细胞周期与细胞分裂

1、CHAPTER12细胞周期和细胞分裂12.1cellcycles细胞周期是指连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束后开始生长到下次有丝分裂终止所经历的全过程。在>这一过程中，细胞的遗传物质进行复制并均等地分配给两个子细胞O#TheCellCycle2001年诺贝尔生理学/医学奖得主诺贝尔奖有主n英科学a介学金"不俣学奖m.emr，.iA).1.I»K外ci>ke*ir)niN<，i1、(，i«k<>'n<2001年诺贝尔生理学与医学奖:利兰哈特韦尔发现了控制细胞周期的基因，其中一种被称为“START”的基因对控制各个细胞周期的

2、最初阶段具有决定性的作用。保罗纳西的贡献是发现了CDK。整莫西安技的贡献是发现了调节CDK的功能物质CYCLIN.12.1.1细胞周期时相及类型4，Phasesofthecellcycle1 期（Gap1phase）,即从M期结束至！JS期开始前的一段间歇期（人：9h）;糖、脂、蛋白、rRNAoS期，即DNA合成期（DNAsyntheticphase）（人：、10h）;G2期（Gap2phase）,即DNA合成后（S期）到有丝分裂>前的一个间歇期（人：4.5h）;M期,即有丝分裂期（mitosisphase）（人：30min）o不一定每种细胞都有四个时期，如胚胎细胞没有G期。#I，细胞周

3、期和细胞类群持续分裂细胞终端分化细胞永久性失去了分裂能力的细胞。又称休眠细胞。暂时脱离细胞周期,不进行增殖,也叫静止细胞群,如某些免疫淋巴细胞，肝，肾细胞等。Embryoniccellcycles*PhasesofthecellcycleAMitosisdivisionPreparationformitosisDNAreplicationCommitmenttoDNAreplicationi(-10h)KJQuiescence(variable)1112.1.2细胞周期的研究方法，细胞同步化(synchronization)选择同步法(selectionsynchrony)有丝分裂选择法细胞沉

4、降分离法诱导同步法DNA合成阻断法:胸腺喀咤中期阻断法：秋水仙素条件突变(conditionalmutants)：温度12.2细胞周期调控,NonYQ】“CellCqclechromosomereplicationIsDNAdamaged?sDNAreplicated?chromosomesegregationqrowthjGj：GigrowthlIsDNAdamaged?12.2.1细胞周期调控概述细胞周期的控制系统(cell-cyclecontrolsystem)细胞周期的控制类似于中央控制系统(centralcontrolsystem)。>14细胞周期的控制系统IsallDNAre

5、plicated?Isenvironmentfavorable?Areallchromosomesattachedtothespindle?G2CHECKPOINTMETAPHASECHECKPOINTGiCHECKPOINTIsenvironmentfavorable?12.2.2蛋白激酶在细胞周期调控中的作用，细胞融合实验研究者：1970年，Colorado大学的PotuRao和RobertJohnson使用的细胞系：Hela细胞研究方法:不同时期的细胞进行融合研究思路)G1+S；0)S+G2)M+Gl、S、G2Gi期细胞与M期细胞融合motaDhasohumanchromosomess期

6、细胞与M期细胞融合20pm(B)rnetar?haseliumanchromosomosG2期细胞与M期细胞融合mitoticG2-phasecellcellinduced condensation of chromosomes from G?-phase cellmetaphasp human chromosomes19.A，MPF的发现成熟促进因子(maturationpromotingfactor,MPF)，早期称为M期促进因子(Mphasepromotingfactor,MPF),是指M期细胞中存在的促进细胞分裂的因子研究思路实验设计实验材料的选择：蛙卵实验方法：蛙卵提取物注射结果预测

7、实验结果与分析1988年用柱层析从蛙卵中纯化到MPF：属于2聚体：CDK+?>Progesterone，细胞周期蛋白的鉴定细提物射验卵胞取注实19研究思路:放射性氨基酸标记蛋白.实验设计(注意关键步骤的用意！)获得同步化的受精的海胆卵细胞在有放射性氨基酸的培养液中培养每10分钟取一次样分离纯化蛋白质进行分析实验结果发现了周期蛋白B(cyclinB)：如何发现？周期蛋白B的cDNA克隆与周期蛋白B的鉴定21Accumulationanddegradationofcyclinsinseaurchinembryos，MPF的结构组成是由两个不同的亚基组成的异质二聚体：催化亚基：CDK是丝氨酸/

8、苏氨酸型蛋白激酶其活性有赖于周期蛋白，故蛋白称为周期依赖性蛋白激酶（cyclin-dependentproteinkinases,Cdks);调节亚基：周期蛋白(cyclin)。#MPFMPF的结构，遍在蛋白与周期蛋白的降解多遍在蛋白化作用(polyubiquitination)遍在蛋白活化酶(ubiquitin-activatingenzyme,El)(半光氨酸残囊)遍在蛋白缀合酶(iibiqiiitin-conjiigatiiigenzyme, E2)(半光氨酸残基)遍在蛋白连接酶(ubiquitinligase,E3)蛋白酶体的降解作用促后期复合物(anaphase-promotingc

9、omplex,APC)#Polyubiquitination(b) Polyubiquitination of mitotic cyclinAPC (E3)ProteasomeI -Degraded cyclin peptides25Regulation of mitotic cyclin levels in cycling cellsLow cyclin B Low MPF activityTelophaseMotaphaseHigh cyclin B High MPF activity#，APC的活性调节控制周期蛋白B的降解当MPF的活性在有丝分裂中期达到最高峰时,它将APC磷酸化并将其激

10、活;接着发生周期蛋白B遍在蛋白多聚化，引起周期蛋白B的降解；由于周期蛋白B是MPF的一个必需亚基，它的降解势必导致MPF的失活;在G1期的后期,APC失活,使得周期蛋白B的浓度升高，同时提高MPF的活性，以便进入下一个有丝分裂期。12.3 Mitosis12.3.1有丝分裂概述有丝分裂是指整个细胞分裂，包括核分裂和胞质分裂两个过程。A核分裂主要是通过纺锤丝的形成和运动，以及染色体的形成，把在s期已经复制好了的DNA平均分配到两个子细胞，以保证遗传的连续性和稳定性。由于这一时期的主要特征出现纺锤丝，故称为有丝分裂。>28ProphsrCentrcMocncMacrotubuleInterp

11、lui#CytokinrtkanimalcellgrZomx卬indomicrotubulesatUchIdkinctochiStagesofmitosisinan29前期(prophase)前期发生的主要事件有四个:染色体的凝集、分裂极的确定、核仁的消失和核膜的解体。31前期的主要特征kinetochoreschromatids早中期(prometaphase)在此时期，核周围的纺锤体侵入细胞核的中心区，一部分纺锤体微管的自由端最终结合到着丝点上，形成动粒个别染色体剧烈地旋转、振荡、徘徊于两极之间。微管。前中期的特征是染色体剧烈地活动,homologous,chromosomesNowsho

12、wing:PROPHASE33中期(metaphase)染色体进一步凝缩，并移到赤道附近,排列在赤道板姐妹染色单体的着丝粒分别与一条或多条来自对面的纤维结合，成为被争夺的对象该期主要特点是姐妹染色单体位于赤道板上，着丝粒分别被两端的中心体发出的纤维连接35中期的主要特征37Nqwshowing:METAPHASE后期(anaphase)染色体在纺锤体纤维的作用下拉向两极，进而造成着丝粒分开，染色单体进一步移向两极,几乎所有的姐妹染色单体都同时分裂,此时每条染色单体称为染色体。这一时期的主要特点是：着丝粒分开,染色单体移向两极。后期的主要特征Nowshowing:ANAPHASE末期(telophase)后期结束,染色单体平均分配到纺锤体的两极,核膜片段重新包围两组染色体,形成完整的核膜,并在两极重新形成该期的主要特点是：染色体解细丝，出现核仁和核膜。螺旋形成39末期的主要特征TELOPHASEspindle