《細(xì)胞周期》——細(xì)胞生物學(xué)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1、精品文檔8歡迎下載細(xì)胞周期細(xì)胞的最終命運(yùn):細(xì)胞分裂及生長(zhǎng)（相關(guān)物質(zhì)準(zhǔn)備）一細(xì)胞增殖（受到嚴(yán)密的調(diào)控機(jī)制所監(jiān)控）GDNA合成前期） 間期S （DNA合成期）I G2（DNA合成后期） 分裂期（M）T細(xì)胞死亡標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞周期：（從G1期開(kāi)始，歷經(jīng)S G2,至U M期結(jié)束）.細(xì)胞周期的基本概念:1. 細(xì)胞周期：細(xì)胞周期是細(xì)胞增殖周期的簡(jiǎn)稱(chēng)，指細(xì)胞從分裂結(jié)束后開(kāi)始生長(zhǎng)，到再次分 裂終了所經(jīng)歷的全過(guò)程。2. 細(xì)胞周期時(shí)間（Tc）:細(xì)胞周期時(shí)間因細(xì)胞類(lèi)型、狀態(tài)和環(huán)境而異，變異范圍大，從Oh數(shù)年都可能。3. 細(xì)胞的增殖特性（機(jī)體細(xì)胞的狀態(tài)）：1 ）增殖細(xì)胞（周期性細(xì)胞）：能夠增殖，不斷進(jìn)入 周期完成分裂。2

2、）暫不增殖細(xì)胞（休眠細(xì)胞，GO細(xì)胞）：長(zhǎng)期停 留在G1晚期（GO期）而不越過(guò)限制點(diǎn)，未喪失分 裂能力，在適當(dāng)條件下可恢復(fù)到增殖狀態(tài)。3 ）永不增殖細(xì)胞（終末分化細(xì)胞）：始終停留在 G1期，失去增殖能力直到衰老死亡。.細(xì)胞周期的研究方法:細(xì)胞周期模型細(xì)胞周期研究中經(jīng)常使用一些典型的物種和細(xì)胞系統(tǒng)，最常用的模型包括酵母、爪蟾 胚胎細(xì)胞和哺乳動(dòng)物體外培養(yǎng)細(xì)胞。細(xì)胞周期同步化由于實(shí)驗(yàn)常常需要設(shè)法獲得時(shí)相均一的細(xì)胞群，使樣品中的細(xì)胞都處于大致相同 的細(xì)胞周期階段，所以常需要使細(xì)胞周期同步化。同步化的策略：誘導(dǎo)同步化；選擇同步化同步化常用方法：細(xì)胞分裂收獲法代謝抑制法（加入過(guò)量胸苷后清洗）低溫培養(yǎng)法 3H

3、-TdR （氚標(biāo)記胸苷）有絲分裂標(biāo)記法（測(cè)定細(xì)胞周期的時(shí)間）應(yīng)用3H-TdR短期飼養(yǎng)細(xì)胞，數(shù)分鐘至半小時(shí)后，將 3H-TdR洗脫，置換新鮮培養(yǎng) 液并繼續(xù)培養(yǎng)。隨后，每隔半小時(shí)或 1小時(shí)定期取樣，作放射自顯影觀察分析，從而確定 細(xì)胞周期各個(gè)時(shí)相的長(zhǎng)短。 通過(guò)在光鏡下定期計(jì)算細(xì)胞的數(shù)目，并記錄全部細(xì)胞數(shù)目增加一倍所需時(shí)間，從而估算 出細(xì)胞周期的總時(shí)間 S、M期的時(shí)間可以通過(guò)添加氚標(biāo)記胸苷到培養(yǎng)液中進(jìn)行測(cè)定。流式細(xì)胞技術(shù)三.細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn) （check point）:檢查點(diǎn)是指檢查和抑制細(xì)胞周期進(jìn)程的一些特定信號(hào)通路，可以檢查細(xì)胞周期事件的完成情況,Check, for： Cell siz* Nut

4、rients* Growth factors DNA damageResting state (GO)控制細(xì)胞周期的進(jìn)度，確保基因組復(fù)制和染色體分離的時(shí)空獨(dú)立性，并使細(xì)胞能夠適應(yīng)環(huán)境變化和 機(jī)體發(fā)育的各種需要。Spindle Assembly Checkpoint* Chromosome attach merit -to spindle G1晚期的R點(diǎn)（限制點(diǎn)）：R點(diǎn)是G1期細(xì)胞能夠順利進(jìn)入 S期的關(guān)鍵，R點(diǎn)受許多因素的影響。其中，生長(zhǎng)因子的存在是細(xì)胞 越過(guò)R點(diǎn)的必要條件。機(jī)制：生長(zhǎng)因子信號(hào)途徑。 DNA損傷檢驗(yàn)點(diǎn)：DNA損傷檢查點(diǎn)可以在DNA受損時(shí)阻止復(fù)制的啟動(dòng)或終止復(fù)制，為DNA（修復(fù)贏得

5、時(shí)間。機(jī)制：P53依賴(lài)途徑和非P53依賴(lài)途徑（P53：多功能轉(zhuǎn)錄因子，可以激活 Cdk抑制因子P21的基因表達(dá)，還可以誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。正常情 況下P53壽命很短，活性很低，這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)P53被Mdm2帶出細(xì)胞核被降解，但在 DNA損傷時(shí)，激酶ATM/ART可使Mdm2磷酸化而五花結(jié)合 P53同時(shí)P53也被磷酸化激活并促使 P21表達(dá)，結(jié)合抑 制Cdk，使細(xì)胞停滯在 G1期。） G2/ S期的DNA復(fù)制檢驗(yàn)點(diǎn)：DNA復(fù)制檢驗(yàn)點(diǎn)可檢測(cè) DNA是否完整復(fù)制，以及是否被多次復(fù)制。DNAM制檢驗(yàn)點(diǎn)持續(xù)作用于 S期和G2期，使Cdk1保持磷酸化，不能啟動(dòng)M期。DNA損傷嚴(yán)重時(shí)，DNA制檢驗(yàn)點(diǎn)將啟動(dòng)細(xì)胞凋亡

6、過(guò) 程。機(jī)制：類(lèi)似于DNA損傷檢查點(diǎn)的非P53依賴(lài)途徑。中期/后期的紡錘體組裝檢驗(yàn)點(diǎn)（分裂檢驗(yàn)點(diǎn)）:紡錘體組裝檢驗(yàn)點(diǎn)（分裂檢驗(yàn)點(diǎn)）是一種進(jìn)化上 高度保守的機(jī)制，它保證中期染色體在赤道面上完 全排列整齊之前染色單體不會(huì)比吃分離，從而保證染色體分配的準(zhǔn)確性。四. 細(xì)胞周期的主要事件:（一）G1期：細(xì)胞生長(zhǎng)、分裂決定、復(fù)制準(zhǔn)備1. RNA、蛋白質(zhì)（與DNA復(fù)制有關(guān)的酶及與G1期向S期轉(zhuǎn)變相關(guān)的蛋白質(zhì)等）合成和 代謝活動(dòng)旺盛 （f細(xì)胞的第一生長(zhǎng)期）2. 分裂決定于：越過(guò)限制點(diǎn)（R點(diǎn)）3. DNA含量為2n（二）S期：DNA合成、染色質(zhì)組裝、中心體復(fù)制1. DNA 復(fù)制，2n f 4n2. 組蛋白、非組

7、蛋白合成3. 染色質(zhì)復(fù)制（組裝成核小體）4. 中心體復(fù)制（三）G2期:復(fù)制檢查、分裂準(zhǔn)備1. 分裂決定于：越過(guò)G2期檢驗(yàn)點(diǎn)2. RNA蛋白質(zhì)（如微管蛋白、染色質(zhì)凝集相關(guān)蛋白、M期調(diào)控蛋白）合成（f細(xì)胞的第二生長(zhǎng)期）3. DNA 含量 4n（四）M期：染色體分離、胞質(zhì)分裂 DNA的精確分配：有絲分裂/減數(shù)分裂五. 細(xì)胞周期的運(yùn)行機(jī)制：（一）周期性基因表達(dá)一一細(xì)胞周期的原動(dòng)力：基因表達(dá)意味著RNA和蛋白質(zhì)這兩種主要細(xì)胞成分的合成。 周期性基因表達(dá)是細(xì)胞周期的宏觀組織和調(diào)控方式。周期性基因表達(dá)受到轉(zhuǎn)錄因子回路的調(diào)節(jié)。（e.g ）細(xì)胞分裂周期基因（cell division cycle gene ,

8、cdc 基因）（二）細(xì)胞周期的引擎周期性 cycli n-Cdk蛋白質(zhì)磷酸化：cyclin-Cdk復(fù)合物：催化靶蛋白（如H1、H3 NHP lamin、細(xì)胞骨架蛋白等）的磷酸化，參 與周期的調(diào)控。周期蛋白（cyclin）:細(xì)胞周期中周期性合成和降解的蛋白質(zhì)，與 Cdk結(jié)合，促Cdk對(duì)靶蛋 白的磷酸化，是復(fù)合物的調(diào)節(jié)亞基。目前從酵母和各類(lèi)動(dòng)物中分離出的周期蛋白有 30余種, 在脊椎動(dòng)物中為 A1-2、B1-3、C、D1-3、E1-2、F、G H等。,Cdk）:催化靶蛋白的磷酸化，為復(fù)依賴(lài)周期蛋白的蛋白激酶（cyclin dependent kinase合物的催化亞基。CDK在動(dòng)物中有7種。Res

9、triction pointG/C.ycOCyc-Cdk白質(zhì)磷酸化調(diào)控系統(tǒng)的多樣性與周期變化 G1 期為 cyclin D-Cdk4/6 和 cyclin E-Cdk2 ； S 期和 G2為 cyclin A-Cdk2 ； M期為cyclin A/B-Cdk1（成熟促進(jìn)因子 MPF1）S期開(kāi)始合成，G2達(dá)峰值，M期后期到下一個(gè)G1早期被降解 2） CDK1激酶活性首先依賴(lài)于 Cyc B含量的積累。注意：MPF在M期的調(diào)節(jié)過(guò)程RNA聚合酶I 川磷酸化后停止轉(zhuǎn)錄f前期染色質(zhì)凝集&核仁解體組蛋白H1磷酸化后相互結(jié)合一核小體聚集cyclin A/B-Cdk1 核纖層蛋白磷酸化后解聚一核膜破裂&細(xì)胞核解

10、體I激活后期啟動(dòng)復(fù)合體（APC、促進(jìn)姐妹染色單體分離、cyclinA/B降解（三）周期性蛋白質(zhì)泛素化降解一一細(xì)胞周期的“清道夫”： 主要由APC和SCF引導(dǎo) E1 :泛素激活酶 E2 :泛素結(jié)合酶 E3 :泛素連接酶，包括 APC和SCF? APC（后期啟動(dòng)復(fù)合物）的活性變化是分裂中期/后期轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵問(wèn)題。? SCF（蛋白降解復(fù)合體）自身則由APC蛋白來(lái)調(diào)控。 泛素是蛋白質(zhì)降解標(biāo)簽（被泛素化修飾的蛋白質(zhì)可被蛋白酶體識(shí)別和降解）。泛素化蛋白 降解機(jī)制是細(xì)胞內(nèi)短壽命蛋白和一些異常蛋白降解的普遍途徑。 要啟動(dòng)新的細(xì)胞周期事件，往往需要清除前一階段的某些蛋白質(zhì)，才能避免階段回復(fù)，保證細(xì)胞周期運(yùn)行的方向

11、。因此，周期性蛋白質(zhì)降解機(jī)制被稱(chēng)為細(xì)胞周期的“清道夫”。（四）生長(zhǎng)因子一一細(xì)胞周期的外在動(dòng)力：沒(méi)有生長(zhǎng)因子時(shí)，動(dòng)物細(xì)胞不能越過(guò) R點(diǎn)，而不能進(jìn)入S期。 生長(zhǎng)因子的作用主要是啟動(dòng)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，激活CycD的表達(dá)。生長(zhǎng)因子對(duì)細(xì)胞增殖的影響：1 ）多數(shù)有促進(jìn)細(xì)胞增殖的功能，如表皮生長(zhǎng)因子（EGF、神經(jīng)生長(zhǎng)因子（NGF；2、少數(shù)具有抑制作用，如腫瘤壞死因子（TNF;3、個(gè)別如轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子B （TGF-B ）具有雙重調(diào)節(jié)作用，能促進(jìn)一類(lèi)細(xì)胞的增殖，而抑制 另一類(lèi)細(xì)胞。（五）細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)的阻遏（負(fù)調(diào)控）： Cdk抑制蛋白（CKI）:通過(guò)與CDK吉合來(lái)抑制Cyclin-Cdk復(fù)合物的裝配或其活性，而將細(xì)

12、 胞阻止在不同的檢驗(yàn)點(diǎn)。 周期調(diào)控系統(tǒng)組分停止合成抑癌基因：其產(chǎn)物主要是細(xì)胞周期負(fù)調(diào)控因子，如 CKI，可抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)和分裂。如 p53基因。p53基因：位于人類(lèi)染色體17p13,表達(dá)的p53蛋白是一種核結(jié)合蛋白，能阻止 DNA損 傷或突變的細(xì)胞通過(guò)R點(diǎn)，從而將細(xì)胞阻于G1期，抑制細(xì)胞增殖。作用方式之一為p53 依賴(lài)途徑之p53/p21機(jī)制：P21主要對(duì)G1期Cdk起抑制作用，還直接抑制 DNA復(fù)制。六. 細(xì)胞周期與疾?。捍贵w瘤080%）：Rb* cycDl/D3 p27頭饋腫擋090%）rCdk4、 cycDl. plfl. p27. pl30:淋巴癇:Cdk6. cycDl/D2/I3. pl5 p27. Rb川密090%）；CJk2/4. cycDl/EL p