細(xì)胞增殖及其調(diào)控1課件

CELLBIOLOGY細(xì)胞生物學(xué)C第一章 緒論第二章 細(xì)胞基本知識概要第三章 細(xì)胞生物學(xué)研究方法第四章 細(xì)胞質(zhì)膜與細(xì)胞表面第五章 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸與信號傳遞第六章細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與內(nèi)膜系統(tǒng)第七章 細(xì)胞的能量轉(zhuǎn)換第八章 細(xì)胞核與染色體第九章 核糖體第十章細(xì)胞骨架第十一章 細(xì)胞增殖及其調(diào)控第十二章 細(xì)胞分化與基因表達(dá)調(diào)控第十三章 細(xì)胞衰老與凋亡CELLCYCLE第十一章CELLPROLIFERATIONANDREGULATION第一節(jié)細(xì)胞周期與細(xì)胞分裂一、細(xì)胞周期(cellcycle)概述

細(xì)胞周期：指由細(xì)胞分裂結(jié)束到下一次細(xì)胞分裂結(jié)束所經(jīng)歷的過程，所需的時間叫細(xì)胞周期時間。分為4個期：G1期(gap1)：指從有絲分裂完成到DNA復(fù)制之前的間隙時間。S期(synthesisphase)：指DNA復(fù)制的時期。G2期(gap2)：指DNA復(fù)制完成到有絲分裂開始之前的一段時間。間期(interphase):G1phase，Sphase，G2phaseM期又稱D期(mitosisordivision)：細(xì)胞分裂開始到結(jié)束。即胞質(zhì)分裂期(Cytokinesis)細(xì)胞沿著G1→S→G2→M→G1周期性運(yùn)轉(zhuǎn)，在間期細(xì)胞體積增大(生長)，在M期細(xì)胞先是核分裂，接著胞質(zhì)分裂，完成一個細(xì)胞周期。（一）什么是細(xì)胞周期從增殖的角度來看，可將高等動物的細(xì)胞分為三類：①連續(xù)分裂細(xì)胞：如表皮生發(fā)層細(xì)胞、部分骨髓細(xì)胞。②G0期細(xì)胞:休眠細(xì)胞暫不分裂，但在適當(dāng)?shù)拇碳は驴芍匦逻M(jìn)入細(xì)胞周期。如淋巴細(xì)胞、肝、腎細(xì)胞等。③終端細(xì)胞：指不可逆地脫離細(xì)胞周期，不再分裂的細(xì)胞，又稱不分裂細(xì)胞，如神經(jīng)、肌肉、多形核細(xì)胞等。

G0期細(xì)胞和終末分化細(xì)胞的界限有時難以劃分，有的細(xì)胞過去認(rèn)為屬于終末分化細(xì)胞，目前可能被認(rèn)為是G0期細(xì)胞。DNA復(fù)制與組蛋白合成同步肝切除T3H-亮氨酸14C-胸腺嘧啶核苷EucaryoticCellCycle

Atypicalmammaliancellhasacellcycletimeof24hours,with12hrG1,6-8hrS,3-4hrG2,and1hrM1、脈沖標(biāo)記DNA復(fù)制和細(xì)胞分裂指數(shù)觀察測定法：

又稱標(biāo)記有絲分裂百分率法（percentagelabeledmitoses，PLM）：對測定細(xì)胞進(jìn)行脈沖標(biāo)記、定時取材、利用放射自顯影技術(shù)顯示標(biāo)記細(xì)胞，通過統(tǒng)計(jì)標(biāo)記有絲分裂細(xì)胞百分?jǐn)?shù)的辦法來測定細(xì)胞周期。2、流式細(xì)胞儀測定法（FlowCytometry）

縮時攝像技術(shù)，可以得到準(zhǔn)確的細(xì)胞周期時間及分裂間期和分裂期的準(zhǔn)確時間。（三）細(xì)胞周期時間的測定測定原理（圖13-2）：①待測細(xì)胞經(jīng)3H-TDR標(biāo)記后，所有S期細(xì)胞均被標(biāo)記。②S期細(xì)胞經(jīng)G2期才進(jìn)入M期，所以一段時間內(nèi)PLM=0。③開始出現(xiàn)標(biāo)記M期細(xì)胞時，表示處于S期最后階段的細(xì)胞，已渡過G2期，所以從PLM=0到出現(xiàn)PLM的時間間隔為TG2。④S期細(xì)胞逐漸進(jìn)入M期，PLM上升，到達(dá)到最高點(diǎn)的時候說明來自處于

S最后階段的細(xì)胞，已完成M，進(jìn)入G1期。所以從開始出現(xiàn)M到PLM

達(dá)到最高點(diǎn)（≈100%）的時間間隔就是TM。⑤當(dāng)PLM開始下降時，表明處于S期最初階段的細(xì)胞也已進(jìn)入M期，所以出現(xiàn)LM到PLM又開始下降的一段時間等于

TS。⑥從LM出現(xiàn)到下一次LM出現(xiàn)的時間間隔就等于TC，根據(jù)

TC=TG1+TS+TG2+TM即可求出TG1長度。事實(shí)上由于一個細(xì)胞群體中TC和各時相不盡相同，第一個峰常達(dá)不到100%，以后的峰會發(fā)生衰減，PLM不一定會下降到零，所以實(shí)際測量時，常以（TG2+1/2TM）-TG2的方式求出TM。50100TG20TMTsTcTG2

+1/2TMTPLM常以（TG2+1/2TM）-TG2的方式求出TM受精卵早期卵裂（1）選擇同步化：

人為地將處于不同時期的細(xì)胞分離開來，從而獲得不同時期的細(xì)胞群體。①有絲分裂選擇法：用于單層貼壁生長細(xì)胞。M期細(xì)胞與培養(yǎng)皿的附著性低，振蕩脫離器壁收集。優(yōu)點(diǎn)：操作簡單，同步化程度高，細(xì)胞不受藥物傷害。缺點(diǎn)：獲得的細(xì)胞數(shù)量較少（分裂細(xì)胞約占1%～2%）。②密度梯度離心法：根據(jù)不同時期的細(xì)胞在體積和重量上存在差別進(jìn)行分離。M期細(xì)胞體積大，可用離心分離。優(yōu)點(diǎn)：方法簡單省時，效率高?？捎糜谌魏螒腋∨囵B(yǎng)的細(xì)胞。缺點(diǎn)：對大多數(shù)種類的細(xì)胞并不適用。2、人工同步化①DNA合成阻斷法：選用DNA合成的抑制劑，可逆地抑制DNA合成。常用TDR雙阻斷法：在細(xì)胞處于對數(shù)生長期的培養(yǎng)基中加入過量TDR（Hela2mol/L；CHO7.5mol/L）。S期細(xì)胞被抑制，停在G1/S交界處。移去TDR，釋放時間大于TS時，再次加入過量TDR細(xì)胞繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)至G1/S交界處，被過量TDR抑制而停止。優(yōu)點(diǎn)：同步化程度高，幾乎適合于所有體外培養(yǎng)的細(xì)胞體系。缺點(diǎn)：誘導(dǎo)過程可造成細(xì)胞非均衡生長，個別細(xì)胞體積增大。（2）誘導(dǎo)同步化：（五）特異的細(xì)胞周期 特異的細(xì)胞周期是指那些特殊的細(xì)胞所具有的與標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞周期相比有著鮮明特點(diǎn)的細(xì)胞周期。1、爪蟾早期胚胎細(xì)胞的細(xì)胞周期細(xì)胞分裂快，G1期，G2期非常短，S期也短（所有復(fù)制子都激活），

以至認(rèn)為僅含有S期和M期。無需臨時合成其它物質(zhì)子細(xì)胞在G1、G2期并不生長，越分裂體積越小細(xì)胞周期調(diào)控因子和調(diào)節(jié)機(jī)制與一般體細(xì)胞標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞周期基本是一致的。2、酵母細(xì)胞的細(xì)胞周期酵母細(xì)胞的細(xì)胞周期與標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞周期在時相和調(diào)控方面相似。酵母細(xì)胞周期明顯特點(diǎn):----酵母細(xì)胞周期持續(xù)時間較短；細(xì)胞分裂過程屬于封閉式，即在細(xì)胞分裂時核膜不解聚；----紡錘體位于細(xì)胞核內(nèi)；在一定環(huán)境下，也進(jìn)行有性繁殖。4、細(xì)菌的細(xì)胞周期慢生長細(xì)菌細(xì)胞周期過程與真核細(xì)胞周期過程有一定相似之處。其

DNA復(fù)制之前的準(zhǔn)備時間與G1期類似。分裂之前的準(zhǔn)備時間與G2

期類似。再加上S期和M期，細(xì)菌的細(xì)胞周期也基本具備四個時期。細(xì)菌在快速生長情況下，如何協(xié)調(diào)快速分裂和最基本的DNA復(fù)制速度之間的矛盾？

-----細(xì)菌在上一輪細(xì)胞分裂結(jié)束時，細(xì)胞內(nèi)的DNA已經(jīng)復(fù)制到一半。二、有絲分裂為了便于描述，人為的劃分為六個時期：間期（interphase）；前期(prophase)；前中期(premetaphase)；中期(metaphase)；后期(anaphase)；末期(telophase)。其中間期包括G1期、S期和G2期，主要進(jìn)行DNA復(fù)制、中心體復(fù)制、細(xì)胞體積增大等準(zhǔn)備工作。（一）有絲分裂過程動粒◆第二個特征細(xì)胞骨架解聚，有絲分裂紡錘體（mitoticspindle）

開始裝配。-----間期動物細(xì)胞含一個MTOC，即中心體，在S期末，兩個中心粒在各自垂直的方向復(fù)制出一個中心粒，形成兩個中心體。-----前期開始時，2個中心體移向細(xì)胞兩極，并同時組織微管生長，由兩極形成的微管通過微管結(jié)合蛋白在正極末端相連，最后形成有絲分裂紡錘體?！鬐olgi體、ER等細(xì)胞器解體，形成小的膜泡。紡錘體2、前中期（prometaphase）◆指由核膜解體到染色體排列到赤道面(equatorialplane)這一階段◆核膜破裂成小的膜泡，這一過程是由核纖層蛋白中特異的Ser殘基磷酸化導(dǎo)致核纖層解體。◆紡錘體微管與染色體的動粒結(jié)合，捕捉住染色體。每個已復(fù)制的染色體有兩個動粒，朝相反方向，保證與兩極的微管結(jié)合；紡錘體微管捕捉住染色體后，形成三種類型的微管?！舨粩噙\(yùn)動的染色體開始移向赤道板。細(xì)胞周期也由前中期逐漸向中期運(yùn)轉(zhuǎn)。圖13-4左，前中期；

右，中期（圖片來自/）核纖層解體紡錘體有三種微管結(jié)構(gòu)：①極體微管（polarmt）：兩極間的微管，在紡錘體中部重疊，重疊部位結(jié)合有分子馬達(dá)。負(fù)責(zé)將兩極推開。②著絲點(diǎn)微管（kinetochoremt）：由中心體發(fā)出，連接在著絲點(diǎn)上，負(fù)責(zé)將染色體牽引到紡錘體上，著絲點(diǎn)上具有馬達(dá)蛋白。③星體微管（astralmt）：由中心粒放射出來的微管。植物沒有中心粒和星體，其紡錘體稱無星紡錘體。有兩類馬達(dá)蛋白參與染色體、分裂極的分離，一類是dynein，另一類是kinesin。圖片來自Twocentrosomes,andtheirformingradialarraysofastralmicrotubulesseparating