细胞生物学课件：第11章 细胞增殖与细胞周期

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1、细胞增殖与细胞周期细胞增殖与细胞周期细胞增殖细胞分化细胞周期章节概述基础知识点考察及解析 1.纺锤体或有丝分裂器2.减数分裂前期I各过程的主要事件3.联会复合体一、减数分裂一、减数分裂 减数分裂发生于有性生殖的配子成熟过程中，又被称为成熟分裂，其主要特征是DNA只复制一次，细胞连续分裂两次，所产生的子细胞中染色体数目比亲代细胞减少一半。减数分裂减数分裂减数分裂的特殊过程主要发生在第一次减数分裂，特别是它的前期，即前期I。前期I持续时间长，细胞变化复杂，胞核显著增大，减数分裂所特有的过程如染色体配对、交换等均发生于此期。根据细胞形态变化的特点可将前期细分为五个不同阶段。（一）第一次减数分裂（一）

2、第一次减数分裂1.1.前期前期I I可细分为五个亚期：细线期、偶线期、粗线期、双线期、终变期细线期（lepotene stage）染色质开始凝集，核及核仁体积增大。偶线期（zygotene stage）同源染色体配对，形成联会复合体。在减数分裂前期I的偶线期，两条同源染色体靠拢在一起，同源染色体的侧面紧密相贴，这种配对现象称为联会。位于两条同源染色体之间的联会部位形成一种沿染色体纵轴分布的特殊结构，称为联会复合体联会复合体（联会复合体（synaptonemal complex，SC）联会复合体联会复合体在电镜下显示为三个平行的部分：二价体和四分体联会复合体由酸性蛋白质、RNA及少量DNA组成。

3、粗线期（pachytene stage）主要事件是同源染色体片断的交换和重组。其发生可能与重组节的作用有关。重组节为含有多种蛋白酶的“重组机器”。在粗线期，细胞中也存在DNA的合成，叫做P-DNA，它与交换中DNA链的修复、连接有关。同源染色体片断的交换和重组同源染色体片断的交换和重组双线期（diplotene stage）主要事件是同源染色体相互分开，但在非姊妹染色单体之间的某些部位上，可见其相互间有接触点，称为交叉，交叉是交换的结果，随着双线期的进行，交叉向染色体的端部移动，交叉的数目也因此减少，此现象称为交叉端化。RNA合成活跃，为卵母细胞的进一步发育提供物质和营养贮备。女性在其胚胎发育

4、时期，其卵母细胞就已经发育至双线期，此期持续时间可长达50年之久。终变期（diakinesisstage）主要事件是同源染色体在其端部靠交叉结合在一起，并进一步凝集，核仁消失，核膜破裂，纺锤体形成，染色体开始移向赤道面上。2.中期中期 I 同源染色体排列到赤道面上，形成赤道板，与有丝分裂不同是，虽然此时每一染色体有两个动粒，但与它们相连的动粒微管均位于纺锤体的同一侧面。3.后期后期I同源染色体分离并向两极移动，在移动的过程中，非同源染色体之间可发生自由组合。4.4.末期末期I I染色体去凝集，核仁、核膜重现，胞质分裂，形成两个子细胞，每个子细胞中，含有母细胞一半的染色体数目。（二）第二次减数分

5、裂（二）第二次减数分裂(meosis)第二次减数分裂与有丝分裂类似，可分为前期、中期、后期、末期、胞质分裂几个时期。在第二次减数分裂结束时，一个亲代细胞共形成4个子细胞，各子细胞中染色体数目与分裂前相比，均减少了一半，子细胞间在染色体组成及组合上也存在差异。减数分裂与有丝分裂比较减数分裂与有丝分裂比较（三）减数分裂的意义减数分裂保证了有性生殖的生物上下代在染色体数目上的恒定。生物遗传发生变异的基础。1.生物学意义2.减数分裂在哪些环节产生变异从而增加了生物的多样性。一是减数分裂过程中来自父方和母方的同源染色体在减数分裂I子代细胞中随机分布，结果形成包含不同的来自父母双方染色体的配子。二是染色体

6、的交叉互换。3.减数分裂过程中染色体分离异常后期I染色体不分离（a）；后期II染色体不分离（b）21-三体综合症患者二、细胞周期及时相二、细胞周期及时相1.细胞周期各时相的生物化学变化 2.根据细胞增殖速度、分化程度可将机体细胞分为3类。连续增殖型细胞 暂不增殖型细胞 不增殖型细胞3.G0期（暂不增殖细胞）G1期之末是细胞周期的一个关键时刻，细胞一旦通过就可以进入S期（限制点）。G0期细胞：在一般情况下不分裂，受到一定刺激后，可进入细胞周期，开始分裂。三、细胞周期调控三、细胞周期调控1.细胞周期调控系统的核心2.细胞周期蛋白细胞周期蛋白框：aa组成保守，由100个左右aa残基组成。介导周期蛋白

7、与周期蛋白依赖性激酶形成复合物。破坏框:由9个aa残基构成，介导cyclinA、B的快速降解。PEST序列：介导cyclin发生降解。3.蛋白质的泛素依赖性降解细胞周期蛋白 4.细胞周期蛋白依赖性激酶活性的影响因素 细胞周期蛋白依赖性激酶活性的磷酸化水平CKI 主要参与G1期和S期的调控（P27）5.案例Rb基因是在研究儿童视网膜母细胞瘤的过程中被发现的。其编码产物Rb蛋白定位于细胞核，它的功能是调控G1期的进展，通过“刹车”作用，使细胞周期“停留”在G1期。G1-CDK 使使RB蛋白磷酸化而释放转蛋白磷酸化而释放转录因子录因子E2F,促进促进G1期细胞跨越限制期细胞跨越限制点，向点，向S期发

8、生转化。期发生转化。Cyclin-CDK对细胞周期G1、G1/S进行调控 CyclinD首先在细胞中大量合成，Cdk4、6与其结合，通过激酶活性磷酸化Rb蛋白，使其失活。与Rb蛋白结合的转录因子E2F被释放，S期启动相关的基因开始转录，G1/S期、S期cyclin大量合成，G1/S-Cdk、S-Cdk复合物活化，致使与DNA复制相关的蛋白及酶大量的合成，DNA复制启动，细胞进入S期。6.癌基因和抑癌基因在细胞周期调控中的作用 癌基因是一类在正常情况下为细胞生长、增殖所必需，突变或过度表达后将导致细胞增殖异常，引起癌变的基因。抑癌基因为正常细胞所具有的、一类能抑制细胞恶性增殖的基因。这类基因编码

9、的蛋白质通常能与转录因子结合或本身即为转录因子，可作为负调控因子，从多种途径影响细胞周期相关蛋白的合成及DNA复制，调节细胞周期的进程。（P53）6.胞外信号对细胞周期的调控有丝分裂原转化生长因子MicroRNAMicroRNAMicroRNA(miRNAmiRNA)与细胞周期的调控与细胞周期的调控四、MPF的发现及其作用 1.MPF是如何发现的？证明MFP活性的实验M期Hela细胞与G1、S和G2期袋鼠细胞融合诱导产生早熟凝集染色体（PCC）成熟促进因子（maturation promoting factor,MPF）是一种在G2期形成、能促进M期启动的调控因子。MPF是一种使多种底物蛋白磷

10、酸化的蛋白激酶，是由M期Cyclin与Cdk形成的复合物。对于哺乳类：MPF=cyclinB+p34cdc2（CDK1）2.MPF化学本质及其激活 3.举例说明MPF在G2/M期转化中的关键性调控作用 核纤层蛋白也是MPF的催化底物之一，lamin经MPF作用后，其特定的丝氨酸残基可发生高度磷酸化，由此引起核纤层纤维结构解体，核膜崩裂成小泡。4.举例说明MPF促进分裂中期向后期转化后期促进因子APC（姐妹染色单体分离）后期A和后期B分离染色单体的极向运动需依靠纺锤体微管的牵引完成，包括两个独立但又相互重叠的过程，即后期A与后期B。后期A发生于染色体极向运动的起始阶段，与动粒微管相关，当动粒微管

11、正端的微管蛋白发生去组装时，其长度将不断地缩短，由此带动染色体的动粒向两极移动。后期B通过使纺锤体拉长，细胞两极间的距离增大，促使染色体发生极向运动。5.有丝分裂后期末，细胞周期蛋白的泛素依赖性降解，MPF解聚，失活，磷酸化的多种蛋白质去磷酸化。肌球蛋白去磷酸化收缩环五、细胞周期中的主要检查点及其作用 为了保证细胞染色体数目的完整性及细胞周期正常运转，细胞中存在着一系列监控系统，可对细胞周期发生的重要事件及出现的故障加以检测，只有当这些事件完成、故障修复后，才允许细胞周期进一步运行，该监控系统即为检测点（checkpoint）。细胞周期检测点类型 检测点类型检测点类型 作用特点作用特点 与作用

12、相关的主要蛋白质与作用相关的主要蛋白质未复制未复制-DNA检测点检测点 监控监控DNA复制，决定细胞是否复制，决定细胞是否 ATR、Chl1、Cdc25、进入进入M 期期 cyclinA/B-Cdk1纺锤体组装检测点纺锤体组装检测点 监控纺锤体组装，决定细胞是否监控纺锤体组装，决定细胞是否 进入后期进入后期 Mad2、APC、securin染色体分离检测点染色体分离检测点 监控后期末子代染色体在细胞中的监控后期末子代染色体在细胞中的 位置，决定细胞是否进入末期及位置，决定细胞是否进入末期及 Tem1、Cdc14、M期期cyclin 发生胞质分裂发生胞质分裂 DNA损伤检测点损伤检测点 监控监控DNA损伤的修复，决定细胞损伤的修复，决定细胞 ATM/ATR、ChK1/2、p53 周期是否继续进行周期是否继续进行 Cdc25、cyclinE/A-Cdk2细胞周期检测点的特点及作用机制细胞周期检测点的特点及作用机制 小结六、知识点运用六、知识点运用（课后思考题）“S期DNA的复制不仅要在特定的时间被启动，而且还需要保持高度的准确性，以避免下一代细胞基因组的突变”。结合S期细胞周期调控系统简述这是如何控制的？