細胞的有絲分裂和細胞周期

細胞的有絲分裂和細胞周期第一頁，共六十頁，2022年，8月28日細胞增殖(cellproliferation)的意義：◆細胞增殖是細胞生命活動的重要特征之一,是生物繁育的基礎(chǔ)。◆單細胞生物細胞增殖導(dǎo)致生物個體數(shù)量的增加?！舳嗉毎镉梢粋€單細胞即受精卵分裂發(fā)育而來，細胞增殖是多細胞生物繁殖基礎(chǔ)。◆成體生物仍然需要細胞增殖，主要取代衰老死亡的細胞，維持個體細胞數(shù)量的相對平衡和機體的正常功能。 ◆機體創(chuàng)傷愈合、組織再生、病理組織修復(fù)等，都要依賴細胞增殖。第二頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO有絲分裂是高等真核生物細胞增殖的主要方式第三頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO

特點:發(fā)生在高等真核生物中，形成有絲分裂器，遺傳物質(zhì)均等分配。（一）前期(prophase)（二）中期(metaphase)（三）后期(anaphase)（四）末期(telophase)第一節(jié)細胞的有絲分裂第四頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO

1.染色質(zhì)凝集，逐步螺旋化形成染色體:（一）前期第五頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO2.核膜破裂、核仁消失:核膜消失主要是核纖層蛋白磷酸化繼而核纖層解聚，導(dǎo)致核膜破裂；核仁消失是由于核仁相隨染色質(zhì)發(fā)生凝集。第六頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO

3.分裂極的確定和有絲分裂器的形成:

動物細胞中心體在S期復(fù)制形成的二個中心體逐漸移向細胞兩極，移到兩極形成有絲分裂器。

第七頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO第八頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO第九頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO

有絲分裂器（mitoticapparatus）：有絲分裂中期時，由染色體、中心粒、紡錘體、星體形成的專門執(zhí)行有絲分裂功能的暫時性細胞器。星體是指中心體及其周圍放射狀分布的大量微管。（前期）紡錘體是一種與細胞分裂和染色體運動直接相關(guān)的一種臨時性細胞器，主要由微管及其結(jié)合蛋白構(gòu)成。從前期向中期轉(zhuǎn)化的重要事件之一是紡錘體的組裝

有絲分裂器的組成紡錘體星體紡錘體星體第十頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO第十一頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO第十二頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO（二）中期(metaphase)

染色體凝集程度最大排列在細胞中央形成赤道板。第十三頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO

第十四頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO

著絲?？v裂，姐妹染色單體分開并分別向兩極移動。

（三）后期(anaphase)第十五頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO第十六頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO第十七頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO

1.子細胞核的出現(xiàn)；

2.胞質(zhì)分裂。

（四）末期(telophase)第十八頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO第十九頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO動物細胞的胞質(zhì)分裂:收縮環(huán)第二十頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO細胞質(zhì)縊縮內(nèi)陷分裂

第二十一頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO植物細胞的胞質(zhì)分裂:細胞板（成膜體）

第二十二頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO第二節(jié)細胞周期細胞周期（cellcycle）：是指細胞從上一次分裂結(jié)束開始到下一次分裂結(jié)束為止所經(jīng)歷的過程，包括分裂間期和分裂期。第二十三頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO

DNA合成前期（G1期）間期DNA合成期（S期）

DNA合成后期（G2期）細胞周期前期分裂期（M期）中期后期末期第二十四頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO細胞周期示意圖細胞周期各階段的事件第二十五頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO

Hela細胞增殖周期時相

第二十六頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO

細胞周期的時間

TC=TG1+TS+TG2+TM

適宜條件下一種細胞的周期時間相對穩(wěn)定，不同生物或組織的細胞TC差異較大，TS、TG2、TM變化較小，主要是TG1的差異。第二十七頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO第二十八頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO

1.周期性細胞------可不斷增殖。不在G1期停留，不斷進入細胞周期（周期中細胞）如骨髓干細胞、皮膚基底層細胞、精原細胞等。分化程度低。

2.暫不增殖細胞------G0細胞。一般停在G1期、不增殖，但保留能力，受到刺激后恢復(fù)增殖。如：肝細胞、腎細胞、淋巴細胞等。如：肝外傷或手術(shù)。如：腫瘤細胞停在G0期，對藥物不敏感，是復(fù)發(fā)根源。

3.終端分化細胞------不增殖細胞。終身停留G1期，失去增殖能力，也稱不育細胞或終末細胞。如神經(jīng)細胞、肌肉細胞、紅細胞、角質(zhì)細胞。高度分化。G1期細胞的三種去向第二十九頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO

在胚胎發(fā)育早期（卵裂期）所有細胞均為周期性細胞。以后隨著發(fā)育成熟，某些細胞進入G0期，某些細胞分化后喪失分裂能力。到成體時，只有少數(shù)細胞處于增殖狀態(tài)，它們的增殖僅作為補充丟失的細胞（如造血系統(tǒng)中，紅細胞、白細胞不斷死亡丟失，小腸上皮細胞不斷由小腸絨毛頂端脫落，表皮細胞不斷死亡、磨損、脫落），或?qū)ν饨绱碳さ姆磻?yīng)（如免疫淋巴細胞反應(yīng)）。

第三十頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO

許多生命過程例如胚胎發(fā)育、造血及上皮組織的更新、組織再生、創(chuàng)傷愈合、免疫反應(yīng)等都和細胞增殖的精確調(diào)控有密切的關(guān)系。而腫瘤細胞是增殖失控細胞，不斷地增殖，最終導(dǎo)致機體的死亡。因此，細胞周期及其調(diào)節(jié)的研究不僅關(guān)系到闡明生物學中許多重要基礎(chǔ)理論問題，還將關(guān)系到從根本上了解和征服腫瘤。第三十一頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO

（一）G1期

與DNA合成啟動相關(guān)，細胞物質(zhì)代謝活躍，RNA和蛋白質(zhì)合成，細胞體積增大。存在細胞增殖的限制點(restrictionpoint,R點)。

G1

早期----R點----G1

晚期

R點為控制點，決定是否增殖。如能通過，則增殖。

一、細胞周期各時相的動態(tài)變化第三十二頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGOG1期的限制點（R點）第三十三頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO

(二)S期

1.DNA合成(復(fù)制)，DNA含量加倍2n4n；

2.組蛋白合成、染色質(zhì)組裝

3.部分RNA與蛋白的合成。第三十四頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO

(三)G2期

1.合成分裂相關(guān)蛋白——微管蛋白、膜蛋白、

染色質(zhì)凝集因子（有絲分裂因子）。

2.染色質(zhì)開始螺旋化。

3.繼續(xù)為M期準備物質(zhì)和能量。第三十五頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO（四）M期主要包括兩種方式，即有絲分裂(mitosis)和減數(shù)分裂(meiosis)。遺傳物質(zhì)和細胞內(nèi)其他物質(zhì)分配給子細胞。第三十六頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO

限制點（控制點）第三十七頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO二、細胞周期的調(diào)控人類M期細胞與袋鼠G1、Ｓ和G2期細胞融合誘導(dǎo)成熟染色體凝集第三十八頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO間期卵母細胞被顯微注射不同細胞周期的細胞質(zhì)后的反應(yīng)第三十九頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO（一）細胞周期調(diào)控蛋白細胞周期蛋白(cyclin)與細胞周期蛋白依賴激酶（Cdks）1.細胞周期蛋白(cyclin)是一類隨細胞周期的變化呈周期性的出現(xiàn)與消失的蛋白質(zhì)。出現(xiàn)具嚴格的順序性，與特定的Cdk形成復(fù)合體，使Cdk活化。cyclin家族成員根據(jù)其序列的相似及生理功能被分為不同類型，迄今已被鑒定出的有cyclinA、B、C、D、E等。第四十頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO細胞周期蛋白(cyclin)是一類隨細胞周期的變化呈周期性的出現(xiàn)與消失的蛋白質(zhì)。第四十一頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO

2.細胞周期蛋白依賴激酶（Cdks）一組控制細胞周期各時相間轉(zhuǎn)換的蛋白激酶（可以使多種蛋白質(zhì)磷酸化），其活性依賴于細胞周期蛋白的調(diào)節(jié)。與相應(yīng)的cyclin結(jié)合形成cyclin-Cdk復(fù)合體，調(diào)節(jié)細胞從G1S、G2M和退出有絲分裂的各個進程。Cdks和cyclins結(jié)合形成二聚體的復(fù)合物，具有蛋白激酶活性。由催化亞基和調(diào)節(jié)亞基組成，cyclin為調(diào)節(jié)亞基，Cdk為催化亞基。

第四十二頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO

成熟促進因子（maturationpromotingfactor,MPF）是有絲分裂調(diào)控的重要因子，在G2期形成、能促進M期啟動的調(diào)控因子。

Cdk1即p34cdc2(celldivisioncycle,cdc)

+cyclinB

Cdk1（p34cdc2）為細胞周期蛋白依賴激酶，分子量34×103，cyclinB為細胞周期蛋白B。后來發(fā)現(xiàn)它們幾乎存在于從酵母到人體所有的真核細胞的分裂期細胞中，是調(diào)節(jié)細胞進入M期的重要因子。若cyclinB與p34cdc2分離并解體,將致使MPF激酶活性失活,由此可促進細胞從M期向G1期轉(zhuǎn)化。

（二）成熟促進因子第四十三頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO

1.MPF活性的調(diào)節(jié)

MPF的活性存在于催化亞基p34cdc2上，而這種活性的最直接調(diào)控是由調(diào)節(jié)亞基cyclinB的周期性合成和降解控制的。p34cdc2的蛋白水平在整個細胞周期中不變。p34cdc2必須與cyclinB結(jié)合后才有激酶活性，而cyclinB的轉(zhuǎn)錄和合成隨細胞周期而變化，在間期開始合成，在G2/M達到高峰，使得p34cdc2—cyclinB復(fù)合體的激酶活性在G2/M達到峰值，誘導(dǎo)M期發(fā)生，M期結(jié)束時，激酶活性突然喪失，細胞退出M期。第四十四頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO第四十五頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO

2.MPF的功能

1.催化組蛋白H1磷酸化，參與有絲分裂的啟動和染色質(zhì)的凝集；

2.催化核纖層蛋白磷酸化，核纖層結(jié)構(gòu)解體；

3.使一些原癌基因蛋白產(chǎn)物發(fā)生磷酸化，由此產(chǎn)生一系列深遠的與細胞分裂有關(guān)的生物學效應(yīng)；

4.作用于微管蛋白，控制著細胞周期中微管的動力學變化。

第四十六頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO細胞周期蛋白的調(diào)節(jié)(后期促進因子)第四十七頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO

生長因子是細胞合成分泌到細胞外的一類蛋白因子，能與膜上專一受體結(jié)合，從而刺激、誘導(dǎo)細胞增殖。血小板衍生生長因子、表皮生長因子、白細胞介素、轉(zhuǎn)化生長因子等。

生長因子是體內(nèi)細胞分泌的，沒有藥物類的毒性，因此在臨床治療各種疾病方面具有應(yīng)用前景和實踐意義。（三）生長因子（growthfactor）第四十八頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO（四）抑素（chalone）

是由細胞自體產(chǎn)生的、終止細胞增殖的信號分子，是一種熱不穩(wěn)定的可溶性、分泌型糖蛋白，在細胞增殖的反饋性調(diào)節(jié)中起重要作用。抑素不但具有嚴格的組織特異性，而且還有細胞周期階段的特異性。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的抑素有20多種，如肝細胞抑素、腎細胞抑素、紅細胞抑素等。并且有的抑素專門作用于G1期，防止細胞進行DNA合成（如G1期表皮細胞抑素）；有的專門作用于G2期，防止細胞進行分裂（如G2期表皮細胞抑素）。第四十九頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO三、細胞周期調(diào)控的遺傳基礎(chǔ)（一）細胞分裂周期(celldivisioncycle,cdc)基因

真核生物基因組中具有cdc基因，cdc基因是一類產(chǎn)物表達具細胞周期依賴性或直接參與了細胞周期調(diào)控的基因。酵母細胞分裂周期cdc基因第五十頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO

原癌基因（proto-oncogene）存在于正常細胞基因組中，是控制細胞生長和分裂的基因。編碼多種類型的蛋白質(zhì)，作為細胞生長和分裂的調(diào)控因子。

癌基因（V-oncogene，V-onc）是指一些逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組所具有的、異?；罨罂墒辜毎麩o限增殖進而癌變的DNA序列。是控制細胞生長和分裂的原癌基因的一種突變形式。編碼生長因子、生長因子受體、細胞周期調(diào)控蛋白等。

抑癌基因（anti-oncogene）是指正常細胞中含有的抑制細胞惡性增殖的基因。

（二）原癌基因、癌基因和抑癌基因第五十一頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO

癌細胞的基本特征：

1.細胞生長與分裂失去控制

2.具有侵潤性和擴散性

3.細胞間相互作用改變

第五十二頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO

Rb基因、P53基因為常見的、重要的兩種抑癌基因。

Rb基因：第一個被發(fā)現(xiàn)的抑癌基因（1986年）。人的該基因定位于13q14上，當Rb兩個等位基因丟失或失活時，則導(dǎo)致細胞癌變。Rb蛋白具有抑制細胞增殖和促進分化的功能，如將正常的Rb基因重組載體感染視網(wǎng)膜母細胞瘤和骨肉瘤細胞株，不僅使這些細胞的增殖被抑制，而且也抑制其惡性表型。

第五十三頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGOpRb對細胞周期的運轉(zhuǎn)作用(抑制E2F轉(zhuǎn)錄因子)第五十四頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO

P53基因：人的該基因定位于17號染色體上，分子量為53KD。是腫瘤抑制因子，可阻斷細胞周期和誘導(dǎo)細胞凋亡。用基因槍把P53基因注入人的肺癌細胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：癌細胞生長變緩，惡性程度明顯降低。第五十五頁，共六十頁，2022年，8月28日LOGO四、細胞周期同步化的研究方法

細胞同步化：人為地將不同時期的細胞分離開來，從而獲得不同時期