细胞生物学 教学课件 ppt 作者 李瑶 主编第10章 细胞分裂与细胞周期.ppt

第10章：细胞分裂与细胞周期 * 第五节 细胞周期 一、细胞周期的概念 在真核细胞中，细胞周期的划分则相对比较清晰。可以根据光学显微镜下可见的细胞活动划分为两个主要阶段，即分裂期（M期）和细胞间期（interphase），M期包括有丝分裂（复制的染色体分配到两个子细胞核）和胞质分裂（细胞分裂为两个子细胞） 细胞间期是指两次M期之间的时期，也就是指细胞从第一次分裂结束产生新细胞到第二次分裂结束所经历的全过程。 第10章：细胞分裂与细胞周期 * 细胞周期的不同阶段 第10章：细胞分裂与细胞周期 * 依据细胞周期划分的细胞类型 根据其是否进入细胞周期，可将细胞划分为周期中细胞(cycling cell)、G0期细胞和终端细胞3种 停止分裂的细胞都是停止于DNA合成启动之前，也就是从细胞周期的G1期退出细胞周期。这不仅从能量消耗的角度对于细胞是合理的，而且从染色体和DNA倍性和稳定性方面考虑也是合理的 脱分化（dedifferentiation） 第10章：细胞分裂与细胞周期 * 细胞周期调控 细胞周期控制系统的研究概况 19世纪60年代，Yoshio Masui Sunkara发现有丝分裂因子(mitosis factor，MF) 后来被统称为成熟促进因子(maturation promoting factor，MPF)。 ?1960s Leland Hartwell分离出了几十个细胞分裂有关基因(cell division cycle gene，CDC)并确定了它们在细胞周期中的功能位置 第10章：细胞分裂与细胞周期 * 第10章：细胞分裂与细胞周期 * 第10章：细胞分裂与细胞周期 * 70年代，Paul Nurse等得到了许多细胞周期调控基因，如cdc2、cdc25、wee1等 Rao和Johnson(1970、1972、1974)先将Hela细胞同步化于不同阶段，然后与M期细胞混合，并诱导细胞融合。发现与M期细胞融合的间期细胞产生了形态各异的早熟凝集染色体(prematurely condensed chromosome，PCC) 不同类的M期细胞也可以诱导PCC产生，如人和蟾蜍的细胞融合时同样有这种效果，这就意味着M期细胞具有某种促进间期细胞进行分裂的因子，即成熟促进因子(maturation promoting factor，MPF) 第10章：细胞分裂与细胞周期 * 1983年Timothy Hunt首次发现周期蛋白(cyclin)。后来在青蛙、爪蟾、海胆、果蝇和酵母中均发现类似的情况，各类动物来源的细胞周期蛋白mRNA均能诱导蛙卵的成熟，说明这种蛋白在不同物种间是具有保守性。 1988年M. J. Lohka 纯化了爪蟾的MPF，经鉴定由32KD（P32）和45KD（P45）两种蛋白组成，二者结合后可使多种蛋白质磷酸化。Paul Nurse（1990）进一步的实验证明P32实际上是CDC2的同源物，而P45是cyclinB的同源物。 2001年Leland?Hartwell、Paul Nurse和Timothy?Hunt因对细胞周期调控机理的研究而荣获诺贝尔生理医学奖 第10章：细胞分裂与细胞周期 * 细胞周期控制系统的主要元件 CDK CDC只有与细胞周期蛋白结合才具有激酶活性，因此也被称为细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinase，CDK)。激活的CDK可将靶蛋白磷酸化而产生相应的生理效应，如将核纤层蛋白磷酸化导致核纤层解体、核膜消失，将H1磷酸化导致染色体的凝缩等等。这些效应的最终结果是导致细胞周期不断运行。因此，CDK激酶和其调节因子又被称作细胞周期引擎 第10章：细胞分裂与细胞周期 * 第10章：细胞分裂与细胞周期 * Cyclin 周期蛋白不仅仅起到激活CDK蛋白的作用，还决定了CDK何时、何处、将何种底物磷酸化，从而推动细胞周期的前进。目前从芽殖酵母、裂殖酵母和各类动物中分离出的周期蛋白有30余种，在脊椎动物中为A1-2、B1-3、C、D1-3、E1-2、F、G、H等。分为G1型、G1/S型S型和M型4类。各类周期蛋白均含有一段约100个氨基酸的保守序列，称为周期蛋白框，介导周期蛋白与CDK结合 第10章：细胞分裂与细胞周期 * 激酶复合体 脊椎动物 芽殖酵母 Cyclin CDK Cyclin CDK G1-CDK Cyclin D* CDK4 、6 Cln 3 CDK1(CDC28) G1/S-CDK Cyclin E CDK2 Cln 1、2 CDK1(CDC28) S-CDK Cyclin A CDK2 Clb 5、6 CDK1(CDC28) M-CDK Cyclin B CDK1(CDC2) Clb 1-4 CDK1(CDC28) 第10章：细胞分裂与细胞周期 *