中国海洋大学细胞生物学课件16细胞分裂02谷风教育

1、有有丝丝分分裂裂各各期期的的免免疫疫荧荧光光照照片片早前期早前期晚前期晚前期前中期前中期中中 期期早后期早后期 后后 期期 末末 期期间间 期期胞质分裂完成胞质分裂完成前期前期前中期前中期中期中期后期后期末期末期核分裂胞质分裂有丝分裂有丝分裂1中小教资核内有丝分裂核内有丝分裂(endomitosis)体细胞减数分裂体细胞减数分裂多极分裂多极分裂(培养癌细胞培养癌细胞)染色单体不发生分离的有丝分裂染色单体不发生分离的有丝分裂2中小教资染色质复制染色质复制 次，细胞分裂次，细胞分裂 次次子细胞子细胞性细胞成熟过程中的核分裂性细胞成熟过程中的核分裂成熟分裂成熟分裂3中小教资减数分裂减数分裂减数分裂减

2、数分裂减数分裂：减数分裂：第第1次核分裂次核分裂第第2次核分裂次核分裂第第1次次减减数数分分裂裂第第2次次减减数数分分裂裂4中小教资第一次减数分裂各期的变化过程图解第一次减数分裂各期的变化过程图解早前期早前期i中期中期i后期后期i末期末期i中前期中前期i晚前期晚前期i5中小教资前期前期i i细线期细线期偶线期偶线期粗线期粗线期双线期双线期终变期终变期(zygonema)(leptonema)(pachynema)(diplonema)(diakinesis)6中小教资减数分裂前期减数分裂前期的分期及其所需时间图解的分期及其所需时间图解减数分裂前期减数分裂前期i i中染色体联会和去联会的时空变化

3、图解中染色体联会和去联会的时空变化图解细线期细线期 偶线期偶线期粗线期粗线期双线期双线期+终变期终变期7中小教资联会复合体结构模式图联会复合体结构模式图(a) 联会复合体的电镜照片；联会复合体的电镜照片；(b) 联会复合体的模式图解联会复合体的模式图解 (自自gerald，2002)同源染色体间联会复合体结构模式图同源染色体间联会复合体结构模式图8中小教资同源染色体非姊妹染色单体间交叉、重组的模式图解同源染色体非姊妹染色单体间交叉、重组的模式图解代与代之间的差异代与代之间的差异9中小教资减数分裂减数分裂ii过程过程的模式图解的模式图解10中小教资减减数数分分裂裂中中染染色色体体与与纺纺锤锤体体

4、的的结结构构关关系系示示意意图图中期中期i中期中期ii二分体二分体11中小教资高高等等动动物物精精子子(a)和和卵卵子子(b)形形成成过过程程图图解解减数分裂减数分裂i减数分裂减数分裂ii有丝分裂有丝分裂分化分化/成熟成熟二倍体二倍体生殖细胞生殖细胞精精( (卵卵) )原细原细胞胞初级精初级精( (卵卵) )母细胞母细胞次级精次级精( (卵卵) )母细胞母细胞单倍体单倍体精细胞精细胞精子精子12中小教资大、小孢子母细大、小孢子母细胞胞(2n)经减数分经减数分裂产生大、小孢裂产生大、小孢子子(1n)，再经有，再经有丝分裂产生雌、丝分裂产生雌、雄配子体雄配子体植物细胞的减数分裂植物细胞的减数分裂1

5、3中小教资减减数数分分裂裂与与有有丝丝分分裂裂过过程程的的对对比比图图解解14中小教资减数分裂与有丝分裂的主要区别15中小教资16中小教资细胞周期的时相图解细胞周期的时相图解17中小教资24h18中小教资细胞周期分裂期分裂期间期间期ug1期期us 期期ug2期期19中小教资1. g1. g1 1期期哺乳动物细胞在哺乳动物细胞在g1期中的一些主要的生理、生化变化期中的一些主要的生理、生化变化不稳定蛋白不稳定蛋白 (u蛋白蛋白)触发蛋白触发蛋白(trigger protein)多核糖体重聚多核糖体重聚膜运输增加膜运输增加rna合成合成蛋白质合成蛋白质合成对诱变剂敏感对诱变剂敏感专一蛋白质合成专一蛋

6、白质合成脱氧核糖核苷脱氧核糖核苷库存增加库存增加h1组蛋白组蛋白磷酸化磷酸化组蛋白组蛋白rna的合成的合成dna复制酶出现复制酶出现微管蛋白微管蛋白抑素抑素(chalone)g1期期r: g1期的限制点期的限制点(restriction point )20中小教资21中小教资ndna复制复制n合成组蛋白合成组蛋白n合成非组蛋白合成非组蛋白 2. s 2. s期期22中小教资dna含量加倍含量加倍合成某些特定蛋白质合成某些特定蛋白质3. g3. g2 2期期可使可使核纤层蛋白磷酸化核纤层蛋白磷酸化，导致核膜在前期末破裂；，导致核膜在前期末破裂；也可催化也可催化h1组蛋白高度磷酸化组蛋白高度磷酸化

7、，引起，引起染色质染色质在临在临近有丝分裂时近有丝分裂时开始凝缩开始凝缩。蛋白质激酶蛋白质激酶：g2期末被激活期末被激活23中小教资细胞周期中细胞周期中dna含量的变化含量的变化细胞周期示意图细胞周期示意图chromosomeseparation不仅反映出细胞周期中不仅反映出细胞周期中dna含量的变化，而且还反映出含量的变化，而且还反映出细胞处于不同细胞周期的相细胞处于不同细胞周期的相对数量。对数量。流式细胞分选仪（流式细胞分选仪（facs）24中小教资s期细胞内有促使期细胞内有促使合成合成dna的物质的物质促使合成促使合成dna的的物质在物质在g2期消失期消失开始合成开始合成dna不合成不合

8、成dnag1期期s期期g1期期g2期期25中小教资(a) m期细胞与期细胞与g1期细胞杂交后，核膜解体、染色体凝缩成单线；期细胞杂交后，核膜解体、染色体凝缩成单线；(b) m期细胞与期细胞与s期细胞杂交后，核膜解体、染色体凝缩成碎片状；期细胞杂交后，核膜解体、染色体凝缩成碎片状；(c) m期与期与g2期细胞杂交后，核膜解体、染色体凝缩成染色单体。期细胞杂交后，核膜解体、染色体凝缩成染色单体。g1、g2、s期期细细胞胞与与m细细胞胞的的杂杂交交实实验验26中小教资g0期期/g0态态(g0 state)：有的细胞不进入下一周期而：有的细胞不进入下一周期而暂暂时退出了细胞周期时退出了细胞周期，处于的

9、一种，处于的一种拘留状态拘留状态。 4. g 4. g0期期27中小教资3. camp4. 接触抑制接触抑制 (contact inhibition)5. 激素激素2. 抑素抑素 (chalone)1. 细胞的大小细胞的大小28中小教资细胞的增殖是通过细胞周期来实现的：细胞的增殖是通过细胞周期来实现的：120天天2.5 106个个rbc/sec2.5 106个个rbc/sec人人rbc:2.5 1013个个生生死死29中小教资细胞周期的检验点（控制点）细胞周期的检验点（控制点）30中小教资 主要成分主要成分p32 ：p34cdc2的同源物的同源物p45：p56cdc13的同源物的同源物cdc基

10、因的编码产物基因的编码产物cell division cycle cdc蛋白蛋白cdc蛋白有如下共同特点：蛋白有如下共同特点：(1) 含有一段类似的氨基酸序列；含有一段类似的氨基酸序列；(2) 都可以与都可以与cyclin 结合，并将周期蛋白作为调节亚基单位结合，并将周期蛋白作为调节亚基单位目前命名的有：目前命名的有：cdk1(cdc2), cdk2, cdk3, cdk4, , cdk831中小教资(1) 与与cyclin结合被或活化结合被或活化;(2) cdk催化催化cyclin-cdk复合物复合物t-loop上上thr160161磷酸化，磷酸化，使酶激活使酶激活;(3) 抑制磷狻化位点抑

11、制磷狻化位点thr14和和try15的磷酸化，与去磷酸化的磷酸化，与去磷酸化weel酶和脂酶酶和脂酶cdc25分别实现，调节分别实现，调节cdk的功能；的功能；(4) 通过泛素通过泛素(ubiguitin)介导蛋白酶水解途径，介导蛋白酶水解途径， 降解降解cyclin-cdk复合物中的复合物中的cyclin，使，使cdk激酶活性消失；激酶活性消失；(5) cdki结合活化形式的激酶形成结合活化形式的激酶形成cyclin-cdk-cdki符合物，符合物， 也是使酶失活的途径。也是使酶失活的途径。cdk激酶通过下列途径激活或抑制：激酶通过下列途径激活或抑制：32中小教资在在g1/s之前：之前：启动

12、细胞分裂启动细胞分裂;在中在中/后期转换时：后期转换时：能激活连接在能激活连接在cdc蛋白上的酶，蛋白上的酶，而使靶蛋白而使靶蛋白-cdc蛋白降解；蛋白降解；染色质凝缩染色质凝缩核膜解体核膜解体纺锤体形成等纺锤体形成等促进促进g2/m的转换的转换如如h1和和lamin的磷酸化的磷酸化h1和和lamin的去磷酸化的去磷酸化染色质去凝缩染色质去凝缩核膜重建核膜重建胞质分裂胞质分裂33中小教资细胞周期蛋白细胞周期蛋白(cyclin)：在在周期后期逐渐合成周期后期逐渐合成、 g2晚期达到晚期达到高峰高峰、至周期的、至周期的中中/ /后期突然消失后期突然消失的的周期性存在周期性存在的蛋白。的蛋白。cyc

13、lin和和cdc2蛋白隶属同一家族：蛋白隶属同一家族：调节亚基调节亚基催化亚基催化亚基cyclincdc2无活性无活性mpfmpf受受cyclin激活的模式图解激活的模式图解mo16wee1激活性激酶激活性激酶抑制性激酶抑制性激酶激活激活抑制抑制无活性无活性mpfcdc25磷酸酶磷酸酶活性活性mpf34中小教资v破坏盒破坏盒(destruction box, raalgnisn)：降解降解cyclin a、b；vpest序列：序列：可能与可能与g1期周期蛋白的不稳定性有关。期周期蛋白的不稳定性有关。据据序列特点序列特点和和生理功能生理功能, , 可将周期蛋白分为三种可将周期蛋白分为三种: :1

14、00150个氨个氨基酸的保守区基酸的保守区,能与能与cdk结合结合35中小教资cdc2起始激酶起始激酶分裂起始时被分裂起始时被磷酸化的底物磷酸化的底物不同周期蛋白与不同周期蛋白与cdccdc蛋白蛋白作用引起不同的反应作用引起不同的反应cdc2mpf 有丝分裂时被有丝分裂时被磷酸化的底物磷酸化的底物m期期cyclinmpf, m-phase-promoting factor; maturation-promoting factor 36中小教资g1g2smmpf与周期蛋白在细胞周期中的作用图解与周期蛋白在细胞周期中的作用图解cdc2mpf起始起始激酶激酶g1期期g1期期cyclins期期m期期c

15、yclin中中/后期后期s期期cdc237中小教资周期蛋白依赖性激酶抑制因子周期蛋白依赖性激酶抑制因子cdki是是cdk的的负性调控因子负性调控因子，它通过与周期蛋白对，它通过与周期蛋白对cdk的竞争性结合，的竞争性结合，拮抗周期蛋白的作用，从而调节细胞周期的进程。拮抗周期蛋白的作用，从而调节细胞周期的进程。cdki作用示意图作用示意图 38中小教资| ink4 (inhibitor of cdk4)： 包括包括p21、p27和和p57.目前已知的目前已知的cdki可划分为两大类：可划分为两大类：特异性抑制特异性抑制cdk4-cyclind1、cdk6-cyclind1的磷酸化激酶活性；的磷酸

16、化激酶活性；抑制大多数已知抑制大多数已知cdk-周期蛋白的磷酸化激酶活性，周期蛋白的磷酸化激酶活性，如如cdk4-cyclind1、cdk6-cyclind1、cdk2-cycline、cdk2-cyclina的蛋白激酶活性。的蛋白激酶活性。 | kip (kinase inhibition protein)： 包括包括p15、p16、p18、p19.39中小教资（三）影响细胞周期调控的因素（三）影响细胞周期调控的因素 1. 生长因子及其受体生长因子及其受体各种生长因子受体结构图解各种生长因子受体结构图解gf为多肽类物质，具有组织特异性为多肽类物质，具有组织特异性40中小教资生长因子的作用机制

17、图解生长因子的作用机制图解二体型二体型生长因子生长因子衔接蛋白衔接蛋白 ras激活激活蛋白蛋白胞外区胞外区细胞质溶细胞质溶质质质膜质膜pppppp激活的激活的tyr激酶激酶gtpgtpgdpgdp激活的激活的ras蛋白蛋白失活的失活的ras蛋白蛋白细胞细胞增殖增殖酪氨酸激酶性受体酪氨酸激酶性受体41中小教资生长因子和生长因子受体生长因子和生长因子受体蛋白质激酶蛋白质激酶癌蛋白癌蛋白转录因子、信号传导器等转录因子、信号传导器等2. 癌基因和抑癌基因癌基因和抑癌基因在进化上高度保守在进化上高度保守促进细胞的增殖和分促进细胞的增殖和分化化表达产物表达产物(1) 癌基因癌基因42中小教资表达产物：表达

18、产物：抑制癌细胞生长的作用抑制癌细胞生长的作用(2) 抑癌基因抑癌基因如抑癌基因如抑癌基因rb：活性活性rb蛋白蛋白基因调节蛋白基因调节蛋白基因不转录基因不转录无活性的无活性的rb蛋白蛋白基因调节蛋白基因调节蛋白基因开始转录基因开始转录43中小教资无活性的无活性的rb蛋白蛋白活性活性rb蛋白蛋白mg2g1s细胞周期中细胞周期中rb蛋白活性的周期性变化的模式图解蛋白活性的周期性变化的模式图解44中小教资抑癌基因抑癌基因癌基因癌基因和和抑癌基因抑癌基因相互配合相互配合 、协同作、协同作用，调节细胞周期的正常运转用，调节细胞周期的正常运转cdc2-cyclin引擎细胞增殖细胞增殖母母细细胞胞子子细细胞胞45中小教资3. 细胞的信使系统细胞的信使系统生长因子生长因子癌基因表达产物癌基因表达产物离子传递离子传递/磷脂代谢磷脂代谢调控细调控细胞增殖胞增殖和分化和分化三者共同协调信号传递系统信号传递系统(dg和和ip3)46中小教资细胞周期的时相及其调控图解细胞周期的时相及其调控图解m47中小教资一、分选法：一、分选