第十章 細胞增殖與調控-復習知識點(共13頁)

1、第十一章細胞(xbo)增殖及其調控細胞增殖(zngzh)的意義 細胞增殖是細胞生命活動(hu dng)的重要特征之一；細胞增殖是生物繁育的基礎；成體生物仍然需要細胞增殖，以彌補代謝過程中的細胞損失；細胞增殖被嚴密的調控機制所監(jiān)控。細胞分裂類型 無絲分裂 有絲分裂 減數(shù)分裂一細胞周期各時相的特點定義：從一次細胞分裂結束開始，經過物質積累過程，直至下一次細胞分裂結束為至，稱為一個細胞周期。分裂間期： G1期 S期 G2期分裂期： M期：前期、中期、后期、末期同種細胞間周期時間長短相似或相同；不同種類細胞間，周期長短差別大。S+G2+M 的時間變化較小，細胞周期時間長短差別在G1期。（卵細胞，G1短

2、；白血病細胞，G1長。）部分細胞的細胞周期沒有G1、G2期。（上皮基底層細胞）（1）G1期生長期：開始合成細胞生長所需要的各種蛋白質、糖類、脂質等，但不合成細胞核DNA。檢驗點x2/限制點/G1 DNA損傷檢驗點/起始點（G1晚期） 作用：檢驗DNA是否損傷；細胞大小和合適的環(huán)境條件； 影響因素：外在因素營養(yǎng)供給、相關的激素刺激 內在因素一些與細胞分裂周期相關的基因（cdc） 連續(xù)分裂細胞：在細胞周期中連續(xù)運轉的細胞，又稱為連續(xù)分裂細胞或可育細胞。如表皮生發(fā)層細胞、部分骨髓細胞。 三種命運 休眠細胞 (G0期)：暫時離開細胞周期，細胞分裂，去執(zhí)行一定的生物學功能。在適當?shù)拇碳は驴芍匦逻M入細胞周

3、期的細胞，又稱為G0期細胞或休眠細胞，如淋巴細胞、肝、腎細胞等。 終端分化細胞：不可逆地脫離細胞周期，喪失分裂能力，保持生理機能活動的細胞，又稱終端細胞，如神經、肌肉、多形核細胞等。G1期特點： G1期是細胞周期中最長的時期；如果缺乏營養(yǎng)，或抑制增殖的信號，細胞會進入G0期；G1期有兩個(lin )checkpoints：restriction point 和G1 DNA damage checkpoint腫瘤細胞失去(shq)這些checkpoints，在沒有環(huán)境(hunjng)刺激信號時，和DNA受損時，仍繼續(xù)分裂。G0期特點：G0期細胞不敏感；給予適當?shù)拇碳? G0期可以重新進入細胞周期

4、（2）S期DNA合成期：按半保留復制的方式進行DNA精確復制特點：多個復制起始點、DNA復制不同步、組蛋白合成與DNA復制同步（3）G2期合成RNA和蛋白質，為細胞進入有絲分裂做準備，如微管蛋白、ATP；染色體由2n變成4n；檢驗點x2：G2 DNA損傷檢驗點: 如果發(fā)現(xiàn)未配對的或受損的DNA ，會激活一個蛋白激酶的級聯(lián)反應，導致G2-delay；中心體復制檢驗點：檢查中心體是否復制（4）M期：有絲分裂期中期(zhngq)檢驗(jinyn)點 (也稱紡錘體組裝(z zhun)檢驗點)二有絲分裂1.過程：前期：染色質凝集，核仁消失，前期末動粒（蛋白復合物）形成，與著絲粒相連；有絲分裂器開始裝配，

5、分裂極確定：中心體復制完成，移向兩極，參與紡錘體的裝配；早中期（指核膜破裂到染色體排列到赤道板之前的這段時間）：核膜瓦解；星體裝配紡錘體，紡錘絲捕獲染色體；染色體開始整列；中期（染色體排列到赤道面上，到姊妹染色單體開始分向兩極的一段時間）：染色體排列在赤道面；后期：姐妹染色單體向兩極移動 (后期A)；紡錘體兩極分離，細胞被拉長 (后期B)；末期：姐妹染色單體分離到達兩極，動粒微管消失，極微管繼續(xù)加長；到達兩極的染色單體開始去濃縮，核纖層與核膜重新組裝，分別形成兩個子代細胞核；核仁也開始重新組裝，RNA合成功能逐漸恢復胞質分裂 植物細胞：成膜體，細胞板 (微管、ER、Golgi體) 成膜體：分裂

6、未期，赤道面處的紡綞絲保留下來，并增加微管數(shù)量，向四周擴展，桶狀結構。細胞板：來自內質網和高爾基體的含有多糖的小泡移向成膜體，小泡膜與其融合。動物細胞：肌動蛋白和肌球蛋白在赤道面構成收縮環(huán)（反向排列的微絲），收縮環(huán)逐漸收縮，收縮環(huán)處細胞膜融合，形成兩個子細胞。 2.重要概念（1）熟前染色體凝集（P.C.C）：H1組蛋白的磷酸化誘導染色質由線形經過螺旋化，折疊和包裝等過程形成早期染色體結構。（2）紡錘體 概念：由大量微管縱向排列組成的中間寬兩極小（紡錘狀）的細胞器。動物細胞的紡錘體兩端有星體（由中心粒構成的）稱為有星紡錘體；植物細胞的紡錘體沒有星體稱無星紡錘體。 由3種絲狀結構(jigu)組成

7、星體(xngt)絲（星體微管）染色體絲（動粒微管(wi un)）連續(xù)絲（極性微管） 有絲分裂器： 由星體、紡錘體和染色體組成馬達蛋白星體微管極性微管動粒微管著絲粒（3）中心體和中心粒 中心體（星體）決定細胞分裂的極性 一個中心體由2個中心粒組成；在中心體周圍組裝微管 （紡錘絲），裝配的核心部分有-微管蛋白（位于中心外基質）；紡錘絲以搭橋形式形成紡錘體。中心體的復制：G1末期開始復制，S期完成，但不分開。G2期開始向兩極移動。（5）著絲粒和著絲點（動粒）： 著絲粒：主縊痕部位的染色質 (衛(wèi)星DNA) 著絲點：著絲點：著絲粒外側的蛋白復合物(圓盤狀、三層)（6）有關染色體移動的各種假說A. 牽引平

8、衡說 中期 牽拉假說：染色體向赤道面方向運動，是由于動粒微管牽拉的結果；動粒微管越長，拉力越大，當來自兩級的動粒微管的拉力相等時，染色體即被穩(wěn)定在赤道面上。 外推假說：染色體距離中心體越近，星體對染色體的外推力越強，當來自兩極的推力達到平衡時，染色體即被穩(wěn)定在赤道面上。B. 微管(wi un)集散說 （解釋后期染色(rns)單體分離和向兩級移動的運動機制）在后期(huq)A：染色體絲解聚變短，將染色體逐漸拉向兩極； 后期B：連續(xù)絲聚合加長，將兩極之間的距離拉長。C. 微管滑動說微管馬達蛋白首先結合到動粒上，在ATP分解提供能量的情況下，沿動粒微管向極部運動，并帶動動粒和染色體向極部運動；動粒微

9、管的末端隨之解聚成微管蛋白二聚體，動粒微管變短，動力和染色單體與兩極之間的距離逐漸拉近；當染色單體接近兩極，后期A結束，在后期B，極微管游離端（正極）在ATP提供能量的情況下與微管蛋白聚合，使極微管加長；KRPs（驅動蛋白相關蛋白）與極微管重疊區(qū)結合并在來自兩級的極微管之間搭橋；KRPs向微管正極行走，促使兩級的極微管在重疊區(qū)相互滑動，使重疊區(qū)逐漸變狹窄，兩極之間的距離逐漸變長；同時，胞質動力蛋白在星體微管和細胞膜之間搭橋，并向星體微管負極運動，進一步將兩極之間的距離拉長。成膜體(phragmoplast)和細胞板(cell plate ) 植物細胞成膜體：分裂未期，赤道面處的紡綞絲保留下來，

10、并增加微管數(shù)量，向四周擴展，形成桶狀結構。細胞板：來自內質網和高爾基體的含有多糖的小泡移向成膜體，小泡膜與其融合。三減數(shù)分裂減數(shù)分裂是細胞只進行一次DNA復制，隨后進行兩次分裂，染色體數(shù)目減半的一種特殊的有絲分裂。減數(shù)分裂間期的特點： S期長，復制99.799.9%的DNA； G2期是有絲分裂向減數(shù)分裂轉變的關鍵點1減數(shù)分裂過程 間期： 合成99.7%DNA 細線期： 染色質呈細線狀 合線期（偶線期）： 同源染色體聯(lián)會減數(shù) 合成0.3%的Z-DNA分裂 前期 粗線期： 同源染色體的非姐妹染色 單體發(fā)生交換，P-DNA合成 雙線期 ： 交叉和端化 終變期： 染色體呈棒狀，核摸瓦解 中期： 染色體

11、排列在赤道面上 后期： 同源染色體分離，非同源染色體自由組合 末期： 胞質分裂 間期 極短，沒有(mi yu)DNA合成(hchng)減數(shù)(jin sh) 前期 與有絲分裂相同分裂 中期 后期 染色單體分離 末期 4個單倍體子細胞細線期：染色質凝縮，染色質纖維逐漸螺旋化、折疊，包裝成細纖維樣染色體結構；合成期：同源染色體配對，形成二價體/四分體/聯(lián)會復合體；合成在S期未合成的約0.3的DNA；粗線期：染色體進一步濃縮，變粗變短，結合緊密，在光鏡下只在局部可以區(qū)分同源染色體；重組結形成，染色體發(fā)生交換和重組；合成一小部分未合成的DNA（P-DNA），保持染色體的完整性，防止斷裂；編碼與DNA 切

12、點與修復有關的酶；合成減數(shù)分裂期專用的組蛋白，并把體細胞類型的組蛋白部分或全部置換下來；雙線期：聯(lián)會的同源染色體相互排斥、開始分離，但在交叉點（chiasma）上還保持著聯(lián)系；染色體進一步縮短，在電鏡下看不到聯(lián)會復合體；終變期：交叉向端部移動，發(fā)生端化，二價體顯著變短，并向核周邊移動，在核內均勻散開，是觀察染色體的良好時期；核仁消失，核膜解體；中心體復制完成，并開始移向兩極；中期：核膜破裂，染色體在紡錘絲作用下排列在赤道面上；后期：同源染色體對分離并向兩極移動；非同源染色體自由組合末期：胞質分裂2減數(shù)分裂的意義（1）使有性生殖的生物種類能保持染色體數(shù)目的穩(wěn)定（2）發(fā)生變異，確保生物的多樣性，增

13、強生物體對外界環(huán)境的適應性。3重要概念同源染色體：成對，且形態(tài)、大小相同，并在減數(shù)分裂前期相互配對的染色體。含相似的遺傳信息。（1）聯(lián)會復合物（SC synaptonemal complex） SC位于同源染色體的非姐妹染色單體之間；有側生組分、中央組分和L-C纖維組成；在細線期合成，雙線期消失。（2）交換(jiohun)（基因(jyn)重組）聯(lián)會是實現(xiàn)(shxin)交換的前提條件；交換時，核酸酶、DNA聚合酶、連接酶活性上升。有絲分裂與減數(shù)分裂的比較四細胞周期的調控(dio kn)1促成(cchng)熟因子MPF（卵細胞成熟(chngsh)促進因子 maturation promoting

14、factor/細胞有絲分裂成熟因子/M期促進因子） MPF含有p32和p45兩種蛋白，p32為蛋白激酶；P32與p45結合后表現(xiàn)出蛋白激酶活性2. 溫度敏感突變體和cdc （cell division cycle） gene允許溫度和限定溫度對芽殖酵母來說，允許溫度常為2023，限定溫度常為3537；由于基因突變，使得酵母在限定溫度下（3537）停止分裂cdc2基因是第一個被分離出來的cdc基因，表達的蛋白為：p34cdc2參與裂殖酵母細胞周期調控、cdc2基因突變使細胞停留在G2/M交界處cdc28基因是第二個被分離出來的cdc基因，表達的蛋白為： p34cdc28芽殖酵母、cdc28基因突

15、變使細胞停留在G2/M或G1/S交界處MPF 酵母p34cdc2 = MPF 中的p32 （催化亞單位） 酵母p56cdc13 = MPF 中的p45 （調節(jié)亞單位）3細胞周期蛋白(dnbi)cyclin和周期(zhuq)蛋白依賴性蛋白激酶CDK（cyclin-dependent kinase）同源物 cyclinB=MPF中的p45 （調節(jié)(tioji)亞單位） cyclinB=酵母p56cdc13 （調節(jié)亞單位）MPF=p34cdc2+ p56cdc13 =p34cdc2 + cyclinB G1期周期蛋白：cyclinC、D、EM期周期蛋白：cyclinA、B周期蛋白通過泛素化途徑而裂解

16、不同的CDK在細胞周期的不同時期表現(xiàn)出激酶催化活性。Cdc2激酶（ P34cdc2 ）被命名為CDK1，第一個被發(fā)現(xiàn)的激酶；Cyclin具有一段相當保守的氨基酸序列，稱為周期蛋白框 (cyclin box)，是與激酶結合的部位，介導周期蛋白與CDK結合；不同的周期蛋白框識別不同的CDK，組成不同的cyclin-CDK復合體，表現(xiàn)出不同的CDK活性。 3細胞周期的調控(1) Cyclin調節(jié)CDKs的活性(2) CDK活化激酶 (CAK) 調節(jié) cyclin/CDK復合物的活性(3)Wee1 (inactivating kinase) and Cdc25 (activating phosphat

17、ase)調節(jié) cyclin/CDK的活性CDK1的活性調控周期蛋白與CDK1結合形成cyclin/CDK復合物；CDK活化激酶（CAK）催化CDK第161位的蘇氨酸磷酸化；Wee1/mik1激酶催化CDK第14位的蘇氨酸（Thr14）與第15位的酪氨酸（Tyr15）磷酸化；CDK在蛋白磷酸水解酶cdc25C的催化下，使其Thr14和Tyr15去磷酸化，表現(xiàn)出激酶活性；細胞周期運轉到分裂中期后，周期蛋白與CDK分離，在APC作用下，M期的cyclinB/A被蛋白酶體降解；CDK1失活。有絲分裂(yu s fn li)的啟動是通過降低Wee1（激酶(jmi)）的活性和增強Cdc25（磷酸酶）的活性

18、來調節(jié)(tioji)的CDK1/cyclinB H1，laminA、B、C， nucleolin等磷酸化 啟動G2/M轉化CDK2/cyclinE； CDK4、6復合物/cyclinD 催化p107磷酸化，使p107失去抑制作用，E2F促進基因轉錄 啟動 G1/S轉化CDK2/cyclinA DNA復制G2/M期轉化與CDK1激酶的關鍵性調控作用cyclinA、cyclinB周期蛋白在CDK1激酶活性調節(jié)中的作用可使多種底物(d w)蛋白磷酸化組蛋白H1磷酸化，導致(dozh)染色體凝縮；核纖層蛋白(dnbi)磷酸化，使核膜解體；核仁蛋白磷酸化，核仁解體；等G2/M期CDK的活性調節(jié)Cycli

19、n調節(jié)CDKs的活性,兩者結合為前提CDK-activating kinase (CAK) 調節(jié) cyclin/CDK complexes的活性Wee1 (inactivating kinase) and Cdc25 (activating phosphatase)調節(jié) cyclin/CDK的活性G1/S期轉化與G1期周期蛋白依賴性CDK激酶G1期周期蛋白主要包括周期蛋白D、E和AcyclinD/CDK4,6復合物：作用底物Rb蛋白細胞在生長因子的刺激下，G1期cyclin D表達，并與CDK4、CDK6結合，使下游的Rb磷酸化，磷酸化的Rb釋放出轉錄因子E2F，促進許多基因的轉錄，eg: 編

20、碼cyclinE、A和CDK1的基因Rb：是G1/S期轉化的負性調節(jié)因子，在G1期晚期階段磷酸化后失活cyclinE/CDK2復合物：p107PE2F，釋放E2F轉錄因子，參與中心體復制cyclinA/CDK2復合物：RF-AP (DNA復制因子)，增強其活性，促使細胞周期從G1期向S期轉換 M期周期蛋白與分裂中期向分裂后期轉化細胞周期運轉到中期后，M期周期蛋白A和B降解，CDK1激酶活性喪失，靶蛋白去磷酸化，細胞周期由中期向后期轉化。APC: 后期促進復合物，負責將泛素連接到M期周期蛋白上，蛋白家族APC活性受紡錘體組裝檢驗點的檢控，紡錘體組裝不完全，則APC不能被激活。Cyclin的泛素化降解泛素的C端與泛素激活酶E1的半胱氨酸殘基共價結合；E1-泛素復合物將泛素轉移給泛素結合酶E2；在泛素蛋白(dnbi)連接酶E3的催