细胞周期与细胞分裂
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11
第二节 细胞周期调控
◆细胞周期的控制系统 (cell-cycle control system)
细胞周期的控制类似于中央控制系统 (central control system) 。
12
? 细胞周期蛋白 cyclin
随细胞周期变化呈周期性出现与消失的蛋 白质，可分为 A、B、C、D、E、F、G、H 8大 类。与其他蛋白结合后 , 参与细胞周期相关活 动的调节。
16
哺乳动物细胞周期受多种 Cdks 和cyclin 的调控
? G1期：cyclin D表达，并与CDK4 、CDK6 结合，使下游的 蛋白质如Rb 磷酸化，Rb 释放出转录因子E2F ，促进许多 基因的转录，如编码cyclinE 、A和CDK2 的基因。
Cyclin D 与CDK 结合使Rb释放结合的转录因子E2F
②S期(synthesis phase) ，DNA 复制期；
③G2期(gap2) ，复制完成到有 丝分裂开始之前；
④M期又称D期(mitosis or division) ，分裂开始到结束。
不是每种细胞都有四个时期，如胚胎细胞无 G1
4
Embryonic cell cycles
5
1. G 1期
不稳定蛋白 (U蛋白) 触发蛋白(trigger protein)
人的肝细胞
～Leabharlann Baidu 年 9
? 细胞周期和细胞类群 ◆持续分裂细胞 ◆终端分化细胞
永久性失去了分裂能力的细胞。 ◆G0细胞
又称休眠细胞。暂时脱离细胞周期 ,不 进行增殖 ,也叫静止细胞群 ,如某些免 疫淋巴细胞, 肝,肾细胞等。
10
G0期
G0期/G0态(G0 state) ：有的细胞不进入下一周期而暂 时退出了细胞周期
CHAPTER 11
细胞增殖 和细胞周期
1
细胞增殖（ Proliferation ）： 生命的基本 特征，种族繁衍、个体发育、机体修复等 都离不开细胞增殖。
?一个大肠杆菌若按20分钟分裂一次，并保持这一速度， 则两天即可超过地球的重量。
?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。
由于受周期蛋白的激活而得名。
cell division cycle
cdc 基因的编码产物 —— cdc 蛋白
目前命名的有： CDK1(cdc2), CDK2, CDK3, CDK4, …, CDK8
cdc 蛋白共同特点：
(1) 含有一段类似的氨基酸序列； (2) 都可以与 cyclin 结合，并将周期蛋白作为调节亚基单位
2. S 期
? DNA复制
? 合成组蛋白 ? 合成非组蛋白
7
3. G 2期
? DNA含量加倍 ? 合成某些特定蛋白质
蛋白质激酶：G2期末被激活
? 可使核纤层蛋白磷酸化 ，导致核膜在前期末破裂； ? 也可催化 H1组蛋白高度磷酸化 ，引起 染色质 在临
近有丝分裂时 开始凝缩 。
8
细胞周期持续的时间
17
G1-S期：cyclinE 与CDK2 结合，促进细胞进入S期。 CyclinE 的抗体能使细胞停滞于G1期。 G2-M 期：cyclinA、cyclinB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。
Cyclin A 开始合成
促使染色体凝集，使 G2进入M期的因子。由 Cdk 和G2期周期蛋白组成。
哺乳动物的 MPF是由Cdk1 和cyclin B组成的 复合物。
Cdk 是催化亚基, cyclin是调节亚基。
20
MPF
的 结 构
21
① 细胞进入G2 期，CyclinB 浓度及活性升高，它与CDK1 结合， 使CDK1 的活性位点暴露出来，此时CAK 进一步磷酸化CDK1 ， 但是由于CDK 分子内尚有另外两个抑制性位点被Wee1磷酸化， 使CDK1 仍处于抑制状态，属于负调控。 ② 到G2 期末，磷酸酶cdc25使CDK1的两个抑制性位点去磷酸 化，解除了Wee1的抑制作用，使CDK1 有活性，属于正调控。 ③ CyclinB 与CDK1 解体，MPF 失活，M期向G1期转化。
Cyclin C D 出现晚，启动S期 E
Cyclin A
cdk2
降 解
DNA 开始 合成
Cyclin B 在
降
G2末到高峰
解
G1
S
G2
M
Cyclin D 非常关键
加入抗cyclin D的抗体
细胞不能进入 S期
18
? MPF
成熟促进因子 (maturation promoting factor ，MPF ）
膜运输增加
专一蛋白质合成
DNA 复制酶出现
脱氧核糖核苷
RNA 合成
库存增加
抑素 (chalone)
有丝 分裂
R G1期
S期 (DNA 合成 )
蛋白质合成
H磷1组酸蛋化白
微管蛋白
多核糖体重聚
对诱变剂敏感
组蛋白 RNA 的合成
哺乳动物细胞在 G 1期中的一些主要的生理、生化变化
6
R: G1期的限制点(restriction point )
14
Cyclins 家族
分裂Cyclins ，包括CyclinA 、B、G、 H等，调节G2期细胞进入M期；
G1期Cyclins ，包括CyclinC 、D和E， 调节G1期细胞进入S期。
Cyclins 表达量随细胞周期的转换而改变。
15
? 细胞周期蛋白依赖激酶（CDK）
cyclin-dependent protein kinases
一般：12～32hs, M 期30～60min 。
人的细胞周期约为 24小时：M期 30分钟， G1期 9小时，S期 10小时，G2期 4.5小时。
不同细胞周期长短的差别在 G1期。
细胞类型
细胞周期时间
早期的蛙胚细胞
30 分钟
酵母细胞
1.5 ～3 小时
肠表皮细胞
～12 小时
培养的哺乳动物成纤维细胞
～20 小时
?一个卵细胞发育到成人的1013个，约200 种类型。
细胞增殖是通过细胞周期（cell cycle）来实现的。
2
第一节 细胞周期(cell cycle)
细胞周期是指 连续分裂的细胞从 一次分裂结束后开 始,到下次分裂终 止所经历的全过程。
3
一、细胞周期时相及类型
①G1期(gap1) ，DNA复制之前 的间隙
22
MPF （M-CdK, CDK1 ）激发M期事件使细胞进入 M期
MPF
核纤层蛋 白磷酸化
核膜破裂
组蛋白 H1 磷酸化
染色体凝集
第二节 细胞周期调控
◆细胞周期的控制系统 (cell-cycle control system)
细胞周期的控制类似于中央控制系统 (central control system) 。
12
? 细胞周期蛋白 cyclin
随细胞周期变化呈周期性出现与消失的蛋 白质，可分为 A、B、C、D、E、F、G、H 8大 类。与其他蛋白结合后 , 参与细胞周期相关活 动的调节。
16
哺乳动物细胞周期受多种 Cdks 和cyclin 的调控
? G1期：cyclin D表达，并与CDK4 、CDK6 结合，使下游的 蛋白质如Rb 磷酸化，Rb 释放出转录因子E2F ，促进许多 基因的转录，如编码cyclinE 、A和CDK2 的基因。
Cyclin D 与CDK 结合使Rb释放结合的转录因子E2F
②S期(synthesis phase) ，DNA 复制期；
③G2期(gap2) ，复制完成到有 丝分裂开始之前；
④M期又称D期(mitosis or division) ，分裂开始到结束。
不是每种细胞都有四个时期，如胚胎细胞无 G1
4
Embryonic cell cycles
5
1. G 1期
不稳定蛋白 (U蛋白) 触发蛋白(trigger protein)
人的肝细胞
～Leabharlann Baidu 年 9
? 细胞周期和细胞类群 ◆持续分裂细胞 ◆终端分化细胞
永久性失去了分裂能力的细胞。 ◆G0细胞
又称休眠细胞。暂时脱离细胞周期 ,不 进行增殖 ,也叫静止细胞群 ,如某些免 疫淋巴细胞, 肝,肾细胞等。
10
G0期
G0期/G0态(G0 state) ：有的细胞不进入下一周期而暂 时退出了细胞周期
CHAPTER 11
细胞增殖 和细胞周期
1
细胞增殖（ Proliferation ）： 生命的基本 特征，种族繁衍、个体发育、机体修复等 都离不开细胞增殖。
?一个大肠杆菌若按20分钟分裂一次，并保持这一速度， 则两天即可超过地球的重量。
?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。
由于受周期蛋白的激活而得名。
cell division cycle
cdc 基因的编码产物 —— cdc 蛋白
目前命名的有： CDK1(cdc2), CDK2, CDK3, CDK4, …, CDK8
cdc 蛋白共同特点：
(1) 含有一段类似的氨基酸序列； (2) 都可以与 cyclin 结合，并将周期蛋白作为调节亚基单位
2. S 期
? DNA复制
? 合成组蛋白 ? 合成非组蛋白
7
3. G 2期
? DNA含量加倍 ? 合成某些特定蛋白质
蛋白质激酶：G2期末被激活
? 可使核纤层蛋白磷酸化 ，导致核膜在前期末破裂； ? 也可催化 H1组蛋白高度磷酸化 ，引起 染色质 在临
近有丝分裂时 开始凝缩 。
8
细胞周期持续的时间
17
G1-S期：cyclinE 与CDK2 结合，促进细胞进入S期。 CyclinE 的抗体能使细胞停滞于G1期。 G2-M 期：cyclinA、cyclinB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。
Cyclin A 开始合成
促使染色体凝集，使 G2进入M期的因子。由 Cdk 和G2期周期蛋白组成。
哺乳动物的 MPF是由Cdk1 和cyclin B组成的 复合物。
Cdk 是催化亚基, cyclin是调节亚基。
20
MPF
的 结 构
21
① 细胞进入G2 期，CyclinB 浓度及活性升高，它与CDK1 结合， 使CDK1 的活性位点暴露出来，此时CAK 进一步磷酸化CDK1 ， 但是由于CDK 分子内尚有另外两个抑制性位点被Wee1磷酸化， 使CDK1 仍处于抑制状态，属于负调控。 ② 到G2 期末，磷酸酶cdc25使CDK1的两个抑制性位点去磷酸 化，解除了Wee1的抑制作用，使CDK1 有活性，属于正调控。 ③ CyclinB 与CDK1 解体，MPF 失活，M期向G1期转化。
Cyclin C D 出现晚，启动S期 E
Cyclin A
cdk2
降 解
DNA 开始 合成
Cyclin B 在
降
G2末到高峰
解
G1
S
G2
M
Cyclin D 非常关键
加入抗cyclin D的抗体
细胞不能进入 S期
18
? MPF
成熟促进因子 (maturation promoting factor ，MPF ）
膜运输增加
专一蛋白质合成
DNA 复制酶出现
脱氧核糖核苷
RNA 合成
库存增加
抑素 (chalone)
有丝 分裂
R G1期
S期 (DNA 合成 )
蛋白质合成
H磷1组酸蛋化白
微管蛋白
多核糖体重聚
对诱变剂敏感
组蛋白 RNA 的合成
哺乳动物细胞在 G 1期中的一些主要的生理、生化变化
6
R: G1期的限制点(restriction point )
14
Cyclins 家族
分裂Cyclins ，包括CyclinA 、B、G、 H等，调节G2期细胞进入M期；
G1期Cyclins ，包括CyclinC 、D和E， 调节G1期细胞进入S期。
Cyclins 表达量随细胞周期的转换而改变。
15
? 细胞周期蛋白依赖激酶（CDK）
cyclin-dependent protein kinases
一般：12～32hs, M 期30～60min 。
人的细胞周期约为 24小时：M期 30分钟， G1期 9小时，S期 10小时，G2期 4.5小时。
不同细胞周期长短的差别在 G1期。
细胞类型
细胞周期时间
早期的蛙胚细胞
30 分钟
酵母细胞
1.5 ～3 小时
肠表皮细胞
～12 小时
培养的哺乳动物成纤维细胞
～20 小时
?一个卵细胞发育到成人的1013个，约200 种类型。
细胞增殖是通过细胞周期（cell cycle）来实现的。
2
第一节 细胞周期(cell cycle)
细胞周期是指 连续分裂的细胞从 一次分裂结束后开 始,到下次分裂终 止所经历的全过程。
3
一、细胞周期时相及类型
①G1期(gap1) ，DNA复制之前 的间隙
22
MPF （M-CdK, CDK1 ）激发M期事件使细胞进入 M期
MPF
核纤层蛋 白磷酸化
核膜破裂
组蛋白 H1 磷酸化
染色体凝集