第十章 细胞增殖与调控-复习知识点(共13页)

1、第十一章细胞(xbo)增殖及其调控细胞增殖(zngzh)的意义 细胞增殖是细胞生命活动(hu dng)的重要特征之一；细胞增殖是生物繁育的基础；成体生物仍然需要细胞增殖，以弥补代谢过程中的细胞损失；细胞增殖被严密的调控机制所监控。细胞分裂类型 无丝分裂 有丝分裂 减数分裂一细胞周期各时相的特点定义：从一次细胞分裂结束开始，经过物质积累过程，直至下一次细胞分裂结束为至，称为一个细胞周期。分裂间期： G1期 S期 G2期分裂期： M期：前期、中期、后期、末期同种细胞间周期时间长短相似或相同；不同种类细胞间，周期长短差别大。S+G2+M 的时间变化较小，细胞周期时间长短差别在G1期。（卵细胞，G1短

2、；白血病细胞，G1长。）部分细胞的细胞周期没有G1、G2期。（上皮基底层细胞）（1）G1期生长期：开始合成细胞生长所需要的各种蛋白质、糖类、脂质等，但不合成细胞核DNA。检验点x2/限制点/G1 DNA损伤检验点/起始点（G1晚期） 作用：检验DNA是否损伤；细胞大小和合适的环境条件； 影响因素：外在因素营养供给、相关的激素刺激 内在因素一些与细胞分裂周期相关的基因（cdc） 连续分裂细胞：在细胞周期中连续运转的细胞，又称为连续分裂细胞或可育细胞。如表皮生发层细胞、部分骨髓细胞。 三种命运 休眠细胞 (G0期)：暂时离开细胞周期，细胞分裂，去执行一定的生物学功能。在适当的刺激下可重新进入细胞周

3、期的细胞，又称为G0期细胞或休眠细胞，如淋巴细胞、肝、肾细胞等。 终端分化细胞：不可逆地脱离细胞周期，丧失分裂能力，保持生理机能活动的细胞，又称终端细胞，如神经、肌肉、多形核细胞等。G1期特点： G1期是细胞周期中最长的时期；如果缺乏营养，或抑制增殖的信号，细胞会进入G0期；G1期有两个(lin )checkpoints：restriction point 和G1 DNA damage checkpoint肿瘤细胞失去(shq)这些checkpoints，在没有环境(hunjng)刺激信号时，和DNA受损时，仍继续分裂。G0期特点：G0期细胞不敏感；给予适当的刺激, G0期可以重新进入细胞周期

4、（2）S期DNA合成期：按半保留复制的方式进行DNA精确复制特点：多个复制起始点、DNA复制不同步、组蛋白合成与DNA复制同步（3）G2期合成RNA和蛋白质，为细胞进入有丝分裂做准备，如微管蛋白、ATP；染色体由2n变成4n；检验点x2：G2 DNA损伤检验点: 如果发现未配对的或受损的DNA ，会激活一个蛋白激酶的级联反应，导致G2-delay；中心体复制检验点：检查中心体是否复制（4）M期：有丝分裂期中期(zhngq)检验(jinyn)点 (也称纺锤体组装(z zhun)检验点)二有丝分裂1.过程：前期：染色质凝集，核仁消失，前期末动粒（蛋白复合物）形成，与着丝粒相连；有丝分裂器开始装配，

5、分裂极确定：中心体复制完成，移向两极，参与纺锤体的装配；早中期（指核膜破裂到染色体排列到赤道板之前的这段时间）：核膜瓦解；星体装配纺锤体，纺锤丝捕获染色体；染色体开始整列；中期（染色体排列到赤道面上，到姊妹染色单体开始分向两极的一段时间）：染色体排列在赤道面；后期：姐妹染色单体向两极移动 (后期A)；纺锤体两极分离，细胞被拉长 (后期B)；末期：姐妹染色单体分离到达两极，动粒微管消失，极微管继续加长；到达两极的染色单体开始去浓缩，核纤层与核膜重新组装，分别形成两个子代细胞核；核仁也开始重新组装，RNA合成功能逐渐恢复胞质分裂 植物细胞：成膜体，细胞板 (微管、ER、Golgi体) 成膜体：分裂

6、未期，赤道面处的纺缍丝保留下来，并增加微管数量，向四周扩展，桶状结构。细胞板：来自内质网和高尔基体的含有多糖的小泡移向成膜体，小泡膜与其融合。动物细胞：肌动蛋白和肌球蛋白在赤道面构成收缩环（反向排列的微丝），收缩环逐渐收缩，收缩环处细胞膜融合，形成两个子细胞。 2.重要概念（1）熟前染色体凝集（P.C.C）：H1组蛋白的磷酸化诱导染色质由线形经过螺旋化，折叠和包装等过程形成早期染色体结构。（2）纺锤体 概念：由大量微管纵向排列组成的中间宽两极小（纺锤状）的细胞器。动物细胞的纺锤体两端有星体（由中心粒构成的）称为有星纺锤体；植物细胞的纺锤体没有星体称无星纺锤体。 由3种丝状结构(jigu)组成

7、星体(xngt)丝（星体微管）染色体丝（动粒微管(wi un)）连续丝（极性微管） 有丝分裂器： 由星体、纺锤体和染色体组成马达蛋白星体微管极性微管动粒微管着丝粒（3）中心体和中心粒 中心体（星体）决定细胞分裂的极性 一个中心体由2个中心粒组成；在中心体周围组装微管 （纺锤丝），装配的核心部分有-微管蛋白（位于中心外基质）；纺锤丝以搭桥形式形成纺锤体。中心体的复制：G1末期开始复制，S期完成，但不分开。G2期开始向两极移动。（5）着丝粒和着丝点（动粒）： 着丝粒：主缢痕部位的染色质 (卫星DNA) 着丝点：着丝点：着丝粒外侧的蛋白复合物(圆盘状、三层)（6）有关染色体移动的各种假说A. 牵引平

8、衡说 中期 牵拉假说：染色体向赤道面方向运动，是由于动粒微管牵拉的结果；动粒微管越长，拉力越大，当来自两级的动粒微管的拉力相等时，染色体即被稳定在赤道面上。 外推假说：染色体距离中心体越近，星体对染色体的外推力越强，当来自两极的推力达到平衡时，染色体即被稳定在赤道面上。B. 微管(wi un)集散说 （解释后期染色(rns)单体分离和向两级移动的运动机制）在后期(huq)A：染色体丝解聚变短，将染色体逐渐拉向两极； 后期B：连续丝聚合加长，将两极之间的距离拉长。C. 微管滑动说微管马达蛋白首先结合到动粒上，在ATP分解提供能量的情况下，沿动粒微管向极部运动，并带动动粒和染色体向极部运动；动粒微

9、管的末端随之解聚成微管蛋白二聚体，动粒微管变短，动力和染色单体与两极之间的距离逐渐拉近；当染色单体接近两极，后期A结束，在后期B，极微管游离端（正极）在ATP提供能量的情况下与微管蛋白聚合，使极微管加长；KRPs（驱动蛋白相关蛋白）与极微管重叠区结合并在来自两级的极微管之间搭桥；KRPs向微管正极行走，促使两级的极微管在重叠区相互滑动，使重叠区逐渐变狭窄，两极之间的距离逐渐变长；同时，胞质动力蛋白在星体微管和细胞膜之间搭桥，并向星体微管负极运动，进一步将两极之间的距离拉长。成膜体(phragmoplast)和细胞板(cell plate ) 植物细胞成膜体：分裂未期，赤道面处的纺缍丝保留下来，

10、并增加微管数量，向四周扩展，形成桶状结构。细胞板：来自内质网和高尔基体的含有多糖的小泡移向成膜体，小泡膜与其融合。三减数分裂减数分裂是细胞只进行一次DNA复制，随后进行两次分裂，染色体数目减半的一种特殊的有丝分裂。减数分裂间期的特点： S期长，复制99.799.9%的DNA； G2期是有丝分裂向减数分裂转变的关键点1减数分裂过程 间期： 合成99.7%DNA 细线期： 染色质呈细线状 合线期（偶线期）： 同源染色体联会减数 合成0.3%的Z-DNA分裂 前期 粗线期： 同源染色体的非姐妹染色 单体发生交换，P-DNA合成 双线期 ： 交叉和端化 终变期： 染色体呈棒状，核摸瓦解 中期： 染色体

11、排列在赤道面上 后期： 同源染色体分离，非同源染色体自由组合 末期： 胞质分裂 间期 极短，没有(mi yu)DNA合成(hchng)减数(jin sh) 前期 与有丝分裂相同分裂 中期 后期 染色单体分离 末期 4个单倍体子细胞细线期：染色质凝缩，染色质纤维逐渐螺旋化、折叠，包装成细纤维样染色体结构；合成期：同源染色体配对，形成二价体/四分体/联会复合体；合成在S期未合成的约0.3的DNA；粗线期：染色体进一步浓缩，变粗变短，结合紧密，在光镜下只在局部可以区分同源染色体；重组结形成，染色体发生交换和重组；合成一小部分未合成的DNA（P-DNA），保持染色体的完整性，防止断裂；编码与DNA 切

12、点与修复有关的酶；合成减数分裂期专用的组蛋白，并把体细胞类型的组蛋白部分或全部置换下来；双线期：联会的同源染色体相互排斥、开始分离，但在交叉点（chiasma）上还保持着联系；染色体进一步缩短，在电镜下看不到联会复合体；终变期：交叉向端部移动，发生端化，二价体显著变短，并向核周边移动，在核内均匀散开，是观察染色体的良好时期；核仁消失，核膜解体；中心体复制完成，并开始移向两极；中期：核膜破裂，染色体在纺锤丝作用下排列在赤道面上；后期：同源染色体对分离并向两极移动；非同源染色体自由组合末期：胞质分裂2减数分裂的意义（1）使有性生殖的生物种类能保持染色体数目的稳定（2）发生变异，确保生物的多样性，增

13、强生物体对外界环境的适应性。3重要概念同源染色体：成对，且形态、大小相同，并在减数分裂前期相互配对的染色体。含相似的遗传信息。（1）联会复合物（SC synaptonemal complex） SC位于同源染色体的非姐妹染色单体之间；有侧生组分、中央组分和L-C纤维组成；在细线期合成，双线期消失。（2）交换(jiohun)（基因(jyn)重组）联会是实现(shxin)交换的前提条件；交换时，核酸酶、DNA聚合酶、连接酶活性上升。有丝分裂与减数分裂的比较四细胞周期的调控(dio kn)1促成(cchng)熟因子MPF（卵细胞成熟(chngsh)促进因子 maturation promoting

14、factor/细胞有丝分裂成熟因子/M期促进因子） MPF含有p32和p45两种蛋白，p32为蛋白激酶；P32与p45结合后表现出蛋白激酶活性2. 温度敏感突变体和cdc （cell division cycle） gene允许温度和限定温度对芽殖酵母来说，允许温度常为2023，限定温度常为3537；由于基因突变，使得酵母在限定温度下（3537）停止分裂cdc2基因是第一个被分离出来的cdc基因，表达的蛋白为：p34cdc2参与裂殖酵母细胞周期调控、cdc2基因突变使细胞停留在G2/M交界处cdc28基因是第二个被分离出来的cdc基因，表达的蛋白为： p34cdc28芽殖酵母、cdc28基因突

15、变使细胞停留在G2/M或G1/S交界处MPF 酵母p34cdc2 = MPF 中的p32 （催化亚单位） 酵母p56cdc13 = MPF 中的p45 （调节亚单位）3细胞周期蛋白(dnbi)cyclin和周期(zhuq)蛋白依赖性蛋白激酶CDK（cyclin-dependent kinase）同源物 cyclinB=MPF中的p45 （调节(tioji)亚单位） cyclinB=酵母p56cdc13 （调节亚单位）MPF=p34cdc2+ p56cdc13 =p34cdc2 + cyclinB G1期周期蛋白：cyclinC、D、EM期周期蛋白：cyclinA、B周期蛋白通过泛素化途径而裂解

16、不同的CDK在细胞周期的不同时期表现出激酶催化活性。Cdc2激酶（ P34cdc2 ）被命名为CDK1，第一个被发现的激酶；Cyclin具有一段相当保守的氨基酸序列，称为周期蛋白框 (cyclin box)，是与激酶结合的部位，介导周期蛋白与CDK结合；不同的周期蛋白框识别不同的CDK，组成不同的cyclin-CDK复合体，表现出不同的CDK活性。 3细胞周期的调控(1) Cyclin调节CDKs的活性(2) CDK活化激酶 (CAK) 调节 cyclin/CDK复合物的活性(3)Wee1 (inactivating kinase) and Cdc25 (activating phosphat

17、ase)调节 cyclin/CDK的活性CDK1的活性调控周期蛋白与CDK1结合形成cyclin/CDK复合物；CDK活化激酶（CAK）催化CDK第161位的苏氨酸磷酸化；Wee1/mik1激酶催化CDK第14位的苏氨酸（Thr14）与第15位的酪氨酸（Tyr15）磷酸化；CDK在蛋白磷酸水解酶cdc25C的催化下，使其Thr14和Tyr15去磷酸化，表现出激酶活性；细胞周期运转到分裂中期后，周期蛋白与CDK分离，在APC作用下，M期的cyclinB/A被蛋白酶体降解；CDK1失活。有丝分裂(yu s fn li)的启动是通过降低Wee1（激酶(jmi)）的活性和增强Cdc25（磷酸酶）的活性

18、来调节(tioji)的CDK1/cyclinB H1，laminA、B、C， nucleolin等磷酸化 启动G2/M转化CDK2/cyclinE； CDK4、6复合物/cyclinD 催化p107磷酸化，使p107失去抑制作用，E2F促进基因转录 启动 G1/S转化CDK2/cyclinA DNA复制G2/M期转化与CDK1激酶的关键性调控作用cyclinA、cyclinB周期蛋白在CDK1激酶活性调节中的作用可使多种底物(d w)蛋白磷酸化组蛋白H1磷酸化，导致(dozh)染色体凝缩；核纤层蛋白(dnbi)磷酸化，使核膜解体；核仁蛋白磷酸化，核仁解体；等G2/M期CDK的活性调节Cycli

19、n调节CDKs的活性,两者结合为前提CDK-activating kinase (CAK) 调节 cyclin/CDK complexes的活性Wee1 (inactivating kinase) and Cdc25 (activating phosphatase)调节 cyclin/CDK的活性G1/S期转化与G1期周期蛋白依赖性CDK激酶G1期周期蛋白主要包括周期蛋白D、E和AcyclinD/CDK4,6复合物：作用底物Rb蛋白细胞在生长因子的刺激下，G1期cyclin D表达，并与CDK4、CDK6结合，使下游的Rb磷酸化，磷酸化的Rb释放出转录因子E2F，促进许多基因的转录，eg: 编

20、码cyclinE、A和CDK1的基因Rb：是G1/S期转化的负性调节因子，在G1期晚期阶段磷酸化后失活cyclinE/CDK2复合物：p107PE2F，释放E2F转录因子，参与中心体复制cyclinA/CDK2复合物：RF-AP (DNA复制因子)，增强其活性，促使细胞周期从G1期向S期转换 M期周期蛋白与分裂中期向分裂后期转化细胞周期运转到中期后，M期周期蛋白A和B降解，CDK1激酶活性丧失，靶蛋白去磷酸化，细胞周期由中期向后期转化。APC: 后期促进复合物，负责将泛素连接到M期周期蛋白上，蛋白家族APC活性受纺锤体组装检验点的检控，纺锤体组装不完全，则APC不能被激活。Cyclin的泛素化降解泛素的C端与泛素激活酶E1的半胱氨酸残基共价结合；E1-泛素复合物将泛素转移给泛素结合酶E2；在泛素蛋白(dnbi)连接酶E3的催