细胞分裂与细胞周期(课堂PPT)
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不可逆的转换。
两种关键的cyclin-CDK复合物 G1 CDK＝CDK4/6＋cyclinD
活性出现在细胞通过G1期检查点之前，使细胞由G1期向S 期转化 MPF＝CDK1+cyclinB 活性出现在细胞通过G2期检查点之后，驱动有丝分裂开始
1. G1期的调控
G1-CDK 使RB蛋白磷酸化而释放 转录因子E2F,促进G1期细胞跨越 限制点，向S期发生转化。
哺乳动物包括cyclin A~H 在细胞周期的进程中发生周期性的合成与降
解，因此命名为周期蛋白 在细胞周期的各特定阶段，不同周期性蛋白
相继表达，与细胞中其他蛋白结合后，对细 胞周期相关活动进行调节
cyclin C,D,E只在G1期表达并只在G1期向S期转化过程中执 行调节功能，称为G1期周期蛋白。
2. S期的DNA复制
CyclinA -Cdk复合物形成。 CyclinA –Cdk复合物能启动DNA的复制，并且阻止已复制的 DNA再次发生复制。
细胞融合实验表明:只有G1 期的细胞有能力开始DNA 复制,而完成了S期的细胞 G2期细胞则不能进行DNA 复制。
3. G2/M期转化中cyclinB-CDK复合物的作用
6
2. S期DNA完成复制
S期组蛋白继续磷酸化,继G1期进行丝氨酸磷化后,在S 期H1另外丝氨酸位点也将发生磷酸化.而H2A的磷酸化 则存在于整个细胞周期 中心粒复制:相互垂直的一对中心粒彼此分离,各自在其 垂直方向形成一个子中心粒.
7
3. G2期为细胞分裂准备期 DNA、染色体复制完成即进入G2期 主要特点：
细胞生长
合成大量RNA、ATP及一些与M期结构功能相关的蛋 白质。
微管蛋白合成旺盛
合成某些由G2期向M期转化所必需的蛋白
4. M期有丝分裂期 细胞核分裂和细胞质分裂 不同细胞的M期时间差异不大
9
细胞周期各时相的生物化学变化
11
（二）、细胞周期调控
(一) 细胞周期调控系统的核心 1. 细胞周期蛋白 cyclin 特性：
G2晚期形成cyclin-CDK复合物，在促进G2期向M期转换的过程 中起重要作用，该复合物又被称为成熟促进因子（maturation promoting factor，MPF)，意为能促进M期启动的调控因子。
MPF=Cdk1＋cyclinB
MPF磷酸化M期启动有关的蛋白质。如MPF可催化组蛋白HI磷酸化，从而调 节染色体高级组装，引起染色质凝集与启动有丝分裂；MPF可磷酸化核纤 层蛋白。促使核纤层结构解体。
影响Cdk活性的因素
(三)细胞周期的运转
细胞周期的运 转就是细胞周 期调控系统的 关键蛋白激酶 被激活或失活 的过程
细胞周期事件的胞内调控机制
cyclin-Cdk复合物是细胞周期调控体系的核心，其周期性
的形成及降解，引发了细胞周期进程中的特定事件的出现，
并促成了G1期向S期，G2期向M期，中期向后期等关键过程
三、细胞周期及其进程
典型的人的体细胞的细胞周期时间为24小时
G0期，也称静止期， 细胞暂时离开细胞周 期。细胞转化为G0期 多发生在G1期。G0期 细胞一旦得到信号， 会返回细胞周期
(一)细胞周期进程
1.G1期是DNA合成准备期 细胞质分裂结束即进入G1期 主要特点：
RNA、蛋白质合成旺盛，细胞生长体积变大
多种蛋白质磷酸化，H1组蛋白磷酸化与基因转 录活跃相适应
(一)细胞周期进程
1.G1期是DNA合成准备期 细胞质分裂结束即进入G1期 主要特点：
细胞膜对物质转运作用加强，细ຫໍສະໝຸດ Baidu对氨基酸、 核苷酸、葡萄糖等小分子营养物质摄入增加， 保证G1期进行的大量生化合成有充足原料。 另外，细胞对一些可能参与G1期向S期转变 调控物质的转运也增加。
是一类蛋白激酶，但必须与cyclin结合并且特定的氨基酸残 基处于合适的磷酸化状态后才可能具有激酶活性
通过磷酸化多种与细胞周期相关的蛋白，在细胞周期调控中 起关键作用
在细胞周期的不同阶段，不同的Cdk分子被激活，由此引发 或调控细胞周期的主要事件，并促进了G1期向S期，G2期向M 期，中期向后期等关键过程不可逆的转换
现已被鉴定的Cdk为Cdk1-8
在细胞周期进程中cyclin可不断合成与降解，Cdk对蛋白质 磷酸化的作用也因此呈现出周期性的变化
周期蛋白依赖性激酶的活化
抑制cyclin-Cdk复合物形成
p16,p21 抑制Cdk4 p15抑制Cdk4,Cdk6 p24 抑制Cdk1，Cdk2 p27 抑制全部的Cdk-cyclin活性
4
2. S期DNA完成复制 DNA复制开始即进入S期 主要特点：
进行DNA和染色体复制
DNA复制 组蛋白合成
组蛋白的合成与DNA复制同步进行、相互依赖 组蛋白磷酸化 中心体复制完成
2. S期DNA完成复制
•GC含量较高的DNA序列早复制，AT含量较高的DNA序 列复晚制 •常染色质复制在先，异染色质复制在后 •组蛋白的合成与DNA复制是同步进行、相互依存的。新 合成的组蛋白迅速进入胞核，与已复制的DNA结合，组 装成核小体，形成染色体。 •S期末，当DNA复制完成，组蛋白mRNA在短时间内大 量降解.
中期染色体两姐妹染色单体的分离是启动后期的关键 MPF作用：使APC （Anaphase-promoting complex，后期
促进复合物）磷酸化，引起securin蛋白降解，分离酶释放， 分解Scc1，着丝粒分离，进入后期
MPF对M期早期细胞形态结构变化的作用
染色质凝集 核膜裂解：核纤层蛋白丝氨酸磷酸化，引起核纤层纤
维结构解体，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，合微
管发生重排，促进纺锤体的形成 MPF还可通过诱导着丝粒分离而促进中期细胞向后期
的转换
MPF促进中期细胞向后期的转化
cyclin B在间期表达积累，到M期才表现出调节功能，称为 M期周期蛋白。
细胞周期蛋白类型
15
（4）多聚泛素化降解途径
泛素：由76个氨基酸残基组成的高度保守蛋白
Cyclin A/B经多聚泛素化途径被降解
2.细胞周期蛋白依赖性激酶 cyclin-dependent kinase，CDK
特性：
两种关键的cyclin-CDK复合物 G1 CDK＝CDK4/6＋cyclinD
活性出现在细胞通过G1期检查点之前，使细胞由G1期向S 期转化 MPF＝CDK1+cyclinB 活性出现在细胞通过G2期检查点之后，驱动有丝分裂开始
1. G1期的调控
G1-CDK 使RB蛋白磷酸化而释放 转录因子E2F,促进G1期细胞跨越 限制点，向S期发生转化。
哺乳动物包括cyclin A~H 在细胞周期的进程中发生周期性的合成与降
解，因此命名为周期蛋白 在细胞周期的各特定阶段，不同周期性蛋白
相继表达，与细胞中其他蛋白结合后，对细 胞周期相关活动进行调节
cyclin C,D,E只在G1期表达并只在G1期向S期转化过程中执 行调节功能，称为G1期周期蛋白。
2. S期的DNA复制
CyclinA -Cdk复合物形成。 CyclinA –Cdk复合物能启动DNA的复制，并且阻止已复制的 DNA再次发生复制。
细胞融合实验表明:只有G1 期的细胞有能力开始DNA 复制,而完成了S期的细胞 G2期细胞则不能进行DNA 复制。
3. G2/M期转化中cyclinB-CDK复合物的作用
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2. S期DNA完成复制
S期组蛋白继续磷酸化,继G1期进行丝氨酸磷化后,在S 期H1另外丝氨酸位点也将发生磷酸化.而H2A的磷酸化 则存在于整个细胞周期 中心粒复制:相互垂直的一对中心粒彼此分离,各自在其 垂直方向形成一个子中心粒.
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3. G2期为细胞分裂准备期 DNA、染色体复制完成即进入G2期 主要特点：
细胞生长
合成大量RNA、ATP及一些与M期结构功能相关的蛋 白质。
微管蛋白合成旺盛
合成某些由G2期向M期转化所必需的蛋白
4. M期有丝分裂期 细胞核分裂和细胞质分裂 不同细胞的M期时间差异不大
9
细胞周期各时相的生物化学变化
11
（二）、细胞周期调控
(一) 细胞周期调控系统的核心 1. 细胞周期蛋白 cyclin 特性：
G2晚期形成cyclin-CDK复合物，在促进G2期向M期转换的过程 中起重要作用，该复合物又被称为成熟促进因子（maturation promoting factor，MPF)，意为能促进M期启动的调控因子。
MPF=Cdk1＋cyclinB
MPF磷酸化M期启动有关的蛋白质。如MPF可催化组蛋白HI磷酸化，从而调 节染色体高级组装，引起染色质凝集与启动有丝分裂；MPF可磷酸化核纤 层蛋白。促使核纤层结构解体。
影响Cdk活性的因素
(三)细胞周期的运转
细胞周期的运 转就是细胞周 期调控系统的 关键蛋白激酶 被激活或失活 的过程
细胞周期事件的胞内调控机制
cyclin-Cdk复合物是细胞周期调控体系的核心，其周期性
的形成及降解，引发了细胞周期进程中的特定事件的出现，
并促成了G1期向S期，G2期向M期，中期向后期等关键过程
三、细胞周期及其进程
典型的人的体细胞的细胞周期时间为24小时
G0期，也称静止期， 细胞暂时离开细胞周 期。细胞转化为G0期 多发生在G1期。G0期 细胞一旦得到信号， 会返回细胞周期
(一)细胞周期进程
1.G1期是DNA合成准备期 细胞质分裂结束即进入G1期 主要特点：
RNA、蛋白质合成旺盛，细胞生长体积变大
多种蛋白质磷酸化，H1组蛋白磷酸化与基因转 录活跃相适应
(一)细胞周期进程
1.G1期是DNA合成准备期 细胞质分裂结束即进入G1期 主要特点：
细胞膜对物质转运作用加强，细ຫໍສະໝຸດ Baidu对氨基酸、 核苷酸、葡萄糖等小分子营养物质摄入增加， 保证G1期进行的大量生化合成有充足原料。 另外，细胞对一些可能参与G1期向S期转变 调控物质的转运也增加。
是一类蛋白激酶，但必须与cyclin结合并且特定的氨基酸残 基处于合适的磷酸化状态后才可能具有激酶活性
通过磷酸化多种与细胞周期相关的蛋白，在细胞周期调控中 起关键作用
在细胞周期的不同阶段，不同的Cdk分子被激活，由此引发 或调控细胞周期的主要事件，并促进了G1期向S期，G2期向M 期，中期向后期等关键过程不可逆的转换
现已被鉴定的Cdk为Cdk1-8
在细胞周期进程中cyclin可不断合成与降解，Cdk对蛋白质 磷酸化的作用也因此呈现出周期性的变化
周期蛋白依赖性激酶的活化
抑制cyclin-Cdk复合物形成
p16,p21 抑制Cdk4 p15抑制Cdk4,Cdk6 p24 抑制Cdk1，Cdk2 p27 抑制全部的Cdk-cyclin活性
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2. S期DNA完成复制 DNA复制开始即进入S期 主要特点：
进行DNA和染色体复制
DNA复制 组蛋白合成
组蛋白的合成与DNA复制同步进行、相互依赖 组蛋白磷酸化 中心体复制完成
2. S期DNA完成复制
•GC含量较高的DNA序列早复制，AT含量较高的DNA序 列复晚制 •常染色质复制在先，异染色质复制在后 •组蛋白的合成与DNA复制是同步进行、相互依存的。新 合成的组蛋白迅速进入胞核，与已复制的DNA结合，组 装成核小体，形成染色体。 •S期末，当DNA复制完成，组蛋白mRNA在短时间内大 量降解.
中期染色体两姐妹染色单体的分离是启动后期的关键 MPF作用：使APC （Anaphase-promoting complex，后期
促进复合物）磷酸化，引起securin蛋白降解，分离酶释放， 分解Scc1，着丝粒分离，进入后期
MPF对M期早期细胞形态结构变化的作用
染色质凝集 核膜裂解：核纤层蛋白丝氨酸磷酸化，引起核纤层纤
维结构解体，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，合微
管发生重排，促进纺锤体的形成 MPF还可通过诱导着丝粒分离而促进中期细胞向后期
的转换
MPF促进中期细胞向后期的转化
cyclin B在间期表达积累，到M期才表现出调节功能，称为 M期周期蛋白。
细胞周期蛋白类型
15
（4）多聚泛素化降解途径
泛素：由76个氨基酸残基组成的高度保守蛋白
Cyclin A/B经多聚泛素化途径被降解
2.细胞周期蛋白依赖性激酶 cyclin-dependent kinase，CDK
特性：