細(xì)胞生長(zhǎng)分化和細(xì)胞周期

關(guān)于細(xì)胞生長(zhǎng)分化和細(xì)胞周期細(xì)胞周期的時(shí)間TC=TG1+TS+TG2+TM第2頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、細(xì)胞周期

細(xì)胞周期(cellcycle)是指連續(xù)分裂的細(xì)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(gè)過(guò)程，包括分裂間期和分裂期。第3頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天DNA合成前期（G1期）間期DNA合成期（S期）

DNA合成后期（G2期）細(xì)胞周期前期

分裂期(M期)

中期后期末期第4頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天第5頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天細(xì)胞周期的時(shí)間TC=TG1+TS+TG2+TM適宜條件下，一種細(xì)胞的周期時(shí)間相對(duì)穩(wěn)定。不同生物或組織的細(xì)胞Tc差異較大，差異主要是TG1的差異，而TG2和TM的變化相對(duì)較小。第6頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天G1期細(xì)胞的三種去向周期性細(xì)胞，不斷增殖。不在G1期停留，不斷進(jìn)入細(xì)胞周期（周期中細(xì)胞）如骨髓干細(xì)胞、皮膚基底層細(xì)胞、精原細(xì)胞等。G0細(xì)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(xì)胞、腎細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等。如腫瘤細(xì)胞停在G0期，對(duì)藥不敏感，是易復(fù)發(fā)的根源。終端分化細(xì)胞，不增殖。終身停留G1期，失去增殖能力，也稱不育細(xì)胞或終末細(xì)胞。如：神經(jīng)細(xì)胞、肌肉細(xì)胞、紅細(xì)胞、角質(zhì)細(xì)胞等高度分化分化細(xì)胞。第7頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天

在胚胎發(fā)育早期（卵裂期）所有細(xì)胞均為周期性細(xì)胞。隨著胚胎發(fā)育成熟，某些細(xì)胞進(jìn)入G0期，某些細(xì)胞分化后喪失分裂能力。到成體時(shí)，只有少數(shù)細(xì)胞處于增殖狀態(tài)，它們的增殖僅作為補(bǔ)充丟失的細(xì)胞（如造血系統(tǒng)中，紅、白細(xì)胞不斷死亡丟失，小腸上皮細(xì)胞不斷由小腸絨毛頂端脫落--附動(dòng)畫，表皮細(xì)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(xì)胞反應(yīng)）。第8頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天

許多生命過(guò)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(xì)胞增殖的精確的調(diào)控有密切的關(guān)系。第9頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天

腫瘤細(xì)胞是增殖失控細(xì)胞，不斷地增殖，最終導(dǎo)致機(jī)體的死亡。因此，細(xì)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(wèn)題，還將關(guān)系到從根本上了解和征服腫瘤。第10頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天

G1期

與DNA合成啟動(dòng)相關(guān)，開始合成細(xì)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(shí)染色質(zhì)去凝集。細(xì)胞體積增大，存在細(xì)胞增殖的限制點(diǎn)(restrictionpoint,R點(diǎn))。

一、細(xì)胞周期各時(shí)相的動(dòng)態(tài)變化第11頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.S期

DNA復(fù)制和組蛋白合成同步；中心粒復(fù)制。

第12頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天第13頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天Gene

SequenceATGAAAGTGAGATCACGCTTCTCATTTCTTTCACAACATTTTTATTTTAGCAATTTAGACTTTAAATATTAGGATTTCTATTAGATTTGTTGTTTTATTCATTTTTTGTAACAATTTTTAGATGTAATTATTAACATTTGTTTATTTACATTTAAATTGAATTTTTTTTTATAATTTATTGTTTTATTAATTGTGTATTTTATTTTTAAAAAATCCAATACATTTCTTTATTATTATTTTAATTTGTATTTATTTGTAAAAAAAATATATATATATATATTTTTTTTTATTATTTTCTAACTTTATTTAAACTTCTACCATTTTAATGTTACCTTTATTATTATTTACAATTATTACTATCTTTTTTTTTTGCAATAAGGATGTTTCATATTTTTGAACTTATACTTCTGCACACAATATATTTCACATTGAAAAAAATAGGAGGCTTAATAATGTTAAATAAAAAGAGTAGATGACTTTTCAGATGGAAAATGATGTTATTTTAATACAGTTTCATCTTTGCAGGATTTAAGGACTCTTGCGGCGTACGCACTTGCGCTGTTACTTCTTGCAACATTTGTGTCCCATTCCTGGAGCGCACCCAAGGTAATGTCATGCAATGTTATGCTATTAAATATGGATTTATTTATATTAAAAAATTGTTTAAGTTTACTATTAATTATAGATTACTGTTATTAAAATGAAAATAGTAAATGTTTATTATGTACATCATTTGTCTTATTTTAAATTATGTTATGGTATAGCCTATTATGCATTATTTGTATTATAAAATATTTGATGAAATGCATTGCAAATGTTATTACAATAATATTTTTTACTATAATAAAATAATAATAATAATTATTATTATTGTTGTTGCTGTTAACATAATTACTCTAGTCATTACTATTTTTTAAAATGAAATATTTTATTATGCTGATATGTCTACTTGATATGTTGCAAATATAAGTTTTTTATAAATACATTTAAAAAAAATTATA第14頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.G2期為進(jìn)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(jìn)因子(MPF)等。第15頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.M期M期即細(xì)胞分裂期，真核細(xì)胞的細(xì)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(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)分配給子細(xì)胞。第16頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、細(xì)胞周期的調(diào)控第17頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天（一）細(xì)胞周期蛋白(cyclin)

細(xì)胞周期蛋白是一類隨細(xì)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(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天

細(xì)胞周期蛋白依賴激酶(cyclin-dependentkinase,Cdk)：一組控制細(xì)胞周期各時(shí)相間轉(zhuǎn)換的蛋白激酶，其活性依賴于細(xì)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(xì)胞周期相關(guān)活動(dòng)的調(diào)節(jié)。第19頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天第20頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天（二）成熟促進(jìn)因子(MPF)成熟促進(jìn)因子是一種在G2期形成，能促進(jìn)M期啟動(dòng)的調(diào)控因子。由1971年Masui和Markert首次發(fā)現(xiàn)。后來(lái)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(xì)胞的分裂期細(xì)胞中。人類的MPF有32KD和62KD兩種蛋白質(zhì)。

p34cdc2

+cyclinB第21頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天第22頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天

p34cdc2的蛋白水平在整個(gè)細(xì)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(xì)胞周期而變化，在間期開始合成，在G2/M達(dá)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(dá)到峰值，誘導(dǎo)M期發(fā)生；M期結(jié)束時(shí)，激酶活性消失，細(xì)胞退出M期。第24頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）p34cdc2活性還受磷酸化和去磷酸化的調(diào)控。

第25頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天

Tyr15、Thr14位點(diǎn)的磷酸化對(duì)MPF的活性起負(fù)調(diào)作用，Thr161位點(diǎn)的磷酸化對(duì)MPF的活性起正調(diào)作用。

第26頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(dòng)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(yuǎn)的與細(xì)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(xì)胞周期中微管的動(dòng)力學(xué)變化。第27頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天（三）生長(zhǎng)因子(growthfactor)是一類通過(guò)與細(xì)胞膜上特異的受體結(jié)合，最終調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和其它細(xì)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(wú)種屬特異性。第28頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天

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

表皮生長(zhǎng)因子(EGF)存在于人和動(dòng)物的尿液、乳汁和血漿中，但以前兩者為多。是很強(qiáng)的促細(xì)胞分裂因子，可促進(jìn)一些與細(xì)胞增殖有關(guān)的原癌基因的表達(dá)。第29頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天

白細(xì)胞介素2(IL-2)是一種可溶性的細(xì)胞因子，細(xì)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(zhǎng)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(xì)胞增殖、分化的生長(zhǎng)因子家族。TGF-β對(duì)大多數(shù)細(xì)胞的增殖起抑制作用，可抑制腫瘤的生長(zhǎng)。此外，在創(chuàng)傷愈合、細(xì)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(guò)程。第30頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天生長(zhǎng)因子是體內(nèi)細(xì)胞分泌的，沒(méi)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(shí)踐意義。第31頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天（四）抑素(chalone)是由細(xì)胞自體產(chǎn)生的、終止細(xì)胞增殖的信號(hào)分子，是一種熱不穩(wěn)定的可溶性、分泌型糖蛋白，在細(xì)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(xì)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(xì)胞抑素、腎細(xì)胞抑素、紅細(xì)胞抑素等。并且有的抑素專門作用于G1期，防止細(xì)胞進(jìn)行DNA合成(如G1期表皮細(xì)胞抑素)；有的專門作用于G2期，防止細(xì)胞進(jìn)行分裂(如G2期表皮細(xì)胞抑素)。第32頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、細(xì)胞周期調(diào)控的遺傳基礎(chǔ)第33頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天（一）細(xì)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(dòng)DNA合成；

cdc8基因——推進(jìn)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(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天

（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(xì)胞基因組中，是控制細(xì)胞生長(zhǎng)和分裂的基因。編碼多種類型的蛋白質(zhì)，作為細(xì)胞生長(zhǎng)和分裂的調(diào)控因子。

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

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

第35頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天

癌細(xì)胞生長(zhǎng)與分裂失去控制，具有無(wú)限增殖能力，成為“永生”細(xì)胞。

◆具有擴(kuò)散性和浸潤(rùn)性

◆染色體非整倍性

第36頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天第37頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天

Rb基因、P53基因?yàn)槌Ｒ姷闹匾膬煞N抑癌基因。

Rb基因：遺傳性視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤基因，是第一個(gè)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(gè)等位基因丟失或失活時(shí)，導(dǎo)致細(xì)胞癌變。Rb蛋白具有抑制細(xì)胞增殖的功能。第38頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天遺傳性視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤第39頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天P53基因：人的該基因定位于17號(hào)染色體上；是腫瘤抑制因子，可阻斷細(xì)胞周期和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。第40頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天第41頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天

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

M期細(xì)胞會(huì)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(diǎn)：簡(jiǎn)單、同步化效率高；細(xì)胞未受傷害；但分離細(xì)胞數(shù)目少。四、細(xì)胞周期同步化的研究方法第42頁(yè),共48頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.密度梯度離心法：不同時(shí)期細(xì)胞在重量和體積上差別顯著，可采用。如：裂殖酵母。特點(diǎn)：簡(jiǎn)單省時(shí)、效率高、成本低。但對(duì)大