细胞周期与分裂课件

细胞生物学第一节第一节 细胞分裂细胞分裂有丝分裂器有丝分裂器有丝分裂时由微管及其结合蛋白组成的有丝分裂时由微管及其结合蛋白组成的星体星体(aster)和和纺锤体纺锤体(spindle)组成。组成。动粒动粒kinetochore中心体周期中心体周期中心体中心体：与微管装配、细胞分裂密：与微管装配、细胞分裂密切相关的细胞器，静止期细胞通常切相关的细胞器，静止期细胞通常含有一个中心体。含有一个中心体。中心体中心体中心粒中心粒周围无定型物质周围无定型物质中心体周期中心体周期G1期期: 有一对相互垂直中心粒有一对相互垂直中心粒.G1期末开始复制。期末开始复制。S期期:两中心粒稍有分离，各自两中心粒稍有分离，各自在其垂直方向长出一个子中心在其垂直方向长出一个子中心粒，复制完成。粒，复制完成。G2期期：复制的中心粒延长完成：复制的中心粒延长完成，连同它组装的星体开始向两，连同它组装的星体开始向两极分离。极分离。M期末期末：每个子细胞各获得一：每个子细胞各获得一对中心粒。对中心粒。 细胞增殖周期细胞增殖周期0412812356791013141511小时小时G1期期S期期(DNA合成合成)G2期期M期期G0期期有丝分裂有丝分裂 (mitosis) 染色质组装为染色体染色质组装为染色体 有丝分裂器形成，遗传物质均分有丝分裂器形成，遗传物质均分 核仁、核膜的消失和重建核仁、核膜的消失和重建一一. 有丝分裂过程：有丝分裂过程：前期、中期、后期、末期前期、中期、后期、末期 染色质凝聚染色质凝聚核被膜崩解核被膜崩解纺锤体形成纺锤体形成1. 前期前期赤道面赤道面(equatorial plane)赤道面赤道面(equatorial plane)后期后期(anaphase)细胞质分裂细胞质分裂：从从后期开始，肌动蛋白和肌球后期开始，肌动蛋白和肌球蛋白聚合的微丝，在细胞膜下形成的蛋白聚合的微丝，在细胞膜下形成的收缩环收缩环，将细胞缢缩，使细胞质均匀地分成两部分，形将细胞缢缩，使细胞质均匀地分成两部分，形成两个子细胞。成两个子细胞。微管动力蛋白与有丝分裂微管动力蛋白与有丝分裂1.在极间微管重叠区间相互滑在极间微管重叠区间相互滑动使中心体向两极分开。动使中心体向两极分开。2.沿动粒微管运动，在其解聚沿动粒微管运动，在其解聚时将染色体锚定在微管上。时将染色体锚定在微管上。分裂后期：分裂后期：纺锤体极间微管纺锤体极间微管()端组装延端组装延长。长。动粒微管动粒端动粒微管动粒端()去组装。去组装。vThe pushing and pulling forces drive the chromosomes to the metaphase plateMT behavior during formation of the metaphase plate. Initially,MT from opposite poles are different in length.Experimental demonstration of the importance of mecha- nical tension in metaphase checkpoint control.减数分裂减数分裂减减数数分分裂裂减数分裂减数分裂2 2） 偶线期（合线期）偶线期（合线期）vv联会复合体联会复合体synaptonemal complex 每一配对结构中共有每一配对结构中共有4条紧密结合在一起的染条紧密结合在一起的染色单体，称色单体，称四分体四分体。四分体四分体tetrad同源染色体同源染色体减数分裂减数分裂Sister chromatidNonsister chromatidTetrad联会复合体消失联会复合体消失同源染色体分离同源染色体分离 以以交叉交叉点相连点相连染色体与核膜脱离染色体与核膜脱离四分体明显四分体明显交叉端化交叉端化chiasma terminalization减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂5 5）终变期）终变期减数分裂减数分裂二、第二次减数分裂二、第二次减数分裂前期前期偶线期偶线期( (配对配对) ) 前期前期粗线期粗线期( (重组重组) )前期前期细线期细线期( (凝集凝集) )前期前期双线期双线期前期前期终变期终变期中期中期后期后期末期末期前期前期中期中期后期后期末期末期有丝分裂有丝分裂体细胞分裂DNA复制一次细胞分裂一次子细胞染色体数目与母细胞相同前期短，染色体独立活动1个细胞形成2个遗传结构相同的子细胞减数分裂减数分裂形成生殖细胞DNA复制一次细胞分裂两次子细胞染色体数目减半前期长，发生联会、交叉等现象1个母细胞形成4个遗传结构不同的子细胞Metaphase IAnaphase ITelophase IInterphaseProphase IIMetaphase IITelophase II有丝分裂有丝分裂 vs 减数分裂减数分裂有丝分裂有丝分裂 vs 减数分裂减数分裂细细胞胞增增殖殖周周期期第二节第二节 细胞增殖周期细胞增殖周期细胞周期细胞周期 分裂间期：分裂间期：G1、S、G2分裂期：分裂期：M第二节第二节 细胞增殖周期细胞增殖周期后期后期有丝分有丝分裂间期裂间期有丝分裂有丝分裂期期(M期期)DNA合成前合成前期期(Gap1,G1)DNA synthesis(S期期)DNA合成后合成后期期(Gap2,G2)前期前期中期中期末期末期G1期期子细胞子细胞间期间期(interphase): G1G2 S有丝分裂期有丝分裂期(M phase)第二节第二节 细胞增殖周期细胞增殖周期0412812356791013141511小时小时G1期期S期期(DNA合成合成)G2期期M期期G0期期小鼠消化道上皮干细胞的周期时间小鼠消化道上皮干细胞的周期时间G0期期(静止期细胞静止期细胞)：暂时脱离细胞周期，停止暂时脱离细胞周期，停止分裂，去执行一定的生物学功能。在适当刺激下重新分裂，去执行一定的生物学功能。在适当刺激下重新进入细胞周期的细胞。进入细胞周期的细胞。细胞周期细胞周期(cell cycle)细胞周期各时相的动态细胞周期各时相的动态细胞周期各时相的动态细胞周期各时相的动态细胞周期各时相的动态细胞周期各时相的动态细胞周期各时相的动态细胞周期各时相的动态细胞周期各时相的动态细胞周期各时相的动态第三节第三节 细胞周期的调控细胞周期的调控 一、细胞周期调控蛋白一、细胞周期调控蛋白 1.细胞周期蛋白细胞周期蛋白（cyclin） 2.细胞周期蛋白依赖激酶细胞周期蛋白依赖激酶 (Cyclin-dependent kinase, Cdk） 3.Cdk 抑制因子抑制因子（Cdk inhibitor, CKI）细胞周期调控蛋白的发现细胞周期调控蛋白的发现成熟促进因子成熟促进因子(maturation promoting factor, MPF )：M期细胞质注射入期细胞质注射入蛙卵细胞内蛙卵细胞内成熟分裂成熟分裂催化亚单位催化亚单位： 细胞周期蛋白依赖激酶细胞周期蛋白依赖激酶 (Cdk1) 调节亚单位调节亚单位：CyclinBCyclin-Cdk复合物：复合物：1.细胞周期蛋白细胞周期蛋白(Cyclin)： 一类随细胞周期时相变化呈周期性合成和降解一类随细胞周期时相变化呈周期性合成和降解的蛋白质。的蛋白质。分类：分类：A、B、C、D、E、F、G、H、T。 分子中存在约分子中存在约100氨基酸组成的保守序列氨基酸组成的保守序列周期周期蛋白框蛋白框，介导与，介导与Cdk 结合。结合。2.细胞周期蛋白依赖激酶细胞周期蛋白依赖激酶(Cyclin-dependent kinase,Cdk)： 催化靶蛋白质的催化靶蛋白质的Ser和和Thr的磷酸化，作用于不的磷酸化，作用于不同的细胞周期事件。在整个细胞周期中表达量同的细胞周期事件。在整个细胞周期中表达量较为恒定。较为恒定。按发现顺序命名按发现顺序命名:Cdk 18不同不同cyclinCdk复合物启动细胞周期的不同步骤复合物启动细胞周期的不同步骤Cyclin and CdksCyclin/CdkcomplexCyclinCdkG1-CdkCyclin DCdk 4, Cdk 6 G1/S-CdkCyclin ECdk 2S-CdkCyclin ACdk 2M-CdkCyclin BCdk 1 G1期期CKI抑制抑制Cdk cyclinCdk激素激素生长因子生长因子G1晚期晚期cyclinG1-Cdk S期期G2期期M-CdkM期期 每种不同的每种不同的cyclin-Cdk复合物都作为触发某个特定细胞复合物都作为触发某个特定细胞周期事件的分子开关。周期事件的分子开关。G1bG1cG1dSG2MG0PDGFREGFRG1aCyclin DCyclin ECyclin ECyclin ACyclin A,BE2FCdk1cyclinBTyr15-pThr161-pWeelCAKCdk1cyclinBThr161-pcdc25Cdk1cyclinBCdk活化激酶活化激酶（Cdk activating kinase,CAK） cyclinH Cdk7 p36 作用：作用：使使Cdk 上上Thr161磷酸化（活性磷酸化）磷酸化（活性磷酸化）Weel激酶激酶：使使Cdk 上上Tyr15磷酸化（抑制性磷酸化）磷酸化（抑制性磷酸化）M-Cdk活化活化M-Cdk核纤层蛋白核纤层蛋白P 核膜崩解核膜崩解染色体凝集染色体凝集蛋白蛋白P染色体凝集染色体凝集CM130-P纺锤体形成纺锤体形成M phase3.CDK激酶抑制因子激酶抑制因子(Cyclin-dependent kinase inhibitors,CKI)1. CIP/KIP家族：家族： p21、p27对对G1期期CDK起抑制作用，直接起抑制作用，直接 抑制抑制 DNA复制。复制。2. INK4家族：家族： p16、p15主要抑制主要抑制CDK4和和CDK6活性，活性，阻止阻止G1S。Cdk抑制物蛋白能使细胞周期阻滞于抑制物蛋白能使细胞周期阻滞于G1期期激活激活活化的活化的p53结合到结合到p21基因的调控区基因的调控区转录转录翻译翻译转转录录R点：点：G1期晚期的一特定时期。是调节细胞增殖周期的开关。期晚期的一特定时期。是调节细胞增殖周期的开关。接受多种环境信号的调节，控制细胞是否进接受多种环境信号的调节，控制细胞是否进入下一个周期。入下一个周期。 1. G1期期 检测点检测点(R点点)DNA复制检测点复制检测点纺锤体连接检测点纺锤体连接检测点R点点Cdk抑制物蛋白能使细胞周期阻滞于抑制物蛋白能使细胞周期阻滞于G1期期激活激活活化的活化的p53结合到结合到p21基因的调控区基因的调控区转录转录翻译翻译本节重点：本节重点：1减数分裂和有丝分裂各期形态学变化标志。减数分裂和有丝分裂各期形态学变化标志。2.减数分裂和有丝分裂意义及异同。减数分裂和有丝分裂意义及异同。3.细胞周期各时相生物化学变化特点。细胞周期各时相生物化学变化特点。4.细胞周期调控因素，如何调控。细胞周期调控因素，如何调控。G1bG1cG1dSG2MG0PDGFREGFRG1ap53p16, p15p21p27pRBp21p27Cyclin DCyclin ECyclin ECyclin ACyclin A,BE2F