第五版细胞生物学——细胞增值调控

第五版细胞生物学——细胞增值调控的思维导图，介绍了细胞周期、细胞分裂、细胞周期调控、癌细胞的知识，PS:CDK量在细胞周期中不会发生太大变化，只有活性发生变化

细胞增值调控

• 细胞周期
  • 时期划分：
    • 1.G1
      • 不同细胞，周期时间差异最大时期
      • 非遗传物质的累积期
        • G1期末开始复制中心体
    • 2.S
      • 遗传物质的累积期
    • 3.G2
      • 检查是否准备好
        • 中心体分离
    • 4.M
      • 分裂开始至结束
    • 5.G0
      • 有些细胞会暂时离开细胞周期，停止细胞分裂
  • 增值角度分类：
    • 1.连续分裂期
      • 表皮生发层细胞，骨髓细胞（部分）
    • 2.休眠期
      • G0期细胞。如：淋巴细胞、肝、肾细胞
    • 3.不分裂期
      • 终端细胞。如：神经、肌肉、多形核细胞
  • 细胞周期同步化
    • 1.自然同步化
      • 发生的细胞
        • 多核体
          • 黏菌，疟原虫
          • 某些水生动物的受精卵，如：海胆、海参、两栖类
      • 特点：
        • 增值抑制解除后的同步分裂
          • 例：
            • 真菌的休眠种子移入适宜环境，一起发芽
    • 2.人工同步化
      • 1.选择同步化
        • 1.有丝分裂选择法
          • 原理：
            • M期的细胞与培养皿的附着性低，振荡脱离收集
          • 特点：
            • 获得细胞少
        • 2.细胞沉降分离法
          • 原理：
            • 不同时期的细胞体积与重量有显著差异
          • 特点：
            • 对于大多数细胞不适用
      • 2.诱导同步化
        • 1.DNA合成阻断法
          • 原理：
            • 选用DNA合成抑制剂，可逆地抑制DNA和策划给你。
            • 常用TdR双阻断法。使细胞处于G1与S期交界处
          • 特点：
            • 优点：
              • 同步化效率高，对体外培养都适用
            • 缺点：
              • 1.产生非均衡生长
              • 2.个别细胞体积增大
        • 2.中期阻断法
          • 原理：
            • 用秋水仙素等细胞分裂抑制剂，使细胞阻断在中期
          • 特点：
            • 优点：
              • 1.不产生非均衡生长
              • 2.效率高
            • 缺点：
              • 可逆性较差
• 细胞分裂
  • 实质：
    • 遗传物质形态结构变化和在细胞中空间位置的变化
  • （例）有丝分裂
    • 时期：
      • 1.前期
        • 行为：
          • 1.染色质凝缩
            • 形态结构变化
          • 2。动粒微管开始装配
          • 4.中心体开始移动。
          • 为位置变化做准备（为形成纺锤体做准备）
      • 2.前中期
        • 行为：
          • 1.核膜核仁解体
          • 2.微管与动粒结合
          • 空间位置变化
          • 3..核骨架剧烈变化
            • 形态结构变化
        • 产生结构：
          • 早期纺锤体（不标准）
        • 与染色体动力学机制有关
      • 3.中期
        • 行为：
          • 染色体排列在赤道板上
            • 空间位置变化
      • 4.后期
        • 行为：
          • 姐妹染色单体分开
        • 时期分为：
          • 1.后期A
            • 遗传物质从中间分开到两级去
          • 2.后期B
            • 细胞从球形→被拉长
          • 与染色体动力学机制有关
      • 5.末期
        • 行为：
          • 1.染色体到达两级
          • 2..核膜核仁组装
          • 空间位置变化
          • 3..染色体去浓缩
            • 形态结构变化
      • 6.胞质分裂期
        • 行为：形成收缩环
    • 与有丝有关的亚细胞结构
      • 1.中心体
      • 2.纺锤体
        • 结构：
          • 中心体发出：
            • 1.动粒微管
              • 捕获染色体
            • 2.极微管
              • 未捕获染色体，形成交错区
            • 伸向细胞内
            • 3.星微管
              • 伸向其他方向
      • 3.动粒结构域
    • 染色体动力学机制
      • 1.染色体列队
        • 1.捕捉
          • 动粒结构域与动粒微管结合
            • 由Mad和Bub蛋白调控
        • 2.排队
          • 目的：
            • 为了遗传物质的正确分配
      • 2.染色体分离
        • 1.染色体向两级移动
          • 时期：
            • 后期A
          • 原理：
            • 动粒微管解聚，动粒蛋白结合在动粒上，在ATP供能下，向两级移动
          • 动力来源：
            • 牵拉：动粒微管对染色体拉力
            • 推力：星体对染色体推力
        • 2.细胞拉长
          • 时期：
            • 后期B
          • 原理：
            • 极微管的延长，交错区变多，马达分子移动，交错区拉长
• 细胞周期调控
  • 检验内容：
    • G1：细胞大小，营养物质准备，遗传物质是否损伤，生长因子是否到位
    • G2：细胞大小，遗传物质是否复制完毕
  • 调控因子的发现
    • 1.MPF：有丝分裂促进因子
      • 水平：
        • 细胞水平
      • 研究对象：
        • Hela细胞
      • 技术：
        • 仙台病毒诱导细胞融合
    • 2.MPF：成熟促进因子
      • 水平：
        • 分子水平
      • 研究对象：
        • 非洲爪蟾
      • 技术：
        • 显微注射
      • 实验：
        • 孕酮+蛋白质合成阻断剂→细胞不能成熟
      • 结论
        • 发现了MPF，蛋白质，P32+P45（二者结合有激酶活性）
    • 3.CDC基因
      • 水平：
        • 分子水平
      • 研究对象：
        • 酵母细胞
      • 技术：
        • 突变
      • 结论：
        • 发现P34CDC2P32=CDK1 （丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化激酶，本身不具激酶活性，只有与周期蛋白结合后才有激酶活性）
    • 4.MPF活性
      • 对象：
        • 海胆卵细胞
      • 结论：
        • 1.发现了细胞周期蛋白
        • 2.细胞周期蛋白A\B调控MPF活性
  • 只有周期蛋白依赖性激酶CDK（P32与P34cdc2）+细胞周期蛋白才调控+CDK活性抑制因子
  • 时期调控
    • G1→S期
      • 调控因子：
        • CDK2/CDK4/CDK6+细胞周期的那白D/E/A
      • 调控目的：
        • 促进DNA复制延伸
      • 调控过程：
        • 调控因子结合后，释放出转录因子，促进转录
      • 只能复制一次
        • 原因：
          • DN复制执照假说
            • 执照因子（Mcm蛋白）在细胞内一开始，前一次分裂时与染色体一起进入细胞核，启动后被降解，所以只能复制一次
    • S→G2→M期
      • DNA复制延伸检验点
      • S期，CDC25活性低，Weel活性高（只生长不分裂）
        • 若CDC25活性高，Weel活性低（提早分裂）
    • G2→M期
      • 调控因子
        • CDk1+周期蛋白A\B
      • 调控过程：
        • 1.细胞周期蛋白B在G1晚期合成，G2期Max
        • 2.CDK1活性在G2晚期合成，维持到M中期
        • 3.CDK1使底物磷酸化，组蛋白H1磷酸化→染色体凝缩，核纤层蛋白磷酸化→核膜解体
          • 可激活APC，进行负反馈调节，降解自身
      • CDK1激酶的调控
        • 目的：
          • 为了在准确时间进入M期
        • 调控过程：
          • 1.CDK1与细胞周期B结合（必需）
          • 2.CDK1/细胞周期蛋白B被Weel/mik1与CAK（CDK的激酶）将Thr14、Tyr15和Thr161磷酸化
          • 3.M期，Weel的活性下降，CDC25c使CDKThr14、Tyr15去磷酸化，去掉了CDK活性障碍
    • M中→M后
      • 实质：
        • 周期蛋白降解过程→泛素化过程
        • 原因：
          • DNA要从染色体→染色质，核膜逐渐产生
      • 调节过程：
        • 周期蛋白B、A被降解，CDK1活性丧失，被CDK1激酶磷酸化的蛋白（APC-后期促进因子）去磷酸化
          • APC-后期促进因子
            • 性质：
              • 蛋白质复合体、具有泛素化活性
            • 功能：
              • 1.调节M期细胞周期蛋白泛素化降解
              • 2.促进姐妹染色单体分离（粘连蛋白的降解）
            • 活性产生：
              • 一开始在动粒结构域上，与Mad和Bub结合，活性被抑制
              • M中期时，Mad与Bub引导动粒微管与动粒结合后脱离动粒，APC被释放，被CDK1激活，产生活性
• 癌细胞
  • 产生原因：
    • 细胞分裂调控基因出现了问题
  • 特点：
    • 1.细胞生长与分裂失去控制
    • 2.具有浸润性和扩散性
    • 3，细胞间相互作用改变
    • 4.mRNA表达谱改变或蛋白质活性改变
    • 5.体外培养的恶性转化细胞的特征
    • 5.抵御死亡
  • 相关基因：
    • 1.癌基因
      • 定义：
        • 控制细胞甚至和分裂的正常基因的突变形式,能引起细胞癌变.
    • 2.原癌基因
      • 定义：
        • 正常细胞中与病毒癌基因高同源性的基因,本身不具致癌能力,表达产物多为细胞生长分裂的调控因子,突变后可能有致癌能力。
    • 3.抑癌基因
      • 定义：
        • 正常细胞增殖过程中的负调控因子,编码的蛋白多在细胞周期的检验点上起阻止周期进程的作用.
• ps:CDK量在细胞周期中不会发生太大变化，只有活性发生变化