分子细胞生物学教学课件：Chapter16-细胞增殖-1

1、第十八章 细胞增殖与细胞周期重点: 细胞周期各分期的特征增殖是细胞重要特征之一，其意义: 1. 多细胞生物体的生长发育和物种的延续 2. 单细胞生物产生新个体 3. 更新衰老、死亡的细胞和损伤的组织Xenopus laevis（非洲爪蟾）胚胎卵裂第一节 真核细胞分裂方式1、无丝分裂(amitosis)：核拉长、断裂，分裂为大致相等的两部分。例：纤毛虫2、有丝分裂(mitosis)：形成有丝分裂器，确保遗传物质均等地分配到两个子细胞中。是高等生物体细胞的分裂方式。3、减数分裂（meiosis）：DNA复制一次，细胞分裂两次，遗传物质减半，是生殖细胞成熟过程的分裂方式。无丝分裂主要见于低等动物细胞

2、生长DNA复制细胞核拉长核中部缢陷呈哑铃形，核颈部有环状微丝环绕两子核形成胞质分裂两个子细胞特点：直接快速，核保持完整，染色质不凝集，无有丝分裂器装配减数分裂生殖细胞成熟过程进行的复制一次、分裂两次减数分裂 （染色体数减半） ： 前期（联会和交叉互换），前中期，后期，末期减数分裂： 前期，前中期，后期，末期有丝分裂(mitosis)真核细胞的一种分裂方式，通过纺锤体及染色体的形成，把复制的DNA均分到两个子细胞，以保证遗传的连续性和稳定性。由于分裂过程有纺锤体，故称为有丝分裂。有丝分裂包括核分裂和胞质分裂。动物细胞的有丝分裂电镜冰冻蚀刻技术显示植物细胞的有丝分裂过程 细胞核分裂 细胞质分裂胞质

3、分裂有丝分裂分裂前期分裂前中期分裂中期分裂后期分裂末期染色质凝集分裂极的确定、纺锤体开始装配核仁缩小消失和核膜解体动粒装配（一）核分裂各期特征(1) 前期ProphaseActivated M-Cdk phosphrylates condensin subunits,triggering the assembly of condensin complexes on DNA and condensation of the chromosome. The condensin can use energy of ATP hydtolysis to promote DNA coiling(in vit

4、ro).染色质凝集Condensin（凝集蛋白）：帮助染色质凝集Cohesin（粘合蛋白）：帮助染色单体之间粘合分裂极确定: 复制了的中心体在前期开始时分离，向两极移动。纺锤体开始装配中心体在G1末分离，开始复制，S期完成复制核膜破裂、核仁消失前期末动粒装配动粒装配核膜崩解（核膜崩解标志着细胞进入前中期）纺锤体完成装配，微管捕获染色体动粒染色体整列 (2) 前中期Prometaphase核膜崩解纺锤体形成，纺锤体捕获染色体染色体剧烈地活动、旋转、振荡、徘徊于两极之间，其动粒被纺锤体“捕获”纺锤体spindle由星体微管，极微管，动粒微管组成的纺锤样结构。动物细胞的纺锤体由中心体起始装配，为有星

5、纺锤体。植物细胞无中心体，其纺锤体为无星纺锤体。有丝分裂器 mitotic apparatus ：有丝分裂前中期形成的由中心体、星体微管、染色体动粒微管、极间微管、及其结合蛋白组成的结构。有丝分裂器与染色体的移动、排列和分离有关。MT behavior during formation of the metaphase plate.(牵拉和外推) Initially, MT from opposite poles are different in length.染色体整列标志：染色体达最大的凝集排列在赤道板上(3)分裂中期(metaphase)前中期 中期All chromosomes ali

6、gn at metaphase plate Experimental demonstration of the importance of mechanical tension in metaphase checkpoint control.全部动粒必须都连到纺锤体微管上，否则细胞停在中期，染色体不分离分裂后期(anaphase)着丝粒分离，姐妹染色单体几乎同时分开并向细胞两极移动Anaphase B: The two spindle poles move farther apart.The sliding of overlap MT at anaphase.MetaphaseLate ana

7、phase Mad2The spindle checkpoint(mammalian cell in late prometaphase labeled with anibodies against the spindle checkpoint protein Mad2 and tubulin). 后期起始的条件： 所有染色体都被微管捕获，且排列在赤道板上Mad2是染色体分离的“等待”信号： 染色体动粒被微管捕获，Mad消失Mad2与Cdc20结合，抑制APC的激活只有当Mad2分子从所有的染色体上失去后，APC才能被激活，后期才能开始. 后期促进复合物 (anaphase-promoting

8、 complex，APC) 被激活APC的活性：APC降解抑制有丝分裂后期的蛋白(如securin)，将底物蛋白泛素化，致使底物由蛋白酶体降解， 促使细胞由中期转至后期。分离酶抑制蛋白Mad2降解，释放cdc20Anaphase A: 动粒微管变短，染色体拉向两极Anaphase B: 极微管变长，两极远离分裂后期分为后期A和后期B两个阶段，0.2-0.5m/min后期染色单体向两极移动的机制：动粒微管的变短和极微管的拉长ATP-驱动的染色体运动促使微管解聚动粒微管的缩短机制之一：微管解聚促使染色体运动动粒微管的缩短机制之二：动力蛋白（+ ）向质膜牵拉星体微管牵拉动粒微管向中心体方向驱动蛋白(

9、 +) 使极微管重叠区相互滑动拉长分裂末期(telophase)标志：两子细胞核形成（染色体解凝集、纺锤体消失、核膜和核仁重现）（二）胞质分裂胞质分裂(cytokinesis)开始于分裂后期将细胞膜、细胞骨架、细胞器及可溶性蛋白质等分配给两个子细胞动物细胞胞质分裂开始时，赤道板周围细胞表面下陷，形成环形皱褶，此结构称为分裂沟(cleavage furrow)星体微管参与分裂沟的形成纺锤体方向决定收缩环位置收缩环(contractile ring) :有丝分裂后期细胞中部质膜的下方，肌动蛋白、肌球蛋白大量聚集形成环状结构即收缩环，与胞质分裂有关，收缩环的位置由纺锤体决定。中间体（midbody）

10、：有丝分裂后期，纺锤体逐渐解体，在赤道部位出现由微管及浓密细胞质组成的致密层称为中间体。收缩环与胞质分裂Ca2+钙调蛋白激活肌球蛋白轻链激酶肌球蛋白II磷酸化收缩 中间体（midbody）植物细胞有丝分裂无中心体，但有纺锤体胞质分裂时形成成膜体与细胞板第二节细胞间期各时相和细胞周期 分裂间期：G1期 （G0期） S期 G2期分裂期 核分裂： 前期 前中期 中期 后期 末期 胞质分裂细胞周期细胞周期（cell cycle） 通过细胞分裂产生的新细胞从开始生长到再分裂形成子细胞结束所经历的过程称为细胞周期。G1期是细胞生长和DNA合成准备期S期是DNA合成期G2期是有丝分裂准备期M期使染色体等分到

11、两个子细胞中去细胞周期各时相的事件细胞分裂间期各时相的主要事件（一） G1期：细胞生长和DNA合成准备期细胞生长、为S期DNA合成作准备合成RNA和专一性蛋白如：触发蛋白、抑素、细胞周期蛋白、DNA复制所需酶、因子、底物G1期晚期有限制点R点：控制着新一轮周期的运转R点（restriction point限制点）：处在G1期晚期的一个控制点，是细胞能否顺利通过G1期进入S期并继续完成细胞分裂的关卡。 G0期: 细胞被R点限制，暂时退出细胞周期停止增殖，去执行一定的生物学功能，但受到一定的刺激后，又能返回细胞周期，分裂增殖。如肝细胞、淋巴细胞、成纤维细胞。细胞周期时间主要取决于G1期时间的长短哺

12、乳动物细胞周期的时间（小时）细胞类型 TC TG1 TS TG2+M人结肠上皮细胞 25 9 14 2直肠上皮细胞 48 33 10 5胃上皮细胞 24 9 12 3骨髓细胞 18 2 12 4大鼠十二脂肠隐窝细胞 10.4 2.2 7.0 1.2内釉质上皮细胞 27.3 16.0 8.0 3.3肝细胞 47.5 28.0 16.0 3.5早期胚胎细胞几乎无G1期休眠的种子停留在G1期（二） S期：DNA合成期DNA复制（S期诱导因子）组蛋白、非组蛋白合成（组蛋白合成与DNA复制同步偶联进行）中心粒复制DNA合成一旦开始，细胞周期就要继续下去，直至完成有丝分裂。 G1期细胞与S期细胞融合被诱导DNA复制、G1期细胞与G2期细胞融合不被诱导DNA复制说明S期有诱导DNA合成的因子 DNA复制和组蛋白合成是偶联的向S期细胞加入环己酰胺阻断蛋白质合成，则DNA复制停止如果加入羟基脲抑制DNA复制，则组蛋白合成也会停止 G1期末一个中心体的两个中心粒稍稍分离，S期各在其侧面垂直复制出一个新中心粒（两对中心粒），G2期两对中心粒稍分离但仍在一个中心体内，分裂前期分离成两中心体，向两极移动确定分裂极（三）G2期：为有丝分裂作准备1、G2期末合成成熟促进因子（MPF）2、两对中心粒开始向两极分离3、G2有细胞大小和DNA复制完成监控点4、 合成微管蛋白（四）M期 遗传物质和细胞