細(xì)胞增殖及調(diào)控(細(xì)胞五)

第十章.細(xì)胞增殖及其調(diào)控

1.細(xì)胞周期2.細(xì)胞分裂3.細(xì)胞周期調(diào)控

目前一頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)

細(xì)胞增殖(cellproliferation)是生命的基本特征，種族的繁衍、個(gè)體的發(fā)育、機(jī)體的修復(fù)等都離不開細(xì)胞增殖。單細(xì)胞生物細(xì)胞增殖導(dǎo)致生物個(gè)體數(shù)量的增加,維持物種的存在。多細(xì)胞生物由一個(gè)單細(xì)胞(受精卵)分裂發(fā)育而來，細(xì)胞增殖是多細(xì)胞生物繁殖基礎(chǔ)(1→1012→1014)

成人體內(nèi)每秒鐘仍有數(shù)百萬細(xì)胞更新，以補(bǔ)償血細(xì)胞、小腸粘膜細(xì)胞和上皮細(xì)胞的衰老和死亡。另外,機(jī)體創(chuàng)傷愈合、組織再生、病理組織修復(fù)等都要依賴細(xì)胞增殖。

目前二頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)

細(xì)胞增殖是通過細(xì)胞周期(cellcycle)來實(shí)現(xiàn)的，細(xì)胞沿著G1→S→G2→M→G1周期性的運(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(gè)細(xì)胞周期。而細(xì)胞周期的有序運(yùn)行是通過相關(guān)基因的嚴(yán)格監(jiān)視和調(diào)控來保證的。

細(xì)胞無限制增長對個(gè)體來說意味著癌癥，個(gè)體無限制繁殖對地球來說意味著災(zāi)難。可見，嚴(yán)格的細(xì)胞增殖調(diào)控是整個(gè)生命活動(dòng)的最基本保證。

目前三頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)目前四頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)

第一節(jié).細(xì)胞周期概述細(xì)胞周期:細(xì)胞周期是指細(xì)胞從一次分裂結(jié)束開始，經(jīng)過物質(zhì)積累到下一次細(xì)胞分裂結(jié)束為止，所經(jīng)歷的一個(gè)有序過程。其間細(xì)胞遺傳物質(zhì)和其它內(nèi)含物分配給子細(xì)胞。目前五頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)目前六頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期目前七頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)二.細(xì)胞周期中各個(gè)不同時(shí)相及其主要事件:G1期(gap1)

:指從有絲分裂完成到DNA復(fù)制之前的間隙時(shí)間，染色質(zhì)去凝集，合成某些RNA及蛋白質(zhì)，為DNA復(fù)制作準(zhǔn)備。G1期存在限制點(diǎn)(Restrictionpoint,R點(diǎn))，也稱檢驗(yàn)點(diǎn)(Checkpoint)被認(rèn)為是G1期晚期的一個(gè)基本事件。細(xì)胞只有在內(nèi)因和外因共同作用下才能完成這一基本事件,順利通過G1期,進(jìn)入S期并合成DNA。影響R點(diǎn)的外因主要包括營養(yǎng)供給和相關(guān)的激素刺激；內(nèi)因主要是一些與細(xì)胞分裂周期基因(celldivisioncyclegene，cdc基因，其產(chǎn)物是一些蛋白激酶、磷酸酶等)調(diào)控過程相關(guān)的因素及DNA損傷。檢查點(diǎn)不僅存在于G1期，也存在于S期、G2期及紡錘體裝配檢查點(diǎn)等。目前八頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)2.S期(synthesisphase)

:指DNA復(fù)制的時(shí)期.進(jìn)行DNA和組蛋白合成，共同組成核小體串珠結(jié)構(gòu)。同時(shí)，細(xì)胞核結(jié)構(gòu)(核骨架、核纖層、核膜等)開始調(diào)整。S期檢驗(yàn)點(diǎn)檢查DNA復(fù)制是否完成。TheDNAreplicationcheckpoint:EntryintomitosisisblockedbyincompleteDNAreplication

TheexperimentsofDNAreplicationcheckpointinthemammaliancellsincultureweretreatedwithcaffeineandhydroxyurea.目前九頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)3.G2期(gap2)

:指DNA復(fù)制完成(雙倍體→四倍體)到有絲分裂開始之前的一段時(shí)間.合成某些RNA及蛋白質(zhì)，其它結(jié)構(gòu)物質(zhì)和亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)也為細(xì)胞分裂進(jìn)行了必要的準(zhǔn)備。

G2/M期檢查點(diǎn)：DNA是否完全復(fù)制，DNA是否有損傷；細(xì)胞大小是否合適；環(huán)境因素是否有利于細(xì)胞分裂。細(xì)胞能否順利進(jìn)入M期，受G2期檢查點(diǎn)的控制。4.M期(mitosis)

:又稱D期(division),指細(xì)胞分裂開始到結(jié)束.細(xì)胞漿移動(dòng)，染色體分離。真核細(xì)胞的細(xì)胞分裂包括有絲分裂(mitosis)和減數(shù)分裂(meiosis)。中-后期檢驗(yàn)點(diǎn)：紡錘體組裝檢驗(yàn)點(diǎn)。目前十頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)細(xì)胞周期檢查點(diǎn)目前十一頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)Someeukaryoticcellcycletimes細(xì)胞周期的時(shí)間長短與物種的細(xì)胞類型有關(guān)，如：早期胚胎細(xì)胞無G1

和G2，細(xì)胞周期最短；小鼠十二指腸上皮細(xì)胞的周期為10小時(shí)；人類胃上皮細(xì)胞24小時(shí)；骨髓細(xì)胞18小時(shí)；培養(yǎng)的人成纖維細(xì)胞18小時(shí)；HeLa細(xì)胞21小時(shí)。不同細(xì)胞的細(xì)胞周期時(shí)間差異很大S+G2+M的時(shí)間變化較小，細(xì)胞周期時(shí)間長短主要差別在G1期。目前十二頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)三.細(xì)胞分類:

根據(jù)增殖狀況的不同，高等動(dòng)物的細(xì)胞可分三類:1.連續(xù)分裂細(xì)胞(周期中細(xì)胞cyclingcells):在細(xì)胞周期中連續(xù)分裂的細(xì)胞,如表皮生發(fā)層細(xì)胞、部分骨髓細(xì)胞及干細(xì)胞。2.G0期細(xì)胞(靜止期細(xì)胞quiescentcells):

暫不分裂的細(xì)胞,但在適當(dāng)?shù)拇碳は驴芍匦逻M(jìn)入細(xì)胞周期,也稱休眠細(xì)胞,如淋巴細(xì)胞、肝、腎細(xì)胞等。3.終末分化細(xì)胞(TerminallyDifferentiatedcells):

指不可逆地脫離細(xì)胞周期，高度特化，不再分裂的細(xì)胞，如神經(jīng)、肌肉、多形核細(xì)胞等。目前十三頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)四.細(xì)胞周期同步化:

細(xì)胞同步化(synchronization)是指在自然過程中發(fā)生或經(jīng)人為處理造成的細(xì)胞周期同步化，前者稱自然同步化，后者稱為人工同步化。1.自然同步化:①多核體:如粘菌只進(jìn)行核分裂,而不發(fā)生胞質(zhì)分裂,形成多核體。數(shù)量眾多的核處于同一細(xì)胞質(zhì)中,進(jìn)行同步化分裂,細(xì)胞核可多達(dá)達(dá)108個(gè),體積達(dá)5-6cm3。瘧原蟲也具有類似的情況。②某些水生動(dòng)物的受精卵:如海膽卵可以同時(shí)授精,最初的3次細(xì)胞分裂是同步的,再如大量海參卵受精后,前9次細(xì)胞分裂都是同步化進(jìn)行的。③增殖抑制解除后的同步分裂:如真菌的休眠孢子移入適宜環(huán)境后,它們一起發(fā)芽,同步分裂。目前十四頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)2.人工同步化⑴.人工選擇同步化:人為將處于不同時(shí)期的細(xì)胞分離出來①有絲分裂選擇法：用于單層貼壁生長細(xì)胞。優(yōu)點(diǎn):是細(xì)胞未經(jīng)任何藥物處理，細(xì)胞同步化效率高。缺點(diǎn):是分離的細(xì)胞數(shù)量少。②密度梯度離心法：根據(jù)不同時(shí)期的細(xì)胞在體積和重量上存在差別進(jìn)行分離（裂殖酵母）。優(yōu)點(diǎn):是方法簡單省時(shí)，效率高，成本低。缺點(diǎn):是對大多數(shù)種類的細(xì)胞并不適用。⑵.藥物誘導(dǎo)法:通過藥物誘導(dǎo),使細(xì)胞同步在細(xì)胞周期的某個(gè)時(shí)期目前十五頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)分裂中期阻斷法:采用藥物(秋水仙素,秋水仙胺)通過抑制微管聚合來抑制細(xì)胞分裂器的形成，將細(xì)胞阻斷在細(xì)胞分裂中期。優(yōu)點(diǎn):操作簡便，效率高，無非均衡生長現(xiàn)象缺點(diǎn):藥物的毒性相對較大，可逆性較差3.條件依賴性突變株在細(xì)胞周期同步化中的應(yīng)用將與細(xì)胞周期調(diào)控有關(guān)的條件依賴性突變株轉(zhuǎn)移到限定條件下培養(yǎng)，所有細(xì)胞便被同步化在細(xì)胞周期中某一特定時(shí)期。目前十六頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)

第二節(jié).細(xì)胞分裂真核細(xì)胞的分裂方式有：無絲分裂(amitosis)有絲分裂(mitosis)減數(shù)分裂(meiosis)一.無絲分裂(amitosis):無絲分裂是低等生物的主要增殖形式,又被稱為直接分裂(directdivision)。特點(diǎn)：1.無紡綞體,不形成染色體;2.分裂迅速,能量消耗少;3.易造成遺傳物質(zhì)分配不均等。目前十七頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)二.有絲分裂(mitosis):由核分裂(karyokinesis)和胞質(zhì)分裂(cytokinesis)組成，它是一個(gè)連續(xù)的分裂過程。1.有絲分裂器(mitoticapparatus):包括紡綞體、中心體紡綞體(spindle)由微管構(gòu)成,包括以下四種纖維:動(dòng)粒絲、連續(xù)絲、中間絲和星體絲。目前十八頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)2.有絲分裂器功能：

有絲分裂器由中心體形成，是一個(gè)暫時(shí)性的細(xì)胞器，專門執(zhí)行有絲分裂功能，在ATP提供能量下產(chǎn)生推拉力量，以確保兩套遺傳物質(zhì)能均等地分配給兩個(gè)子細(xì)胞。3.有絲分裂分期：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。目前十九頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)⑴.前期:①染色質(zhì)凝縮(condensation),在前期末,染色體主縊痕(primaryconstriction)部位形成一種蛋白復(fù)合物動(dòng)粒(kinetochore);②細(xì)胞骨架解聚,分裂極確立,星體形成，兩個(gè)星體逐漸向細(xì)胞的兩極運(yùn)動(dòng),有絲分裂紡錘體(mitoticspindle)開始裝配、形成;③核仁解體,核膜消失,

Golgi體,ER等細(xì)胞器解體,形成小的膜泡。目前二十頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)

S期中心粒已完成復(fù)制，在前期移向兩極，兩對中心粒之間形成紡錘體微管，微管通過微管結(jié)合蛋白在正極末端相連，核膜解體時(shí)，中心粒已到達(dá)兩極，并形成紡錘體。

目前二十一頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)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)。②著絲點(diǎn)微管(kinetochoremt),是從著絲點(diǎn)到另一極的微管；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。目前二十二頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)目前二十三頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)目前二十四頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)⑵.前中期:核膜解體至染色體排列到赤道面(equatorialplane)上目前二十五頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)紡錘體微管與染色體的動(dòng)粒結(jié)合，捕捉住染色體每個(gè)已復(fù)制的染色體的兩個(gè)動(dòng)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不斷運(yùn)動(dòng)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)。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)致核纖層解體目前二十六頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)⑶.中期染色體排列到赤道面上。目前二十七頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)目前二十八頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)⑷.后期指妹妹染色體單體分開并移向兩極的時(shí)期。分為后期A、后期B兩個(gè)過程。排列在赤道面上的染色體的姐妹染色單體分離產(chǎn)生向極運(yùn)動(dòng)后期(anaphase)大致可以劃分為連續(xù)的兩個(gè)階段,即后期A和后期B后期A:動(dòng)粒微管去裝配變短,染色體產(chǎn)生兩極運(yùn)動(dòng)后期B:極性微管長度增加,兩極之間的距離逐漸拉長,介導(dǎo)染色體向極運(yùn)動(dòng)目前二十九頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)分裂溝位置的確立收縮環(huán)形成收縮環(huán)收縮收縮環(huán)處細(xì)胞膜融合并形成兩個(gè)子細(xì)胞目前三十頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)AnaphaseA:Themovementofthechromosomestowardthepoles;KinetochoreMTdisaassenbleatbothendsduringanaphaseA.AnaphaseB:Thetwospindlepolesmovefartherapart.BothpushingandpullingforcescontributetoanaphaseBTheeventsofAnaphase:BothanaphaseAandanaphaseBcontributetothemovementofchromosometowardthespindlepoles目前三十一頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)AnaphaseB:ThetwospindlepolesmovefartherapartMetaphaseLateanaphaseTheslidingofoverlapMTatanaphase目前三十二頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)AmodelexplainsthechromosomemovementinanaphaseTwoalternativemodelsofhowthekinetochoremaygenerateapolewardforceonitschromosomeduringanaphaseA.目前三十三頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)目前三十四頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)⑸.末期從子染色體到達(dá)兩極,至形成兩個(gè)新細(xì)胞為止的時(shí)期。涉及子核的形成和胞質(zhì)分裂兩個(gè)方面。

動(dòng)物細(xì)胞的胞質(zhì)分裂通過胞質(zhì)收縮環(huán)的收縮實(shí)現(xiàn)，收縮環(huán)由大量平行排列的肌動(dòng)蛋白組成。

用細(xì)胞松弛素處理這一時(shí)期的細(xì)胞，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？目前三十五頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)染色單體到達(dá)兩極，即進(jìn)入了末期(telophase),到達(dá)兩極的染色單體開始去濃縮核膜開始重新組裝Golgi體和ER重新形成并生長核仁也開始重新組裝，RNA合成功能逐漸恢復(fù),有絲分裂結(jié)束目前三十六頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)三.減數(shù)分裂(meiosis):減數(shù)分裂(meiosis)是有性生殖個(gè)體形成

生殖細(xì)胞過程中發(fā)生的一種特殊分裂方式。經(jīng)兩次細(xì)胞分裂，而DNA只復(fù)制一次，因此子細(xì)胞中染色體數(shù)目減半(2n→n)。目前三十七頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)減數(shù)分裂目前三十八頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)目前三十九頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)1.間期Ⅰ:稱前減數(shù)分裂間期或前減數(shù)分裂期(premeiosis)。間期也可分為G1期、S期和G2期。G2期是有絲分裂向減數(shù)分裂轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵時(shí)期。減數(shù)分裂的S期時(shí)間較長，部分DNA(約0.3%左右)是在合線期合成的。目前四十頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)2.減數(shù)分裂I:前期I:

減數(shù)分裂的特殊過程主要發(fā)生在前期I，通常分為5個(gè)時(shí)期:①細(xì)線期(leptotene);②合線期(zygotene);③粗線期(pachytene);④雙線期(diplotene);⑤終變期(diakinesis)目前四十一頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)細(xì)線期:染色質(zhì)呈細(xì)絲狀,(每條染色體已經(jīng)過復(fù)制)染色體呈細(xì)線狀，具有念珠狀的染色粒。持續(xù)時(shí)間最長，占減數(shù)分裂周期的40%。特點(diǎn)：染色質(zhì)凝集，但兩條染色單體不分離，在顯微鏡下看不到雙線樣染色體結(jié)構(gòu)，而是呈細(xì)的單線狀;染色體端粒通過接觸斑與核膜相連，而染色體的其它部分以袢狀伸延到核質(zhì)中?；ㄊ?bouquetstage)。目前四十二頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)偶線期(合線期):同源染色體(homologouschromosome)配對(pairing)

——

聯(lián)會(synapsis)偶線期發(fā)生的另一個(gè)重要事件是合成在S期未合成的約0.3%的DNA(偶線期DNA,即zygDNA)

聯(lián)會:細(xì)線期中兩條同源染色體隨機(jī)排列,到了偶線期同源染色體與核膜相連的部分移位在一起,然后它們的側(cè)面沿中軸緊密相貼進(jìn)行配對,形成四分體。聯(lián)會復(fù)合體:在聯(lián)會部位(緊密相貼處)形成一種特殊結(jié)構(gòu),沿同源染色體縱軸分布,該結(jié)構(gòu)由蛋白質(zhì)構(gòu)成,可分為側(cè)生組分和中央組分,是一暫時(shí)性的結(jié)構(gòu)。目前四十三頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)目前四十四頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)目前四十五頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)粗線期:染色體明顯變粗變短;同源染色體的非姊妹染色單體間發(fā)生DNA的片斷互換(crossing-over),在光鏡下可看到交叉(chiasma)現(xiàn)象,可產(chǎn)生新

的等位基因組合。

同源染色體仍緊密結(jié)合,并發(fā)生等位基因之間部分DNA片段的交換和重組，產(chǎn)生新的等位基因組合，出現(xiàn)重組節(jié)，與DNA的重組有關(guān)。粗線期也合成一小部分DNA,稱為P-DNA,編碼與DNA點(diǎn)切和修復(fù)有關(guān)的酶類。粗線期的另一個(gè)重要的生化活動(dòng)是，合成減數(shù)分裂期專有的組蛋白，并將體細(xì)胞類型的組蛋白部分或全部地替換下來。目前四十六頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)雙線期:同源染色體開始逐漸分開,但仍有幾處相連,聯(lián)會復(fù)合體消失。

聯(lián)會的同源染色體相互排斥、開始分離，但在交叉點(diǎn)(crossover,chiasma)上還保持著聯(lián)系。在魚類、兩棲類、爬行類、鳥類以及無脊椎動(dòng)物的昆蟲中，雙線期的二價(jià)體去凝集而形成燈刷染色體，這一時(shí)期是卵黃積累的時(shí)期。目前四十七頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)終變期:染色體進(jìn)一步濃縮，交叉端化。

二價(jià)體顯著變短，并向核周邊移動(dòng)，在核內(nèi)均勻散開。所以是觀察染色體的良好時(shí)期。交叉向染色體的端部移行,故交叉數(shù)目減少，通常只有一至二個(gè)交叉。終變期二價(jià)體的形狀表現(xiàn)出多樣性,如V形、O形等。核仁此時(shí)開始消失，核被膜解體，但有的植物，如玉米，在終變期核仁仍然很顯著。目前四十八頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)中期Ⅰ

二價(jià)體排列在赤道面上,染色體的形態(tài)因著絲粒位置不同而異目前四十九頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)后期Ⅰ

同源染色體在紡綞絲牽引下向兩極移動(dòng),非同源染色體自由組合末期Ⅰ

兩極各得到n條染色體,數(shù)目由2n→n

染色體到達(dá)兩極,逐漸去凝集,在染色體周圍,核膜重新裝配,細(xì)胞質(zhì)已開始分裂,完全形成兩個(gè)間期子細(xì)胞(具有間期細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)特征,但不進(jìn)行DNA復(fù)制,也沒有G1,S和G2期之分).

細(xì)胞進(jìn)入末期后,不完全恢復(fù)到間期階段,而是立即準(zhǔn)備進(jìn)行第二次減數(shù)分裂.目前五十頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)3.間期Ⅱ:

染色體不進(jìn)行復(fù)制4.減數(shù)分裂II:

可分為前、中、后、末四個(gè)四期，與有絲分裂相似。一個(gè)精母細(xì)胞形成4個(gè)精子；一個(gè)卵母細(xì)胞形成一個(gè)卵子及2-3個(gè)極體。Minimumnumberofgametetypes=2n,Inhumans,n=23目前五十一頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)5.減數(shù)分裂的生物學(xué)意義:使有性生殖生物體的染色體數(shù)目世代保持恒定。同源染色體配對、交換重組、非同源染色體自由組合形成了眾多的由不同染色體組成的配子（223），增加了變異性，擴(kuò)大了后代的變異范圍，增強(qiáng)了個(gè)體對環(huán)境的適應(yīng)性。為遺傳三大定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。目前五十二頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)6.精子的發(fā)生:精巢的曲細(xì)精管上皮的精原細(xì)胞

初級精母細(xì)胞Ⅰ兩個(gè)次級精母細(xì)胞Ⅱ四個(gè)精細(xì)胞變形四個(gè)精子分化目前五十三頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)7.卵子的發(fā)生:卵巢生發(fā)上皮的卵原細(xì)胞初級卵母細(xì)胞次級卵母細(xì)胞+第一極體卵細(xì)胞+3個(gè)第二極體ⅠⅡ分化目前五十四頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)

第三節(jié).細(xì)胞周期的調(diào)控一.MPF的發(fā)現(xiàn)及其作用:

Rao和Johnson(1970、1972、1974)將HeLa細(xì)胞同步于不同階段,然后與M期細(xì)胞混合,在滅活仙臺病毒介導(dǎo)下,誘導(dǎo)細(xì)胞融合,發(fā)現(xiàn)與M期細(xì)胞融合的間期細(xì)胞產(chǎn)生了形態(tài)各異的早熟凝集染色體(prematurelycondensedchromosome,PCC),這種現(xiàn)象叫早熟染色體凝集(prematurechromosomecondensation)。M期細(xì)胞與G1期細(xì)胞融合M期細(xì)胞與S期細(xì)胞融合M期細(xì)胞與G2期細(xì)胞融合目前五十五頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)

早熟凝集染色體的形成,提示M期細(xì)胞存在誘導(dǎo)染色體凝集(PCC)的物質(zhì),即成熟促進(jìn)因子(maturationpromotingfactor,MPF)。G1期PCC為單線狀，因DNA未復(fù)制。S期PCC為粉末狀，因DNA由多個(gè)部位開始復(fù)制。G2期PCC為雙線染色體，說明DNA復(fù)制已完成。目前五十六頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)非洲爪蟾卵細(xì)胞成熟過程、受精和第一次卵裂示意圖1971年，Masui和Markert明確提出了MPF這一概念，非洲爪蟾卵母細(xì)胞成熟過程可以人為地劃分為六個(gè)時(shí)期，第I至IV期為各級生長卵母細(xì)胞，第IV期卵母細(xì)胞在孕酮作用下向第V，VI期轉(zhuǎn)化，進(jìn)而進(jìn)行第I第II次成熟分裂。成熟卵母細(xì)胞受精后，很快便開始第一次卵裂。GV：Germinalvesicle，生發(fā)泡；GVBD：GVbrokendown,生發(fā)泡破裂。目前五十七頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)成熟卵細(xì)胞質(zhì)移植發(fā)現(xiàn)MPF的存在注射實(shí)驗(yàn)表明：孕酮誘導(dǎo)卵母細(xì)胞成熟；成熟卵細(xì)胞質(zhì)中，含有卵母細(xì)胞成熟的因子，稱做MPF。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在有蛋白質(zhì)合成抑制劑存在的情況下，孕酮不能誘導(dǎo)卵母細(xì)胞的成熟，而成熟卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)則不需要蛋白質(zhì)合成。

1988年，Maller實(shí)驗(yàn)室的Lohka等人發(fā)現(xiàn)：MPF=p32+p45，具有蛋白激酶活性，可以使多種蛋白質(zhì)底物磷酸化，從而證明，MPF是一種蛋白激酶。目前五十八頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)二.P34cdc2激酶的發(fā)現(xiàn)及其與MPF的關(guān)系:

芽殖酵母細(xì)胞周期

1960sLelandHartwell以芽殖酵母為實(shí)驗(yàn)材料，利用阻斷在不同細(xì)胞周期階段的溫度敏感突變株(在適宜的溫度下和野生型一樣),分離出了幾十個(gè)與細(xì)胞分裂有關(guān)的基因(celldivisioncyclegene,cdc)。如芽殖酵母的cdc28基因，在G2/M轉(zhuǎn)換點(diǎn)發(fā)揮重要的功能。

裂殖酵母細(xì)胞周期

1970sPaulNurse等人以裂殖酵母為實(shí)驗(yàn)材料,同樣發(fā)現(xiàn)了許多細(xì)胞周期調(diào)控基因,如:裂殖酵母cdc2的突變型在限制的溫度下無法分裂;導(dǎo)致細(xì)胞停留在G2/M交界處。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)cdc2和cdc28都編碼一個(gè)34KD的蛋白激酶，二者為同源物其本身并不具備激酶活性，只有當(dāng)其與有關(guān)蛋白（p56cdc13）結(jié)合后，才能表現(xiàn)出激酶活性，促進(jìn)細(xì)胞周期的進(jìn)行。目前五十九頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)

1983年TimothyHunt首次發(fā)現(xiàn)海膽卵受精后,在其卵裂過程中兩種蛋白質(zhì)的含量隨細(xì)胞周期劇烈振蕩,在每一輪間期開始合成,G2/M時(shí)達(dá)到高峰,M結(jié)束后突然消失,下輪間期又重新合成,故命名為周期蛋白(cyclin)。后來在青蛙、爪蟾、海膽、果蠅和酵母中均發(fā)現(xiàn)類似的情況,各類動(dòng)物來源的細(xì)胞周期蛋白mRNA均能誘導(dǎo)蛙卵的成熟。

1988年M.J.Lohka

純化了爪蟾的MPF,經(jīng)鑒定由32KD和45KD兩種蛋白組成,是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶,二者結(jié)合可使多種蛋白質(zhì)磷酸化。后來,PaulNurse(1990)進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)證明p32實(shí)際上是CDC2的同源物,而P45是cyclinB的同源物,序列分析表明cyclinB與p56為同源物,從而將細(xì)胞周期三個(gè)領(lǐng)域的研究聯(lián)系在一起。最終發(fā)現(xiàn),

MPF=Cdc2蛋白(催化亞單位)+clyclinB(調(diào)節(jié)亞單位)MPFp34/p56CyclinBp32？p34p45？p56？CyclinB目前六十頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)2001年10月8日美國人Leland

Hartwell、英國人PaulNurse、Timothy

Hunt因?qū)?xì)胞周期調(diào)控機(jī)理的研究而榮獲諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。目前六十一頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)

TheNobelAssemblyatKarolinskaInstitutehasawardedtheNobelPrizeinPhysiologyorMedicinejointlytoLelandHartwell,TimHuntandPaulNursefortheirdiscoveriesof"keyregulatorsofthecellcycle".Usinggeneticandbiochemicalmethods,theyidentifiedthemoleculesCDKandcyclinthatcontrolthecellcycleineukaryoticorganisms.Thesefundamentaldiscoverieshaveaprofoundimpactonmanyaspectsofbiologyandmedicine.CDKandcyclinarekeymoleculesthatcontrolandcoordinateDNA-synthesis,chromosomeseparationandcelldivision.CDKandcyclintogetherdrivethecellfromonecellcyclephasetothenext.TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine2001目前六十二頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)三.細(xì)胞周期蛋白cyclin特點(diǎn):在細(xì)胞周期中呈周期性變化,不同的周期蛋白均含有一段100個(gè)氨基酸的保守序列,稱為周期蛋白框,介導(dǎo)周期蛋白與CDK結(jié)合。作用:激活CDK,組成不同的周期蛋白-CDK復(fù)合體,呈現(xiàn)不同的CDK激酶活性,引導(dǎo)CDK作用于不同底物。M期cyclin的N端含有9個(gè)氨基酸的RXXLGXIXN破壞框(destructionbox)序列,參與由泛素介導(dǎo)的cyclinA和cyclinB的降解,破壞框后為一段約含40個(gè)氨基酸的富含賴氨酸的區(qū)域。G1期cyclin不含破壞框,但C端含有與G1期cyclin更新有關(guān)的PEST序列.已知30余種,在脊椎動(dòng)物中為A1-2、B1-3、C、D1-3、E1-2、F、G、H等。分為4類:G1型、G1/S型、S型、M型。目前六十三頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)DestructionBoxinCyclins目前六十四頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)細(xì)胞周期目前六十五頁\總數(shù)七十一頁\編于十九點(diǎn)部分哺乳動(dòng)物和酵母細(xì)胞周期蛋白在細(xì)胞周期中的積累及其與CDK激酶活性的關(guān)系CyclinA，B