【细胞生物学】细胞分裂和周期.docx

核定位和输出信号 输出和输入蛋白 Ran蛋白 ◆帮助蛋白质折叠和装配 ◆蛋白质的转运和定位 ◆参与细胞器和细胞核结构 的发生 ◆应激反应 ◆参与信号转导 1 DNA的压缩过程 端粒的结构功能 核 小 体 的 结 构 染色体和染色质的概念？ 灯刷染色体 多线染色体 CHAPTER 12 细胞周期和细胞分裂 cell cycles and cell division 4 OUTLINE 12.1 细胞周期 12.2 细胞周期的调控 12.3 有丝分裂 12.4 减数分裂 5 12.1 细胞周期 cell cycles 细胞周期是指连续 分裂的细胞通过有丝 分裂产生新细胞生长 开始，到下次有丝分 裂产生子细胞结束为 止所经历的全过程。 在这一过程中,细胞 的遗传物质进行复制 并均等地分配给两个 子细胞。 6 细胞周期时相及类型 ?Phases of the cell cycle ◆G1期(Gap 1 phase),即从M期结束到S 细 胞 间 期 期开始前的一段间歇期; ◆S 期 , 即 DNA 合 成 期 (DNA synthetic phase); ◆G2期(Gap 2 phase), 即DNA合成后(S 期)到有丝分裂前的一个间歇期; 有 丝 分 裂 期 ◆M期,即有丝分裂期(mitosis phase)。 不一定每种细胞都有四个时期，如胚 胎细胞卵裂没有G1期。 7 ?细胞周期和细胞类群 ◆持续分裂细胞 生殖细胞 造血干细胞 ◆终端分化细胞 神经细胞 肌细胞 永久性失去了分裂能力的细胞。 ◆G0细胞 又称休眠细胞。暂时脱离细胞周期,不进 行增殖,也叫静止细胞群,如某些免疫淋巴 细胞, 肝细胞等。 8 Phases of the cell cycle 细胞周期各时相的合成活动 ◆G1期 (Gap1 phase)：rRNA, 蛋白质，糖类 和脂类 ◆S 期 (synthesis phase)：DNA和组蛋白 ◆G2 期(Gap 2 phase)：ATP，RNA，蛋白质 ◆ M期： 核分裂和胞质分裂 细胞形态，染色质，骨架，核仁 10 12.2 细胞周期的调控 2001年诺贝尔生理学与医学奖: ◆利兰·哈特韦尔发现了控制细胞 周期的基因，其中一种被称为 “START” 的基因对控制细胞 周期的最初阶段具有决定性的 作用。 ◆保罗·纳西的贡献是发现了CDK。 ◆蒂莫西·亨特的贡献是发现了调 节CDK的功能物质CYCLIN. 12 细胞周期调控中的物质鉴定 ?细胞融合实验 ◆研究者：1970年，Colorado 大学的Potu Rao 和 Robert Johnson ◆研究思路研究方法 ◆使用的细胞系：G1和S;M分别和G1，S和G2 ●早熟染色体凝集(premature chromosome condensation,PCC ） 13 G1期细胞与M期细胞融合 S期细胞与M期细胞融合 G2期细胞与M期细胞融合 ?MPF的发现 成熟促进因子(maturation promoting factor， MPF）,早期称为M-期促进因子，是指M期 细胞中存在的促进细胞分裂的因子 ◆实验设计 ●实验材料的选择：爪蟾卵母细胞 ●实验方法：M期和间期提取物分别注射 ◆纯化得到MPF 17 ?MPF的结构组成 ◆是由两个不同的亚基组成的异质二聚体: ●催化亚基 ▲是丝氨酸/苏氨酸型蛋白激酶 ▲其活性有赖于周期蛋白，故蛋白称为周期依 赖性蛋白激酶(cyclin-dependent protein kinases,Cdks); ●调节亚基：周期蛋白 (cyclin) 。 ?细胞周期蛋白的鉴定 ◆研究思路 ◆实验设计 ●获得同步化的受精的海胆卵细胞 ●在有放射性氨基酸的培养液中培养 ●每10分钟取一次样分离纯化蛋白质进行分析 ◆实验结果 ●发现了周期蛋白B(cyclin B)： ●周期蛋白B的cDNA克隆与周期蛋白B的鉴定 19 细胞周期蛋白在海胆胚胎细胞中 的积累和降解 20 ?有丝分裂的退出：周期蛋白B的降解 ◆细胞周期蛋白基因的cDNA分析 ●N端破坏框(destruction box) 21 泛素与周期蛋白的降解 22 ?APC的活性调节控制周期蛋白B的降解 ◆APC称为促后期复合物 ◆当MPF的活性在有丝分裂中期达到最高峰时, 它 将APC磷酸化并将其激活； ◆接着发生周期蛋白B泛素多聚化, 引起周期蛋白B 的降解； ◆由于周期蛋白B是MPF的一个必需亚基, 它的降 解势必导致MPF的失活； ◆在G1期的后期,APC失活,使得周期蛋白B的浓度 升高,同时提高MPF的活性, 以便进入下一个有丝 分裂期。 23 周期细胞中细胞周期 蛋白水平的调控 分裂期 泛素 间期 24 ?真核生物细胞周期调控的一般模型 ◆三类周期蛋白-CDK复合物: ●G