[医学]第十二章 细胞周期及其调控的分子机制.ppt

* * 第十二章 细胞周期及其调控的分子机制 第一节 细胞的增殖和周期 第二节 细胞周期调控的分子机制 一、细胞的增殖 一般的细胞分裂是对称性分裂，即母细胞中的遗传物质复制后平均分配给两个子代细胞，子代细胞均与母细胞表型相同。但有些细胞分裂时为非对称性分裂，这种不等分配的非对称分裂是随机的，与微环境因素有关。 二、细胞周期(cell cycle) 细胞从上一次有丝分裂到下一次有丝分裂完成所经历的过程称细胞周期(cell cycle)，可分为间期和有丝分裂期(M期)。间期又分G1期、S期和G2期,即G1→S→G2→M期。一般间期的时间较长(多数)，而M期的时间较短(少数) (如图12-1)。 ⑴间期(interphase) 是两个细胞分裂之间的时间。 ①G1期 有丝分裂后期，又称DNA合成前期。 ②S期即DNA合成期，也称复制期(duplication stage)。 ③G2期 为DNA合成后期，又称细胞分裂前期或复制后期(post duplication stage)。 ⑵M期(mitosis stage) 为有丝分裂期，是细胞周期的终结期。 ①前期(prophase) 染色体形成并分裂成两条染色单体与中心粒形成纺锤体，核仁、核膜消失，胞质回缩 ②中期(metaphase) 姐妹染色体分布在赤道板上排成一圈 ③后期(anaphase) 染色体一分为二，纺锤体收缩，两个姐妹染色体向两极移动 ④末期(telophase) 染色体融合成染色质，核仁，核膜出现，胞体一分为二形成两个子细胞 三、细胞周期时间 不同生物细胞周期时间有差异，同一系统中不同细胞，其细胞周期时间也有很大差异。细胞周期时间主要决定于G1期的时间。 不同生物，不同组织来源的细胞，不同体外培养的细胞胞系及肿瘤细胞，其细胞周期时间是有差异的，如表12-1，表12-2，表12-3，表12-4，表12-5。 第二节 细胞周期调控的分子机制 一、细胞周期的控制点 人及哺乳动物细胞中存在着三个细胞周期控制点，即决定G1期发生的G1控制点、决定S期发生的S控制点和决定M期发生的M控制点(如图12-2)。 ㈠ G1控制点如图12-3。 在G1期哺乳动物细胞趋向有三种可能性：①连续分裂细胞不断突破G1期→S期，通过G2和M期连续分裂，又称周期性细胞②暂时不增殖细胞；又称休眠细胞或G0期细胞，细胞暂停在G1期，不合成，不分裂③无增殖力细胞，不可逆地脱离细胞周期走向终末分化又称终末分化细胞， 在正常情况下哺乳动物体内的大部分细胞是处于非增殖状态的休止期(G0期)，只在一定条件下才进入G1期，只有通过限制点的细胞才能进入S→G2→M期，R点是控制细胞增殖的关键。 ㈡S控制点 完成G1期后，S期激活因子(S phase activator)启动DNA复制，进入S期的完成所有DNA复制后进入G2期。 ㈢M控制点 细胞进行有丝分裂需要M期激酶(M phase Kinase)的活化。M期激酶是由2个亚单位组成，一个是催化亚单位P34，另一个是调节亚单位，包括周期素A(cyclin A)和周期素B(cyclin B)。 只有形成P34-cyclin A或P34-cyclin B二聚体时，产生激酶活性，使细胞进入M期。M后期M期激酶失活，经前期、中期、后期、末期后分裂成两个子细胞，结束M期。 二、细胞周期调控的分子机制 ㈠周期素和周期素依赖性激酶 细胞质中有两种调节细胞周期的有丝分裂促进因子(mitosis promoting factor MPF)。一种是周期素(cyclin)，另一种是P34蛋白激酶，此激酶的活性依赖于同周期素结合，故又称为周期素依赖性蛋白激酶(cyclin-dependent Kinase, cdk)。 ⒈周期素(cyclin)对细胞周期的调控 ⑴G1期周期素 G1期周期素有cyclin C、D和E型，G0期细胞受到生长因子刺激后，首先表达C、D型周期素，再表达E型周期素，然后突破G1控制点进入DNA合成的S期。 cyclin C的水平在G1期稍有增加。 cyclin D在G1期早期开始表达，并与cdk4(为主)结合，使细胞由G0期进入G1期。若cyclin D受抑，则细胞不能进入S期。 cyclin E表达，晚于cyclin D。峰值在G1-S过渡点，使细胞由G1期进入S期。 ⑵S期和M期的周期素 ①cyclin A和cyclin B cyclin A核内的合成比cyclin B早，并接近于G1-S期过渡点。一旦被破坏就会抑制染色体的复制。 ②cyclin