細胞生長分化和細胞周期

關(guān)于細胞生長分化和細胞周期第1頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三細胞周期的時間TC=TG1+TS+TG2+TM第2頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三二、細胞周期

細胞周期(cellcycle)是指連續(xù)分裂的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)歷的整個過程，包括分裂間期和分裂期。第3頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三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4頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三第5頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三細胞周期的時間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，差異主要是TG1的差異，而TG2和TM的變化相對較小。第6頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三G1期細胞的三種去向周期性細胞，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。G0細胞，暫不增殖。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。如腫瘤細胞停在G0期，對藥不敏感，是易復(fù)發(fā)的根源。終端分化細胞，不增殖。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)細胞等高度分化分化細胞。第7頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三

在胚胎發(fā)育早期（卵裂期）所有細胞均為周期性細胞。隨著胚胎發(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、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--附動畫，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8頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三

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的調(diào)控有密切的關(guān)系。第9頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三

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(xué)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10頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三

G1期

與DNA合成啟動相關(guān)，開始合成細胞增殖所需要的多種蛋白質(zhì)、RNA、碳水化合物、脂等，蛋白質(zhì)的磷酸化非?；钴S，同時染色質(zhì)去凝集。細胞體積增大，存在細胞增殖的限制點(restrictionpoint,R點)。

一、細胞周期各時相的動態(tài)變化第11頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三2.S期

DNA復(fù)制和組蛋白合成同步；中心粒復(fù)制。

第12頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三第13頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三Gene

SequenceATGAAAGTGAGATCACGCTTCTCATTTCTTTCACAACATTTTTATTTTAGCAATTTAGACTTTAAATATTAGGATTTCTATTAGATTTGTTGTTTTATTCATTTTTTGTAACAATTTTTAGATGTAATTATTAACATTTGTTTATTTACATTTAAATTGAATTTTTTTTTATAATTTATTGTTTTATTAATTGTGTATTTTATTTTTAAAAAATCCAATACATTTCTTTATTATTATTTTAATTTGTATTTATTTGTAAAAAAAATATATATATATATATTTTTTTTTATTATTTTCTAACTTTATTTAAACTTCTACCATTTTAATGTTACCTTTATTATTATTTACAATTATTACTATCTTTTTTTTTTGCAATAAGGATGTTTCATATTTTTGAACTTATACTTCTGCACACAATATATTTCACATTGAAAAAAATAGGAGGCTTAATAATGTTAAATAAAAAGAGTAGATGACTTTTCAGATGGAAAATGATGTTATTTTAATACAGTTTCATCTTTGCAGGATTTAAGGACTCTTGCGGCGTACGCACTTGCGCTGTTACTTCTTGCAACATTTGTGTCCCATTCCTGGAGCGCACCCAAGGTAATGTCATGCAATGTTATGCTATTAAATATGGATTTATTTATATTAAAAAATTGTTTAAGTTTACTATTAATTATAGATTACTGTTATTAAAATGAAAATAGTAAATGTTTATTATGTACATCATTTGTCTTATTTTAAATTATGTTATGGTATAGCCTATTATGCATTATTTGTATTATAAAATATTTGATGAAATGCATTGCAAATGTTATTACAATAATATTTTTTACTATAATAAAATAATAATAATAATTATTATTATTGTTGTTGCTGTTAACATAATTACTCTAGTCATTACTATTTTTTAAAATGAAATATTTTATTATGCTGATATGTCTACTTGATATGTTGCAAATATAAGTTTTTTATAAATACATTTAAAAAAAATTATA第14頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三3.G2期為進入M期作準(zhǔn)備。合成與分裂有關(guān)的特殊蛋白質(zhì)：有絲分裂器相關(guān)的微管蛋白和染色體凝集密切相關(guān)的成熟促進因子(MPF)等。第15頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三4.M期M期即細胞分裂期，真核細胞的細胞分裂主要包括兩種方式，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16頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三二、細胞周期的調(diào)控第17頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三（一）細胞周期蛋白(cyclin)

細胞周期蛋白是一類隨細胞周期的變化呈周期性的出現(xiàn)和消失的蛋白質(zhì)。具嚴(yán)格的順序性，與特定的Cdk形成復(fù)合體，使Cdk活化。在高等真核生物中，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、F、G、H等。

第18頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三

細胞周期蛋白依賴激酶(cyclin-dependentkinase,Cdk)：一組控制細胞周期各時相間轉(zhuǎn)換的蛋白激酶，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，參與細胞周期相關(guān)活動的調(diào)節(jié)。第19頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三第20頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三（二）成熟促進因子(MPF)成熟促進因子是一種在G2期形成，能促進M期啟動的調(diào)控因子。由1971年Masui和Markert首次發(fā)現(xiàn)。后來的研究發(fā)現(xiàn)MPF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。人類的MPF有32KD和62KD兩種蛋白質(zhì)。

p34cdc2

+cyclinB第21頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三第22頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三1.MPF活性的調(diào)節(jié)（1）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的周期性合成和分解控制的。第23頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三

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，M期結(jié)束突然被水解掉。 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，激酶活性消失，細胞退出M期。第24頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三（2）p34cdc2活性還受磷酸化和去磷酸化的調(diào)控。

第25頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三

Tyr15、Thr14位點的磷酸化對MPF的活性起負調(diào)作用，Thr161位點的磷酸化對MPF的活性起正調(diào)作用。

第26頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三2.MPF的功能MPF能夠催化組蛋白H1磷酸化，參于有絲分裂的啟動和染色質(zhì)的凝集；MPF能夠催化核纖層蛋白(lamin)磷酸化，核纖層(lamina)結(jié)構(gòu)解體。MPF能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(xué)效應(yīng)。MPF作用于微管蛋白，控制著細胞周期中微管的動力學(xué)變化。第27頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三（三）生長因子(growthfactor)是一類通過與細胞膜上特異的受體結(jié)合，最終調(diào)節(jié)細胞增殖和其它細胞生物學(xué)效應(yīng)的多肽類物質(zhì)。特性：組織特異性、保守性、無種屬特異性。第28頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三

血小板衍生生長因子(PDGF)是一種較強的促有絲分裂因子。已被證實，大多數(shù)二倍體細胞在增殖過程中需要PDGF，特別是在靜止細胞被刺激進入增殖的過程中。

表皮生長因子(EGF)存在于人和動物的尿液、乳汁和血漿中，但以前兩者為多。是很強的促細胞分裂因子，可促進一些與細胞增殖有關(guān)的原癌基因的表達。第29頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三

白細胞介素2(IL-2)是一種可溶性的細胞因子，細胞增殖激活因子

。近年的研究表明，它作為免疫刺激劑已被應(yīng)用于癌癥和多種傳染病的治療。

轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)有兩種類型：TGF-α，TGF-β。TGF-β是一類多功能、廣泛影響細胞增殖、分化的生長因子家族。TGF-β對大多數(shù)細胞的增殖起抑制作用，可抑制腫瘤的生長。此外，在創(chuàng)傷愈合、細胞外基質(zhì)形成、胚胎發(fā)育、骨的重建等方面均有重要作用；并且還參與免疫調(diào)節(jié)、神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育過程。第30頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三生長因子是體內(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亦具有應(yīng)用前景的實踐意義。第31頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三（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。特性：組織特異性、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32頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三三、細胞周期調(diào)控的遺傳基礎(chǔ)第33頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三（一）細胞分裂周期基因(cdcgene)芽殖酵母有多種cdc基因分別調(diào)控胞質(zhì)與核分裂：

cdc2基因——其產(chǎn)物起關(guān)鍵調(diào)節(jié)。

cdc28基因——啟動DNA合成；

cdc8基因——推進DNA合成；

cdc24基因——控制胞質(zhì)分裂；

cdc31基因——控制紡錘體的形成。第34頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三

（二）原癌基因、癌基因和抑癌基因

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(oncogene)是控制細胞生長和分裂的原癌基因的一種突變形式，突變后，可使細胞增殖發(fā)生異常而無限增殖。

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

第35頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三

癌細胞生長與分裂失去控制，具有無限增殖能力，成為“永生”細胞。

◆具有擴散性和浸潤性

◆染色體非整倍性

第36頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三第37頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三

Rb基因、P53基因為常見的重要的兩種抑癌基因。

Rb基因：遺傳性視網(wǎng)膜母細胞瘤基因，是第一個被發(fā)現(xiàn)的抑癌基因。人的Rb基因定位于13q14上，當(dāng)Rb兩個等位基因丟失或失活時，導(dǎo)致細胞癌變。Rb蛋白具有抑制細胞增殖的功能。第38頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三遺傳性視網(wǎng)膜母細胞瘤第39頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三P53基因：人的該基因定位于17號染色體上；是腫瘤抑制因子，可阻斷細胞周期和誘導(dǎo)細胞凋亡。第40頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三第41頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三

細胞同步化：人為地將不同時期的細胞分離開來，從而獲得不同時期的細胞群體。1.有絲分裂搖落法：

M期細胞會變圓，與培養(yǎng)瓶壁附著力減弱。輕輕震蕩，使其脫落懸浮到培養(yǎng)液，離心收集。特點：簡單、同步化效率高；細胞未受傷害；但分離細胞數(shù)目少。四、細胞周期同步化的研究方法第42頁，講稿共48頁，2023年5月2日，星期三2.密度梯度離心法：不同時期細胞在重量和體積上差別顯著，可采用。如：裂殖酵母。特點：