第十一章细胞增殖及其调控 复习题

第十一章细胞增殖及其调控复习题本章基本内容概要：本章主要讲了两个问题：细胞增殖是生物繁殖和生长发育的基础。

细胞周期的时间长短可以通过多种方法测定。

细胞周期还可以通过某些方式实现同步化。

最重要的人工细胞周期同步化方法包括DNA合成阻断法和分裂周期阻断法。

1、真核细胞的细胞周期一般可分为四个时期，即G1期、S期、G2期和M期。

前三个时期合称为分裂间期，M期即分裂期。

分裂间期是细胞分裂前重要的物质准备和积累阶段，分裂期即为细胞分裂实施过程。

根据细胞繁殖情况，可将机体内所有细胞相对地分为三类，即周期中细胞、静止期细胞和终末分化细胞。

周期中细胞一直在进行细胞周期运转。

静止期细胞为一些暂时离开细胞周期，去执行其生理功能的细胞。

静止期细胞在一定因素诱导下，可以很快返回细胞周期。

体外培养的细胞在营养物质短缺时，也可以进入静止期状态。

终末分化细胞为那些一旦生成后终身不再分裂的细胞。

在一个细胞周期中，DNA只复制一次，发生在S期。

在M期，复制的DNA伴随其他相关物质，平均分配到新形成的两个子细胞中。

M期也可以人为地划分为前期、前中期、中期、后期、末期和胞质分裂登记个时期。

减数分裂是一种特殊的有丝分裂方式。

生殖细胞在成熟过程中发生减数分裂。

其特点是，DNA 复制一次，然后发生两次连续的有丝分裂，导致最终生成的子细胞中染色体数目减半。

减数分裂I的前期I时间长，过程复杂，因而又分为细线期、偶线期、粗线期、双线期和终变期。

由于减数分裂过程中有一串物质的交换和受精时不同个体遗传物质的混合，而使子代个体具有更大的变异性。

2、细胞周期的调控细胞周期运转受到细胞内外各种因素的精密调控，细胞内因素是调控依据。

周蛋白依赖性CDK激酶是细胞周期调控中重要因素。

目前已发现，在哺乳动物细胞内至少存在8种CDK激酶，即CDK1至CDK8。

CDK激酶至少含有两个亚单位，即周期蛋白和CDK蛋白。

周期蛋白为其调节亚单位，CDK蛋白为其催化亚单位。

周期蛋白也有多种，在哺乳动物细胞中包括周期蛋白A、B、C、D、E、F、G和H等，分别与不同的CDK蛋白结合。

不同的CDK激酶在细胞周期中期调节作用的时期不同。

CDK激酶通过磷酸化其底物而对细胞周期进行调控。

CDK激酶活性也受到其他因素的直接调节。

除CDK激酶及其直接活性调节因子外，还有不少其他因素参与细胞周期调控过程，如各种检验点等。

各种检验点也有专门的调控机制。

所有这些因素，可能组成一个综合的调控网络，共同推动着细胞周期的运转。

DNA复制起始调控是近年细胞周期调控研究中的又一大进展。

DNA复制起始并不仅仅是在G1期末的起始点处才决定的。

早在G1期开始时，许多与DNA复制有关的物质即已表达并与染色质结合，开始了DNA复制的起始调控。

目前已经知道，Orc、Cdc6、Cdc45、Mcm等蛋白参与了DNA复制起始调控过程。

这一调控过程也需要某些CDK激酶参与，尤其是周期蛋白E-CDK2激酶。

分裂后期促进因子APC的发现是细胞周期研究领域的又一重大进展。

到达分裂中期后，周期蛋白B/A与CDK1分离，在APC介导下，通过泛素化途径而降解。

CDK1激酶活性消失，细胞由分裂中期向后期转化。

APC的成份至少分为8种，分别称为APC1—附着于着丝粒中特殊的DNA序列和纺锤体装置的动力微管/在前期中，由微管蛋白纤维构成的纺锤体在细胞的两极之间出现。

在纺锤体的每一端是一个微管组织中心或中心体。

（3）具有微管组织中心。

在将要进行有丝分裂的动物细胞中，每个MTOC中具有一对叫做中心粒；植物细胞的MTOC中心一般不含有中心粒。

每个中心粒在结构上与纤毛和鞭毛的基粒相似。

在准备细胞分裂的过程中，每一对中心粒可把微管聚集形成第二对中心粒，这就是所谓的中心粒的复制，但其如何形成的细节目前尚不清楚。

在前期纺锤体形成时，复制了的中心体分裂为二，每对中心粒携带缠绕中心体物质移动到两极，形成新的中心体，并随细胞分裂而进入到子细胞。

4、细胞通过什么机制将染色体排列在赤道板上？有和生物学意义？在有丝分裂前期，随着纺锤体的形成，一些微管迅速捕获染色体，并与染色体一侧的动粒结合，形成动粒微管。

而另一侧的动粒也与另一极星体发出的微管迅速结合。

近期的研究发现，至少有数种蛋白质与上述过程有关。

其中首要的两组蛋白称为Mad蛋白和Bub蛋白。

Mad2蛋白和Bub蛋白可以使动粒敏化，促使微管与动粒接触，免疫荧光染色发现，Mad1蛋白和Bub1蛋白很快会从动粒上消失。

一侧的动粒被微管捕获，一侧的Mad1和Bub1消失；两侧的动粒都被微管捕获，两侧的Mad1和Bub1都消失。

如果染色体动粒不被微管捕捉，则Mad1和Bub1不从动粒上消失。

因而认为Mad1蛋白和Bub1蛋白与染色体装配入纺锤体有关。

当染色体的两个动粒都与纺锤体微管结合后，前期纺锤体的装配才算完成。

此时，纺锤体赤道直径相对较大，两级直径的距离也相对较短。

与同一条染色体的两个动粒相联接的两极动粒微管并不等长。

因而染色体并不完全分布于赤道板上，排列状况貌似杂乱无章。

随后，在各种相关因素的共同作用下。

纺锤体赤道直径逐渐收缩，两极距离拉长，染色体逐渐向赤道方向运动。

至于染色体排列到赤道板上的机制，目前流行两种学说，即牵拉假说和外推假说。

牵拉假说认为，染色体向赤道板方向运动，是由于动力微管牵拉的结果。

动粒微管越长，拉力越大，当来自两极的动力微管的拉力相等时，染色体即被稳定在赤道板上。

外推假说认为，染色体向赤道板方向移动，是由于星体的排斥力将染色体外推的结果。

染色体距离中心越近，星体对染色体外推力越强，当来自两极的推力达到平衡时，染色体即被稳定在赤道板上。

这两种假说并不相互排斥，有时可能同时作用，或有其他机制共同参与，最终将染色体排列在赤道板上。

染色体与微管连接并移动到赤道板具有重要意义，它是启动染色单体分离并向两个子细胞中平均分配的先决条件。

染色体列队不整齐，细胞不能从分裂种气象后期转化，两条染色单体也不能相互分离。

个别情况，细胞分裂虽然可以继续进行，但常常导致染色体不能平均分配，最终导致细胞死亡。

5．简述联会复合体的结构与功能联会复合体是同源染色体之间在减数分裂前期联会时形成的一种临时性结构，他在铜元染色体联会处沿同源染色体长轴分布，由位于中间的中央成分和位于两侧的侧成分共同构成。

侧成分的外侧则为配对的同源染色体。

联会复合体的中央成分宽约100nm，侧成分宽20~40nm。

从两侧的侧成分向中央成分方向发出横向纤维，交会于中央成分的中间部位。

蛋白质是联会复合体的主要组成成分之一。

用胰蛋白酶等处理联会复合体，其中中央成分、侧成分以及横向纤维等结构消失。

目前已经鉴定了几种联会复合体蛋白，其中有的分布于侧成分，有的在中央成分，有的两处均有分布，但他们的功能还不清楚。

另外发现，DNA拓扑异构酶II存在于侧成分和其周围的染色之中。

DNA片段也是联会复合体的组成成分。

这些DNA片段多在50~550bP之间。

他们很可能是挂在或包含于侧成分的染色体纤维的部分DNA片段。

序列分析显示，这些DNA片段的大小和碱基序列在不同细胞间会有明显差异，即无序列特异性。

这些DNA片段很可能完全穿越侧成分而进入中央成分，在此处参与同源染色体间的基因重组。

在中央成分和侧成分中还发现有RNA。

因此联会复合体中很可能含有核糖核蛋白复合物。

联会复合体从细线期开始装配，到偶线期明显形成。

粗线期时重组结合开始装配。

联会复合体的功能就是参与同源染色体的配对和重组，使同源染色体准确配对，并使等位基因发生交换重组。

6、有丝分裂与减数分裂有哪些区别？有丝分裂减数分裂体细胞分裂的主要方式发生于有性生殖细胞成熟之前染色体复制一次，细胞分裂一次染色体复制一次，细胞连续分裂两次分裂前期，无联会发生，染色体单个存在，前期I，有同源染色体联会，形成四分体，每个都含有两条染色单体并发生遗传物质的交换和基因重组分裂中期，每个染色体单独排列到赤道板中期I，四分体排列到赤道板上分裂后期，着丝粒分裂，染色弹体分离后期I，着丝粒不分裂，同源染色体分离分裂结果是子细胞中的染色体数目与亲代分裂结果是所得到的子细胞中染色体数目细胞相同，所得子细胞仍为体细胞减为亲代细胞的一半，所得子细胞为性细胞7、MPF 的成分是什么？他在细胞周期调控中有和作用？MPF 即卵细胞促成熟因子，或细胞促分裂因子，或M期促进因子。

20世纪70年代就开始了对MPF的研究。

最初观察到蛙胚胎早期发育时，卵裂细胞质中出现震荡冲击波。

抽出其细胞质，注入到未成熟的蛙卵母细胞中，能刺激卵母细胞提早成熟。

提示分裂的胚胎细胞中存在促成熟因子（MPF）、生化分析表明，MPF 是由两个亚单位组成的二聚体。

其中一个是催化亚基，使细胞周期蛋白依赖性激酶`。

另一个亚单位是细胞周期蛋白B 、CDK家族的基础成员是一些通源基因编码的34KD的蛋白质，是裂殖酵母cdc2基因和酿酒酵母的cdc28基因产物的同源物。

在酵母细胞周期中仅由一种CDK控制，酿酒酵母为P34cdc2,芽殖酵母为P34cdc28、在脊椎动物细胞中已经检测到8种CDK1、CDK2-CDK8。

他们的分子质量在33~40KDa之间。

在不同时相中各种不同的CDK与相应的周期蛋白结合来发挥作用。

细胞周期蛋白的种类在酵母细胞中一般分为G1期细胞周期蛋白和G2期细胞周期蛋白两类。

在脊椎动物何人细胞至今已检测到10多种，其中，参与MPF构成的是细胞周期蛋白B。

MPF可磷酸化多种蛋白质，如组蛋白H1、核纤层蛋白、微管蛋白等，诱导细胞通过G2/M期及完成M 期过程。

8．何谓细胞周期检验点？他有何作用？细胞周期运转是分有序的，沿着G1→ S→G2→M的顺序进行，这是与细胞周期进行有关的基因有序表达的结果。

这些基因的有序表达是受周期中一些检验点或成为调控点调节的。

该点是作用于细胞周期转换程序的调控通路，保证细胞周期中关键事件高度准确地完成。

他受制于一系列特异或非特异环境信号的影响，从分子水平看是基于一些基因及其产物对外界信号的反应。

因而有人提出检验电视信号转导通路，可能也包含有起始信号、感受因子、转导因子和效应因子等。

细胞周期检验点普遍存在于高等真核生物和酵母中。

许多检验点通路最初是通过分析酵母中cdc突变株鉴定出来的。

如存在于酵母细胞中DNA合成开始前的启动点和高等真核生物G1期中的R点或限制点、DNA损伤检验点、DNA复制检验点、G2/M检验点、M中期至M后期即纺锤体组装检验点等。

这些检验点监视和调控周期时相正常转换与按顺序严格地进行。

如当细胞DNA损伤时，DNA损伤检验点通过执行下列机制发挥作用，如检测到DNA损伤即产生信号将细胞周期阻断在G1期或G2期，诱导修复基因的转录等。

如DNA损伤未修复前就不能从G1期进入S期和从G2期进入M期。

从而防止了由于损伤的碱基的拷贝所引起的基因突变和损伤DNA的复制引起的染色体高频率重排。