个或多个 相关的蛋白质 ◆组成型拼接(constitutive splicing), 一个基因只产生一种成熟的mRNA,一般 也只产生一种蛋白质产物 ◆可调控的选择性拼接产生不同的成熟mRNA, 翻译产生不同的蛋白质,如纤粘蛋白 (fibronectin)的合成 ◆某一特定的外显子是否被包括在成熟mRNA 内,主要取决于它的3’和5’端拼接位点是 否被拼接机器选择为切割位点
细胞增殖与分化调控
细胞增殖与分化调控细胞增殖与分化是生物体发展和生长的重要过程。
细胞增殖是指细胞数量的增加,而细胞分化则是指细胞从原始状态转变为特定类型和功能的细胞。
这两个过程在人体的发育、组织修复、癌症的发展等方面起着关键的作用。
本文将探讨细胞增殖和分化的调控机制,以及其在生物学和医学领域的重要意义。
一、细胞增殖调控细胞增殖调控在维持生物体组织结构和功能的平衡中起着关键作用。
细胞增殖受到一系列内外环境因素的调控,包括细胞周期调控、生长因子信号通路、细胞凋亡等。
1. 细胞周期调控细胞周期调控是细胞增殖的核心机制之一。
细胞周期由四个主要阶段组成:G1期、S期、G2期和M期。
在细胞周期过程中,细胞的DNA复制、有丝分裂和细胞分裂等关键事件依次发生。
这些事件受到一系列细胞周期蛋白激酶的调控。
细胞周期调控的紊乱与癌症等疾病的发生密切相关。
2. 生长因子信号通路生长因子信号通路在细胞增殖调控中也起着至关重要的作用。
生长因子是一类能够刺激细胞增殖和分化的分子信号物质。
它们结合到细胞表面的受体上,触发一系列信号传导级联反应,最终导致细胞增殖和分化。
一些常见的生长因子包括表皮生长因子(EGF)、纤维连接蛋白生长因子(FGF)等。
3. 细胞凋亡细胞凋亡是一种重要的细胞增殖调控机制。
它是一种有限的程序性细胞死亡方式,通过清除老化、异常和受损细胞,维持组织的正常状态。
细胞凋亡的紊乱可能导致癌症、炎症和自身免疫性疾病等病理状态。
二、细胞分化调控细胞分化是细胞从未分化状态向特定类型和功能细胞的转变过程。
这是一个高度调控的过程,受到基因表达调节、细胞因子影响等多种因素的调控。
1. 转录因子调控转录因子是一类能够结合到DNA序列上的蛋白质,能够启动或抑制特定基因的转录。
它们在细胞分化过程中起着关键的调控作用,可以通过激活或抑制特定基因的表达,决定细胞分化的方向和命运。
2. 信号转导通路细胞外的信号分子(如生长因子、细胞外基质等)可以通过细胞膜上的受体,激活细胞内的信号转导通路。
细胞增殖与生长调控
细胞增殖与生长调控细胞增殖与生长调控是细胞生物学中的重要研究领域。
细胞增殖是指细胞数量的增加,而生长调控是指细胞体积和质量的增加。
细胞增殖和生长调控的协调与平衡对于维持生物体的正常发育和功能至关重要。
一、细胞增殖的方式细胞增殖主要通过两种方式进行:有丝分裂和无丝分裂。
有丝分裂是细胞生命周期中最常见的一种细胞增殖方式,包括有丝分裂前期、有丝分裂中期、有丝分裂后期和有丝分裂末期四个阶段。
在有丝分裂中,细胞的染色体复制和分离过程十分精确,确保新形成的细胞具有与母细胞相同的染色体组成。
这种细胞增殖方式广泛存在于有细胞核的真核生物中。
无丝分裂是一种较为简单的细胞增殖方式,细菌、古细菌和酵母等原核生物中常见。
无丝分裂过程中,细胞的DNA复制和细胞质分裂几乎同时进行,没有明显的染色体结构形成。
二、生长调控的机制细胞的生长调控是由一系列信号通路和调控因子参与的复杂过程。
1. 细胞周期调控细胞周期调控是细胞生长调控的核心机制之一。
细胞周期包括G1期、S期、G2期和M期四个阶段,每个阶段的过程受到一系列细胞周期蛋白激酶的调控。
这些蛋白激酶包括Cdk(cyclin-dependent kinases)和cyclin(周期蛋白),它们的活性和浓度的变化决定了细胞周期的进行。
2. 增殖信号通路增殖信号通路是细胞生长调控中的重要调节机制。
许多细胞因子、激素和生长因子等可以通过细胞膜上的受体激活增殖信号通路。
常见的增殖信号通路有MAPK(mitogen-activated protein kinase)通路、PI3K(phosphatidylinositol 3-kinase)通路等。
这些信号通路的活化可以促进细胞增殖和生长,从而调控细胞生长状态。
3. 转录调控细胞增殖和生长过程中的基因表达水平变化对于细胞调控至关重要。
转录因子是调控基因转录的重要因子。
它们能够结合DNA的特定序列,进而影响特定基因的转录活性。
通过控制转录因子的活性和表达水平,细胞可以调控特定基因的转录水平,从而影响细胞的增殖和生长。
细胞增殖的调控与异常
细胞增殖的调控与异常细胞增殖是生物体生长和发育的基本过程,它是维持组织和器官完整性和功能的重要基础。
细胞通过不断地分裂和增殖来形成新的细胞,以取代老化和损坏的细胞。
然而,在细胞增殖的过程中,调控失常可能会导致异常细胞增殖,进而引发许多疾病的发生和发展。
本文将探讨细胞增殖的调控机制以及异常细胞增殖的相关疾病。
一、细胞增殖的正常调控机制细胞增殖的调控受多种因素的影响,包括内外环境信号、细胞分裂周期等。
细胞增殖主要通过下列机制进行调控:1. 有丝分裂调控:细胞增殖的主要方式是通过有丝分裂进行细胞的分裂和增殖。
有丝分裂过程包括丝粒的形成、染色体的复制和分离等,其中关键的调控因子包括丝粒蛋白、有丝分裂激酶和有丝分裂蛋白等。
2. 细胞周期调控:细胞周期是指细胞从一个分裂到下一个分裂所经历的一系列阶段。
细胞周期的调控主要通过细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)和细胞周期蛋白(Cyclin)的相互作用来实现。
CDK与Cyclin结合形成复合物,促进细胞周期各阶段的进行。
3. 细胞生长因子的调控:细胞生长因子通过与细胞表面受体结合,激活细胞内信号转导通路,启动细胞增殖过程。
一些重要的细胞生长因子包括表皮生长因子(EGF)、胰岛素样生长因子(IGF)、血小板源性生长因子(PDGF)等。
二、异常细胞增殖与疾病发生细胞增殖异常可能导致一系列严重的疾病。
以下是其中几个常见疾病的介绍:1. 癌症:癌症是一类细胞增殖失控疾病,常见形式包括肺癌、乳腺癌、肝癌等。
癌症细胞的增殖速度快,能够逃避机体的正常调控机制,并具有侵袭性和转移性。
癌症的发生常涉及多个基因的突变和异常表达。
2. 肝硬化:肝硬化是由于慢性肝炎、酒精滥用等原因引起的肝脏组织损伤和纤维化,导致肝细胞增生异常。
肝硬化患者肝细胞的异常增殖破坏了肝脏正常结构和功能,最终导致肝功能衰竭。
3. 前列腺增生症:前列腺增生症是男性普遍面临的常见疾病,主要表现为前列腺组织的不规则增生和细胞增殖。
生物体内的细胞增殖调控
生物体内的细胞增殖调控细胞增殖是生物体内的重要过程之一,它对于生命的生长和发展至关重要。
对于细胞增殖的调控,生物体内有多种机制和信号通路参与其中,以确保细胞增殖的平衡和准确性。
本文将详细介绍生物体内细胞增殖调控的相关内容。
一、细胞周期调控细胞周期是细胞从分裂前期到分裂结束所经历的一系列有序的生物学过程。
细胞周期调控保证了细胞在不同阶段的生长和分裂能够按序进行。
1. G1期在G1期,细胞目标是生长和准备DNA复制的开始。
细胞通过信号通路激活CDK(细胞周期蛋白依赖激酶)复合物,进而促进转录因子的活化,调控细胞进入下一个阶段。
2. S期S期是DNA复制的阶段。
细胞通过调控脱氧核苷酸合成酶的活性和DNA复制酶的招募来确保DNA能够完整复制。
3. G2期在G2期,细胞准备进入有丝分裂。
细胞通过激活蛋白激酶CDK1活性,调控细胞进入下一个阶段。
4. 有丝分裂期有丝分裂期包括纺锤体形成、染色体准备和细胞质分裂三个阶段,各阶段通过复杂的信号通路相互调控,以确保准确的染色体分离和细胞分裂的进行。
二、细胞生长调控细胞的生长与细胞增殖密切相关。
细胞受到营养状态和环境刺激的调控,合成和降解细胞器件来维持细胞生长的平衡。
1. 信号通路调控生物体内存在着多种信号通路参与调控细胞生长。
例如,通过活化PI3K-AKT-mTOR信号通路,细胞可以获得生长和生存的信号。
此外,TOR信号通路和AMPK信号通路也参与了细胞生长的调控。
2. 蛋白质合成调控蛋白质合成是细胞生长所必需的过程。
细胞通过调控转录因子和核酸酶活性来控制蛋白质的合成速率。
例如,mTOR复合物1(mTORC1)可以调控多个下游靶蛋白,促进细胞生长。
三、细胞周期和生长的协调调控细胞周期和细胞生长是高度协调的。
细胞周期的进程需要受到细胞生长的调控,而细胞生长也受到细胞周期的影响。
1. 基因表达调控细胞周期的不同阶段需要特定的基因表达水平来保持细胞增殖的正常进行。
细胞周期和细胞生长之间的基因调控网络相互作用,确保了细胞周期和生长的协调。
细胞增殖的机制与调控
细胞增殖的机制与调控细胞增殖是生命体的基本特征之一,也是人们在组织再生、疾病治疗等方面关注的重点。
细胞增殖的机制和调控涉及多重复杂的因素,如DNA复制、细胞周期、细胞死亡等。
本文从细胞增殖的基本概念和机制、细胞周期调控和DNA损伤修复等方面探讨细胞增殖的机制和调控。
一、细胞增殖的基本概念和机制细胞增殖是指细胞原来的总数增加一倍或以上。
这个过程涉及到DNA复制、有丝分裂或无丝分裂等一系列复杂的分子机制。
细胞增殖的基本机制主要包括以下几个方面。
1. DNA复制DNA复制是指在细胞分裂之前,细胞的核内DNA分子复制成两个完全相同的子分子。
这个过程以DNA单链为模板,通过DNA聚合酶等酶类的作用,使DNA的双链断开,形成一个双链分子和两个单链模板,然后按照单链模板复制,形成两个双链DNA分子。
DNA复制是保证细胞遗传信息传递和细胞增殖的重要基础。
2. 有丝分裂有丝分裂是指细胞在分裂过程中,通过有丝粉红纤维的形成和消失,完成染色体准确分离和子细胞形成的过程。
它包括前期、中期、后期和末期四个阶段。
有丝分裂可以粗略地分为染色体准备、染色体对分、染色体分离和细胞膜成熟四个步骤。
有丝分裂的精确性对于保证细胞遗传学稳定性是至关重要的。
3. 无丝分裂无丝分裂相对于有丝分裂是一种简单的细胞分裂方式。
它没有显著的有丝粉红纤维的形成和消失,因此,它的过程相对较简单,其形成形式有菌落分裂、分裂孢子和厚壳微藻等。
无丝分裂对于一些单细胞生物而言,是维护生存和遗传传递的一种方式。
二、细胞周期调控细胞周期的调控包括细胞的周期进程调控和周期内部修复活动的调控。
细胞周期进程调控细胞周期中的四个阶段包括G1期、S期、G2期和M期。
在G1期,细胞为DNA复制做好准备。
当DNA复制被完全完成后,细胞会在G2期暂停。
在这段时间中,细胞会进行染色体复制和检查。
最后,细胞会进入M期,完成有丝分裂或无丝分裂。
细胞周期通常由多个相关的细胞周期蛋白激酶(CDKs)和其相应的调节亚基蛋白组成。
细胞增殖及其调控
收缩环
动物细胞
细胞板
植物细胞
胞质分裂
(二)与有丝分裂有关的亚细胞结构
1、中心体 ◆是一种与微管组装和细胞分裂密切相关的细胞 器。由一对位于中央的中心粒和周围的无定形 物组成。 ●中心粒确定分裂极 ●形成纺锤体
中心体由两个相互垂直的中心粒和中心粒周质基质构成。
中心粒的微管 是9+0排列。
动物细胞的中心体
偶线期
☆主要发生同源染色体配对。
联会:同源染色体配对的过程。
联会复合体:在联会部位形成的特殊结构。 二价体:两条同源染色体紧密结合在一起所形成的复 合结构。 四分体:每个二价体含四个染色单体,又称四分体。 ☆合成 zygDNA zygDNA: 在S期未合成的部分DNA,与同源染色 体配对有关。
侧成分
动物细胞 植物细胞 细胞有丝分裂后期
5.末期
• 染色体到达两极。 • 纺锤体消失。 • 染色体去浓缩。
• 核膜、核仁重新装配。
• 动物细胞由微丝形成胞质收缩环,
• 植物细胞由微管形成成膜体。
植物细胞 动物细胞 有丝分裂末期
胞质分裂
动物细胞:收缩环将细胞收缩成两个 子细胞。 植物细胞:周质微管重现,成膜体与 高尔基体和内质网来源的小泡融合成 细胞板。细胞板与母细胞壁汇合,在 两个子细胞之间建立新的细胞壁。
联会复合体
zygDNA
偶线期
粗线期
☆同源染色体的非姊妹染色单体之间发生交换,形 成新的等位基因组合。
☆形成重组结:在联会复合体部位的中间有电子致 密球状小体,与DNA的重组有关。 ☆合成减数分裂期专有的组蛋白,替换体细胞类型 的组蛋白。
☆许多动物的卵母细胞发生染色体外rDNA扩增。
☆合成P-DNA
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• 不同的Cyclin-CDK复合体表现不同的CDK 活性:不同的周期蛋白在细胞周期中表达的时
相不同,并通过不同的周期蛋白框与不同的 CDK结合,组成不同的cyclin-CDK复合体,表 现出不同的CDK活性。
周期蛋白含量随细胞周期的变化
部分周期蛋白分子结构特征(图14-4)
Hale Waihona Puke 细胞周期蛋白的降解盒与降解途径
部分哺乳动物(A)和酵母细胞(B牙殖和C裂殖)周期 蛋白在细胞周期中的积累及其与CDK活性的关系(图14-5)
四、CDK和CDK抑制因子
• 周期蛋白依赖性蛋白激酶(cyclin-dependent kinase, CDK):由周期蛋白结合并活化的调控 细胞周期进程的蛋白激酶。 CDK通过磷酸化其 底物而对细胞周期进行调控。 • CDK有多种:在人体中发现并命名的CDK包括 CDK1(Cdc2)~CDK13。不同的CDK在细胞 周期中起调节作用的时期不同。 • 某些CDK与cyclin的配对关系及执行的功能的时 期:见表14-1。 • CDK激酶结构域:各种CDK的CDK激酶结构域 保守程度有所不同,但其中有一小段序列则相当 保守,即PSTAIRE序列,与周期蛋白结合有关。
• 成熟卵细胞细胞质移植发现成熟促进因子的存 在:两位科学家分离出第Ⅳ期等待成熟的非洲 爪蟾卵母细胞,并用孕酮进行体外刺激,诱导 卵母细胞成熟,然后进行细胞质移植实验,他 们发现,在成熟的卵细胞的细胞质中必然有一 种物质可以诱导卵母细胞成熟,即成熟促进因 子(MPF);后来还证明,在成熟卵细胞中, MPF已经存在,只需通过翻译后修饰即可转化 为活性状态的MPF。 • 1998年分离获得了MPF:1998年,科学家们 以非洲爪蟾卵为材料,分离获得了微克级的纯 化MPF,并证明其主要含有p32和p45两种蛋 白,并且是一种蛋白激酶。
第十四章 细胞增殖调控与癌细胞
细胞增殖是通过严格调控的细胞周期 来实现的,在细胞周期的不同阶段有一系 列检查点对该过程进行严密监控。不然, 不受约束而生成的细胞将被机体免疫系统 所清除,或者癌变,转化为癌细胞。癌细 胞不仅表现出增殖失控,同时还具有侵润 和转移的特征,最终导致个体的死亡。 第一节 细胞增殖调控 第二节 癌细胞
非洲爪蟾卵细胞成熟过程(Ⅰ~Ⅵ)、受精和 第一次卵裂示意图(图14-2)
成熟卵细胞细胞质移植发现成熟促进因子 ( MPF )的存在(图14-3)
二、p34cdc2激酶的发现及其与MPF的关系
• (已知)非洲爪蟾卵:MPF = p32 + p45;MPF是激酶 • 裂殖酵母:cdc2(基因)→ p34cdc2(蛋白) p34cdc2激酶 →调控G2/M转换;p34cdc2 + p56cdc13。cdc即细胞分裂周 期之缩写。 • 芽殖酵母:cdc28(基因)→ p34cdc28(蛋白) p34cdc28激 酶→调控G1/S和G2/M转换;p34cdc28 ≈p34cdc2(同源物)。 • p34cdc2 ≈ p32(同源物)。 • 海胆卵:含量随细胞周期进程变化而变化的蛋白质即周 期蛋白(cyclin),cyclinB是MPF的另一种主要成分; cyclinB ≈p56cdc13(同源物)。 结论:MPF = 催化亚基单位 (CDK)+ 调节亚 单位(Cyclin)。CDK为周期蛋白(cyclin)依赖性蛋 白激酶
第一节 细胞增殖调控
一、MPF的发现及其作用 二、p34cdc2激酶的发现及其与MPF的关 系 三、周期蛋白 四、CDK和CDK抑制因子 五、细胞周期运转调控 六、其他因素在细胞周期调控中的作用
• MPF(maturation- /mitosis- / M-phasepromoting factor):即(卵细胞)成熟促进 因子,或细胞有丝分裂促进因子,也称M期促 进因子,在细胞周期调控中起重要作用。 • PCC(premature chromosome condensation): 即早熟染色体凝缩,主要是指与M期细胞融合 的间期细胞(G1、S和G2)发生的形态各异的染 色体凝缩。G1期PCC为细单线状(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为双线染色体状(说明DNA 复制已完成),这样的形态变化可能与DNA复 制状态有关。
一、MPF的发现及其作用
一、MPF的发现及其作用
• M期细胞中可能存在细胞有丝分裂促进因子:
M期细胞可以诱导PCC,暗示在M期细胞中可 能存在一种诱导染色体凝缩的因子,称为细 胞有丝分裂促进因子(MPF)。
M期细胞与G1(A)、S(B)和G2(C)期细胞融合诱 导早熟染色体凝缩(PCC)(图14-1)
四、CDK和CDK抑制因子
• CDK的活性受磷酸化修饰调节:细胞内存在多 种因子,对CDK分子结构进行磷酸化修饰,从 而调节CDK的活性。 • CDK抑制蛋白(CDK inhibitor, CKI):指对 CDK起负调控作用的蛋白质,包括Cip/Kip家族 和INK家族。① Cip/Kip家族:包括p21、p27和 p57等,其中p21主要对G1期CDK(CDK2~4和 CDK6)起抑制作用 p21还与DNA聚合酶δ 的辅 助因子增殖细胞核抗原(PCNA)结合,抑制DNA 的复制;② INK家族:包括p16、p15、p18和 p19等,其中p16主要抑制CDK4和CDK6活性。
三、周期蛋白
• 周期蛋白(cyclin):指含量随细胞周期进程
变化而周期性变化的蛋白质,一般在细胞间期内 积累,在细胞分裂期内消失,在下一个细胞周期 中又重复这一消长现象。
• 周期蛋白有多种:酵母中的周期蛋白有
Cln1~3、Clb1~6;哺乳动物细胞中的周期蛋白 A1~2、B1~3、C、D1~3、E1~2、F、G、H、 L1~2、T1~2等。
• 周期蛋白框(cyclin box):指所有周期蛋
白中都存在的约由100个残基组成的相当保守的 氨基酸序列,其功能是介导周期蛋白与CDK结 合。
三、周期蛋白
• 破坏框/降解盒(destruction box):指M
期周期蛋白近N端含有的一段由9个氨基酸残基 组成的特殊序列(RXXLGXIGX),其功能是参 与泛素依赖性的cyclinA和B的降解。在破坏框 之后有一段约40个氨基酸残基组成的Lys(K) 富集区。 • PEST序列:指G1期周期蛋白的C端含有的一 段特殊的PEST氨基酸序列,其功能可能与G1期 周期蛋白的更新(降解)有关。