生物奥赛培训细胞增殖与调控课件

细胞的增殖与调控有丝分裂：

细胞周期的概述（识记）分裂间期（理解）有丝分裂过程（理解）减数分裂：

减数分裂过程（理解）减数分裂和有丝分裂的区别（理解）减数分裂的发生时间（识记）减数分裂丰富基因组合（识记）细胞增殖是生命的基本特征，种族的繁衍、个体的发育、机体的修复等都离不开细胞增殖。一个受精卵发育为初生婴儿，细胞数目增至1012个，长至成年有1014个，而成人体内每秒钟仍有数百万新细胞产生，以补偿血细胞、小肠粘膜细胞和上皮细胞的衰老和死亡。细胞增殖是通过细胞周期（cellcycle）来实现的，而细胞周期的有序运行是通过相关基因的严格监视和调控来保证的。细胞无限制增长对个体来说意味着癌症，个体无限制繁殖对地球来说意味着灾难。

细胞增殖与调控细胞增殖的意义细胞增殖是细胞生命活动的重要特征之一，是生命繁育的基础。单细胞生物细胞增殖导致生物个体数量的增加。多细胞生物由一个单细胞（受精卵）分裂发育而来，细胞增殖是多细胞生物繁殖的基础。成体生物仍然需要细胞增殖，主要取代衰老死亡的细胞，维持个体细胞数量的相对平衡和机体的正常功能。机体创伤愈合、组织再生、病理组织修复等，都要依赖细胞增殖。细胞周期细胞周期分为4个阶段从增殖的角度来看，可将高等动物的细胞分为三类：①连续分裂细胞，在细胞周期中连续运转因而又称为周期细胞，如表皮生发层细胞、部分骨髓细胞。②休眠细胞暂不分裂，但在适当的刺激下可重新进入细胞周期，称G0期细胞，如淋巴细胞、肝细胞等。③不分裂细胞，指不可逆地脱离细胞周期，不再分裂的细胞，又称终端细胞，如神经、肌肉、多形核细胞等等。细胞周期中不同时相及其主要事件G1期：与DNA合成启动相关，开始合成细胞生长所需要的多种蛋白质、RNA、碳水化合物，脂等，同时染色质去凝集。G1早期合成的物质主要与细胞生长相关；后期合成的物质主要与细胞进入S期相关。不同物质的G1期长短不同。G1期能否进入S期取决于细胞能否通过限制（restrictionpoint，R点，或称检验点）。如能通过则细胞就可以进入S期，如不能通过则细胞就会进入G0期或进一步分化。影响细胞从G1期进入S期的因素细胞周期长短测定：细胞周期的时间长短与细胞类型有关，如：小鼠十二指肠上皮细胞的周期为10小时，人类胃上皮细胞24小时，骨髓细胞18小时，培养的人成纤维细胞18小时，CHO细胞14小时，HeLa细胞21小时。不同类型细胞的G1长短不同，是造成细胞周期差异的主要原因。1、脉冲标记DNA复制和细胞分裂指数观察测定法H3-TdR标记，洗涤，培养，定时取样，放射自显影分析BrdU标记，抗体染色观察2、流式细胞分选仪检测法根据DNA含量分类细胞，根据类群细胞的数量推断时间。流式细胞仪检测细胞周期细胞同步化：细胞同步化(synchronization)是指在自然过程中发生或经人为处理造成的细胞周期同步化，前者称自然同步化，后者称为人工同步化。1、自然同步化多核体：如粘菌只进行核分裂，而不发生胞质分裂，形成多核体。数量众多的核处于同一细胞质中，进行同步化分裂，使细胞核达108，体积达6~9cm。某些水生动物的受精卵：如海胆卵可以同时授精，最初的3次细胞分裂是同步的，再如大量海参卵受精后，前9次细胞分裂都是同步化进行的。增殖抑制解除后的同步分裂：如真菌的休眠孢子移入适宜环境后，它们一起发芽，同步分裂。2、人工同步化选择同步化：有丝分裂选择法：使单层培养的细胞处于对数增殖期，此时分裂活跃。有丝分裂细胞变圆隆起，与培养皿的附着性低，此时轻轻振荡，M期细胞脱离器壁，悬浮于培养液中，收集培养液，再加入新鲜培养液，依法继续收集，则可获得一定数量的中期细胞。其优点是，操作简单，同步化程度高，细胞不受药物伤害，缺点是获得的细胞数量较少。（分裂细胞约占1%～2%）细胞沉降分离法：不同时期的细胞体积不同，而细胞在给定离心场中沉降的速度与其半径的平方成正比，因此可用离心的方法分离。其优点是可用于任何悬浮培养的细胞，缺点是同步化程度较低。诱导同步化DNA合成阴断法：选用DNA合成的抑制剂，可逆地抑制DNA合成，而不影响其他时期细胞的运转，最终可将细胞群阻断在S期或G/S交界处。5-氟脱氧尿嘧啶、羟基脲、阿糖胞苷、氨甲蝶呤、高浓度ADR、GDR和TDR，均可抑制DNA合成使细胞同步化。其中高浓度TDR对S期细胞的毒性较小，因此常用TDR双阻断法诱导细胞同步化。优点是同步化程度高，适用于任何培养体系。可将几乎所有的细胞同步化。缺点是产生非均衡生长，个别细胞体积增大。中期阻断法：利用破坏微管的药物将细胞阻断在中期，常用的药物有秋水仙素和秋水仙酰胺，后者毒性较少。优点是无非均衡生长现象，缺点是可逆性较差。TdR阻断法进行细胞同步化芽殖酵母细胞周期裂殖酵母细胞周期2、酵母细胞周期：60-90分钟，核内有丝分裂。特点：持续时间短，封闭式细胞分裂，即细胞分裂时核膜不解聚；纺锤体位于细胞核内。3、植物细胞分裂：无中心体，但可以正常装配纺锤体；以形成细胞板的形式进行胞质分裂。细胞分裂的类型细胞分裂(celldivision)可分为无丝分裂(amitosis)、有丝分裂(mitosis)和减数分裂(meiosis)三种类型。无丝分裂又称为直接分裂，由R.Remark（1841）首次发现于鸡胚血细胞。表现为细胞核伸长，从中部缢缩，然后细胞质分裂，其间不涉及纺锤体形成及染色体变化，故称为无丝分裂。发现于原核生物和很多高等动植物，如植物的胚乳细胞、动物的胎膜，间充组织及肌肉细胞等等。二、有丝分裂有丝分裂，又称为间接分裂，由W.Fleming(1882)年发现于动物及E.Strasburger（1880）年发现于植物。特点是有纺锤体和染色体出现，子染色体被平均分配到子细胞，这种分裂方式普遍见于高等动植物。有丝分裂过程是一个连续的过程，为了便于描述人为地划分为六个时期：间期（interphase）、前期(prophase)、前中期(premetaphase)、中期(metaphase)、后期(anaphase)和末期(telophase)。其中，间期包括G1期、S期和G2期，主要进行DNA复制等准备工作。细胞分裂周期（一）有丝分裂过程1，前期

标志前期开始的第一个特征是染色质开始浓缩形成有丝分裂染色体；第二个特征是细胞骨架解聚，有丝分裂纺锤体开始装配，分裂极确立。最显著的特征是染色质通过螺旋化和折叠，变短变粗，形成光学显微镜下可以分辨的染色体，每条染色体包含2个染色单体。前期末，染色体主缢痕部位形成一种蛋白复合物称为动粒（kinetochore）。

间期动物细胞含一个MTOC，即中心体，在S期末，两个中心粒在各自垂直的方向复制出一个中心粒，形成两个中心体。当前期开始时，2个中心体移向细胞两极，并同时组织微管生长，当核膜解体时，两对中心粒已到达两极，两极形成的微管通过微管结合蛋白在正极末端相连，最后形成有丝分裂纺锤体。①着丝点（动粒）微管（kinetochoremt）：由中心体发出，连接在着丝点上，负责将染色体牵引到纺锤体上，着丝点上具有马达蛋白。②星体微管（astralmt）：由中心体向外放射出，末端结合有分子马达，负责两极的分离，同时确定纺锤体纵轴的方向。③极微管（polarmt或overlapmt）：由中心体发出，在纺锤体中部重叠，重叠部位结合有分子马达，负责将两极推开。有两类马达蛋白参与染色体和分裂极的分离，一类是动力蛋白（dynein），另一类是驱动蛋白（kinesin）。植物没有中心粒和星体，其纺锤体叫作无星纺锤体，分裂极的确定机理尚不明确。3，中期指从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。是什么机制确保染色体正确排列在赤道板上？动粒微管动态平衡形成的张力4，后期指姊妹染色单体分开并移向两极的时期，当子染色体到达两极后，标志这一时期结束。后期大致可分为连续的两个阶段：①后期A，指染色体向两极移动的过程。这是因为染色体着丝点微管在着丝点处去组装而缩短，在分子马达的作用下染色体向两极移动，体外实验证明即使在不存在ATP的情况下，染色体着丝点也有连接到正在去组装的微管上的能力，使染色体发生移动。②后期B，指两极间距离拉大的过程。这是因为一方面极体微管延长，结合在极体微管重叠部分的马达蛋白提供动力，推动两极分离；另一方面星体微管去组装而缩短，结合在星体微管正极的马达蛋白牵引两极距离加大。可见染色体的分离是在微管与分子马达的共同作用下实现的。后期A，B是用药物鉴定出来的，如紫杉酚（taxol）能结合在微管的(+)端，抑制微管(+)端去组装，从而抑制后期A。动物中通常先发生后期A，再后期B，但也有些只发生后期A，还有的后期A、B同时发生。植物细胞没有后期B。5，末期末期是从子染色体到达两极，至形成两个新细胞为止的时期。末期涉及子核的形成和胞质分裂两个方面。子核的形成：末期子核的形成，大体经历了与前期相反的过程，即染色体解聚缩，核仁出现和核膜重新形成。核仁由染色体上的核仁组织中心形成（NORs），几个NORS共同组成一个大的核仁，因此核仁的数目通常比NORs的数目要少。前期核膜解体后，核纤层蛋白B与核膜残余小泡结合，末期核纤层蛋白B去磷酸化，介导核膜的重新装配。胞质分裂：虽然核分裂与胞质分裂（cytokinesis）是相继发生的，但属于两个分离的过程，例如大多数昆虫的卵，核可进行多次分裂而无胞质分裂，某些藻类的多核细胞可长达数尺，以后胞质才分裂形成单核细胞。动物细胞的胞质分裂是以形成收缩环的方式完成的，收缩环在后期形成，由大量平行排列的肌动蛋白和结合在上面的myosinII等成分组成。植物胞质分裂的机制不同于动物，其后期的纺锤体中央出现成膜体(phragmoplast)。末期近两极处微管消失，中间微管保留，并数量增加，其中不断加入囊状物和电子密度高的物质，微管运送小泡，小泡不断融合扩大形成一片连续的质膜，细胞板(cellplate)将细胞一分为二，最后在细胞板两侧积累多糖，形成细胞壁。植物细胞分裂和成膜体的形成（二）与有丝分裂直接相关的亚细胞结构1、中心体：与微管装配和细胞分裂密切相关，有一对位于细胞中央的中心粒和周围的无定型物质构成。两个中心粒相互成直角，每一个成圆筒状，直径0.2μm，圆筒壁由9组三联管构成，分α和β微管蛋白，圆筒的周围有γ蛋白等。中心体连同四射的微管构成“星体”。中心体G1期末开始复制，S期结束，G2期开始分开并向两级移动。中心体和纺锤体细胞分裂的中心体循环2、动粒与着丝粒：

动粒（着丝点）是附在着丝粒上的结构，每条中期染色体上有两个动粒，分别位于着丝粒的两侧，分裂时进入子细胞，S期时动粒复制。电镜下，动粒为园盘状的结构，分内、中、外三层。动粒和着丝粒结构和功能联系紧密，常被称为着丝粒－动粒复合体。已有几种动粒蛋白被分离，包括CENP-A,B,C,E,F等。着丝粒DNA主要由a卫星DNA构成，常深入到动粒的内层。染色体依靠动粒捕捉纺锤体极体微管。着丝粒和动粒3、纺锤体与染色体的分离直接相关，主要由微管和微管蛋白组成，两端为星体。动粒微管连接动粒和中心体，极性微管的一端游离，从两级发出的极性微管常在赤道处搭桥。中心体装配涉及中心体周围微管的装配和中心体分离，中心体分离需要移动素类蛋白(kinesinrelatedproteinsKRPs)和细胞质动力蛋白(dynein)的作用。前者负责微管向正极移动，后者负责微管向负极移动。负向运动的蛋白先负责搭桥，将被结合的微管牵拉在一起，正向运动蛋白将纺锤体拉长。有丝分裂过程中纺锤体和染色体的运动纺锤体装配过程（三）染色体运动的动力机制1、染色体排队（整列）有数种蛋白与染色体的排队有关，包括Mad和Rub，他们可使动粒敏感化，便于微管与动粒接触。动粒被微管捕捉后如何排列在赤道板上有两种解释，即牵拉假说和外推假说。2、染色体分离后期A：微管在动粒端解聚，动粒微管变短，是由于动粒蛋白沿微管向极部运动的结果。后期B：极性微管蛋白聚合，微管拉长。染色体列队Mad蛋白和Bub蛋白使动粒敏感化，使动粒与微管接触有丝分裂后动粒沿动粒微管向极部运动细胞分裂后纺锤体拉长马达蛋白和微管蛋白共同协作，使染色体分离动物细胞的胞质收缩环三、减数分裂减数分裂（Meiosis）的特点是DNA复制一次，而细胞连续分裂两次，形成单倍体的精子和卵子，通过受精作用又恢复二倍体，减数分裂过程中同源染色体间发生交换，使配子的遗传多样化，增加了后代的适应性。减数分裂可分为3种主要类型：配子减数分裂（gameticmeiosis），也叫终端减数分裂(terminalmeiosis)，其特点是减数分裂和配子的发生紧密联系在一起，在雄性脊椎动物中，一个精母细胞经过减数分裂形成4个精细胞，后者在经过一系列的变态发育，形成成熟的精子。在雌性脊椎动物中，一个卵母细胞经过减数分裂形成1个卵细胞和2-3个极体。孢子减数分裂（sporicmeiosis），也叫中间减数分裂(intermediatemeiosis)，见于植物和某些藻类。其特点是减数分裂和配子发生没有直接的关系，减数分裂的结果是形成单倍体的配子体（小孢子和大孢子）。小孢子再经过两次有次分裂形成包含一个营养核和两个雄配子（精子）的成熟花粉（雄配子体），大孢子经过三次有丝分裂形成胚囊（雌配子体），内含一个卵核、两个极核、3个反足细胞和两个助细胞。合子减数分裂（zygoticmeiosis），也叫初始减数分裂(initialmeiosis),仅见于真菌和某些原核生物，减数分裂发生于合子形成之后，形成单倍体的孢子，孢子通过有丝分裂产生新的单倍体后代。减数分裂由紧密连接的两次分裂构成。通常减数分裂I分离的是同源染色体，所以称为异型分裂或减数分裂。减数分裂II分离的是姊妹染色体，类似于有丝分裂，所以称为同型分裂或均等分裂。和有丝分裂一样为了描述方便将减数分裂分为几个期和亚期。（一）间期有丝分裂细胞在进入减数分裂之前要经过一个较长的间期，称前减数分裂间期(premeioticinterphase)或前减数分裂期(premeiosis)。前减数分裂期也可分为G1期、S期和G2期，在G1期和S期把麝香百合的花粉每细胞在体外培养，则发现细胞进行有丝分裂，将G2晚期的细胞在体外培养则向减数分裂进行，说明G2期是有丝分裂向减数分裂转化的关键时期。（二）减数分裂过程1、前期I减数分裂的特殊过程主要发生在前期I，通常人为划分为5个时期：①细线期（leptotene）、②偶线期（zygotene）、③粗线期（pachytene）、④双线期（diplotene）、⑤浓缩期（终变期）（diakinesis）。这5个阶段本身是连续的，之间没有截然的界限。

1）细线期（凝集期）:染色体呈细线状，具有念珠状的染色粒。持续时间最长，占减数分裂周期的40%。细线期虽然染色体已经复制，但光镜下分辨不出两条染色单体。由于染色体细线交织在一起，偏向核的一方，所以又称为凝线期(synizesis)，在有些物种中表现为染色体细线一端在核膜的一侧集中，另一端放射状伸出，形似花束，称为花束期。

2）偶线期：持续时间较长，占有丝分裂周期的20%。亦称合线期，是同源染色体配对的时期，这种配对称为联会(synapsis)。这一时期同源染色体间形成联会复合体(synaptonemalcomplex，SC)。在光镜下可以看到两条结合在一起的染色体，称为二价体（bivalent）。每一对同源染色体都经过复制，含四个染色单体，所以又称为四分体。偶线期还合成zygDNA（0.3%）3)粗线期：持续时间长达数天，此时染色体变短，结合紧密，在光镜下只在局部可以区分同源染色体，这一时期同源染色体的非姊妹染色单体之间发生交换的时期。在果蝇粗线期SC上具有与SC宽度相近的电子致密球状小体，称为重组节，与DNA的重组有关。

4）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。双线期染色体进一步缩短，在电镜下已看不到联会复合体。交叉的数目和位置在每个二价体上并非是固定的，而随着时间推移，向端部移动，这种移动现象称为端化(terminalization)，端化过程一直进行到中期。

5）浓缩期：二价体显著变短，并向核周边移动，在核内均匀散开，由于交叉端化过程的进一步发展，交叉数目减少，通常只有一至二个交叉。浓缩期二价体的形状表现出多样性,如V形、O形等。核仁此时开始消失，核被膜解体。减数分裂过程中染色体变化示意图细线期粗线期偶线期浓缩期双线期2、中期I核仁消失，核被膜解体，标志进入中期I，中期I的主要特点是染色体排列在赤道面上。每个二价体有4个着丝粒、姊妹染色单位的着丝粒定向于纺锤体的同一极，故称联合定向(co-orientation)。3、后期I二价体中的两条同源染色体分开，分别向两极移动。由于相互分离的是同源染色体，所以染色体数目减半。但每个子细胞的DNA含量仍为2C。同源染色体随机分向两极，使母本和父本染色体重新组合，产生基因组的变异。如人类染色体是23对，染色体组合的方式有223个（不包括交换），因此除同卵孪生外，几乎不可能得到遗传上等同的后代。4、末期I染色体到达两极后，解旋为细丝状、核膜重建、核仁形成，同时进行胞质分裂。5、减数分裂间期在减数分裂I和II之间的间期很短，不进行DNA的合成，有些生物没有间期，而由末期I直接转为前期II。6、减数分裂II可分为前、中、后、末四个四期，与有丝分裂相似。通过减数分裂一个精母细胞形成4个精子。而一个卵母细胞形成一个卵子及2-3个极体。精子和卵细胞形成过程中的减数分裂黑圆角蝉的精子发生减数分裂模式图染色体交换、基因重组（三）联会复合体联会复合体（synaptonemalcomplex,SC)是减数分裂合线期两条同源染色体之间形成的一种结构，于1963年由Moses发现，后来证明它与染色体的配对，交换和分离密切相关。SC是同源染色体间形成的梯子样的结构。在电镜下观察，两侧是约40nm的侧生组分(lateralelement)，电子密度很高，两侧之间为宽约100nm的中间区(intermediatespace)，在电镜下是明亮区，在中间区的中央为中央组分(centralelement)，宽约30nm。侧生组分与中央组分之间有横向排列的粗约7~10nm的SC纤维，使SC外观呈梯子状。长期以来人们认为SC将同源染色体组织在一起，使伸入SC的DNA之间产生重组，但实验证明不仅SC的形成晚于基因重组的启动，而且基因突变不能形成SC的酵母中，同源染色体间照样可以发生交换。现在一般认为它与同源染色体间交换的完成有关。在磷钨酸染色的SC中央，还可以看到呈圆形或椭圆形的重组节(recombinationnodules,RNs)，是同源染色体发生交叉的部位，有基因交换所需要的酶。从形态学来看，SC形成于合线期，成熟于粗线期，并存在数天，消失于双线期。联会复合体的形成与合线期DNA(Zyg-DNA)有关，在细线期或合线期加入DNA合成抑制剂，则抑制SC的形成。a.

ElectronmicrographofSCofhumanpachytenebivalent.(K:kinetochore;arrow:recombinationnodules);b.

SchematicdiagramofSC;c.ElectronmicrographofSCaftertreatmentwithDNasetoremovechromasomalfibers.联会复合体非同源

染色体的自由组合组合方式（或产生的配子种类）=2n（n为同源染色体的对数）如果染色体是三对而不是两对，那么将会产生多少种不同类型的配子？增加了配子的多样性，从而产生遗传性变异但一次只能实现2种非同源

染色体的自由组合交叉互换AAaa请思考：交换发生的时期？交换是在什么之间的进行了互换？交叉互换AAaa交叉互换AAaa交叉互换AAaa交叉互换AAaa交叉互换AaAa交叉互换AaAa你认为在形成配子的过程中，交换有何影响？交叉互换交叉互换使分裂产生的四个子细胞所含的遗传物质各不相同AaAa一、细胞周期调控系统的主要作用在适当时候激活细胞周期各个时相的相关激酶和某种蛋白，确保细胞周期向下一个阶段进行，然后以某种方式失活（正调控）当细胞周期中出现异常时，细胞会启动一系列的负调控机制，使细胞停止在某个特定的时期，这种调节机制可确保每一时相时间的全部完成。外界环境因子（如多细胞生物对增殖信号的反应）通过酪氨酸蛋白激酶受体偶联的信号通路完成信号向细胞内的传递。第二节细胞周期调控细胞周期的运行，是在一系列称为检验点（checkpoint）的严格检控下进行的，当DNA发生损伤，复制不完全或纺锤体形成不正常，周期将被阻断。细胞周期检验点由感受异常事件的感受器、信号传导通路和效应器构成，主要检验点包括：G1/S检验点:在酵母中称start点，在哺乳动物中称R点(restrictionpoint)，控制细胞由静止状态的G1进入DNA合成期，相关的事件包括：DNA是否损伤？细胞外环境是否适宜？细胞体积是否足够大？S期检验点：DNA复制是否完成？G2/M检验点：是决定细胞一分为二的控制点，相关的事件包括：DNA是否损伤？细胞体积是否足够大？中-后期检验点（纺锤体组装检验点）：任何一个着丝点没有正确连接到纺锤体上，都会抑制APC的活性，引起细胞周期中断。第二节细胞周期调控二、MPF的发现及其作用

MPF（卵细胞促成熟因子，matuation-promotingfactor；细胞促分裂因子，mitosis-promotingfactor；M期促进因子，M-phase-promotingfactor）。Johnson和Rao(1970)将Hela细胞同步于不同阶段，然后与M期细胞混合，在灭活仙台病毒介导下，诱导细胞融合，发现与M期细胞融合的间期细胞产生了形态各异的早熟凝集染色体(prematurelycondensedchromosome，PCC)。G1期PCC为单线状，因DNA未复制；S期PCC为粉末状，因DNA由多个部位开始复制；G2期PCC为双线染色体，说明DNA复制已完成。注射实验表明：孕酮诱导卵母细胞成熟；成熟卵细胞质中，含有卵母细胞成熟的因子，称做MPF人M期细胞与袋鼠（Ptk）G1、S、G2期细胞融合诱导PCC：提示M期细胞存在诱导PCC的因子；不同形态的PCC不仅同类M期细胞可以诱导PCC，不同类的M期细胞也可以诱导PCC产生，如人和蟾蜍的细胞融合时同样有这种效果，这就意味着M期细胞具有某种促进间期细胞进行分裂的因子，即成熟促进因子(maturationpromotingfactor，MPF)。早在1960s，YoshioMasui发现成熟蛙卵的提取物能促进未成熟卵的胚胞破裂(GerminalVesicleBreakdown，GVBD)，后来Sunkara将不同时期Hela细胞的提取液注射到蛙卵母细胞中，发现G1和S期的抽取物不能诱导GVBD，而G2和M期的则具有促进胚胞破裂的功能，它将这种诱导物质称为有丝分裂因子(MF)。后来在CHO细胞，酵母和粘菌中也提取出相同性质的MF。这类物质被统称为MPF。

1988年Maller实验室从非洲爪蟾卵中纯化出MPF，证明主要含p32和p45两种蛋白，表现出激酶活性。三、P34cdc2激酶的发现及其与MPF的关系1960sL.Hartwell以芽殖酵母为实验材料，利用阻断在不同细胞周期阶段的温度敏感突变株（在适宜的温度下和野生型一样），分离出了几十个与细胞分裂有关的基因(celldivisioncyclegene，CDC)，如芽殖酵母的cdc28基因，在G2/M转换点发挥重要的功能。Hartwell还通过研究酵母菌细胞对放射线的感受性，提出了checkpoint（细胞周期检验点）的概念，意指当DNA受到损伤时，细胞周期会停下来。

以P.Nurse为代表的另一批酵母生物学家研究不同温度下培养的裂殖酵母细胞，也分离出数十种温度敏感的突变体。这些不同的突变体在限定温度下，会滞留在细胞周期的某个阶段。这些与细胞分裂和周期调控有关的基因被称为cdc(celldivisioncycle)基因，根据被发现的先后顺序被命名。cdc2是第一个被分离出来的cdc基因，表达34kDa的蛋白，称p34cdc2。进一步研究发现其具有激酶活性，可以使许多蛋白磷酸化，在裂殖酵母的周期调控中起重要作用。芽殖酵母中的一个关键cdc基因是cdc28，是第二个被分离出来的cdc基因，编码34kDa的蛋白，具有激酶活性。p34cdc28是

p34cdc2的同原物，调控细胞周期，特别是G2/M期转变。但研究者很快发现，p34cdc28或p34cdc2单独并不具有激酶活性，需要同相关蛋白结合后才具有活性（如p34cdc2和蛋白p56cdc13结合）。之后，J.Maller和P.Nurse实验室立即合作，很快证明爪蟾卵中的p32与p34cdc2是同原物。与此同时，T.Hunt实验室等以海胆卵为材料研究细胞周期调控，发现一类与细胞分裂有关的蛋白，称为周期蛋白(c