1、第十二章第十二章 细胞增殖及其调控细胞增殖及其调控细胞增殖的意义细胞增殖的意义细胞周期细胞周期细胞分裂细胞分裂细胞周期的调控细胞周期的调控细胞增殖细胞增殖(cell proliferation)的意义的意义细胞增殖细胞增殖(cell proliferation)是细胞生命活动的重要是细胞生命活动的重要 特征之一特征之一,是生物繁育的基础。是生物繁育的基础。单细胞生物细胞增殖导致生物个体数量的增加。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多细胞生物由一个单细胞(受精卵受精卵)分裂发育而分裂发育而 来，细胞增殖是多细胞生物繁殖基础。来，细胞增殖是多细胞生物繁殖基础。成体生物
2、仍然需要细胞增殖，主要取代衰老死亡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的细胞，维持个体细胞数量的相对平衡和机体的 正常功能。正常功能。机体创伤愈合、组织再生、病理组织修复等，都机体创伤愈合、组织再生、病理组织修复等，都 要依赖细胞增殖。要依赖细胞增殖。第二节第二节 细胞分裂细胞分裂有丝分裂有丝分裂(mitosis)减数分裂减数分裂(Meiosis)减数分裂与有丝分裂的比较减数分裂与有丝分裂的比较第三节第三节 细胞周期的调控细胞周期的调控 (Cell-Cycle Control)细胞周期调控系统的主要作用细胞周期调控系统的主要作用细胞周期检验点细
3、胞周期检验点(Cell Cycle Checkpoint)MPFAPC细胞周期调控模型总结第一节第一节 细胞周期的概念细胞周期的概念细胞周期时相组成及其主要事件细胞周期时相组成及其主要事件细胞周期时间及细胞周期长短测定细胞周期时间及细胞周期长短测定根据增殖状况，三类细胞根据增殖状况，三类细胞细胞周期同步化细胞周期同步化特异的细胞周期特异的细胞周期一、有丝分裂一、有丝分裂(mitosis)有丝分裂的过程有丝分裂的过程相关的亚细胞结构相关的亚细胞结构染色体运动的动力机制染色体运动的动力机制植物细胞周期与微管周期植物细胞周期与微管周期（一）有丝分裂（一）有丝分裂前前 期期(prophase)前中期前
4、中期(prometaphase)中中 期期(metaphase)后后 期期(anaphase)末末 期期(telophase)胞质分裂胞质分裂(Cytokinesis)（二）相关的亚细胞结构（二）相关的亚细胞结构 1.1.有丝分裂纺锤体有丝分裂纺锤体 2.2.中心体中心体(centrosome)由一对相互垂直的中心粒（由一对相互垂直的中心粒（微管蛋白和微管蛋白和微微 管蛋白）管蛋白）及周围基质（及周围基质（管蛋白管蛋白）构成。构成。中心体复制周期中心体复制周期 3.3.星星 体体 中心体及围绕中心体向外辐射的中心体及围绕中心体向外辐射的MT。4.4.着丝粒与着丝点着丝粒与着丝点(动粒动粒)有丝
5、分裂纺锤有丝分裂纺锤体体纺锤体的概念纺锤体的概念 是由大量的是由大量的MT和微管结合蛋白和微管结合蛋白在赤道面上在赤道面上垂直排列组成的中部宽广、两极缩小的细胞垂直排列组成的中部宽广、两极缩小的细胞器，形如纺锤而得名。器，形如纺锤而得名。纺锤体的类型纺锤体的类型 有星纺锤体：动物细胞和低等植物细胞中，有星纺锤体：动物细胞和低等植物细胞中，由星体、由星体、MTMT及染色质组成。及染色质组成。无星纺锤体：高等植物细胞中，无星体结构。无星纺锤体：高等植物细胞中，无星体结构。纺锤体纺锤体MT 连续微管（或极微管）连续微管（或极微管）由两极发出，在染色体中部互相交错重叠的由两极发出，在染色体中部互相交错
6、重叠的 微管通向另一极。微管通向另一极。动粒微管（或着丝点微管）动粒微管（或着丝点微管）一端由极部发出，另一端结合到动粒上。一端由极部发出，另一端结合到动粒上。区间微管（或中间微管）区间微管（或中间微管）后期两组染色体之间的微管。后期两组染色体之间的微管。星体微管星体微管 组成星体的微管。组成星体的微管。纺锤体的形成机制纺锤体的形成机制 细胞质骨架细胞质骨架MT 纺锤体纺锤体MT 动物细胞以中心体动物细胞以中心体为为MTOC形成纺锤体。形成纺锤体。即在即在S期末，两个中心粒在各自垂直的方向复制期末，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，出一个中心粒，形成两个
7、中心体。当前期开始时，2 2个中心体移向细胞两极，并同时组织微管生长，个中心体移向细胞两极，并同时组织微管生长，由两极形成的微管通过微管结合蛋白在正极末端由两极形成的微管通过微管结合蛋白在正极末端相连，最后形成相连，最后形成有丝分裂纺锤体有丝分裂纺锤体。植物细胞植物细胞无无中心体，推测在极部有许多微中心体，推测在极部有许多微 极起极起MTOC的作用，的作用，形成纺锤体。形成纺锤体。（三）染色体运动的动力机制（三）染色体运动的动力机制中期染色体列队中期染色体列队后期染色体分离后期染色体分离1.1.中期染色体列队中期染色体列队与染色体列队相关的蛋白质与染色体列队相关的蛋白质 Mad蛋白蛋白和和Bu
8、b蛋白，蛋白，使动粒敏化，促使微管与使动粒敏化，促使微管与动粒接触。动粒接触。Mad2和和Bub1与染色体装入纺锤体有与染色体装入纺锤体有关，只有等到染色体被微管捕捉并排列到赤道面关，只有等到染色体被微管捕捉并排列到赤道面上，上，Mad2和和Bub1从赤道面上消失，后期才能启从赤道面上消失，后期才能启动。动。染色体排列到赤道面的机制染色体排列到赤道面的机制 牵拉假说牵拉假说 外推假说外推假说为什么在所有染色体排列到赤道面之前，为什么在所有染色体排列到赤道面之前，后期不能启动？后期不能启动？结合之前动粒抑制细胞周期的运转结合之前动粒抑制细胞周期的运转2.2.后期染色体分离后期染色体分离 后期后期
9、A A和后期和后期B B两个阶段假说两个阶段假说 1.1.在后期在后期A，动粒微管动粒端微管蛋白解聚缩，动粒微管动粒端微管蛋白解聚缩短，将染色体拉向两极。这是由于短，将染色体拉向两极。这是由于动力蛋白动力蛋白沿着动力微管引导动粒向极部运动的结果。沿着动力微管引导动粒向极部运动的结果。2.2.在后期在后期B，极微管游离端微管蛋白聚合加长，极微管游离端微管蛋白聚合加长，两极之间的距离逐渐变长。这是由于两极之间的距离逐渐变长。这是由于KRPs向微管正极行走，促使极性微管在重叠区相向微管正极行走，促使极性微管在重叠区相互滑动的结果。互滑动的结果。植物细胞周期与微管周期植物细胞周期与微管周期 随着植物细
10、胞周期各个时期的变化，细胞随着植物细胞周期各个时期的变化，细胞内由微管组成的结构也发生周期性的变化即由内由微管组成的结构也发生周期性的变化即由:周质微管周质微管消失消失早前期带早前期带消失消失纺锤体纺锤体消失消失成膜体成膜体消失消失周质微管周质微管。植物细胞内微管的周期性变化，称为微管植物细胞内微管的周期性变化，称为微管周期。周期。（染色质运动周期、（染色质运动周期、中心体复制周期中心体复制周期、微管周期）微管周期）胞质分裂胞质分裂(Cytokinesis)动物细胞胞质分裂动物细胞胞质分裂植物细胞胞质分裂植物细胞胞质分裂二、减数分裂二、减数分裂(Meiosis)有丝分裂向减数分裂的转变有丝分裂
11、向减数分裂的转变减数分裂的概念与过程减数分裂的概念与过程减数分裂的意义减数分裂的意义脊椎动物配子发生过程脊椎动物配子发生过程（一）有丝分裂向减数分裂的转变（一）有丝分裂向减数分裂的转变精原细胞精原细胞卵原细胞卵原细胞性原细胞性原细胞增加数量增加数量有丝分裂有丝分裂生殖细胞生殖细胞精子精子卵子卵子受精卵受精卵 减数分裂减数分裂性原细胞性原细胞精原细胞精原细胞卵原细胞卵原细胞 如何转变？如何转变？（2n)（2n)（1n)（2n)1.1.减数分裂前间期的特点减数分裂前间期的特点S期持续时间较长期持续时间较长S S期仅复制全部期仅复制全部DNA的的99.7 99.9 ,其余其余 的的0.1 0.3 将
12、在前期将在前期I I的偶线期才复制。的偶线期才复制。5000 10000片段，长片段，长1000 5000bp L蛋白与蛋白与DNA片段结合，阻止复制片段结合，阻止复制 DNA片段与减数分裂前期染色体配片段与减数分裂前期染色体配 对与重组有关。对与重组有关。2.2.转变时期与方式转变时期与方式时期：时期：转变的决定时期在转变的决定时期在G2，而且是在逐步完成而且是在逐步完成 的。的。方式：方式：如果在如果在G2不合成剩余的不合成剩余的0.10.3 的的DNA，则花粉母细胞进入减数分裂。则花粉母细胞进入减数分裂。如果在如果在G2合成剩余的合成剩余的0.10.3 的的DNA，则花粉母细胞进入有丝分
13、裂。则花粉母细胞进入有丝分裂。1.1.细胞周期的概念细胞周期的概念细胞从一次有丝分裂结束到下细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分完成所经历的一个一次有丝分完成所经历的一个有序过程。其间细胞遗传物质有序过程。其间细胞遗传物质和其他内含物分配给子细胞。和其他内含物分配给子细胞。(二）细胞周期时相组成及其主要事二）细胞周期时相组成及其主要事件件G1期期(G1 phase)S 期期(S phase)G2期期(G2 phase)M 期期(M phase)细胞沿着细胞沿着G1SG2MG1周期性周期性 运转，在间期细胞体积增大运转，在间期细胞体积增大(生长生长)，在在M期细胞先是核分裂，接着胞质分期细胞先是
14、核分裂，接着胞质分 裂，完成一个裂，完成一个细胞周期细胞周期。3.3.细胞周期时间细胞周期时间(Tc)不同细胞的细胞不同细胞的细胞周期时间差异周期时间差异很大很大S+G2+M 的时间变化较小，细胞周的时间变化较小，细胞周期时间长短主要差别在期时间长短主要差别在G1期期有些分裂增殖的细胞缺乏有些分裂增殖的细胞缺乏G1、G2期期细胞周期长短测定细胞周期长短测定脉冲标记脉冲标记DNA复制和细胞分裂指数观复制和细胞分裂指数观 察测定法察测定法流式细胞仪测定法流式细胞仪测定法(Flow Cytometry)缩时摄像技术，可以得到准确的细胞缩时摄像技术，可以得到准确的细胞 周期时间及分裂间期和分裂期的准确
15、周期时间及分裂间期和分裂期的准确 时间。时间。4.4.根据增殖状况，分为三类细胞根据增殖状况，分为三类细胞连续分裂细胞连续分裂细胞(周期中的细胞周期中的细胞):在细胞周期中连续运转，如；在细胞周期中连续运转，如；上皮组织的基底层细胞上皮组织的基底层细胞静止期细胞静止期细胞(Go细胞细胞)：暂时脱离开细胞周期，停止分裂，去执行一定的生物学暂时脱离开细胞周期，停止分裂，去执行一定的生物学 功能，给予适当的刺激，又可以重新进入细胞周期进行分功能，给予适当的刺激，又可以重新进入细胞周期进行分 裂增殖的细胞。如：裂增殖的细胞。如：肝细胞肝细胞。G0期是细胞周期以外的一个时期，不含在正常的细胞周期是细胞周
16、期以外的一个时期，不含在正常的细胞周 期之内，期之内，去向未定去向未定。向向G0期细胞的转变，多发生在期细胞的转变，多发生在G1晚期，而再进入细胞周晚期，而再进入细胞周 期发生在期发生在G1初期。初期。4.4.根据增殖状况，分为三类细胞根据增殖状况，分为三类细胞 终末分化细胞终末分化细胞分裂程度很高，终生不在分裂，但保持生理机能分裂程度很高，终生不在分裂，但保持生理机能的细胞。如：的细胞。如：横纹肌细胞横纹肌细胞。G0期细胞和终末分化细胞的界限有时难以划分，期细胞和终末分化细胞的界限有时难以划分，有的细胞过去认为属于终末分化细胞，目前可能有的细胞过去认为属于终末分化细胞，目前可能被认为是被认为
17、是G0期细胞。期细胞。开始合成细胞生长所需要的多种蛋白质、开始合成细胞生长所需要的多种蛋白质、RNA、碳水化合物、脂质等，同时染色质、碳水化合物、脂质等，同时染色质去凝集。去凝集。与与DNA合成启动相关，但不合成合成启动相关，但不合成DNA。G1期检验点（限制点）期检验点（限制点）G2期期 DNA复制完成，在复制完成，在G2期合成一定期合成一定数量的蛋白质和数量的蛋白质和RNA分子。分子。G2期检验点期检验点M 期期M期即细胞分裂期，真核细胞的细胞期即细胞分裂期，真核细胞的细胞分裂主要包括两种方式，即有丝分裂分裂主要包括两种方式，即有丝分裂(mitosis)和减数分裂和减数分裂(meiosis
18、)。细胞经过分裂，将其遗传物质和细胞细胞经过分裂，将其遗传物质和细胞内其他物质平均分配给子细胞。内其他物质平均分配给子细胞。Meiosis 减数分裂,成熟分裂S期期S期期DNA合成不同步合成不同步1.1.能转录的能转录的DNADNA在早在早S S期复制，不能转录的期复制，不能转录的DNADNA在晚在晚S S期期复制。复制。2.2.常染色质中的常染色质中的DNADNA在早在早S S期复制，异染色质中的期复制，异染色质中的DNADNA在晚在晚S S期复制。期复制。3.3.从从DNADNA的结构来看，的结构来看，GCGC含量高的部分先复制，含量高的部分先复制，ATAT含含量高的部分后复制。量高的部分
19、后复制。DNA复制与组蛋白合成同步复制与组蛋白合成同步，组成核小体串珠结构组成核小体串珠结构5.5.细胞周期同步化细胞周期同步化自然同步化，如有一种粘菌的变形体plasmodia，某些受精卵早期卵裂 人工选择同步化 药物诱导法 条件依赖性突变株在细胞周期同步化中的应用：将与细胞周期调控有关的条件依赖性突变株转移 到限定条件下培养，所有细胞便被同步化在细胞 周期中某一特定时期。人工选择同步化有丝分裂选择法：用于单层贴壁生长细胞。优点是细 胞未经任何药物处理，细胞同步化效率高。缺点是 分离的细胞数量少。密度梯度离心法：根据不同时期的细胞在体积和重量上存在差别进行分离。优点是方法 简单省时，效率高，
20、成本低。缺点是对大多数种类的细胞并不适用。药物诱导法 DNA合成阻断法 G1/S-TdR双阻断法：最终将 细胞群阻断于G1/S交界处。优点是同步化效率高，几乎适合于所有体外培养的细胞体系。缺点是诱 导过程可造成细胞非均衡生长 分裂中期阻断法：通过抑制微管聚合来抑制细胞 分裂器的形成，将细胞阻断在细胞分裂中期。优点 是操作简便，效率高。缺点是这些药物的毒性相对 较大6.6.特异的细胞周期特异的细胞周期特异的细胞周期是指那些特殊的细胞所具有的与标准的细胞周期相比有着鲜明特点的细胞周期。爪蟾早期胚胎细胞的细胞周期爪蟾早期胚胎细胞的细胞周期 酵母细胞的细胞周期酵母细胞的细胞周期 植物细胞的细胞周期植物
21、细胞的细胞周期 细菌的细胞周期细菌的细胞周期蟾蟾早期胚胎细胞早期胚胎细胞的细胞周期的细胞周期细胞分裂快,无G1期,G2期非常短,S期也短(所有复 制子都激活),以至认为仅含有S期和M期无需临时合成其它物质子细胞在G1、G2期并不生长，越分裂体积越小 细胞周期调控因子和调节机制与一般体细胞标准的 细胞周期基本是一致的 酵母细胞的细胞周期酵母细胞的细胞周期酵母细胞的细胞周期与标准的细胞周期在时相和调控方面相似酵母细胞周期明显特点:酵母细胞周期持续时间较短；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；在一定环境下，也进行有性繁殖植物细胞的细胞周期植物细胞的细胞周期植物细胞的细胞周期与
22、动物细胞的标准细胞周期非常相似，含有G1期、S期、G2期和M期四个时期。植物细胞不含中心体，但在细胞分裂时可以正常组装纺锤体。植物细胞以形成中板的形式进行胞质分裂细菌的细胞周期细菌的细胞周期 慢生长细菌细胞周期过程与真核细胞周期过程有一定相似之处。其DNA复制之前的准备时间与G1期类似。分裂之前的准备时间与G2期类似。再加上S期和M期，细菌的细胞周期也基本具备四个时期 细菌在快速生长情况下，如何协调快速分裂和最 基本的DNA复制速度之间的矛盾前期前期(prophase)(prophase)标志前期开始的第一个特征是染色质开始浓缩标志前期开始的第一个特征是染色质开始浓缩 (condensatio
23、n)(condensation)形成有丝分裂染色体形成有丝分裂染色体(mitotic (mitotic chromosome chromosome）,这种染色体由这种染色体由两条染色单体两条染色单体 (chromatid(chromatid)构成。在前期末，染色体主缢痕部位构成。在前期末，染色体主缢痕部位 形成一种蛋白复合物称为形成一种蛋白复合物称为动粒动粒(kinetochore(kinetochore)第二个特征细胞骨架解聚，有丝分裂纺锤体第二个特征细胞骨架解聚，有丝分裂纺锤体 (mitotic spindle)(mitotic spindle)开始装配开始装配 GolgiGolgi体、体
24、、ERER等细胞器解体，形成小的膜泡等细胞器解体，形成小的膜泡前中期前中期(prometaphase(prometaphase)核膜破裂成小的膜泡。核膜破裂成小的膜泡。这一过程是由核纤层蛋白中特异的这一过程是由核纤层蛋白中特异的SerSer残基磷酸化导残基磷酸化导致致 核纤层解体核纤层解体 纺锤体微管与染色体的动粒结合，捕捉住染色体。纺锤体微管与染色体的动粒结合，捕捉住染色体。每个已复制的染色体有两个动粒，朝相反方向，保每个已复制的染色体有两个动粒，朝相反方向，保 证与两极的微管结合；纺锤体微管捕捉住染色体后，证与两极的微管结合；纺锤体微管捕捉住染色体后，形成形成三种类型的微管三种类型的微管
25、不断运动的染色体开始移向赤道板。不断运动的染色体开始移向赤道板。细胞周期也由前中期逐渐向中期运转。细胞周期也由前中期逐渐向中期运转。中期中期(metaphase)(metaphase)所有染色体排列到赤道板所有染色体排列到赤道板(Metaphase Plate)(Metaphase Plate)上，上，标志着细胞分裂已进入中期标志着细胞分裂已进入中期是什么机制确保染色体正确排列在赤道板上？是什么机制确保染色体正确排列在赤道板上？着丝粒微管动态平衡形成的张力着丝粒微管动态平衡形成的张力 后期后期(anaphase)排列在赤道面上的染色体的姐妹染色单体分离产排列在赤道面上的染色体的姐妹染色单体分离
26、产 生生向极运动向极运动。后期后期(anaphase)大致可以划分为连续的两个阶段，大致可以划分为连续的两个阶段，即后期即后期A和后期和后期B。后期后期A：动粒微管去装配变短，染色体产生两极运动：动粒微管去装配变短，染色体产生两极运动 后期后期B：极间微管长度增加，两极之间的距离逐渐拉：极间微管长度增加，两极之间的距离逐渐拉 长，介导染色体向极运动长，介导染色体向极运动末期末期(telophase)染色单体到达两极，即进入了末（染色单体到达两极，即进入了末（telophase）,到达两极的染色单体开始去浓缩到达两极的染色单体开始去浓缩核膜开始重新组装核膜开始重新组装 Golgi体和体和ER重新
27、形成并生长重新形成并生长核仁也开始重新组装，核仁也开始重新组装，RNARNA合成功能逐渐恢复合成功能逐渐恢复,有丝分裂结束有丝分裂结束 动物细胞胞质分裂动物细胞胞质分裂胞质分裂胞质分裂(cytokinesis)开始于细胞分裂后期，在赤道板周开始于细胞分裂后期，在赤道板周围细胞表面下陷，形成围细胞表面下陷，形成环形缢缩环形缢缩，称为，称为分裂沟分裂沟(furrow)。分裂沟的位置与纺锤体极性微管和钙离子浓度升高的变化分裂沟的位置与纺锤体极性微管和钙离子浓度升高的变化有关。有关。肌动蛋白、肌球蛋白、微管和小膜泡肌动蛋白、肌球蛋白、微管和小膜泡(Golgi)形成形成中间体中间体 胞质分裂开始时，大量
28、肌动蛋白和肌球蛋白在胞质分裂开始时，大量肌动蛋白和肌球蛋白在中间体中间体处组处组 装成微丝并相互组成微丝束，环绕细胞，称为装成微丝并相互组成微丝束，环绕细胞，称为收缩环收缩环 （contractile ring)。收缩环收缩，收缩环处细胞膜融合。收缩环收缩，收缩环处细胞膜融合 并形成两个子细胞并形成两个子细胞 分裂沟分裂沟 收缩环收缩环 收缩环收缩收缩环收缩 细胞膜融合两个子细胞细胞膜融合两个子细胞植物细胞胞质分裂植物细胞胞质分裂与动物细胞胞质分裂不同的是，植物细胞胞质与动物细胞胞质分裂不同的是，植物细胞胞质 分裂是因为在细胞内形成新的细胞膜和细胞壁分裂是因为在细胞内形成新的细胞膜和细胞壁 而
29、将细胞分开。而将细胞分开。微管微管 成膜体成膜体 多多 糖糖细胞壁细胞壁高尔基体高尔基体内内 质质 网网小小 泡泡细胞板细胞板（二）减数分裂概念与过程（二）减数分裂概念与过程概念：概念：减数分裂是发生在有生殖细胞中，细胞仅进减数分裂是发生在有生殖细胞中，细胞仅进行一次行一次DNA复制，随后进行两次分裂，染色体数复制，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。目减半的一种特殊的有丝分裂。减数分裂减数分裂过程分析过程分析减数分裂减数分裂过程过程中中DNA量及染色体数量及染色体数 目的变化规律目的变化规律1.1.减数分裂减数分裂I I1.1 1.1 前期前期I I：分为以下分为以下五个阶
30、段五个阶段：细线期（凝集期）细线期（凝集期）偶线期（配对期）偶线期（配对期）形成形成联会复合联会复合体体(Synaptonemal Complex,SC)n n条二价体（染色体）条二价体（染色体）n n个四分体（染色体单体）个四分体（染色体单体）合成合成S S期剩余的期剩余的0.3 DNADNA，称为，称为zyg-DNA 粗线期（粗线期（重组期）重组期）同源染色体同源染色体的非姐妹染色单体间等位基的非姐妹染色单体间等位基 因之间发生部分因之间发生部分DNADNA片段的交换与重组片段的交换与重组,产生产生新的基因组合新的基因组合。出现重组结：参与基因重组。出现重组结：参与基因重组。合成合成P-D
31、NA：编码与：编码与DNA点切和修复点切和修复 的酶的酶 特异的组蛋白：可能与基因重组有关特异的组蛋白：可能与基因重组有关 rDNA扩增：形成扩增：形成rRNA 双线期（合成期）双线期（合成期）RNA转录、蛋白质翻译及其他物质的合成转录、蛋白质翻译及其他物质的合成 编码组蛋白、编码组蛋白、r蛋白和卵黄蛋白的蛋白和卵黄蛋白的mRNA马马 上翻译为蛋白质。上翻译为蛋白质。其他种类的其他种类的mRNA和蛋白质结合，以隐蔽和蛋白质结合，以隐蔽 mRNA的形式储备，受精作用诱导翻译。的形式储备，受精作用诱导翻译。持续的时间较长。持续的时间较长。终变期（再凝集期）终变期（再凝集期）染色体重新开始凝集，形成
32、短棒状结构染色体重新开始凝集，形成短棒状结构 端化运动端化运动 核仁消失、核膜破裂核仁消失、核膜破裂 1.2 1.2 中期中期I I 减数分裂同源染色体配对减数分裂同源染色体配对排列在中期板排列在中期板上上。1.3 1.3 后期后期I I 同源染色体分开，染色体数减半同源染色体分开，染色体数减半2n n 2n n。1.4 1.4 末期末期I I、胞质分裂、减数分裂间期、胞质分裂、减数分裂间期2.2.减数分裂减数分裂IIII 2.1 2.1 前期前期IIII 2.2 2.2 中期中期IIII 2.3 2.3 后期后期IIII：染色单体分开染色单体分开 2.4 2.4 末期末期IIII联会复合体的
33、结构联会复合体的结构1.1.侧生组分：侧生组分：位于位于SCSC的两侧，电子密度高，的两侧，电子密度高，与染色体相连接。与染色体相连接。2.2.中中 间间 区：区：位于两侧侧生组分之间，电子位于两侧侧生组分之间，电子 密度低。密度低。3.3.中央组分：中央组分：中间区的中央部分，比较暗。中间区的中央部分，比较暗。4.4.L-C 纤维：纤维：连接侧生组分与中央组分的横连接侧生组分与中央组分的横 向细纤维。向细纤维。减数分裂的意义减数分裂的意义保持了世代间遗传的稳定性。保持了世代间遗传的稳定性。增加更多的变异机会，确保生物的多样增加更多的变异机会，确保生物的多样 性，增强生物适应环境变化的能力。性
34、，增强生物适应环境变化的能力。减数分裂是生物有性生殖的基础，是生减数分裂是生物有性生殖的基础，是生 物遗传、生物进化和生物多样性的重要物遗传、生物进化和生物多样性的重要 基础保证。基础保证。减 数 分 裂 前 S 期 有 丝 分 裂 前 S 期 蝾螈 10天 12小时 小鼠 14小时 56小时 小麦 12小时 3.8小时 酵母 1.0小时 0.5小时 减数分裂前减数分裂前S S期与有丝分裂前期与有丝分裂前S S期长度比较期长度比较在适当时候激活细胞周期各个时相的相关酶 和蛋白,然后自身失活(正调控)确保每一时相事件的全部完成(负调控)对外界环境因子起反应(如多细胞生物对增殖信号的反应)一、细胞
35、周期调控系统的主要作用二、细胞周期检验点(checkpoint)细胞周期检验点是细胞周期调控的一种机制,主要是确保周期每一时相事件的有序、全部完 成并与外界环境因素相联系 细胞周期检验点及其作用 G1期检验点：酵母Start；动物细胞Restriction Point 三、三、MPF (Maturation-promoting factor，Mitosis-promoting factor)MPF的的发现及其生化实质发现及其生化实质Mitotic Cyclin-Cdk复合物的活化与功能复合物的活化与功能MPF的发现及其生化实质的发现及其生化实质MPF的发现的发现 细胞融合与细胞融合与PCC(P
36、remature chromosomal condense)爪蟾卵子成熟过程爪蟾卵子成熟过程 MPF的发现的发现MPF的的生化实质生化实质 MPF是一种是一种蛋白激酶蛋白激酶，使多种，使多种蛋白质底物蛋白质底物 发生发生磷酸化。磷酸化。MPF的的生化成分生化成分 MPFCDK：催化亚基：催化亚基M期周期蛋白：调节亚基期周期蛋白：调节亚基由由M期期Cyclin-Cdk(Cyclin-dependent protein kinase)形成的形成的复合物复合物。MPF=CDK1=p34cdc2+cyclinBMitotic Cyclin-Cdk复合物的活化与功能复合物的活化与功能 活化活化 随随Cy
37、clin浓度变化而变化浓度变化而变化 激酶与磷酸酶的调节激酶与磷酸酶的调节，活化活化的的MPF可使更多的可使更多的MPF活化活化 功能功能：启动细胞从启动细胞从G2期进入期进入M期的相关事件期的相关事件五、五、Cyclin-Cdk复合物的多样性及细胞周期运转复合物的多样性及细胞周期运转Cyclin-Cdk复合物的多样性 Cyclin-Cdk-调控细胞周期的引擎：不同的周期蛋白与 不同的CDK结合，构成不同的Cyclin-Cdk；不同的Cyclin-Cdk在不同的时相表现活性，影响不同的下游事件。G1 Cyclin-Cdk复合物对Rb蛋白磷酸化而调控G1检验点Mitotic Cyclin-Cdk
38、复合物激活 Anaphase Promoting Complex(APC),调控纺锤体装配检验点周期细胞M-Cyclin的调控细胞周期调控模型总结Cyclin-Cdk复合物的多样性 G1 S G2/M Cyclin-Cdk Cyclin-Cdk Cyclin-Cdk Budding Yeast CLN1,2,3-CDC28 CLB5,(3,4)-CDC28 CLB1,2(3,4)-CDC28 Fission Yeast CIG1-CDC2 CIG2-CDC2 CIG13-CDC2 Higher Eukaryotes CyclinD1,2,3-CDK4/6 CyclinA-CDK2 Cyclin
39、B-CDC2 CyclinE1,2-CDK2G1 SubstratesS SubstratesG2/M SubstratesGrowth and MorphogenesisDNA ReplicationMitosisAPC功能：功能：APC介导选择性降解的靶蛋白介导选择性降解的靶蛋白与与Ubiquitin结合，通过结合，通过泛素化途径泛素化途径降解降解周周期蛋白或非周期蛋白。期蛋白或非周期蛋白。APC主要介导两类蛋白降解主要介导两类蛋白降解:Anaphase Inhibitors和和Mitotic Cyclin.前前者维持姐妹染色单体粘连者维持姐妹染色单体粘连,抑制后期启动；后者的降解意味着有
40、丝分抑制后期启动；后者的降解意味着有丝分裂即将结束，即染色体开始去凝集，核膜重建。裂即将结束，即染色体开始去凝集，核膜重建。APC活性变化的调节活性变化的调节 Cdc20为为APC正调控因子，正调控因子，Cdc20和和Mad2蛋白位于动粒上，在染色体蛋白位于动粒上，在染色体结合有丝分裂纺锤体前将不能从动粒上释放，由于结合有丝分裂纺锤体前将不能从动粒上释放，由于Mad2与与Cdc20结合结合抑制抑制Cdc20的活性，的活性，从从而抑制而抑制APC的活性。所以只有所有染色体都与纺的活性。所以只有所有染色体都与纺锤体结合后，锤体结合后，Mad2从动粒长上消失，对从动粒长上消失，对Cdc20的抑制解除
41、，的抑制解除，APC才有才有活性，降解活性，降解M期周期蛋白，使期周期蛋白，使M M期期CDKCDK激酶失活，启动细胞由中期向后激酶失活，启动细胞由中期向后期转换。期转换。四、四、后期促进因子后期促进因子 Anaphase Promoting Complex(APC)六、细胞周期运转的阻遏(细胞周期运转的负调控)细胞至少可通过两种不同机制阻遏细胞周期的运转：Cdk抑制蛋白(CDI)阻止Cyclin-Cdk复合物的装配或活 性；周期调控系统组分停止合成。CDI包括CIP/KIP家族和INK4家族，其作用是抑制Cyclin-Cdk复合物的装配或活性，而将细胞阻止在不同的 检 验 点。如 D N A
42、 受 损 后，细 胞 将 停 留 于 G 1 Checkpoint 让DNA修复或者凋亡 周期调控系统组分停止合成，如G0细胞，大部分Cyclin和Cdk都消失，这在多细胞生物尤其明显。intestinal肠的,肠内的epithelial上皮的Experimental demonstration of the coordinated Synthesis of DNA and hitones.Experimental demonstration of the importance of mecha-nical tension in metaphase checkpoint control.cyt
43、okinesis【生】胞质分裂,减数分裂phragmoplast成膜体成膜体精原细胞 有丝分裂 初级精母细胞次级精母细胞精子细胞Spermatogenesis 精子发生精子发生.卵原细胞 受精作用初级卵母细胞次级卵母细胞pulverized 粉碎的粉碎的生发泡生发泡孕酮CDK1的调节与活化;CAK=CDK1-Activiting Kinase 1.1.减数分裂发生在有性生殖的组织中，分裂后形成减数分裂发生在有性生殖的组织中，分裂后形成性细胞；有丝分裂发生在正在生长的组织中，分裂后性细胞；有丝分裂发生在正在生长的组织中，分裂后形成体细胞。形成体细胞。2.2.减数分裂的前间期的减数分裂的前间期的S
44、 S期时间长，并且仅合成期时间长，并且仅合成99.799.7的的DNA剩余的在合线期合成；有丝分裂的间剩余的在合线期合成；有丝分裂的间期短，合成全部的期短，合成全部的DNA。3.3.减数分裂的前期减数分裂的前期I I变化复杂时间长，发生同源染变化复杂时间长，发生同源染色体的配对及非姐妹染色单体之间片段的交换与重组；色体的配对及非姐妹染色单体之间片段的交换与重组；有丝分裂中每条染色体独立活动，不发生配对及交换有丝分裂中每条染色体独立活动，不发生配对及交换现象。现象。4.4.减数分裂的中期减数分裂的中期I I同源染色体的着丝点位于赤道同源染色体的着丝点位于赤道板的两侧；有丝分裂的中期着丝点位于赤道
45、板上。板的两侧；有丝分裂的中期着丝点位于赤道板上。5.5.减数分裂后期减数分裂后期I I同源染色体分离，而姐妹染色单体同源染色体分离，而姐妹染色单体不分离；有丝分裂的后期着丝点分离，姐妹染色单不分离；有丝分裂的后期着丝点分离，姐妹染色单体分离成为两条独立的染色体。体分离成为两条独立的染色体。6.6.减数分裂的末期减数分裂的末期IIII形成四个形成四个1n1n的性细胞；有丝分的性细胞；有丝分裂的末期形成两个裂的末期形成两个2n的体细胞。的体细胞。7.7.减数分裂减数分裂DNA复制一次，细胞连续分裂两次；有复制一次，细胞连续分裂两次；有丝分裂丝分裂DNA复制一次，细胞分裂一次。复制一次，细胞分裂一
46、次。8.8.减数分裂在遗传性状上有变化；有丝分裂前后亲减数分裂在遗传性状上有变化；有丝分裂前后亲代与子代在遗传性状上无变化。代与子代在遗传性状上无变化。动力蛋白动力蛋白KRPs管蛋白：位于中心体周围的基质中，管蛋白：位于中心体周围的基质中，环形结构，结构稳定，为环形结构，结构稳定，为微管蛋微管蛋白二聚体提供起始装配位点，所以又白二聚体提供起始装配位点，所以又叫成核位点叫成核位点C2G1SMG0细胞分化细胞分化脱离周期进入周期永久脱离周期永久脱离周期 进行分化进行分化周质微管周质微管 是细胞分裂间期在细胞质外围、细是细胞分裂间期在细胞质外围、细 胞质膜内侧环绕细胞出现的环状微胞质膜内侧环绕细胞出
47、现的环状微 管。与细胞的伸长方向相垂直。管。与细胞的伸长方向相垂直。早前期带早前期带概念：概念：有丝分裂的早前期，在细胞核的中央位置，有丝分裂的早前期，在细胞核的中央位置，围绕细胞核形成的围绕细胞核形成的环状微管带环状微管带。组成：组成：大约由大约由150条长度为条长度为8um左右的微管构成的左右的微管构成的结构，宽度为结构，宽度为1-3um。功能：功能：与确定细胞的分裂极与分裂面有关，细胞与确定细胞的分裂极与分裂面有关，细胞的分裂发生在与之相垂直的面上。的分裂发生在与之相垂直的面上。CDK1cyclinBH1磷酸化磷酸化 染色体凝集染色体凝集核纤层蛋白核纤层蛋白 核纤层解聚核纤层解聚 核膜崩解核膜崩解核仁蛋白核仁蛋白 核仁解体核仁解体P60c-src蛋白蛋白 细胞骨架重排细胞骨架重排 形成纺锤体形成纺锤体C-abl蛋白蛋白 调整细胞形态调整细胞形态CDK1染色体去凝集染色体去凝集核膜重新形成核膜重新形成胞质分裂胞质分裂cyclinBG1 G2合成合成CDK1cyclinB结合结合G2 M导致导致磷酸化磷酸化中期中期导致导致去磷酸化去磷酸化泛素化途径降解泛素化途径降解中期有活性中期有活性后期后期APC间期无活性间期无活性后期无活性后期无活性
