第十三章 細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期課件

第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第一節(jié)細(xì)胞分裂細(xì)胞分裂：一個親代細(xì)胞形成兩個子代細(xì)胞的過程。第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第一節(jié)細(xì)胞分裂一、無絲分裂（直接分裂）1.過程：DNA復(fù)制——細(xì)胞核增大拉長——高爾基體位移至中心體——胞核斷裂——胞質(zhì)斷裂分離。期間不涉及紡錘體形成及染色體變化，故稱為無絲分裂.2.特點(diǎn)：子代獲得遺傳物質(zhì)和胞質(zhì)成分不一定均等。3.優(yōu)點(diǎn)：快速，能耗少，分裂過程中仍可行使功能。4.存在于低等生物或動物的創(chuàng)傷、癌變和衰老組織中，可與有絲分裂相互轉(zhuǎn)化。第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第一節(jié)細(xì)胞分裂二、有絲分裂(mitosis)又稱間接分裂(indirectdivision),特點(diǎn)是有紡錘體的出現(xiàn)和染色體的變化,最終子染色體被平均分配到子細(xì)胞,普遍存在于高等動植物.子細(xì)胞染色體數(shù)目保持恒定,從而維持了遺傳的穩(wěn)定性。

間期

分裂期:前期、中期、后期、末期。第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第一節(jié)細(xì)胞分裂（一）分裂前期：染色質(zhì)凝集：染色質(zhì)纖維螺旋化，形成染色體，著絲粒兩側(cè)附著動粒，組蛋白磷酸化。核仁消失，rRNA合成停止第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第一節(jié)細(xì)胞分裂中心體分離移動到細(xì)胞兩極，形成星體第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第一節(jié)細(xì)胞分裂核膜破裂，染色體向赤道面移動，紡錘體形成第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第一節(jié)細(xì)胞分裂紡錘體：由大量微管縱向排列組成的中間寬兩極小的細(xì)胞器,對細(xì)胞分裂和染色體分離有重要作用，形似紡錘,故稱紡錘體(spindle).重疊微管：一極與另一極相連的紡錘絲,但絕大多數(shù)極間絲(連續(xù)絲)并非真正連續(xù),而是來自兩極的微管在赤道面彼此相搭,側(cè)面結(jié)合.動粒微管:一端由極部發(fā)出,另一端結(jié)合到著絲點(diǎn)上的微管.

星體微管:圍繞中心粒向外輻射狀發(fā)射的微管，在紡錘體形成過程中起主導(dǎo)作用第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第一節(jié)細(xì)胞分裂第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第一節(jié)細(xì)胞分裂（二）分裂中期：染色體到達(dá)最大程度的凝集染色體著絲粒分布于同一平面，兩端微管長度相等，動力平衡有絲分裂器：染色體，星體，中心粒和紡錘體構(gòu)成第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第一節(jié)細(xì)胞分裂第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第一節(jié)細(xì)胞分裂（三）分裂后期（分為后期A和后期B）1.姐妹染色單體分離——著絲粒分離2.染色單體向極運(yùn)動前期——紡錘體微管牽引（后期A）3.染色單體向極運(yùn)動后期——紡錘體拉長，重疊微管長度增長及彼此間滑動（后期B）第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第一節(jié)細(xì)胞分裂第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第一節(jié)細(xì)胞分裂（四）分裂末期細(xì)胞核形成：組蛋白去磷酸化，染色體解旋為染色質(zhì)，核仁形成，rRNA合成，核膜組裝。紡錘體解聚，形成中體，收縮環(huán)形成，胞質(zhì)分裂。第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第一節(jié)細(xì)胞分裂第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第一節(jié)細(xì)胞分裂三、減數(shù)分裂有性生殖細(xì)胞成熟過程中，DNA只復(fù)制一次，細(xì)胞連續(xù)分裂兩次，成為僅具有單倍體遺傳物質(zhì)的配子細(xì)胞過程。對于維持生物世代遺傳的穩(wěn)定性具有重要意義。第一次減數(shù)分裂第二次減數(shù)分裂第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第一節(jié)細(xì)胞分裂（一）第一次減數(shù)分裂間期：S期持續(xù)時間長,且DNA進(jìn)行不完全復(fù)制,復(fù)制總量的99.7-99.9%.1.前期I細(xì)線期：染色質(zhì)開始凝集，同源染色體開始配對。染色體仍呈細(xì)線狀，通過端粒附著于核膜上。偶線期：同源染色體配對（聯(lián)會），形成二價(jià)體/四分體，可能與端粒對核膜的附著有關(guān)。合成Z-DNA第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期側(cè)生成份：蛋白質(zhì)和DNA中央成分重組小節(jié)L-C纖維第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第一節(jié)細(xì)胞分裂聯(lián)會復(fù)合體：第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第一節(jié)細(xì)胞分裂粗線期：染色體進(jìn)一步凝集，同源染色體交換重組（形成重組小結(jié)），核仁融合為一個，合成P-DNA，保持染色體完整性。合成減數(shù)分裂期專用的組蛋白.雙線期：同源染色體去聯(lián)會，殘留接觸點(diǎn)（交叉），交叉端化。此期持續(xù)時間較長。終變期：染色體再凝集，交叉在端部。核仁核膜消失，形成紡錘體。中心體復(fù)制完成，并向兩級移動。第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第一節(jié)細(xì)胞分裂第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第一節(jié)細(xì)胞分裂2.中期I：四分體排列于赤道面。3.后期I：同源染色體分離，向兩級隨機(jī)移動。4.末期I：染色體去凝集（或不去），核仁出現(xiàn)，胞質(zhì)分裂。子代細(xì)胞染色體數(shù)為親代細(xì)胞的一半。（二）短暫間期：時間較短，無DNA合成（三）第二次減數(shù)分裂：與有絲分裂類似，姐妹染色單體分離，染色體數(shù)目不變。第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第一節(jié)細(xì)胞分裂第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第一節(jié)細(xì)胞分裂減數(shù)分裂的意義：

確保世代間遺傳的穩(wěn)定性；

增加變異機(jī)會,確保生物的多樣性,增強(qiáng)生物適應(yīng)環(huán)境變化的能力；

減數(shù)分裂是生物有性生殖的基礎(chǔ),是遺傳、發(fā)育和遺傳多樣性的重要保證第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第二節(jié)細(xì)胞周期及調(diào)控一、細(xì)胞周期的基本概念從一次細(xì)胞分裂結(jié)束開始到下一次細(xì)胞分裂結(jié)束為止所經(jīng)歷的整個過程.細(xì)胞周期分為：物質(zhì)積累期(間期或靜止期)和細(xì)胞分裂期(M期).第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第二節(jié)細(xì)胞周期及調(diào)控CellCycle有絲分裂期（M期）前期中期后期末期分裂間期G1期S期G2期G0期準(zhǔn)備DNA復(fù)制，合成多種蛋白質(zhì)DNA復(fù)制準(zhǔn)備細(xì)胞分裂第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第二節(jié)細(xì)胞周期及調(diào)控同種細(xì)胞間周期時間長短相似或相同;不同種類細(xì)胞間,周期長短差別很大.S+G2+M的時間變化較小,細(xì)胞周期時間長短差別在G1期.部分細(xì)胞的細(xì)胞周期沒有G1、G2期第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第二節(jié)細(xì)胞周期及調(diào)控二、細(xì)胞周期各時的動態(tài)變化與生物大分子的合成（一）G1期：1.活躍的RNA和蛋白質(zhì)合成，為S期DNA復(fù)制起始和延伸所必須的酶和其他蛋白質(zhì)。2.多種蛋白質(zhì)磷酸化修飾，包括組蛋白、非組蛋白和激酶3.物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)作用加強(qiáng)第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第二節(jié)細(xì)胞周期及調(diào)控（二）S期：1.DNA復(fù)制2.合成組蛋白和非組蛋白3.組蛋白持續(xù)磷酸化4.中心粒復(fù)制（三）G2期：1.合成大量RNA,ATP及相關(guān)蛋白質(zhì)，如微管蛋白，成熟促進(jìn)因子等2.中心粒分離并向細(xì)胞兩極移動（四）M期：1.有絲分裂期，形態(tài)結(jié)構(gòu)顯著改變。2.蛋白含量低，RNA合成受抑制。第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第二節(jié)細(xì)胞周期及調(diào)控三、細(xì)胞周期的調(diào)控（一）細(xì)胞周期蛋白與細(xì)胞周期蛋白依賴激酶(Cyclin-CDK)構(gòu)成細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)的核心1.細(xì)胞周期蛋白(Cyclin)真核細(xì)胞中隨著不同細(xì)胞周期有規(guī)律地出現(xiàn)及消失的一類蛋白家族。第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第二節(jié)細(xì)胞周期及調(diào)控Cyclin的降解：CyclinA,B：蛋白N端的破壞框CyclinC,D,E：蛋白C端的PEST序列泛素化降解：泛素活化酶E1活化——轉(zhuǎn)移到泛素結(jié)合酶E2——泛素連接酶E3將其連接到蛋白質(zhì)賴氨酸殘基處——重復(fù)依次將泛素連接——蛋白酶體識別并降解被泛素修飾的蛋白第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第二節(jié)細(xì)胞周期及調(diào)控2.細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶(CDK)：必須與相應(yīng)的Cyclin相結(jié)合，暴露活性位點(diǎn)必須被多重磷酸化（14Thr,15Tyr,161Thr）CKI蛋白對于CDK活性負(fù)調(diào)節(jié)第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第二節(jié)細(xì)胞周期及調(diào)控3.Cyclin/CDK復(fù)合物的調(diào)節(jié)作用1).G1期CyclinD/CDK4,6——磷酸化轉(zhuǎn)錄因子——G1向S期轉(zhuǎn)變CyclinE/CDK2——磷酸化轉(zhuǎn)錄因子——S期起始磷酸化S期CKI——S期CKI被泛素化降解——S期Cyclin/Cdk復(fù)合物活性被激活第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第二節(jié)細(xì)胞周期及調(diào)控2).S期CyclinD,E/Cdk復(fù)合物不可逆降解CyclinA/Cdk復(fù)合物形成——啟動DNA復(fù)制，阻止已復(fù)制DNA再復(fù)制3).G2/M期CyclinB/Cdk1（成熟促進(jìn)因子,MPF）形成——促進(jìn)細(xì)胞向M期轉(zhuǎn)換Cdk1:本身為激酶，被去磷酸化激活CyclinB：調(diào)節(jié)活性，選擇底物MPF：磷酸化組蛋白，染色體凝集蛋白，核纖層蛋白，APC，肌動蛋白和肌球蛋白。第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第二節(jié)細(xì)胞周期及調(diào)控（二）細(xì)胞周期檢測點(diǎn)：細(xì)胞中存在著一系列監(jiān)控系統(tǒng)，對細(xì)胞周期發(fā)生的重要事件及出現(xiàn)的故障加以檢測，只有當(dāng)這些事件完成或故障修復(fù)后，才允許細(xì)胞周期進(jìn)一步運(yùn)行，該監(jiān)控系統(tǒng)即為檢測點(diǎn)(Checkpoint)。1.未復(fù)制DNA檢測點(diǎn)：ATR與Chk1識別未復(fù)制完成的DNA——磷酸化(抑制)cdc25——抑制CyclinA/B-Cdk1復(fù)合物2.紡錘體組裝檢測點(diǎn)：Mad2識別未與紡錘體微管相連的動?！种芻dc20——抑制APC活性——securin降解受阻3.染色體分離檢測點(diǎn)：分裂后期子代細(xì)胞中特有的GEF作用并活化Tem1，水解GTP激活Cdc14，促使CyclinB磷酸化后被泛素化降解，使MPF失活。（出芽酵母中）4.DNA損傷檢測點(diǎn)：DNA損傷，激活Chk2——磷酸化Cdc25，泛素化降解——Cdk2無法去磷酸化——CyclinE/A-Cdk2失活——細(xì)胞周期停止；ATM/ATR激活——磷酸化p53——激活如p21表達(dá)——抑制細(xì)胞周期第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第二節(jié)細(xì)胞周期及調(diào)控（三）多種因素與細(xì)胞周期調(diào)控密切相關(guān)1.生長因子：通過與特異性受體結(jié)合，經(jīng)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和傳遞影響周期，大多影響位點(diǎn)在G1/S期，可產(chǎn)生促進(jìn)或抑制效應(yīng)。2.抑素：細(xì)胞自身分泌的抑制細(xì)胞周期的糖蛋白，主要影響位點(diǎn)在G1期末（S因子）或G2期末（M因子），具有組織特異性。3.cAMP與cGMP：cAMP抑制，cGMP促進(jìn)細(xì)胞周期，兩者相互拮抗。4.RNA間接因子SR蛋白及SR蛋白特異的激酶：SRPK1特異性磷酸化修飾并調(diào)控SR活性，與細(xì)胞周期呈相關(guān)性變化。第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第二節(jié)細(xì)胞周期及調(diào)控四、癌基因和抑癌基因在細(xì)胞周期調(diào)控中的作用病毒癌基因(V-onc):逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組中具有的異常活化可使細(xì)胞無限增殖而癌變的DNA序列。細(xì)胞癌基因(C-onc):脊椎動物正常細(xì)胞中與病毒癌基因同源的一類顯性基因。正常狀態(tài)下表達(dá)較少，但為正常生長、增殖所必須。突變或過度表達(dá)可引起細(xì)胞增殖異常，發(fā)生癌變。生長因子類蛋白或生長因子受體類蛋白：模擬生長因子激活胞內(nèi)相關(guān)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)信號轉(zhuǎn)到相關(guān)癌基因：通過激酶等活性調(diào)控信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑轉(zhuǎn)錄因子類癌基因：直接參與周期相關(guān)基因調(diào)控。第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第二節(jié)細(xì)胞周期及調(diào)控（二）抑癌基因正常細(xì)胞所具有的，能抑制細(xì)胞惡性增殖的一類基因，為隱性基因，多為轉(zhuǎn)錄因子或能和轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合。Rb基因：其產(chǎn)物可隨著細(xì)胞周期被Cyclin/Cdk復(fù)合物規(guī)律性的磷酸化修飾，從而控制轉(zhuǎn)錄因子（如E2F）活性，影響周期相關(guān)基因表達(dá)。p53基因：轉(zhuǎn)錄因子，也可與其他轉(zhuǎn)錄因子相結(jié)合，調(diào)控多種基因表達(dá)，其自身受調(diào)控機(jī)制非常復(fù)雜。第十三章細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期第二節(jié)細(xì)胞周期及調(diào)控五、卵母細(xì)胞減數(shù)分裂及其調(diào)控兩個調(diào)控位點(diǎn)：第一次減數(shù)分裂的雙線期和第二次減數(shù)分裂的中期也是由Cdk1/cyclinB復(fù)合物活性調(diào)控在后期Cdk1活性下降，并不消失，進(jìn)入第二次減數(shù)分裂時再次升高細(xì)胞靜止因子(CSF)，引起細(xì)胞停止在中期，防止Cdk1失活。通過MEK-ERK途徑促進(jìn)cycl