导图社区 细胞周期与细胞分裂
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细胞周期与细胞分裂
有丝分裂
有丝分裂过程
特点
有纺锤体的出现和染色体的变化
过程
分裂间期
分裂期
前期
染色质凝缩成具有明显特征的染色体。核仁解体、核膜消失，细胞质中出现纺锤体
纺锤体
是由大量微管纵向排列组成的中间宽两极小的细胞器，形状像纺锤
前中期
是染色体剧烈地运动，个别染色体剧烈地旋转、振荡徘徊于两极之间
中期
染色体排列到赤道板上，到姐妹染色单体开始分向两极的一段时间
后期
着丝粒分开，染色体单体移向两极
末期
染色体解螺旋形成细丝，出现核仁和核膜
胞质分裂
将细胞膜、细胞骨架、细胞器以及可溶性蛋白质等分配给两个子细胞
动物细胞胞质分裂
肌动蛋白与肌球蛋白Ⅱ的收缩形成收缩环
植物细胞胞质分裂
形成新的细胞板
有丝分裂机制
纺锤体微管
动粒微管
与动粒微管作用的分子发动机是动力蛋白
极微管
与极微管作用的分子发动机是驱动蛋白
星体微管
与星体微管作用的分子发动机是胞质动力蛋白
后期A
动粒微管去装配产生拉力
微管去聚合作用假说
后期B
极微管聚合产生推力
纺锤体微管滑动假说
胞质分裂机制
星体刺激模型
中央纺锤体刺激模型
星体松弛模型
减数分裂
减数分裂Ⅰ与减数分裂Ⅱ的形态变化
前期Ⅰ的形态变化
细线期
偶线期
粗线期
双线期
终变期
中期Ⅰ至末期Ⅰ的形态变化
中期Ⅰ
后期Ⅰ
末期Ⅰ及分裂间期
减数分裂过程中的遗传重组及其机制
减数分裂与有丝分裂的比较及意义
细胞周期调控
细胞周期调控系统
说明细胞周期受到类似于中央控制器的调控
有丝分裂促进因子的发现与鉴定
细胞融合实验
结果
S期有某种物质诱导G1期DNA进行复制的物质
S期的这种物质不能促使DNA已经复制的G2期DNA再次复制
染色体超前凝集(PPC)
将M期细胞与G1期、S期、G2期细胞进行融合，M期的细胞总是能够诱导非有丝分裂的细胞中的染色质凝缩
在M期细胞中一定有一种物质能使染色质由松散状态凝聚成染色体
G1期细胞与M期细胞融合
M期细胞诱导G1期细胞染色质发生凝集，成单线状
S期细胞与M期细胞融合
M期细胞诱导S期细胞染色体凝集，成粉末状
G2期细胞与M期细胞融合
M期细胞诱导G2期细胞染色质凝集，成双线状
促成熟因子(MPF)的发现
成熟促进因子
早期称为M-期促进因子，是指M期细胞中存在的促进细胞分裂的因子，也称扩散因子
MPF由催化亚基和调节亚基组成
周期蛋白
在细胞周期中有一种蛋白也呈周期性波动，同MPF一致
裂殖酵母细胞周期调控
裂殖酵母是研究细胞周期极好的材料，因为酵母中与细胞周期相关基因的突变很容易被识别
裂殖酵母的MPF
裂殖酵母无Cdc2蛋白，则不能进入分裂期，表明Cdc2蛋白是裂殖酵母进入M期的关键因子
Cdc13蛋白也是裂殖酵母进入M期必须的蛋白
裂殖酵母的Cdc2-Cdc13相当于非洲爪蟾的MPF；Cdc13是周期蛋白，相当于cyclin；Cdc2是周期蛋白依赖性蛋白激酶，相当于CDK
裂殖酵母MPF的活性调节
Cdc2-Cdc13复合物无活性
Week1激酶将Cdc2的Tyr15磷酸化(抑制作用)
CAK激酶将Cdc2的Thr161磷酸化(激活作用)
Cdc25使Y15磷酸化:MPF具有活性
芽殖酵母的细胞周期调控
芽殖酵母
芽殖酵母是以出芽的方式进行增殖的。芽殖酵母在G1期发动细胞周期的点称为起点(START)
G1期为关键点，进入S期需要Cdc28蛋白
芽殖酵母的SPF:异质二聚体，Cdc28蛋白相当于CDK；周期蛋白Cln1、Cln2、Cln3等
裂殖酵母与芽殖酵母调控比较
都只有一种蛋白激酶，裂殖酵母Cdc2，芽殖酵母为Cdc28
裂殖酵母只有一种细胞周期蛋白Cdc13，而芽殖酵母有多种
裂殖酵母的MPF控制从G2期到M期，而芽殖酵母SPF控制细胞从G1期到S期
哺乳动物细胞周期的控制
哺乳动物的细胞周期受一个小型Cdks家族调节
CDK与细胞周期调控
CDK活性
受细胞周期蛋白浓度的调控
受激活性与抑制性磷酸化的调控
CDK的蛋白酶与细胞周期转换
有丝分裂周期蛋白在遍在蛋白介导下降解促使细胞退出有丝分裂
后期促进复合物(APC/C)
促使从中期进入后期
蛋白酶体对降解作用
APC/C催化主要类型蛋白质泛素化降解
分离酶抑制蛋白
催化降解S期和M期周期蛋白，从而导致相应CDK失活
周期蛋白的结构特点
蛋白的氨基酸序列中靠近N端都有一个称为破坏框的同源区(通过实验证实没有破坏框的周期蛋白不会被降解)
APC/C与MPF作用促使细胞进入分裂后期
APC/C的激活需要被磷酸化
当MPF的活性在有丝分裂中期达到最高峰，它将APC磷酸化将其激活
接着发生周期蛋白B遍在蛋白多聚化，引起周期蛋白B的降解
由于周期蛋白B是MPF的一个必需亚基，它的降解势必导致MPF的失活；退出中期进入后期
在G1期的后期，APC失活，使得周期蛋白B的浓度升高，同时提高MPF的活性，以便进入下一个有丝分裂期
MPF促使细胞从G2期进入M期作用机制
通过CDK对蛋白质的磷酸化而实现
细胞周期关卡
G1期关卡
G2期关卡
中期关卡
细胞周期时相及研究方法
细胞周期的时相及细胞类型
细胞周期
指通过细胞分裂产生新细胞的生长开始到下一次细胞分裂形成子细胞结束为止所经历的过程
物质积累期和细胞分裂期
细胞周期时相
光学显微镜下细胞周期分为两个主要的时期，分裂间期G和M期
分裂间期，即新细胞的生长期
G1期
从M期结束到S期开始前的一段间歇期
主要合成rRNA、蛋白质、脂类和碳水化合物
S期
即DNA合成期
包括DNA合成、组蛋白的合成、DNA复制所需要酶的合成
DNA复制时，不同序列的复制先后是不同的:常染色质在先；异染色质在后；能转录的DNA在先；不能转录的DNA在后
G2期
即DNA合成后到有丝分裂前的一个间歇期
大量合成ATP、RNA、蛋白质，包括微管蛋白和成熟促进因子MPF等，为有丝分裂作准备
M期(有丝分裂期)
包括细胞的有丝分裂和胞质分裂两个过程
从细胞分裂开始到结束所经历的过程，也就是从染色体的凝缩、分离到平均分配到两个子细胞为止
RNA合成停止，蛋白质合成减少，以及染色体高度螺旋化
分裂后S期合成的DNA减半
细胞周期的类型(真核生物)
持续分裂细胞
由称周期性细胞，即在细胞周期中连续运转的细胞
G0细胞
又称休眠细胞，暂时脱离细胞周期，但在某些条件的诱导下重新进入细胞周期
终端分化细胞
即永久性失去了分裂能力的细胞
细胞周期各时相的合成活动
细胞进程与同步化研究
细胞同步化
是指在自然过程中发生的，或经人为处理使细胞所处周期一致性的过程。是进行细胞周期研究最基本的过程
类型
自然同步化
人工同步化
诱导同步化
控制培养条件，将非同步培养中的所有或大部分细胞暂时性地阻止在细胞周期的某个阶段，最终使所有细胞达到同步化生长
常用手段
改变温度、添加代谢抑制剂将细胞阻止在细胞周期的某一阶段
方法
DNA合成阻断法
高浓度的胸腺嘧啶
中期阻断法
秋水仙素
选择同步化
用物理方法将处于细胞周期中同一阶段的细胞从非同步的群体中分离出来
常用方法
有丝分裂选择法
是根据细胞在细胞周期的不同阶段的生理变化设计的一种方法
优点
不受药物的影响，同步化程度高
缺点
分离的细胞少，手续繁琐
细胞沉降分离法
主要用于悬浮培养的细胞，因同一时相的细胞大小并非都是一致的，所以获得的细胞的同步化程度有限
