第十章-细胞周期及其调控(研究生)
《细胞周期与调控》PPT课件
不同细胞的TC差别很大 TC与 TG1的变化一致 TS + TG2 + TM 值比较稳定,约12-24小时 TM 较小,约1小时左右
可见, G1期时间决定细胞周期时间
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二、细胞周期各时相的划分
细胞增殖周期 （TC ）
ＤＮＡ合成前期（Ｇ１期） ＤＮＡ合成期（Ｓ期）
ＤＮＡ合成后期（Ｇ２期） 分裂期（M）
Ｇ0 期细胞的特点：
表型分化的细胞，其性质与Ｇ1期相似，因此，可视为延 长了的Ｇ1期细胞
暂停分裂 可恢复增殖能力 对药物的敏感性差
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细胞周期各时相生化特点的总结
G1
S
G1A
G1B
G2
M
RNA合成 S期需要的酶 蛋白质合成 及前体物质 核糖体形成 的合成 （细胞生长 （为DNA复 物质积累） 制做准备）
P27还可阻止Rb蛋白磷酸化，其过度表达能抑制细 胞进入G1期。
p27在调节细胞进入和退出M期中起重要作用，抗 丝裂原环境中细胞生长停滞与p27—CDK2复合物的量 相关。
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二、细胞周期素依赖激酶
(cyclin-dependent kinase，CDK) CDK是一类重要的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，包括 CDK1—7种。
催化亚基 CDK 复合物
调节亚基 cyclin。 ATP的结合部位
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三、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂
（CDK inhibitory protein CKIS） CKIS是CDK抑制蛋白，通过竞争性地抑制cyclin或cyclin—
低磷酸化的Rb还可刺激cyclin D1的转录， 使其合成增加，并活化再导致Rb磷酸化，这 样形成负反馈环以调节cyclin D1的表达。
生物：细胞周期及其调控
第三节 细胞周期的化学调控
一、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂
第三节 细胞周期的化学调控
二、微管蛋白活性抑制剂
第三节 细胞周期的化学调控
二、微管蛋白活性抑制剂
作用于微管的药物
以上药物可作用于微管，阻止细胞分裂，可用于癌症治疗。
第四节 细胞调亡的概念及生物学特征
细胞死亡的两种方式：细胞坏死和细胞凋亡。
第一节 细胞周期的基本概念
2、S期——合成DNA、组蛋白及DNA复制所需要 的酶，6－8h。 (1) 细胞形态变得更为扁平，外表光滑无泡， 微绒毛少且不明显。 (2) DNA聚合酶及四种脱氧核糖核苷酸含量急剧 升高，RNA聚合酶活跃，DNA含量增加一倍。 (3) DNA复制是多起点、双向复制的。存在“开 启”和“关闭”机制。合成前设有“检查点” （check point）。 (4) DNA合成和组蛋白合成同步、密度相应。
可分为连续四个阶段：G1期（gap1 phase），S期（synthesis ~），G2期（gap2 ~），M期（mitotic ~，有丝分裂期）。
又可分为两个主要时期：M期和分裂间期 （interphase）。
第一节 细胞周期的基本概念
△ 分裂间期 （interphase）——上次 有丝分裂终了到本次有丝 分裂开始的时间，包括： G1、S和G2三个阶段。 △ M期——分为细胞的有 丝分裂（复制的染色体的 分配）和胞质分裂（整个 细胞一分为二，形成两个 子细胞）两个阶段。
《细胞周期与调控》课件
p53蛋白
p53蛋白是一个重要的肿瘤抑制因子，它可以影响S期的进程，当 DNA损伤时，p53蛋白可以诱导细胞停滞在G1期或G2期，以修复
损伤或避免复制异常的DNA。
S期的问题与进展
DNA损伤与修复
在S期，如果DNA受到损伤，复制会停止，细胞会尝试修复损伤。 然而，如果损伤过于严重或无法修复，细胞可能会进入凋亡程序。
生长因子
生长因子通过与细胞表面受体结合，影响细胞生 长和分裂。
细胞内信号转导
细胞内信号转导途径如MAPK、PI3K等参与G1期 的调控。
转录因子
转录因子如E2F、p53等在G1期发挥关键作用，调 控基因表达。
G1期的进展与问题
进展
随着对细胞周期调控机制的深入研究 ，人们发现了许多参与G1期调控的 分子和信号途径。
随着DNA的复制，细胞体积略有增大，以满足DNA合成和细胞
生长的需求。
S期的调控因子
生长因子
一些生长因子如EGF、TGF等可以影响S期的起始和持续时 间，调控DNA的复制过程。
细胞周期蛋白
细胞周期蛋白如Cyclin A、Cyclin E等在S期起到重要的调控作用 ，它们可以与CDK（细胞周期蛋白依赖性激酶）结合，促进DNA
细胞周期蛋白的调节因子
一些调节因子可以与细胞周期蛋白结合，影响其稳定性或 磷酸化状态，从而调控细胞周期的进程。
激酶的调节作用
CDK激酶的活性调
节
CDK激酶的活性受到多种因素的 调节，包括其自身的磷酸化和去 磷酸化，以及与细胞周期蛋白的 结合。
激酶之间的相互作
用
不同的激酶之间存在相互作用， 可以相互调节对方的活性，从而 影响细胞周期的进程。
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细胞周期及其调控
人为分为6期：
Байду номын сангаас
前期 前中期 中期 后期 末期 胞质分裂
5.3 细胞周期调控
1、细胞周期检验点
在细胞周期中存在某些位点，在适宜的外界条件出现之前， 细胞周期便不能从该位点向下一阶段推进，这些位点叫做 检验点（checkpoint）
2、调节细胞周期的关键分子发现
20世纪70年代初，美国科学家Hartwall用芽殖酵母作实验材 料，利用温度敏感突变株（在适宜的温度下和野生型一样） [阻断在不同细胞周期阶段的]，分离出了几十个与细胞分裂 有关的基因(cell division cycle gene ，CDC)。 CDC突变体，在非允许温度条件下，大部分细胞被阻断在 G1/S交界处，小部分被阻断在G2/M处 证实了在G1期后，以及G2/M间确实存在着“分子开关”
5 细胞周期及其调控
• 细胞周期概况 • 有丝分裂 • 细胞周期调控
细 胞 周 期
指从上一次细胞分裂开始，到下一 次细胞分裂开始之间的时间
5.1 细胞周期概况
G1期：DNA合成前期
S
间期 S期：DNA合成期 G2期: DNA合成后期
G1
G0
有些细胞暂时 离开细胞周期 进入G0期(休 眠期),停止分 裂
而许多细胞，如成纤维细胞等平时不在细胞周期中，当生 物体受伤需要修复时，再进入细胞周期，开始分裂，促进 伤口愈合 另一些细胞分化程度很高，不在细胞周期中，一旦形成后， 便终生不再分裂，称终末分化细胞，如神经细胞、心肌细 胞等 因心肌炎损坏的心肌细胞便无法修复，而由结缔组织代替
5.2 有丝分裂时相
• 2001年10月8日美国人Hartwell、英国人 Nurse、Hunt因 对细胞周期调控机理的研究而荣获诺贝尔生理医学奖
细胞周期及其调控研究
细胞周期及其调控研究作为细胞生物学的一个分支，细胞周期研究已经成为生命科学的重要研究领域之一。
细胞周期是指细胞从一开始分裂到最终分裂结束的一个复杂的过程。
这个过程是由许多分子调控的，因此对于细胞周期调控的研究已经成为当前生命科学的热点和前沿问题之一。
1.细胞周期各阶段的定义细胞周期分为四个不同的阶段，包括G1期、S期、G2期和M 期。
其中G1期是指细胞从上一次分裂到DNA合成开始的这段时间；S期是指DNA复制的时期；G2期是指DNA复制完成到有丝分裂开始的这段时间；M期是指有丝分裂的时期，包括五个不同的亚相：前期、早期、中期、晚期和末期。
2.细胞周期的调控机制细胞周期调控是由多种分子参与的复杂生物学过程。
其中最重要的是细胞周期素与其受体（得名于它们最初被发现时的特定周期表现）的相互作用。
CDK活性的调控和蛋白酶的激活也是细胞周期调控中的关键过程。
在细胞周期的不同阶段，不同的蛋白质会通过其活性的变化而发挥其调控作用。
3.细胞周期在癌症的发生中的作用细胞周期调控异常会导致机体不能正常地检测和纠正DNA损伤，从而导致细胞在不适当的时候进入S期和M期。
这些都会导致癌症的发生。
这种细胞周期的异常分为两种不同的类型：一种是由于细胞周期素与其受体的不正常相互作用所致，另一种是由于其他调控机制的变化所导致的。
在现代医学领域，研究细胞周期调控异常的机制已成为研究生物学和治疗癌症的焦点。
特别是在抗肿瘤化学治疗中，根据细胞周期不同阶段和癌细胞与正常细胞之间的不同反应，成功地设计出了许多针对癌症的治疗方案，有效地控制了癌症细胞的增殖。
细胞周期的调控是复杂的过程，它涉及到很多分子及其相互作用的复杂网络。
在未来，细胞周期调控机制的深入研究将有助于我们理解生命中最基本的机制，并且可能带来治疗癌症和其他疾病的新途径。
细胞周期以及细胞周期的调控机制
细胞周期以及细胞周期的调控机制介绍细胞是生命体的基本单位，具有自我复制并遗传信息的能力。
在细胞的生命周期中，细胞不断进行着分裂、生长和差异化等过程，由此控制着生命的多样性和复杂性。
细胞周期是指从细胞分裂开始到细胞分裂结束的所有过程。
细胞周期包括四个阶段：G1期、S期、G2期和M期。
细胞周期的调控是维持细胞功能和遗传稳定性的重要机制。
在细胞周期中，细胞通过内外信号的调节实现了对细胞周期的精密调控。
细胞周期的四个阶段1. G1期细胞分裂后，进入G1期（G from Gap），该阶段通常是细胞周期最长的阶段，它是进行生长和修复DNA损伤的时间。
在这个阶段，细胞的各种生理代谢活动是最为活跃的，包括蛋白质合成、细胞膜的合成和能量储存。
在G1期还会发生DNA损伤的检测和修复，及各种信号分子的表达释放等活动。
2. S期S期表示的是DNA复制期，即细胞的DNA会经过DNA聚合酶的合成，将DNA一份复制为两份，以便在细胞分裂前分配给下一代细胞。
在S期中，染色体的DNA缩短成为可见的双丝染色体（chromatids）。
3. G2期G2期代表的是细胞生长和准备分裂的时间。
G2期是指从DNA合成结束到细胞核分裂的准备阶段，该阶段细胞会检测复制是否正常，一些不正常的细胞会自我破坏。
细胞在这个阶段等待一些调控蛋白质的信号，如核酸酶A（CDK1），以准备进入M期。
4. M期M期或称为有丝分裂期，分为前、中、后三个阶段，即早期（prophase）、中期（metaphase）和晚期（anaphase，telophase），在这个过程中，染色体在准备分裂并完成分裂过程。
在M期中，亦即有丝分裂阶段中，包括纺锤体的形成、染色体的对分以及分裂成两个子细胞。
细胞周期的调控细胞周期的调控涉及多个蛋白质、信号分子和环境因素。
这些因素的作用包括：调节细胞周期中的四个阶段之间的转换；在细胞周期中执行丝分裂机构的形成与分离；控制细胞是否开始分裂或停止分裂，等等。
细胞周期的调控研究
细胞周期的调控研究一、简介细胞周期是指细胞生长和分裂的整个过程。
细胞周期分为四个不同的阶段：G1期、S期、G2期和M期。
在细胞周期中，多种信号分子和相互响应的基因参与到细胞周期过程的调节中。
异常的细胞周期调节会导致癌症等疾病的发生。
二、细胞周期的调控细胞周期的调控其实是一个十分复杂的过程，前后涉及到不同的信号分子和响应的基因。
1. 周期蛋白激酶的作用周期蛋白激酶（CDK）是细胞周期的主要调节因子之一。
在不同的周期阶段，不同的CDK与其特定的协同调节因子结合成活性复合物，从而调控细胞周期。
例如，S期调控是由CDK2和其协同调节因子来实现的。
2. 细胞周期的相关基因另外，多种细胞周期相关基因参与到细胞周期过程的调控中。
如细胞分裂素，它能够直接激活CDK来调节细胞周期。
p53基因则能够调节G1期的进程。
研究表明，p53调节作用异常会导致许多癌症的发生。
3. 细胞因子的调控作用细胞因子也是细胞周期的重要调节因子之一。
细胞周期过程中细胞因子的调控可以影响细胞周期的不同阶段。
比如，促使细胞进入S期的细胞因子包括成长因子、显微鞭毛管素、接触抑制因子和小分子激素等。
三、细胞周期调控在疾病中的作用细胞周期异常调控是导致许多疾病的根本原因，特别是癌症。
许多癌症都与细胞周期的异常调节有关。
CDK调节及其协同因子的缺陷、调节因子的降解、p53基因突变和染色体损害等都会导致细胞周期异常。
对于肿瘤细胞的治疗，一些化学治疗手段正是利用肿瘤细胞细胞周期异常调控的这个特点，选择性地杀伤肿瘤细胞以避免繁殖和扩散。
四、结语细胞周期的调控是细胞生物学的重要研究领域。
深入了解细胞周期调控的机制和相关基因突变对于治疗肿瘤等疾病具有重要的意义。
未来随着研究技术的进一步深入，相信细胞周期的调控研究将会得到更快的发展。
细胞周期及其调控 ppt课件
调节M-cyclin的泛素化作用系统为分裂后期促进 复合物（anaphase-promoting complex， APC）
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泛素（ubiquitin ）一个高度保守的蛋白质，由76 个氨基酸残基组成
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
一、概述
调节细胞分裂与死亡的生化通路与生物化
学和细胞生物学密切相关。
这些通路通常涉及多种信号转导蛋白，它 们一般具有酶活性（多为激酶、磷酸酶、蛋白 酶），或者通过与其他蛋白质结合并诱导相关蛋 白质的构象改变而传递信号。
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细胞凋亡或死亡
P53
P21
Rb-p
E2F
G1/S-Cdk G1/S-cyclin
E2F
Rb
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陶俊宇
对细胞分裂和死亡的信号通路调节是非常 复杂的，并非简单地将信号自一个分子传递到下 一个分子的线性过程，部分通路甚至是多个平行 的通路通过节点连接、作用而形成的网络，相互 间可以串话。
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二、细胞周期及其调节
细胞周期 （cell cycle ）:连续分裂的细胞从上一次有丝分 裂结束到下一次有丝分裂完成所经历的整个过程。包含G1 期、S期、G2期期、M期四个阶段。
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在G0期，细胞休眠或早衰。 休眠细胞不参与细胞周期，但可以通过生长刺激
（如提高环境中的生长因子浓度）使其重新进入 分裂周期。早衰细胞则不能。 不同的细胞G0期休眠期不同。成纤维细胞与上皮 细胞的G0期休眠很短或没有，成人的肝细胞每年 约分裂一次，而成人脑细胞几乎从不分裂。 与G1相比，G0期细胞的代谢率，蛋白质转化与合 成率都比较低，并且缺乏细胞周期相关的关键蛋 白，包括周期蛋白依赖性激酶和相关的调节蛋白。
大学课程《细胞生物学》章节测试及参考答案
大学课程《细胞生物学》章节测试及参考答案第十章细胞增殖及其调控一、名词解释1、细胞周期2、细胞周期检验点3、细胞同步化4、有丝分裂5、减数分裂二、填空题1、在细胞有丝分裂中, 微管的作用是；微丝的作用是。
2、中心粒是由_________构成的，每个中心体各含有一对互相__________的中心粒，在细胞周期的______________期进行复制。
3、动物细胞的有丝分裂器有、、和四种类型的微管；植物细胞中没有。
4、细胞分裂的方式有、和。
5、细胞周期可分为四个时期即、、和。
6、最重要的人工细胞周期同步化的方法有阻断法和阻断法。
7、2001年诺贝尔医学和生理学奖授予了三位科学家，他们在方面作出了杰出贡献。
8、按照细胞增殖能力不同，可将细胞分为三类即、和。
9、在细胞周期调控中，调控细胞越过G1/S期限制点的CDK与周期蛋白的复合物称为。
10、以培养细胞为材料，通过有丝分裂选择法可以获得M期的细胞，这是因为培养的细胞在M期时。
11、用DNA合成阻断法获得同化细胞时，常用的阻断剂是和。
12、MPF由两个亚单位组成，即和。
当两者结合后表现出蛋白激酶活性，其中为催化亚单位，为调节亚单位。
13、肝细胞和肌细胞属于不同细胞周期类型，肝细胞在受到损伤情况下能进行分裂，而肌细胞却不行，由此可判断肝细胞属于，而肌细胞属于。
14、细胞周期中重要的检验点包括、、和。
15、根据染色体的行为变化，人为地将有丝分裂划分为、、、和、、等六个时期。
16、在减数分裂的前期发生同源染色体的和等位基因的；在有丝分裂后期中，是发生分离，而在减数分裂后期I中则是发生分离。
三、选择题1、若在显微镜下观察到的某细胞具有核仁, 并且核物质与细胞质的界限清晰, 则可判定此细胞处于细胞的( )。
A、间期B、前期C、中期D、后期2、在细胞分裂中期与纺锤体的动粒微管相连，保证染色体平均分配到两个子细胞中的结构是（）。
A、复制源B、着丝粒C、端粒D、动粒3、关于细胞周期限制点的表述，错误的是（）。
第十章细胞增殖与调控-复习知识点
第十一章细胞增殖及其调控-细胞增殖是细胞生命活动的重要特征之一；细胞增殖的意义细胞增殖是生物繁育的基础；成体生物仍然需要细胞增殖，以弥补代谢过程中的细胞损失; ・细胞增殖被严密的调控机制所监控。
细胞分裂类型无丝分裂J有丝分裂I减数分裂分裂间期：G1期T S期T G2期分裂期：M期：前期、中期、后期、末期＞同种细胞间周期时间长短相似或相同；不同种类细胞间，周期长短差别大。
＞S+G2+M的时间变化较小，细胞周期时间长短差别在G1期。
（卵细胞，G1短；白血病细胞，G1长。
）＞部分细胞的细胞周期没有G1、G2期。
（上皮基底层细胞）作用：检验DNA是否损伤；细胞大小和合适的环境条件；影响因素：外在因素一一营养供给、相关的激素刺激内在因素 -- 一些与细胞分裂周期相关的基因（cdc）.连续分裂细胞：在细胞周期中连续运转的细胞，又称为连续分裂细胞或可育细胞。
如表皮生发层细胞、部分骨髓细胞。
三种命运 Y 休眠细胞（G0期）：暂时离开细胞周期，细胞分裂，去执行一定的生物学功能。
在适当的刺激下可重新进入细胞周期的细胞，又称为G0期细胞或休眠细胞，如淋巴细胞、肝、肾细胞等。
终端分化细胞：不可逆地脱离细胞周期，丧失分裂能力，保持生理机能活动的细胞，又称终端细胞，如神经、肌肉、多形核细胞等。
G1期特点：「G1期是细胞周期中最长的时期；如果缺乏营养，或抑制增殖的信号，细胞会进入G0期；G1 期有两个checkpoints restriction point 和G1 DNA damage checkpoint L肿瘤细胞失去这些checkpoints在没有环境刺激信号时，和DNA受损时，仍继续分裂。
G0期特点：G0期细胞不敏感；给予适当的刺激,G0期可以重新进入细胞周期E I ^HULU VIL ^YOF CHROWIOSOUE^Rastrictan point;(2) S 期DNA 合成期：按半保留复制的方式进行DNA 精确复制特点：多个复制起始点、 DNA 复制不同步、组蛋白合成与DNA 复制同步(3) G2 期合成RNA 和蛋白质，为细胞进入有丝分裂做准备， 如微管蛋白、ATP;染色体由 检验点x2: G2 DNA 损伤检验点：如果发现未配对的或受损的 DNA ，会激活-的级联反应，导致 G2-delay ;中心体复制检验点： 检查中心体是否复制(4) M 期：有丝分裂期中期检验点(也称纺锤体组装检验点)A H Cell cycle details(not to scale) Mitosis Check for damaged or unrlLplicnfrd ONA Cht-ck tor cridupli jaied centrosomesyCheck for cMromosome attachrnert to miiotic spindle C ^tokinesi &Resting stale Chmck fg ：* ChromosQine attach menr to spindle* Cell size • Nutrients* Growth factors • DNA damage Resting state (GO)Ch&ck for ： * Cell eize• DMA replication Spindle Assembty Checkpoint G1 Checkpoint G2 Checkpoint Cohesion (.is'dblisJie J n S phase ，少钉Cbedt forDNA damage的/G8WW 丿 in masa7 CentrosomeduplicationChromasom eduplication2n 变成4n ;个蛋白激酶二.有丝分裂1.过程：前期：染色质凝集，核仁消失，前期末动粒（蛋白复合物）形成，与着丝粒相连；有丝分裂器开始装配，分裂极确定：中心体复制完成，移向两极，参与纺锤体的装配；早中期（指核膜破裂到染色体排列到赤道板之前的这段时间）：核膜瓦解；星体装配纺锤体，纺锤丝捕获染色体；染色体开始整列；中期（染色体排列到赤道面上，到姊妹染色单体开始分向两极的一段时间）：染色体排列在赤道面；后期：姐妹染色单体向两极移动（后期A）;纺锤体两极分离，细胞被拉长（后期B）;末期：姐妹染色单体分离到达两极，动粒微管消失，极微管继续加长；到达两极的染色单体开始去浓缩，核纤层与核膜重新组装，分别形成两个子代细胞核；核仁也开始重新组装，RNA合成功能逐渐恢复胞质分裂植物细胞：成膜体，细胞板（微管、ER Golgi体）成膜体：分裂未期，赤道面处的纺缍丝保留下来，并增加微管数量，向四周扩展，桶状结构。
细胞周期及其调控
细胞周期及其调控细胞是构成生命体的基本单位，其生命周期可以被分为两个主要的阶段：有丝分裂期（M期）和非有丝分裂期（Interphase）。
其中，非有丝分裂期包括三个亚期：G1、S以及G2期，这些阶段构成了细胞周期。
细胞周期是一个高度有序、复杂的过程，需要许多分子调控因素来确保分裂的准确性。
1. G1期在非有丝分裂期的G1期，细胞会生长并检查环境。
在这一阶段，设定了细胞进行下一阶段的分裂所需的重要阈值。
G1的长度是非常灵活的，这意味着细胞有足够的时间来完成重要的生化过程，如蛋白质合成、DNA修复和肿瘤抑制。
G1阶段为细胞稳定锚定，通过抑制有丝分裂相关因子的活动来保持停滞态，用来避免过早进入有丝分裂期以及确保DNA的准确复制。
当细胞进入G1期时，p53蛋白和Rb蛋白会通过对Cdks和Cyclins的活化进行抑制。
2. S期细胞周期的第二个阶段是S期，其时间持续的较短。
S期的主要功能是对DNA 进行复制。
DNA复制的过程是伴随着重要的信号通路，如ATM（端粒结合蛋白激酶）和Atr（rat毛腺增生蛋白）。
这些分子会检测DNA损伤，并在S期担当起DNA处理的任务。
3. G2期细胞周期的最后一个非有丝分裂阶段是G2期，用于进行DNA修复、应激响应、蛋白质合成和准备有丝分裂（M期）。
在细胞周期的这一阶段，通过CyclinB和Cdk1相互作用的形式激活CDKs来进行分裂素的蓄积。
分裂素的储存是重要的，因为它是有丝分裂期的重要调节因子。
在G2阶段，还可以通过ATM和Atr通路进行DNA修复，从而保持DNA的准确性。
4. M期有丝分裂期（M期）是细胞周期中的最后一个阶段，分为五个亚期：间期、早前期、晚前期、中期和晚期。
在这个过程中，细胞进行有丝分裂并产生两个子细胞。
为了确保有丝分裂期的准确性，需要许多复杂的分子调控系统，如蛋白激酶、质量装置和微管等。
总之，细胞周期的调控是一个高度协调的过程，需要多种调控因素的参与。
细胞周期及其调节
细胞周期及其调节细胞是构成生命体的最基本单位，细胞内有许多复杂的生物化学反应和分子机器在进行。
细胞周期是一个循环系统，可以将一个成熟细胞的分裂过程分为不同的阶段: G1 (Gap 1)、S (Synthesis)、G2 (Gap 2) 和 M (Mitosis)。
在细胞周期中，每个阶段都有相应的调控机制和信号传导网络，以确保细胞的正常生长和分裂。
G1期是细胞周期的第一个阶段，它是细胞周期开始的阶段。
在这个阶段，细胞会进行生长和准备下一步的DNA合成。
这个阶段的时间是最长的，可持续数小时到数天。
细胞在G1期接收许多生长信号，并根据需要进行生长和分裂。
如果在这个阶段出现问题，细胞可能会停留在这里，这被称为细胞阻滞。
S期是DNA合成的阶段。
在这个阶段，细胞必须完整地复制整个基因组，以确保细胞分裂后每个新细胞都具有完整的染色体。
这个过程涉及到直接复制DNA和进行DNA修复。
这个过程通常需要几个小时，完成后即可进入下一个阶段。
G2期是细胞周期的最后一个生长期，其时间也比较长，通常持续数小时到数天。
在这个阶段，细胞生长和准备进入M期。
这个阶段还涉及到许多检查点和信号传递机制，以确保细胞分裂时没有错误发生。
M期是细胞周期中最重要的阶段，它是细胞分裂的阶段。
M期涉及到细胞核分裂和细胞质分裂。
这个过程也需要多个检查点和调控机制，以确保分裂的细胞是正常的。
细胞周期中所有的调控机制都能影响M期，因为这是细胞最容易出错的阶段。
细胞周期的调节很重要，确保细胞的正常生长和分裂。
大量的细胞分裂失调和调节机制故障会导致许多疾病，例如癌症。
调节细胞周期过程中最重要的是信号传导机制。
在不同的细胞类型和环境下，信号传导将导致不同的反应，这导致了其他物质的释放和相应的细胞反应。
许多关键的细胞周期调节蛋白质也已被发现，例如是Cyclin依赖蛋白激酶(Cdk)、p21柑橘素的等等，所有这些蛋白质直接或间接参与了细胞周期的调节。
因此，细胞周期的控制很复杂。
细胞周期和其调控讲义课件
4. 末期
从子染色体到达两极，至形成两个新细胞旳时期。 两个出现：核膜出现、核仁出现 两个消失：染色体消失、纺锤丝消失
中间小体
从子染色体到达两极，至形成两个新细胞旳时期。 主要标志是子核旳形成和胞质分裂。
中间小体
动物细胞旳胞质分裂经过胞质收缩环旳收缩实现，收缩环由大 量平行排列旳肌动蛋白构成。 用细胞松弛素处理这一时期旳细胞，1阻滞中旳作用P53有多种下 游效应分子：如MDM2，P21WAFl，Gadd45， Bax,IGFBP3，Fas等。
MDM2经过与P53蛋白氨基末端结合来阻止P53蛋白转录 激活，形成一种“负反馈环”。 MDM2旳正常功能是限制GI期阻滞旳时间，使DNA损伤修 复后旳细胞重新进入细胞周期。
2.中期 染色体排列到在细胞旳赤道面上。
赤道板
中期
3.后期 姐妹染色体单体分离并移向细胞两极。
后期
后期阶段染色体旳分离由微管 去聚合假说解释：
动粒微管不断解聚缩短,造成 旳拉力将染色体拉向两极。
机理：微管正端插入动粒旳外 层,微管在此端去组装。 动粒中旳ATP水解,提供能量, 驱动微管上旳马达分子向极 部移动,拉动染色体向极移动。
蛋白酶体
M-Cylin降解
泛素蛋白 （Ubiquitin)
4. CDK1活性下降 出M期
细胞核重建、染色体解螺旋、开启收缩机制。
进出S期调控：
M期末 G1 CDKs 活性——0 G1 ( 晚期) 增殖信号（激素、生长因子） G1— cyclin转录
cyclinD+cdk4/cdk6 G1/S 转换 “Start”
M-CDK
Cyclin B CDK1(CDC2) Clb 1-4 CDK1(CDC28)
细胞周期及其调控机制例题和知识点总结
细胞周期及其调控机制例题和知识点总结细胞周期是指细胞从一次分裂完成开始到下一次分裂结束所经历的全过程，它对于细胞的生长、发育、繁殖和遗传等生命活动具有至关重要的意义。
细胞周期的调控机制十分复杂，涉及到众多的分子和信号通路。
为了帮助大家更好地理解细胞周期及其调控机制，下面将通过一些例题来进行分析，并对相关知识点进行总结。
一、细胞周期的阶段细胞周期通常分为间期（Interphase）和分裂期（M phase）。
间期又可进一步分为 G1 期（Gap 1 phase）、S 期（Synthesis phase）和 G2 期（Gap 2 phase）。
G1 期是细胞生长和物质准备阶段，细胞体积增大，合成各种蛋白质和 RNA 等。
S 期是 DNA 合成期，细胞进行 DNA 复制，使得遗传物质加倍。
G2 期则是细胞继续生长，并为分裂期做准备，合成一些与分裂相关的蛋白质。
分裂期包括前期（Prophase）、中期（Metaphase）、后期（Anaphase）和末期（Telophase）。
在前期，染色体开始浓缩，核膜和核仁消失；中期时，染色体排列在细胞中央的赤道板上；后期，姐妹染色单体分离，分别向细胞的两极移动；末期，染色体解旋，核膜和核仁重新形成，细胞质分裂，形成两个子细胞。
二、细胞周期的调控分子细胞周期的进程受到多种蛋白质分子的精确调控，其中最为重要的是细胞周期蛋白（Cyclin）和细胞周期蛋白依赖性激酶（Cyclindependent kinase，CDK）。
细胞周期蛋白的含量在细胞周期中呈周期性变化，它们与相应的CDK 结合形成复合物，激活 CDK 的激酶活性，从而推动细胞周期的进程。
例如，G1 期的细胞周期蛋白 D 与 CDK4/6 结合，促进细胞从G1 期进入 S 期；S 期的细胞周期蛋白 A 与 CDK2 结合，推动 DNA 合成；G2 期的细胞周期蛋白 B 与 CDK1 结合，促使细胞进入分裂期。
此外，还有一些其他的调控分子，如抑癌基因产物 p53、视网膜母细胞瘤蛋白（Rb）等。
细胞周期及其调控机制PPT课件
Rb 基因是人类研究的第一个抑癌基因，去磷酸化Rb 与促进 细胞分裂的某些转录因子( E2F，CAB-1 蛋白等) 结合，转录因子 活性被抑制，细胞周期停滞于G1 期；cyclinD/CDK 4等激酶复 合体使Rb 磷酸化失活,失活的Rb 释放E2F 等转录因子，促使细胞 进入S 期。
p16 特异性结合CDK4从而抑制cyclinD-CDK4 的活性，P16 蛋白可阻止 Rb 的磷酸化，从而调节细胞周期，阻滞G1 —S 期的转变。
CDK1的激活需要Thr14和Tyr15去磷酸化和Tyr161的磷酸化
三、CDK的正性调控因子———Cyclin
Cyclin 作为蛋白激酶复合体的调节亚基,对CDKs起 正性调节作用。它们分别在细胞周期的不同时相中合成、 积累，并与相应的CDK结合，激活CDK的蛋白激酶活性， 从而调节细胞周期进程。
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APC途径：
水 解 周期 蛋 白 A/B-cyclin （参 与 S 、 G2 、 M 期）；降解 securin，促进中期/后期转换。 (2) SCF途径：介导对S期 Cdk抑制物的降解，从而激活S-Cdk和DNA复制。
E1：泛素活化酶； E2：泛素结合酶； E3：泛素连接酶。 Ub：泛素(遍在蛋白) E2和E3以功能复合体 起作用。
Cdk活 细胞周期蛋白 性的调 磷酸化状态 控因素 激酶活性抑制物
细胞周期蛋白（cyclin)
是指随细胞周期的变化呈周期性的 出现与消失，控制细胞周期运行的一组 蛋白质。
Cdk的激 酶活性需要 在Cyclin及 磷酸化双重 作用下才能 被激活 Cdk为一类必须与 cyclin结合才具有激酶 活性的蛋白激酶，通过 磷酸化多种与细胞周期 相关的蛋白，Cdk可在 细胞周期调控中起关键 作用。在细胞周期各阶 段，不同的Cdk通过结 合特定的蛋白质，继而 使相应的蛋白质磷酸化， 由此引发或控制细胞周 期的一些主要事件。
Cyclin -CDKs
APC
细胞周期调控概述
SCF
系 统 核 心 成 分 及 关 键 调 控 分 子
周期调控系统的核心成分 及关键调控分子
细胞周期蛋白依赖性激酶 (cyclin-dependent kinase, Cdk) 泛素连接酶： ①APC/C
(anaphase-promoting complex, or cyclosome) (skp1-cullin-F-box protein)
有丝分裂准备阶段
细胞质内蛋白质，如微管蛋白等大 量合成； 成熟促进因子大量合成； 中心粒逐步分开，并开始向细胞的 两极移动。
细胞周期概述
各期主要特点
各期主要特点
G1期 S期 G2期 M期
有丝分裂阶段
细胞核分裂； 细胞质分裂； 蛋白质合成显著降低； 细胞形态变化 ( 变圆 ——“ 站立 ” ) 。
《细胞生物学》研究生课程 第九章
细胞周期及其调控
朱龙坤
福建医科大学基础医学院细胞生物学与医学遗传学系
教学内容
细胞周期概述
G1期 S期 G2期 M期
细胞周期调控
调控系统概述 调控系统的核心 关键调控分子 各期调控实例 从上一次分裂 结束开始到下一次分裂结束为止所经 历的全过程，称为细胞周期(cell cycle)
Cdk活 细胞周期蛋白 性的调 磷酸化状态 控因素 激酶活性抑制物
Cdk的激活实际上是多重磷酸化的结果
活性位点的磷酸化和抑制性位点已磷酸化的去磷酸化
Cdk活 细胞周期蛋白 性的调 磷酸化状态 控因素 激酶活性抑制物
2、 通过激活 161位附近苏 氨酸的磷酸化 调控Cdk活性。
3、第14位苏氨酸和第15位 酪氨酸的抑制性磷酸化
Cdk的活性还受到另外因素的调节 （如、磷酸化和去磷酸化）
cyclin浓度的累积调节Cdk的活性
细胞周期蛋白框： aa组成保守，由 100个左右aa残基 组成。介导周期蛋 白与周期蛋白依赖 性激酶形成复合物。 破坏框: 由9个aa 残基构成，介导 cyclinA、B的快 速降解。 PEST序列：介导 cyclin发生降解。
DNA复制； 染色质蛋白(如组蛋白、非组蛋白) 大量合成，与新合成的 DNA 同步 进行染色质组装； 多种复制酶和因子的含量、活性显 著增加； 组蛋白如H1组蛋白持续磷酸化； (动物细胞内)中心粒复制。
DNA复制阶段
细胞周期概述
各期主要特点
各期主要特点
G1期 S期 G2期 M期
②SCF
泛素介导的蛋白质水解 及对细胞周期的调控
★泛素（ubiquitin），是一种由76个氨基酸组成的高保守
蛋白质，介导蛋白质降解。泛素分子对待降解目标蛋白的 标记是一个多酶催化的级联反应过程。通过其48位赖氨酸 与靶蛋白结合形成泛素化蛋白（死亡标签）；与蛋白酶体 (proteasome)结合，降解泛素化的靶蛋白；
细胞周期 G1期 S期 G2期 M期
DNA复制准备时期
各期主要特点
活跃的RNA转录和蛋白质合成； 组蛋白、非组蛋白及细胞周期蛋白 等的化学修饰(磷酸化)显著； 细胞对物质转运作用加强，细胞持 续生长，体积变大； 染色质开始去凝集化。
细胞周期概述
各期主要特点
各期主要特点
G1期 S期 G2期 M期
细胞周期调控的基本原理 有序事件的 时程控制器
大多数真核细胞，细胞调控 系统在三个主要的时程位点 来调控细胞周期的运行： 1、Start（酵母）or Restriction位点(哺乳动 物）：位于G1期晚期，决 定进入细胞周期到S期，开 始染色体复制； 2、G2/M位点：触发有丝分 裂的早期事件导致分裂中期 染色体在纺锤体中的排列； 3、中期到后期的转换：启 动姐妹染色体的分离，直致 最终完成有丝分裂和胞质分 裂。
周期调控系统的核心成分 及关键调控分子
细胞周期蛋白依赖性激酶 (cyclin-dependent kinase, Cdk) 泛素连接酶： ①APC/C，后期促进因子
(anaphase-promoting complex, or cyclosome) (skp1-cullin-F-box protein)
蛋白酶体
靶蛋白的泛素化及降解
泛素蛋白酶系统
APC-cdh1作为泛素连接酶介导周期蛋白 M-cyclin(cyclin B/A)的降解
(cdh1)
在泛素活化酶 (E1)的作用下泛素 (ubiquitin)被活化， 进而被转移到泛素 结合酶(E2)上， APC/C作为一种泛 素连接酶，在有丝 分裂期，因与活化 的Cdh1亚单位的 结合而被激活，它 能特异性识别Mcyclin和其它靶蛋 白，在E1和E2的 帮助下，催化多个 泛素分子相连于靶 蛋白，构成一条多 聚泛素链，最后经 蛋白酶体识别后被 降解。
在哺乳动物和
Gap phase 2
人等高等动物，细 胞周期可首先分为 分裂期（mitotic phase) 和分裂间期 （interphase)。根 据DNA合成的情况， 间期进一步划分为 G1期、S期、G2期
Gap phase 1
DNA Synthesis
A typical mammalian cell has a cell cycle time of 24 hours, with 12 hr G1, 6-8 hr S, 3-4 hr G2, and 1 hr M
5、末期：染色体移动到两极；核膜等核结构重新形成，核分裂完成；即将参与胞质分裂的 收缩环开始形成。
6、胞质分裂期：在由肌动蛋白和肌球蛋白纤维组成的收缩环的作用下胞质发生分裂。
?
细胞周期包括哪几个时期？ 各期的主要特点是什么？
细胞周期调控
调控系统概述 调控系统的核心 关键调控分子 各期调控实例 检测点调控
Cdk活 细胞周期蛋白 性的调 磷酸化状态 控因素 激酶活性抑制物
激酶抑制物P27与cyclin和Cdk结合，使Cdk的激活位点扭 曲移位，并插入到ATP结合位点，进一部抑制酶活性
抑制蛋白对细胞周期的调控
Cdk活 细胞周期蛋白 性的调 磷酸化状态 控因素 激酶活性抑制物
?
试述：
调控Cdk活性的主要因素
显微镜下： 真核细胞在细胞分裂周期中所发生的重要事件
有丝分裂连续的动态变化过程可被人为分为6个时期
1、前期：染色质凝缩；分裂极确立与纺锤体开始形成。
2、前中期：核膜崩裂；染色体的动粒与纺锤丝微管相连并开始向赤道运动。
3、中期：高度凝聚的染色体排列于赤道板；染色体两侧的动粒均朝纺锤体两极。
4、后期：两姐妹染色单体发生分离，动粒微管缩短和纺锤极的极向移动使子代染色体移向细胞两极。
②SCF
周期调控系统的核心成分
细胞周期蛋白依赖性激酶
（cyclin-dependent kinases, Cdks)
1、与周期蛋白结合调控Cdk活性 2、 通过激活 161位附近苏 氨酸的磷酸化 调控Cdk活性。
4、Cdk激酶抑制物的负性调节
3、第14位苏氨酸和第15位 酪氨酸的抑制性磷酸化
Cdk活性的调节
泛素分子
4个β片层和1个α螺旋， 三个半转角
普遍存在于真核细胞的一种由76个氨基酸 组成的高保守的小分子蛋白质，介导蛋白质降解。 泛素分子对待降解目标蛋白的标记是一个多酶催 化的级联反应过程；与蛋白酶体(proteasome)结 合，降解泛素化的靶蛋白泛素通过共价键与其它 蛋白质结合。此时，泛素羧基端的甘氨酸(Gly76) 与蛋白质（或下一个泛素分子）之赖氨酸的ε-氨 基共价连接，形成异肽键，由ATP供能。由于一个 泛素分子自身有7个赖氨酸残基 (K6,K11,K27,K29,K33,K48和K63),一旦有泛素分 子连接到靶蛋白上，下一个泛素分子的羧基端又 可以连接到前一个泛素分子的赖氨酸(Lys48),某 些情况下，可以是lys63、lys29。 位点不同，作 用不同。K48、K29参与蛋白降解；而其它如K63参 与非蛋白降解功能。
M-cyclin蛋白降解对细胞周期正常退出进入G1期非常重要
蛋白酶体抑制剂MG132 Cdk1抑制剂flavopiridol
冲洗
在蛋白酶体抑制剂存在下细胞停滞在有丝分裂状态，当加入Cdk1抑制剂时， 细胞完成有丝分裂并启动胞质分裂；但当在这时把Cdk1抑制剂冲洗掉，由于 cyclinB仍然存在(正常下会被蛋白酶体降解),细胞重返有丝分裂，回到中期。
（可以有多个位点，但主要是如下三个）
如果控制系统检测到细胞内外有不利的因素，将阻止细胞周期的进程，等待问题的解决。
细胞周期控制系统
细胞内外环境变化
调控系统核心
细胞周期进程
细胞周期蛋白(cyclin)依赖性激酶 (CDKs)的活性有周期性的变化， 从而构成调控系统的关键成分； 而细胞周期中三个关键的不可逆 过渡，依靠APC和SCF参与的泛 素-蛋白酶系统的蛋白降解作用。