1、一、細(xì)胞分裂和細(xì)胞周期1、為什么會(huì)有細(xì)胞分裂？ 隨著細(xì)胞生長(zhǎng)，細(xì)胞體積增大，而細(xì)胞表面積和體積之比(表面積/體積)卻在變小。 活細(xì)胞不斷進(jìn)行新陳代謝，細(xì)胞表面擔(dān)負(fù)著輸入養(yǎng)分，排出廢物的重任。 表面積/體積 比值的下降， 意味著代謝速率的受限和下降。所以，細(xì)胞分裂是細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程中保持足夠表面積，維持一定的生長(zhǎng)速率的重要措施。 隨著體積增大, 表面積/體積 比值下降半徑增大 4倍體積增大 64倍表面積增大 16倍表面積/體積從 3/1下降到 0.7/1表面積/體積 比值 老鼠 大象老鼠重 25 克,大象重 4 噸表面積/體積 老鼠是大象的 24 倍所以, 老鼠的代謝速率大于大象2 2、 原核生物的

2、細(xì)胞分裂原核生物的細(xì)胞分裂 原核生物以細(xì)菌為例，細(xì)胞分裂比較簡(jiǎn)單。 細(xì)胞生長(zhǎng)增大到一定程度，DNA 復(fù)制，形成兩個(gè) DNA 分子，分別移到拉長(zhǎng)了的細(xì)胞兩端，中間形成新的細(xì)胞間隔，進(jìn)而形成細(xì)胞壁，成為兩個(gè)細(xì)胞。這個(gè)過(guò)程稱為二分分裂。細(xì)菌細(xì)胞分裂3 3、 真核細(xì)胞的有絲分裂真核細(xì)胞的有絲分裂 大多數(shù)真核生物是多細(xì)胞生物。體細(xì)胞的分裂稱為有絲分裂；生殖細(xì)胞形成過(guò)程中，則有與之不同的減數(shù)分裂。 持續(xù)分裂的細(xì)胞，細(xì)胞從前一次分裂開始到后一次分裂開始，這段時(shí)間稱為一個(gè):細(xì)胞周期。 （1 1） 細(xì)胞分裂周期細(xì)胞分裂周期細(xì)胞周期 通常, 細(xì)胞周期可以區(qū)分為四個(gè)階段： M 期 分裂期，在這個(gè)階段 可以在顯微鏡下

3、看到 細(xì)胞分裂過(guò)程。 G1 期 酶及各種細(xì)胞器 S 期 DNA 合成期 G2 期 微管蛋白及與細(xì)胞分裂有關(guān)的物質(zhì) G1 期，S 期和 G2 期又總稱為: 分裂間期。（2 2）有絲分裂過(guò)程）有絲分裂過(guò)程 前期 染色質(zhì)濃縮，折疊，包裝，形成光鏡下可見的染色體。每條染色體含兩條姊妹染色單體。 中期 核膜消失，染色體排列在赤道板上。分裂間期有絲分裂前期中期 后期 姐妹染色單體分開，被 分別 拉向細(xì)胞兩側(cè) 末期 重新形成核膜，染色體 消失 細(xì)胞質(zhì)分裂 胞質(zhì)形成間隔，最終 分開為兩個(gè)細(xì)胞中期后期末期細(xì)胞質(zhì)分裂有絲分裂 現(xiàn)在集中看一下 在 M 期發(fā)生的有絲分裂過(guò)程： 前期: 染色質(zhì)濃縮，折疊，包裝，形成光

4、鏡下可見的染色體，每條染色體含 兩條染色單體。 中期: 核膜消失，染色體排列在赤道板上。 后期: 姐妹染色單體分開，被分別拉向細(xì) 胞兩側(cè)。 末期: 重新形成核膜，染色體消失。 細(xì)胞質(zhì)分裂: 胞質(zhì)形成間隔，最終分開為 兩個(gè)細(xì)胞。幻燈片 47有絲分裂從增殖的角度，細(xì)胞分為三種狀態(tài)：從增殖的角度，細(xì)胞分為三種狀態(tài)： 周期細(xì)胞：周期細(xì)胞： 細(xì)胞周期中運(yùn)轉(zhuǎn)的細(xì)胞，如分生細(xì)胞周期中運(yùn)轉(zhuǎn)的細(xì)胞，如分生組織細(xì)胞組織細(xì)胞; G0期細(xì)胞：期細(xì)胞： 暫時(shí)脫離細(xì)胞周期的細(xì)胞，適暫時(shí)脫離細(xì)胞周期的細(xì)胞，適當(dāng)刺激即可重新進(jìn)入細(xì)胞周期，進(jìn)行增殖當(dāng)刺激即可重新進(jìn)入細(xì)胞周期，進(jìn)行增殖; 終端分化細(xì)胞：終端分化細(xì)胞： 不可逆的脫

5、離細(xì)胞周期的細(xì)不可逆的脫離細(xì)胞周期的細(xì)胞，已喪失分化能力，保持生理機(jī)能。胞，已喪失分化能力，保持生理機(jī)能。 植物細(xì)胞胞質(zhì)分裂植物細(xì)胞胞質(zhì)分裂 通常在核分裂后期的終了和末期過(guò)程中，可見到胞質(zhì)分裂。 細(xì)胞質(zhì)分裂是在兩個(gè)子核之間形成新壁，將一個(gè)母細(xì)胞分成兩個(gè)子細(xì)胞。 在連續(xù)紡錘絲中間 加一些短的紡錘絲 形成成膜體 高爾基、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)小泡放糖到赤道板形成細(xì)胞板（細(xì)胞板形成處，成膜體消失） 與母細(xì)胞壁連接形成胞間層、初生壁 兩個(gè)子細(xì)胞成膜體成膜體(phragmoplast)（3 3）染色質(zhì)和染色體）染色質(zhì)和染色體 處于分裂間期的細(xì)胞，細(xì)胞核內(nèi)的 DNA 分子，在一些蛋白質(zhì)的幫助下，有一定程度的盤繞，形成核小

6、體。多個(gè)核小體串在一起形成染色質(zhì)。所以，染色質(zhì)是在細(xì)胞分裂間期遺傳物質(zhì)存在的形式。核小體和染色質(zhì) 核小體直徑 10 nm，光鏡下看不到。當(dāng)細(xì)胞進(jìn)入 M 期時(shí)， 染色質(zhì)折疊包裝，大約壓縮 8400 倍， 形成光鏡下可以看到的染色體。染 色 體 應(yīng)記住，在染色體出現(xiàn)時(shí)，細(xì)胞已經(jīng)過(guò) S 期完成 DNA 復(fù)制， 已由原來(lái)的每個(gè) DNA 分子復(fù)制出兩個(gè) DNA分子。所以，每條染色體由兩條姐妹染色單體組成。 通常把體細(xì)胞稱為雙倍體細(xì)胞，體細(xì)胞的遺傳物質(zhì)的總含量為 2n。在細(xì)胞分裂中，在光鏡下可以看到染色體時(shí)，已經(jīng)過(guò) DNA 復(fù)制，這時(shí)遺傳物質(zhì)的總量已經(jīng)是 4n 了。細(xì)胞分裂完成時(shí)，出現(xiàn)的兩個(gè)子細(xì)胞又都回復(fù)

7、為 2n。 不同物種的細(xì)胞，染色體數(shù)目不同。所以，染色體數(shù)目也是不同物種細(xì)胞的特征。因?yàn)椋瑢?duì)大多數(shù)物種來(lái)說(shuō)，體細(xì)胞是 2n 的，所以染色體數(shù)目通常為偶數(shù)。 物種 染色體數(shù)目 物種 染色體數(shù)目 人 46 豌豆 14 小鼠 40 玉米 20 爪蟾 36 小麥 42 果蠅 8 酵母 324、 真核細(xì)胞的減數(shù)分裂 （1）減數(shù)分裂發(fā)生在產(chǎn)生生殖細(xì)胞的過(guò)程中。生殖細(xì)胞包括卵細(xì)胞和精子細(xì)胞。它們的遺傳物質(zhì)總量?jī)H為體細(xì)胞的一半，稱為 n 細(xì)胞。 由 2n 的體細(xì)胞產(chǎn)生 n 的生殖細(xì)胞，需要經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂。減數(shù)分裂（2）、 減數(shù)分裂后，細(xì)胞中染色體數(shù)目減少一半。 減數(shù)分裂可以分為兩個(gè)階段： 第一次減數(shù)分裂：DNA

8、復(fù)制一次， 細(xì)胞分裂一次。第二次減數(shù)分裂：DNA不復(fù)制,細(xì) 胞再分裂一次。 結(jié)果，子細(xì)胞染色體數(shù)目減半，遺傳物質(zhì)總量由 2n 變?yōu)?n。 總之，減數(shù)分裂就是 DNA 復(fù)制一次，細(xì)胞連續(xù)分裂兩次，結(jié)果由一個(gè) 2n 細(xì)胞分出 4 個(gè) n 細(xì)胞。（3）、減數(shù)分裂豐富基因組合 減數(shù)分裂的特點(diǎn): 一是子細(xì)胞染色體數(shù)減半; 二是子細(xì)胞基因組合大為豐富。 基因組合的豐富由兩個(gè)原因造成。首先，體細(xì)胞的染色體實(shí)際上是由兩套同源染色體組成。人的細(xì)胞有 4 條染色體，實(shí)際上可以看作 2 對(duì)同源染色體加上兩條性染色體。人的體細(xì)胞染色體 在減數(shù)分裂的第一次分裂時(shí)，每對(duì)同源染色體分別分配至兩個(gè)子細(xì)胞。于是父源的同源染色體

9、和母源的同源染色體以不同組合，分配到兩個(gè)子細(xì)胞中去。這樣，產(chǎn)生不同染色體組合的配子種型大增。 其次，在第一次減數(shù)分裂中，還發(fā)生同源染色體配對(duì)，配對(duì)后還發(fā)生同源染色體之間的染色體交叉和基因重組。這使基因組合狀況更為復(fù)雜化。同源染色體配對(duì)和染色體交叉,造成基因重組染色體交叉的電鏡圖 所以，經(jīng)由減數(shù)分裂產(chǎn)生的生殖細(xì)胞，其基因組合表現(xiàn)極大的豐富和多樣化。結(jié)果是, 有性生殖的后代具有更豐富的基因組合，具有更強(qiáng)的適應(yīng)性和進(jìn)化潛能。一、MPF的發(fā)現(xiàn)及其作用 1970s Rao1970s Rao和和JohnsonJohnson發(fā)現(xiàn)與發(fā)現(xiàn)與M M期細(xì)胞期細(xì)胞(Hela)(Hela)融合的間期細(xì)胞染色融合的間期細(xì)

10、胞染色體發(fā)生凝縮，稱為體發(fā)生凝縮，稱為早熟凝集染色體早熟凝集染色體(prematurely condensed (prematurely condensed chromosomechromosome，PCC)PCC)。G1G1期期PCCPCC為單線狀，因?yàn)閱尉€狀，因DNADNA未復(fù)制。未復(fù)制。S S期期PCCPCC為粉末狀，因?yàn)榉勰睿駾NADNA由多個(gè)部位開始復(fù)制。由多個(gè)部位開始復(fù)制。G2G2期期PCCPCC為雙線染色體，說(shuō)明為雙線染色體，說(shuō)明DNADNA復(fù)制已完成。復(fù)制已完成。 甚至不同類的甚至不同類的M M期細(xì)胞也可誘導(dǎo)期細(xì)胞也可誘導(dǎo)PCCPCC產(chǎn)生，說(shuō)明產(chǎn)生，說(shuō)明M M期細(xì)胞具有促進(jìn)

11、期細(xì)胞具有促進(jìn)間期細(xì)胞進(jìn)行分裂的因子，即間期細(xì)胞進(jìn)行分裂的因子，即成熟促進(jìn)因子成熟促進(jìn)因子(maturation (maturation promoting factorpromoting factor， MPFMPF) )。細(xì)胞周期的調(diào)控 人們猜測(cè)，在人們猜測(cè)，在M期的細(xì)胞中存在著某種期的細(xì)胞中存在著某種物質(zhì)，它能夠促進(jìn)染色體的凝聚和細(xì)胞的分物質(zhì)，它能夠促進(jìn)染色體的凝聚和細(xì)胞的分裂。后來(lái)，人們裂。后來(lái)，人們?cè)诓煌愋偷脑诓煌愋偷腗期細(xì)胞期細(xì)胞中分中分別提取出了能夠促進(jìn)細(xì)胞分裂的的因子，統(tǒng)別提取出了能夠促進(jìn)細(xì)胞分裂的的因子，統(tǒng)稱為稱為成熟促進(jìn)因子成熟促進(jìn)因子(maturation promo

12、ting factor，MPF)。 MPF是一種使多種是一種使多種底物蛋白磷酸化底物蛋白磷酸化的的蛋白激酶蛋白激酶MPF的生化成分：含有兩個(gè)亞單位的生化成分：含有兩個(gè)亞單位MPF =Cdc2+cyclin （催化亞單位（催化亞單位+調(diào)節(jié)亞單位）調(diào)節(jié)亞單位） Cdc2：cyclin：細(xì)胞周期蛋白細(xì)胞周期蛋白cyclin 特點(diǎn)：在細(xì)胞周期中呈周期性變化。含有一段約特點(diǎn)：在細(xì)胞周期中呈周期性變化。含有一段約100100個(gè)氨基酸的保守序列，稱為周期蛋白框個(gè)氨基酸的保守序列，稱為周期蛋白框（cyclin boxcyclin box），介導(dǎo)周期蛋白與），介導(dǎo)周期蛋白與CDKCDK結(jié)合。結(jié)合。 作用：作用：

13、激活激活CDKCDK，引導(dǎo)，引導(dǎo)CDKCDK作用于不同底物作用于不同底物。 已知已知3030余種，在脊椎動(dòng)物中為余種，在脊椎動(dòng)物中為A1-2A1-2、B1-3 B1-3 、C C、 D1-3D1-3、E1-2E1-2、F F、G G、H H等。等。 分為分為4 4類：類：G1G1型、型、G1/SG1/S型、型、S S型、型、M M型。型。不同類型的CDK/cyclin復(fù)合體 *包括包括D1-3，各亞型，各亞型cyclin D在不同細(xì)胞中的表在不同細(xì)胞中的表達(dá)量不同，但具有相同的功效。達(dá)量不同，但具有相同的功效。 活化活化隨隨Cyclin濃度變化而變化濃度變化而變化 激酶與磷酸酶的調(diào)節(jié)激酶與磷酸

14、酶的調(diào)節(jié) 活化的活化的MPF可使更多的可使更多的MPF活化活化 功能：功能：?jiǎn)?dòng)細(xì)胞從啟動(dòng)細(xì)胞從G2期進(jìn)入期進(jìn)入M期的期的相關(guān)事件相關(guān)事件周期蛋白P85圖5.8aCDK1的調(diào)節(jié)與活化的調(diào)節(jié)與活化; CAK=CDK1-Activiting Kinase細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)控制一）一）G2/MG2/M期期轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)化與CDK1CDK1激酶的關(guān)鍵性調(diào)控作用激酶的關(guān)鍵性調(diào)控作用二）二）M M期周期蛋白與分裂中期向分裂后期轉(zhuǎn)化期周期蛋白與分裂中期向分裂后期轉(zhuǎn)化三）三）G1/SG1/S期期轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)化與G1G1期周期蛋白依賴性期周期蛋白依賴性CDKCDK激酶激酶CDK激酶對(duì)cell cycle起核心性的調(diào)控作用，不

15、同的cyclin結(jié)合不同的CDK，構(gòu)成不同的CDK激酶不同的CDK激酶在cell cycle不同時(shí)期表現(xiàn)出活性，對(duì)細(xì)胞周期進(jìn)行不同的調(diào)節(jié)。n G1G1期，在生長(zhǎng)因子的刺激下，期，在生長(zhǎng)因子的刺激下，cyclin Dcyclin D表達(dá)，并表達(dá)，并與與CDK4CDK4、CDK6CDK6結(jié)合，使下游的蛋白質(zhì)如結(jié)合，使下游的蛋白質(zhì)如RbRb磷酸化，磷酸化，RbRb釋放出轉(zhuǎn)錄因子釋放出轉(zhuǎn)錄因子E2FE2F，促進(jìn)許多基因的轉(zhuǎn)錄，如，促進(jìn)許多基因的轉(zhuǎn)錄，如編碼編碼cyclinEcyclinE、A A和和CDK1CDK1的基因。的基因。2、在、在G1-S期期 cyclinE與與CDK2結(jié)合，促進(jìn)細(xì)胞通過(guò)結(jié)合

16、，促進(jìn)細(xì)胞通過(guò)G1/S限制限制點(diǎn)而進(jìn)入點(diǎn)而進(jìn)入S期。向細(xì)胞內(nèi)注射期。向細(xì)胞內(nèi)注射Cyclin E的抗體能的抗體能使細(xì)胞停滯于使細(xì)胞停滯于G1期，說(shuō)明細(xì)胞進(jìn)入期，說(shuō)明細(xì)胞進(jìn)入S期需要期需要CyclinE的參與。同樣將的參與。同樣將CyclinA的抗體注射到的抗體注射到細(xì)胞內(nèi)，發(fā)現(xiàn)能抑制細(xì)胞的細(xì)胞內(nèi)，發(fā)現(xiàn)能抑制細(xì)胞的DNA合成，推測(cè)合成，推測(cè)CyclinA是是DNA復(fù)制所必需的復(fù)制所必需的3、在、在G2-M期期 cyclinA、cyclinB與與CDK1結(jié)合，結(jié)合，CDK1使使底物蛋白磷酸化、底物蛋白磷酸化、如將組蛋白如將組蛋白H1磷磷酸化導(dǎo)致染色體酸化導(dǎo)致染色體凝縮，核纖層蛋凝縮，核纖層蛋白磷酸

17、化使核膜白磷酸化使核膜解體等下游細(xì)胞解體等下游細(xì)胞周期事件。周期事件。 cell cycle regulation 在中期當(dāng)在中期當(dāng)MPF活活性達(dá)到最高時(shí)，通性達(dá)到最高時(shí)，通過(guò)一種未知的途徑，過(guò)一種未知的途徑，激活激活后期蛋白復(fù)合后期蛋白復(fù)合體體-APC，將遍在蛋，將遍在蛋白連接在白連接在cyclinB上，導(dǎo)致上，導(dǎo)致cyclinB被蛋白酶體被蛋白酶體（proteasome）降解，完成一個(gè)細(xì)降解，完成一個(gè)細(xì)胞周期胞周期 分裂期周期蛋白分裂期周期蛋白N端有一段序列與其降解有關(guān)，端有一段序列與其降解有關(guān)，稱破壞框稱破壞框(destruction box)。 泛素由泛素由76個(gè)氨基酸組成，高度保守。

18、共價(jià)結(jié)合個(gè)氨基酸組成，高度保守。共價(jià)結(jié)合泛素的蛋白質(zhì)能被蛋白酶體識(shí)別和降解，這是泛素的蛋白質(zhì)能被蛋白酶體識(shí)別和降解，這是細(xì)胞內(nèi)短壽命蛋白和一些異常蛋白降解的普遍細(xì)胞內(nèi)短壽命蛋白和一些異常蛋白降解的普遍途徑。途徑。 26S蛋白酶體是一個(gè)大型的蛋白酶，可將泛素蛋白酶體是一個(gè)大型的蛋白酶，可將泛素化的蛋白質(zhì)分解成短肽。化的蛋白質(zhì)分解成短肽。Destruction Box in CyclinsAPCAPC介導(dǎo)選擇性降解的靶蛋白與介導(dǎo)選擇性降解的靶蛋白與UbiquitinUbiquitin結(jié)合結(jié)合 ( (通過(guò)泛素依賴性途徑降解通過(guò)泛素依賴性途徑降解) ) APCAPC主要介導(dǎo)兩類蛋白降解主要介導(dǎo)兩類蛋白

19、降解: : Anaphase Inhibitors和和Mitotic Cyclin. 前者維持姐妹染色單前者維持姐妹染色單體粘連體粘連, 抑制后期啟動(dòng)；后者的降解意味著有絲抑制后期啟動(dòng)；后者的降解意味著有絲分裂即將結(jié)束，即染色體開始去凝集，核膜重建。分裂即將結(jié)束，即染色體開始去凝集，核膜重建。 Cdc20 和和Mad2蛋白位于動(dòng)粒上，在染色體結(jié)蛋白位于動(dòng)粒上，在染色體結(jié)合有絲分裂紡錘體前將不能從動(dòng)粒上釋放，由于合有絲分裂紡錘體前將不能從動(dòng)粒上釋放，由于Mad2與與Cdc20結(jié)合而抑制結(jié)合而抑制APC的活性。所以只的活性。所以只有所有染色體都與紡錘體結(jié)合后，有所有染色體都與紡錘體結(jié)合后，APC才

20、有活性，才有活性，才啟動(dòng)細(xì)胞向后期轉(zhuǎn)換。才啟動(dòng)細(xì)胞向后期轉(zhuǎn)換。 M M期期CDKCDK的激活起始于分裂期的激活起始于分裂期cyclincyclin的積累。的積累。 結(jié)合結(jié)合cyclin Bcyclin B的的CDK1CDK1被被Wee1Wee1將將Thr14Thr14和和Tyr15Tyr15磷酸磷酸化而不具有活性，使化而不具有活性，使CDK/cyclinCDK/cyclin不斷積累。不斷積累。 在在M M期，期，Wee1Wee1的活性下降，的活性下降，CDC25CDC25使使CDKCDK去磷酸化，去磷酸化，去除了去除了CDKCDK活化的障礙。活化的障礙。 CDKCDK的激活需要的激活需要Thr

21、161Thr161的磷酸化，它是在的磷酸化，它是在CDKCDK激酶激酶(CDK activating kinase CAK)(CDK activating kinase CAK)的作用下完成的。的作用下完成的。 M期CDK的激活CDK activatingu DNA的復(fù)制是由起始復(fù)制點(diǎn)（的復(fù)制是由起始復(fù)制點(diǎn)（origins of replication）開始的，起始復(fù)制點(diǎn)是一種自主）開始的，起始復(fù)制點(diǎn)是一種自主復(fù)制序列，散布在染色體上。在整個(gè)細(xì)胞周期復(fù)制序列，散布在染色體上。在整個(gè)細(xì)胞周期中，起始復(fù)制點(diǎn)上結(jié)合有中，起始復(fù)制點(diǎn)上結(jié)合有復(fù)制起始點(diǎn)識(shí)別復(fù)合復(fù)制起始點(diǎn)識(shí)別復(fù)合體（體（Origin re

22、cognition complex, Orc），），其其作用就象一個(gè)停泊點(diǎn)，供其它調(diào)節(jié)因子停靠。作用就象一個(gè)停泊點(diǎn)，供其它調(diào)節(jié)因子停靠。uCdc6是其中的一個(gè)調(diào)節(jié)因子，在是其中的一個(gè)調(diào)節(jié)因子，在G1期期CDC6含量瞬間提高，含量瞬間提高，Cdc6結(jié)合在結(jié)合在Orc上，在上，在ATP供供能下，促進(jìn)能下，促進(jìn)6個(gè)亞單位構(gòu)成的個(gè)亞單位構(gòu)成的MCM復(fù)合體和其復(fù)合體和其他一些蛋白結(jié)合到他一些蛋白結(jié)合到ORC上，形成前復(fù)制復(fù)合體上，形成前復(fù)制復(fù)合體（pre-replicative complex，pre-RC）uDNA復(fù)制執(zhí)照因子學(xué)說(shuō)；復(fù)制執(zhí)照因子學(xué)說(shuō)；MCM實(shí)際上就是實(shí)際上就是DNA解旋酶。解旋酶。DN

23、ADNA復(fù)制的控制復(fù)制的控制 S-CDK S-CDK觸發(fā)觸發(fā)pre-RCpre-RC的啟動(dòng)，的啟動(dòng)，同時(shí)阻止了同時(shí)阻止了DNADNA再次進(jìn)行復(fù)制，再次進(jìn)行復(fù)制，因?yàn)橐驗(yàn)镾-CDKS-CDK將將CDC6CDC6磷酸化，磷酸化，使其脫離使其脫離ORCORC，磷酸化的磷酸化的CDC6CDC6隨后被隨后被SCFSCF參與參與的遍在蛋白化的遍在蛋白化途徑降解。從途徑降解。從而保證了而保證了DNADNA的的復(fù)制當(dāng)且僅當(dāng)復(fù)制當(dāng)且僅當(dāng)一次。一次。限制點(diǎn)在細(xì)胞周期中的作用限制點(diǎn)在細(xì)胞周期中的作用細(xì)胞要分裂，必須正確復(fù)制細(xì)胞要分裂，必須正確復(fù)制DNA和達(dá)到一定和達(dá)到一定的體積，在獲得足夠物質(zhì)支持分裂以前，細(xì)的體積

24、，在獲得足夠物質(zhì)支持分裂以前，細(xì)胞不可能進(jìn)行分裂。細(xì)胞周期的運(yùn)行，是在胞不可能進(jìn)行分裂。細(xì)胞周期的運(yùn)行，是在一系列稱為檢驗(yàn)點(diǎn)（一系列稱為檢驗(yàn)點(diǎn)（check point）的嚴(yán)格）的嚴(yán)格檢控下進(jìn)行的，當(dāng)檢控下進(jìn)行的，當(dāng)DNA發(fā)生損傷，復(fù)制不完發(fā)生損傷，復(fù)制不完全或紡錘體形成不正常，周期將被阻斷。全或紡錘體形成不正常，周期將被阻斷。細(xì)胞周期的限制點(diǎn)有四個(gè)：細(xì)胞周期的限制點(diǎn)有四個(gè)： G1/S檢驗(yàn)點(diǎn)檢驗(yàn)點(diǎn):在酵母中稱在酵母中稱start點(diǎn)，在哺乳動(dòng)物中稱點(diǎn)，在哺乳動(dòng)物中稱R點(diǎn)點(diǎn)(restriction point)，控制細(xì)胞由靜止?fàn)顟B(tài)的，控制細(xì)胞由靜止?fàn)顟B(tài)的G1進(jìn)入進(jìn)入DNA合成期，相關(guān)的事件包括：合成

25、期，相關(guān)的事件包括：DNA是否損傷？是否損傷？細(xì)胞外環(huán)境是否適宜？細(xì)胞體積是否足夠大？細(xì)胞外環(huán)境是否適宜？細(xì)胞體積是否足夠大？ S期檢驗(yàn)點(diǎn)：期檢驗(yàn)點(diǎn)：DNA復(fù)制是否完成？復(fù)制是否完成？ G2/M檢驗(yàn)點(diǎn)：是決定細(xì)胞一分為二的控制點(diǎn)，相檢驗(yàn)點(diǎn)：是決定細(xì)胞一分為二的控制點(diǎn)，相關(guān)的事件包括：關(guān)的事件包括：DNA是否損傷？細(xì)胞體積是否足夠是否損傷？細(xì)胞體積是否足夠大？大？ 中中-后期檢驗(yàn)點(diǎn)（紡錘體組裝檢驗(yàn)點(diǎn)）：任何一個(gè)后期檢驗(yàn)點(diǎn)（紡錘體組裝檢驗(yàn)點(diǎn)）：任何一個(gè)著絲點(diǎn)沒(méi)有正確連接到紡錘體上，都會(huì)抑制著絲點(diǎn)沒(méi)有正確連接到紡錘體上，都會(huì)抑制APC的的活性，引起細(xì)胞周期中斷。活性，引起細(xì)胞周期中斷。四個(gè)檢驗(yàn)點(diǎn)四個(gè)

26、檢驗(yàn)點(diǎn)ATM（ataxia telangiectasia-mutated gene） 最早發(fā)現(xiàn)于毛細(xì)血管擴(kuò)張性共濟(jì)失調(diào)癥患者，人類中大約有最早發(fā)現(xiàn)于毛細(xì)血管擴(kuò)張性共濟(jì)失調(diào)癥患者，人類中大約有1%的人是的人是ATM缺失的雜合子，表現(xiàn)出對(duì)電離輻射敏感和易患癌缺失的雜合子，表現(xiàn)出對(duì)電離輻射敏感和易患癌癥。癥。 ATM編碼一個(gè)蛋白激酶，結(jié)合在損傷的編碼一個(gè)蛋白激酶，結(jié)合在損傷的DNA上，其信號(hào)通路有兩上，其信號(hào)通路有兩條。條。激活激活Chk1（checkpoint kinase）, 使使CDC25的的Ser216磷酸化磷酸化失去活性，抑制失去活性，抑制M-CDK的活性，中斷細(xì)胞周期。的活性，中斷細(xì)胞周

27、期。激活激活Chk2，使，使P53被磷酸化而激活，然后被磷酸化而激活，然后P53作為轉(zhuǎn)錄因子，作為轉(zhuǎn)錄因子，導(dǎo)致導(dǎo)致P21的表達(dá)，的表達(dá)，P21抑制抑制G1-S期期CDK的活性，中斷細(xì)胞周的活性，中斷細(xì)胞周期。期。癌基因和抑癌基因癌基因和抑癌基因主要的內(nèi)在因素主要的內(nèi)在因素外在因素：離子輻射、化學(xué)物質(zhì)作用、病外在因素：離子輻射、化學(xué)物質(zhì)作用、病毒感染、溫度變化、毒感染、溫度變化、PH變化等變化等其他內(nèi)在和外在因素在細(xì)胞周期調(diào)控中的作用生長(zhǎng)因子對(duì)細(xì)胞增殖的影響 單細(xì)胞生物的增殖取決于營(yíng)養(yǎng)，多細(xì)胞生物細(xì)胞的增殖與單細(xì)胞生物的增殖取決于營(yíng)養(yǎng)，多細(xì)胞生物細(xì)胞的增殖與信號(hào)途徑有關(guān)。信號(hào)途徑有關(guān)。 生長(zhǎng)因

28、子：是與細(xì)胞增殖有關(guān)的信號(hào)物質(zhì)，已知幾十種，生長(zhǎng)因子：是與細(xì)胞增殖有關(guān)的信號(hào)物質(zhì)，已知幾十種，多數(shù)能促進(jìn)細(xì)胞增殖，又稱有絲分裂原（多數(shù)能促進(jìn)細(xì)胞增殖，又稱有絲分裂原（mitogen），如），如EGF、NGF。 作用方式：旁分泌。作用方式：旁分泌。 信號(hào)通路：信號(hào)通路：ras途徑，途徑，cAMP途徑、磷脂酰肌醇途徑。途徑、磷脂酰肌醇途徑。 如通過(guò)如通過(guò)ras途徑，激活途徑，激活MAPK，MAPK進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，激活激活c-myc，myc作為轉(zhuǎn)錄因子促進(jìn)作為轉(zhuǎn)錄因子促進(jìn)cyclin D、SCF、E2F等等G1-S有關(guān)的基因表達(dá)，細(xì)胞進(jìn)入有關(guān)的基因表達(dá)，細(xì)胞進(jìn)入G1期。期。 二、細(xì)胞的分

29、化、衰老與死亡1、 細(xì)胞的分化成年人 全身細(xì)胞總數(shù) 約 1012個(gè)。 細(xì)胞種類有 約200 多種。這么多種類細(xì)胞均來(lái)自 一個(gè)受精卵細(xì)胞。 細(xì)胞分化的定義：發(fā)育過(guò)程中細(xì)胞后代在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生差異的過(guò)程稱為細(xì)胞分化。上皮細(xì)胞脂肪細(xì)胞平滑肌細(xì)胞心肌細(xì)胞神經(jīng)元細(xì)胞正在受精的卵細(xì)胞 細(xì)胞分化不但發(fā)生在胚胎階段和發(fā)育過(guò)程中，亦發(fā)生在成人階段。如：人體血細(xì)胞的產(chǎn)生。 分化以后不同種類的細(xì)胞， 形態(tài)不同， 功能不同， 基因表達(dá)不同， 代謝活動(dòng)也不同。紅血球白血球血小板好多種血細(xì)胞都由生血干細(xì)胞分化而來(lái)。胰臟細(xì)胞眼晶體細(xì)胞（胚胎）神經(jīng)細(xì)胞糖酵解酶基因晶體蛋白基因胰島素基因血紅蛋白基因不同種類細(xì)胞，形態(tài)、代謝和基因表達(dá)都不同2、 細(xì)胞的衰老 衰老是人們永恒的議題，至今仍是一個(gè)迷。 人體衰老時(shí)，身體各部分功能都發(fā)生衰老。早衰癥是人體衰老中的一種病癥一名男子從 36 歲到 75 歲味覺(jué)喪失 64腎小球減少 44腎小球過(guò)濾率減少 31脊神經(jīng)元減少 37神經(jīng)傳導(dǎo)速度減慢 10腦供血量減少 20肺活量減少 44 身體的衰老是以細(xì)胞衰老為基礎(chǔ)的。實(shí)驗(yàn)證明，細(xì)胞有著明顯的衰老過(guò)程。體外培養(yǎng)成纖維細(xì)胞來(lái)自胎兒 可傳代 50 次 （與供體年齡 來(lái)自成人 可傳代 20 次 有關(guān)）來(lái)自小鼠 可傳代 1428 次 （與供體物種來(lái)自烏龜 可傳代 90