2014 第8章 细胞周期与胞质分裂-张文举-.ppt

细胞周期与细胞分裂 细胞周期 细胞通过分裂形成的新细胞必须与亲代细胞具有相似的遗传性； 细胞分裂的前提是遗传物质的复制、各种细胞器及生物大分子的倍增与细胞体积的增大； 通过分裂，将复制的遗传物质均等分配到两个子细胞中，保证遗传的稳定。 细胞周期的时相 分裂期 （M期） 间期 新细胞的生长期 细胞周期的时间 正常情况下，完整的细胞周期应该沿着 G1 S G2 M期的路线运转； 一般认为，S+G2+M的时间变化较小，而G1的持续时间差异很大；细胞周期的长度主要取决于G1期的长短 不同分裂状态的细胞 持续分裂细胞： 在细胞周期中持续运转，使机体内组织不断更新； 性细胞；造血干细胞；上皮基底层细胞；植物根尖细胞 终端分化细胞： 永久失去分裂能力的细胞；往往是高度特化的细胞 红细胞；神经细胞；白细胞，肌细胞等 G0细胞： 休眠细胞，暂时脱离细胞周期，在某些条件下可以诱导重新开始合成DNA，进入细胞周期； 成熟肝细胞，淋巴细胞等 各时相的合成活动 G1期： 合成前期，有丝分裂完成到DNA复制前 合成rRNA，蛋白质，脂类和糖类 G1后期，DNA合成酶活性增加 G1进入S期受到S期激活因子的影响 S期 DNA合成期，组蛋白同时合成，DNA复制所需的酶合成 不同序列组成的DNA复制顺序不同 常染色质先合成，异染色质后合成 能转录的DNA复制在先，不能转录的在后 GC含量高的先合成，AT高的后合成 G2期 DNA合成的后期 为有丝分裂做准备 主要合成ATP，RNA，蛋白质，包括微管蛋白和促成熟因子等 M期 分裂期包括核分裂和胞质分裂 染色体聚集，在纺锤体的作用下，姐妹染色单体被均等分配至两个细胞 周期中细胞形态结构的变化 细胞形态的变化 细胞周期的生化变化引起表型变化 S期往往呈扁平状，到G2，M期细胞逐渐鼓起来，变成球形 细胞内部结构的变化 最大的变化是染色质结构的变化 S期，染色质呈松散的状态，进行 DNA的半保留复制； M期，形成染色单体 间期到M期过程中，两点变化： 纺锤体形成，需要大量微管蛋白 细胞表面微绒毛形成，与细胞骨架的肌动蛋白纤维有关 细胞器的分裂和片段化 线粒体和叶绿体不能自我装配，必须通过已有的线粒体和叶绿体生长和分裂增殖，加倍； 内质网，高尔基体等生长并断裂成片段，增加均等分配的机会 细胞周期的调控 细胞周期中的基本事件，如DNA复制、有丝分裂、胞质分裂等都是通过控制系统控制的； 控制模式 典型的通过生化装置来进行调控 细胞周期调控研究的历史进程 细胞周期控制系统是一个典型的生化控制装置，由一套相互作用的蛋白质组成，这些蛋白质的相互作用，调控了细胞周期的进程。 细胞融合实验 促成熟因子的发现 细胞融合实验1 细胞融合实验2 研究细胞质中是否有影响细胞周期活动的调节因子 运用不同细胞周期的同步化细胞进行融合 促成熟因子的发现 用非洲爪蟾的卵母细胞作为研究对象 处于G2期，如果受到促分裂活性物质的诱导，则进入M期； 发现将M期的细胞质注射进卵母细胞诱导进入M期，表明M期促进因子（MPF，促成熟因子）的存在 MPF（促成熟因子） 二聚体，细胞周期蛋白-CDK复合物 CDK：蛋白激酶（依赖细胞周期蛋白的丝苏氨酸激酶） 细胞周期蛋白（cyclin）：浓度在细胞周期中呈周期性变化 细胞周期蛋白的降解促使细胞退出有丝分裂 细胞周期蛋白为什么会周期性的减少？ 被遍在蛋白（泛素）介导的蛋白质降解途径所降解 通过N端的破坏框（相当于泛素的识别标签）进行泛素化，进而被蛋白酶体识别并降解 E1,E2,E3复合物负责将泛素加到待降解蛋白上 E1：泛素活化酶：激活泛素 E2：泛素缀合酶：与激活的泛素连接 E3：泛素连接酶（APC，促后期复合物）：将泛素连接到蛋白上 蛋白质降解机器 E1：几种 E2：几十种 泛素化（‘死亡之吻’） E3：几百种，特异性 26s蛋白酶体 2004 Nobel Prize 细胞周期蛋白水平的调节 当MPF活性高时，APC（E3）被激活，泛素化周期蛋白，进而导致细胞周期蛋白B被降解，随后MPF活性降低，进入有丝分裂末期； 胞质分裂后，细胞周期蛋白B在间期合成，APC的活性保持到G1期的后期，细胞周期蛋白与CDK失活。 真核生物细胞周期调控的一般模型 三种CDK复合物调控细胞周期的进程 通过磷酸化作用使某些组分失活或激活 细胞周期调控的特点 蛋白质降解起到重要调控作用，保证了细胞周期的方向性； 高等生物中，细胞周期的调控主要调节G1-CDK复合物的合成和活性 通过调控催化亚基的磷酸化状态来调节； 促分裂原诱导G1-CDK的合成与激活，一旦作用了一段时间以后，超过晚G1期的某个点