1、CHAPTER12細(xì)胞周期和細(xì)胞分裂12.1cellcycles細(xì)胞周期是指連續(xù)分裂的細(xì)胞從一次有絲分裂結(jié)束后開始生長到下次有絲分裂終止所經(jīng)歷的全過程。在>這一過程中，細(xì)胞的遺傳物質(zhì)進(jìn)行復(fù)制并均等地分配給兩個子細(xì)胞O#TheCellCycle2001年諾貝爾生理學(xué)/醫(yī)學(xué)獎得主諾貝爾獎有主n英科學(xué)a介學(xué)金"不俁學(xué)獎m.emr，.iA).1.I»K外ci>ke*ir)niN<，i1、(，i«k<>'n<2001年諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎:利蘭哈特韋爾發(fā)現(xiàn)了控制細(xì)胞周期的基因，其中一種被稱為“START”的基因?qū)刂聘鱾€細(xì)胞周期的

2、最初階段具有決定性的作用。保羅納西的貢獻(xiàn)是發(fā)現(xiàn)了CDK。整莫西安技的貢獻(xiàn)是發(fā)現(xiàn)了調(diào)節(jié)CDK的功能物質(zhì)CYCLIN.12.1.1細(xì)胞周期時相及類型4，Phasesofthecellcycle1 期（Gap1phase）,即從M期結(jié)束至！JS期開始前的一段間歇期（人：9h）;糖、脂、蛋白、rRNAoS期，即DNA合成期（DNAsyntheticphase）（人：、10h）;G2期（Gap2phase）,即DNA合成后（S期）到有絲分裂>前的一個間歇期（人：4.5h）;M期,即有絲分裂期（mitosisphase）（人：30min）o不一定每種細(xì)胞都有四個時期，如胚胎細(xì)胞沒有G期。#I，細(xì)胞周

3、期和細(xì)胞類群持續(xù)分裂細(xì)胞終端分化細(xì)胞永久性失去了分裂能力的細(xì)胞。又稱休眠細(xì)胞。暫時脫離細(xì)胞周期,不進(jìn)行增殖,也叫靜止細(xì)胞群,如某些免疫淋巴細(xì)胞，肝，腎細(xì)胞等。Embryoniccellcycles*PhasesofthecellcycleAMitosisdivisionPreparationformitosisDNAreplicationCommitmenttoDNAreplicationi(-10h)KJQuiescence(variable)1112.1.2細(xì)胞周期的研究方法，細(xì)胞同步化(synchronization)選擇同步法(selectionsynchrony)有絲分裂選擇法細(xì)胞沉

4、降分離法誘導(dǎo)同步法DNA合成阻斷法:胸腺喀咤中期阻斷法：秋水仙素條件突變(conditionalmutants)：溫度12.2細(xì)胞周期調(diào)控,NonYQ】“CellCqclechromosomereplicationIsDNAdamaged?sDNAreplicated?chromosomesegregationqrowthjGj：GigrowthlIsDNAdamaged?12.2.1細(xì)胞周期調(diào)控概述細(xì)胞周期的控制系統(tǒng)(cell-cyclecontrolsystem)細(xì)胞周期的控制類似于中央控制系統(tǒng)(centralcontrolsystem)。>14細(xì)胞周期的控制系統(tǒng)IsallDNAre

5、plicated?Isenvironmentfavorable?Areallchromosomesattachedtothespindle?G2CHECKPOINTMETAPHASECHECKPOINTGiCHECKPOINTIsenvironmentfavorable?12.2.2蛋白激酶在細(xì)胞周期調(diào)控中的作用，細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)研究者：1970年，Colorado大學(xué)的PotuRao和RobertJohnson使用的細(xì)胞系：Hela細(xì)胞研究方法:不同時期的細(xì)胞進(jìn)行融合研究思路)G1+S；0)S+G2)M+Gl、S、G2Gi期細(xì)胞與M期細(xì)胞融合motaDhasohumanchromosomess期

6、細(xì)胞與M期細(xì)胞融合20pm(B)rnetar?haseliumanchromosomosG2期細(xì)胞與M期細(xì)胞融合mitoticG2-phasecellcellinduced condensation of chromosomes from G?-phase cellmetaphasp human chromosomes19.A，MPF的發(fā)現(xiàn)成熟促進(jìn)因子(maturationpromotingfactor,MPF)，早期稱為M期促進(jìn)因子(Mphasepromotingfactor,MPF),是指M期細(xì)胞中存在的促進(jìn)細(xì)胞分裂的因子研究思路實(shí)驗(yàn)設(shè)計實(shí)驗(yàn)材料的選擇：蛙卵實(shí)驗(yàn)方法：蛙卵提取物注射結(jié)果預(yù)測

7、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1988年用柱層析從蛙卵中純化到MPF：屬于2聚體：CDK+?>Progesterone，細(xì)胞周期蛋白的鑒定細(xì)提物射驗(yàn)卵胞取注實(shí)19研究思路:放射性氨基酸標(biāo)記蛋白.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(注意關(guān)鍵步驟的用意！)獲得同步化的受精的海膽卵細(xì)胞在有放射性氨基酸的培養(yǎng)液中培養(yǎng)每10分鐘取一次樣分離純化蛋白質(zhì)進(jìn)行分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)了周期蛋白B(cyclinB)：如何發(fā)現(xiàn)？周期蛋白B的cDNA克隆與周期蛋白B的鑒定21Accumulationanddegradationofcyclinsinseaurchinembryos，MPF的結(jié)構(gòu)組成是由兩個不同的亞基組成的異質(zhì)二聚體：催化亞基：CDK是絲氨酸/

8、蘇氨酸型蛋白激酶其活性有賴于周期蛋白，故蛋白稱為周期依賴性蛋白激酶（cyclin-dependentproteinkinases,Cdks);調(diào)節(jié)亞基：周期蛋白(cyclin)。#MPFMPF的結(jié)構(gòu)，遍在蛋白與周期蛋白的降解多遍在蛋白化作用(polyubiquitination)遍在蛋白活化酶(ubiquitin-activatingenzyme,El)(半光氨酸殘囊)遍在蛋白綴合酶(iibiqiiitin-conjiigatiiigenzyme, E2)(半光氨酸殘基)遍在蛋白連接酶(ubiquitinligase,E3)蛋白酶體的降解作用促后期復(fù)合物(anaphase-promotingc

9、omplex,APC)#Polyubiquitination(b) Polyubiquitination of mitotic cyclinAPC (E3)ProteasomeI -Degraded cyclin peptides25Regulation of mitotic cyclin levels in cycling cellsLow cyclin B Low MPF activityTelophaseMotaphaseHigh cyclin B High MPF activity#，APC的活性調(diào)節(jié)控制周期蛋白B的降解當(dāng)MPF的活性在有絲分裂中期達(dá)到最高峰時,它將APC磷酸化并將其激

10、活;接著發(fā)生周期蛋白B遍在蛋白多聚化，引起周期蛋白B的降解；由于周期蛋白B是MPF的一個必需亞基，它的降解勢必導(dǎo)致MPF的失活;在G1期的后期,APC失活,使得周期蛋白B的濃度升高，同時提高M(jìn)PF的活性，以便進(jìn)入下一個有絲分裂期。12.3 Mitosis12.3.1有絲分裂概述有絲分裂是指整個細(xì)胞分裂，包括核分裂和胞質(zhì)分裂兩個過程。A核分裂主要是通過紡錘絲的形成和運(yùn)動，以及染色體的形成，把在s期已經(jīng)復(fù)制好了的DNA平均分配到兩個子細(xì)胞，以保證遺傳的連續(xù)性和穩(wěn)定性。由于這一時期的主要特征出現(xiàn)紡錘絲，故稱為有絲分裂。>28ProphsrCentrcMocncMacrotubuleInterp

11、lui#CytokinrtkanimalcellgrZomx卬indomicrotubulesatUchIdkinctochiStagesofmitosisinan29前期(prophase)前期發(fā)生的主要事件有四個:染色體的凝集、分裂極的確定、核仁的消失和核膜的解體。31前期的主要特征kinetochoreschromatids早中期(prometaphase)在此時期，核周圍的紡錘體侵入細(xì)胞核的中心區(qū)，一部分紡錘體微管的自由端最終結(jié)合到著絲點(diǎn)上，形成動粒個別染色體劇烈地旋轉(zhuǎn)、振蕩、徘徊于兩極之間。微管。前中期的特征是染色體劇烈地活動,homologous,chromosomesNowsho

12、wing:PROPHASE33中期(metaphase)染色體進(jìn)一步凝縮，并移到赤道附近,排列在赤道板姐妹染色單體的著絲粒分別與一條或多條來自對面的纖維結(jié)合，成為被爭奪的對象該期主要特點(diǎn)是姐妹染色單體位于赤道板上，著絲粒分別被兩端的中心體發(fā)出的纖維連接35中期的主要特征37Nqwshowing:METAPHASE后期(anaphase)染色體在紡錘體纖維的作用下拉向兩極，進(jìn)而造成著絲粒分開，染色單體進(jìn)一步移向兩極,幾乎所有的姐妹染色單體都同時分裂,此時每條染色單體稱為染色體。這一時期的主要特點(diǎn)是：著絲粒分開,染色單體移向兩極。后期的主要特征Nowshowing:ANAPHASE末期(telophase)后期結(jié)束,染色單體平均分配到紡錘體的兩極,核膜片段重新包圍兩組染色體,形成完整的核膜,并在兩極重新形成該期的主要特點(diǎn)是：染色體解細(xì)絲，出現(xiàn)核仁和核膜。螺旋形成39末期的主要特征TELOPHASEspindle