《醫(yī)學細胞生物學：第十二章 細胞增殖》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《醫(yī)學細胞生物學：第十二章 細胞增殖（99頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、細胞為什么要細胞為什么要 “傳宗接代傳宗接代”？細胞增殖：細胞數(shù)目擴增，生長分裂細胞增殖：細胞數(shù)目擴增，生長分裂細胞如何才能細胞如何才能“傳宗接代傳宗接代”？ 第十二章第十二章 細胞增殖細胞增殖 cell proliferation第一節(jié)第一節(jié) 細胞周期細胞周期第二節(jié)第二節(jié) 細胞分裂細胞分裂第三節(jié)第三節(jié) 細胞周期的調(diào)控細胞周期的調(diào)控第四節(jié)第四節(jié) 細胞增殖周期與醫(yī)學細胞增殖周期與醫(yī)學第一節(jié)第一節(jié) 細胞周期細胞周期（cell cycle）一、細胞周期概述一、細胞周期概述 細胞增殖周期細胞增殖周期 指細胞從上一次指細胞從上一次分裂結束開始到下一次分裂結束為止分裂結束開始到下一次分裂結束為止所經(jīng)歷的全
2、過程。所經(jīng)歷的全過程。思考：哪些細胞頻繁經(jīng)歷細胞增殖周期？思考：哪些細胞頻繁經(jīng)歷細胞增殖周期？間期間期分裂期分裂期（有絲分裂，（有絲分裂，M Mitosisitosis）細胞周期細胞周期G G1 1期期（DNADNA合成前期，合成前期，G Gap1ap1）G G2 2期期（DNADNA合成后期合成后期, ,G Gap2ap2）S S期期（DNADNA合成期，合成期， DNA DNA S Synthesis )ynthesis )細胞周期四個連續(xù)的時期：細胞周期四個連續(xù)的時期：G G1 1期、期、S S期、期、G G2 2期、期、M M期期G G0 0期細胞期細胞分化相細胞分化相細胞G G0 0
3、期細胞期細胞不能分裂，處于特殊的休眠狀態(tài)，不能分裂，處于特殊的休眠狀態(tài)，但在一定條件下會重新進入細胞周期而分裂。但在一定條件下會重新進入細胞周期而分裂。按增殖性狀分：按增殖性狀分：連續(xù)增殖細胞連續(xù)增殖細胞暫不增殖細胞（暫不增殖細胞（G G0 0期細胞）期細胞）不再增殖細胞（不育細胞）不再增殖細胞（不育細胞）二、細胞周期各期的主要特征二、細胞周期各期的主要特征細胞在分裂前需要做準備嗎？細胞在分裂前需要做準備嗎？你認為需要做哪些準備呢？你認為需要做哪些準備呢？1.1.G1G1期期RNARNA和蛋白質合成和蛋白質合成 合成合成RNARNA是細胞進入是細胞進入S S期的必要條件期的必要條件 合成合成D
4、NADNA復制有關的酶等蛋白質復制有關的酶等蛋白質 蛋白質磷酸化蛋白質磷酸化細胞膜轉運功能增強細胞膜轉運功能增強 2.S2.S期期新中心粒形成新中心粒形成DNADNA復制復制蛋白質合成蛋白質合成 組蛋白合成與組蛋白合成與DNADNA復制同步進行復制同步進行新中心粒的形成新中心粒的形成Centrosome中心體中心體3.G3.G2 2期期DNADNA含量此時已經(jīng)比含量此時已經(jīng)比G G1 1期期增加一倍增加一倍RNARNA合成合成蛋白質合成蛋白質合成 主要合成與主要合成與M M期細胞結構和功能期細胞結構和功能 有關的蛋白質有關的蛋白質最后細胞分裂成兩個相同的子細胞最后細胞分裂成兩個相同的子細胞4.
5、M4.M期期染色體緊縮染色體緊縮, ,分配到兩個子細胞區(qū)域分配到兩個子細胞區(qū)域RNARNA合成停止，蛋白質合成下降。合成停止，蛋白質合成下降。染色質染色質染色體染色體細胞在增殖過程中會遇到障礙么？細胞在增殖過程中會遇到障礙么？遇到障礙怎么辦遇到障礙怎么辦? ?三、細胞周期檢查點三、細胞周期檢查點 （check point） 細胞周期中有幾個點負責監(jiān)控周細胞周期中有幾個點負責監(jiān)控周期中細胞及環(huán)境的狀況，如條件不合期中細胞及環(huán)境的狀況，如條件不合適就阻滯細胞周期進程，這些點稱為適就阻滯細胞周期進程，這些點稱為檢查點。檢查點。 限制點（限制點（R R點）點）（一）（一）G G1 1/S/S期檢查點期
6、檢查點(R(R點點) ) 監(jiān)測細胞生長狀態(tài)、環(huán)境條件、監(jiān)測細胞生長狀態(tài)、環(huán)境條件、DNADNA損傷情況損傷情況（二）（二）S S期檢查點期檢查點 監(jiān)測監(jiān)測DNADNA復制有沒有完成復制有沒有完成（三）（三）G G2 2/M/M期檢查點期檢查點 監(jiān)測細胞生長狀態(tài)、環(huán)境條件、監(jiān)測細胞生長狀態(tài)、環(huán)境條件、DNADNA損傷情況損傷情況（四）（四）M M期檢查點期檢查點 監(jiān)測紡錘體有沒有組裝好監(jiān)測紡錘體有沒有組裝好第二節(jié)第二節(jié) 細胞分裂細胞分裂（cell division）一、無絲分裂一、無絲分裂（amitosis)二、有絲分裂二、有絲分裂（mitosis）三、減數(shù)分裂三、減數(shù)分裂（meiosis）一、
7、無絲分裂一、無絲分裂 又稱直接分裂，指間期細胞核又稱直接分裂，指間期細胞核直接分裂成大小大致相同的兩部分，直接分裂成大小大致相同的兩部分，細胞分裂過程中不形成染色體和紡細胞分裂過程中不形成染色體和紡錘絲的細胞分裂形式。錘絲的細胞分裂形式。二、二、有絲分裂有絲分裂又稱間接分裂，指細胞通過形成紡錘絲又稱間接分裂，指細胞通過形成紡錘絲和染色體將遺傳物質平均分配到子細胞和染色體將遺傳物質平均分配到子細胞中的細胞分裂形式。中的細胞分裂形式。 前期前期（prophaseprophase） 前中期前中期（prometaphaseprometaphase） 中期中期（metaphasemetaphase） 后
8、期后期（anaphaseanaphase） 末期末期（telophasetelophase） 胞質分裂胞質分裂（cytokinesiscytokinesis）1.1.前期前期染色質凝集染色質凝集核仁解體核仁解體分裂極確定分裂極確定 前期前期前期末一些蛋白質結合到染色體著絲粒前期末一些蛋白質結合到染色體著絲粒 外側，形成一種特殊結構，稱為外側，形成一種特殊結構，稱為動粒動粒（kinetochorekinetochore），在細胞分裂過程中，在細胞分裂過程中與染色體移動有關。與染色體移動有關。熒光照片顯示染色體的動粒熒光照片顯示染色體的動粒 動粒動粒動粒結構圖動粒結構圖染色質纖維染色質纖維內(nèi)層內(nèi)層
9、中間層中間層外層外層著絲粒著絲粒動粒動?？ㄍㄍ?.2.前中期前中期核膜破裂核膜破裂紡錘體形成紡錘體形成染色體與紡錘體相連染色體與紡錘體相連中心體中心體前中期前中期紡錘體紡錘體（spindlespindle）是細胞分裂）是細胞分裂過程中出現(xiàn)的一種與染色體分離過程中出現(xiàn)的一種與染色體分離相關的臨時性細胞器。相關的臨時性細胞器。紡錘體有三種類型的微管：紡錘體有三種類型的微管：星體微管星體微管動粒微管動粒微管重疊微管重疊微管 動粒微管動粒微管星體微管星體微管重疊微管重疊微管3.3.中期中期染色體凝集程度最高染色體凝集程度最高染色體排列在細胞中央染色體排列在細胞中央 赤道面上赤道面上中期中期4.4.后
10、期后期姐妹染色單體分離，姐妹染色單體分離，并向細胞兩極移動。并向細胞兩極移動。后期后期5.5.末期末期子染色體解凝集子染色體解凝集核仁再次出現(xiàn)核仁再次出現(xiàn)核膜重新裝配核膜重新裝配形成兩個子細胞核形成兩個子細胞核到到核核仁仁融融合合核核仁仁在在一一個個細細胞胞周周期期中中的的變變化化核仁解體核仁解體核仁聚合核仁聚合返回末期末期6.6.胞質分裂胞質分裂細胞質成分分配到兩個子細胞區(qū)域細胞質成分分配到兩個子細胞區(qū)域細胞拉長細胞拉長質膜凹陷，出現(xiàn)收縮環(huán)，最后形成質膜凹陷，出現(xiàn)收縮環(huán)，最后形成兩個子細胞兩個子細胞胞質分裂胞質分裂分裂溝分裂溝由肌球蛋白和肌動蛋白由肌球蛋白和肌動蛋白絲組成的收縮環(huán)絲組成的收縮
11、環(huán)間期細胞間期細胞末期細胞末期細胞后期細胞后期細胞中期細胞中期細胞前期細胞前期細胞卡通卡通movmov三、減數(shù)分裂三、減數(shù)分裂又稱成熟分裂，是生殖細胞形成又稱成熟分裂，是生殖細胞形成過程中的一種特殊的有絲分裂形式，過程中的一種特殊的有絲分裂形式，主要特點是主要特點是DNADNA復制一次，細胞復制一次，細胞連續(xù)分裂兩次。連續(xù)分裂兩次。推動細胞增殖的推動細胞增殖的“發(fā)動機發(fā)動機”是什是什么？么？細胞增殖過程是自發(fā)的還是細胞增殖過程是自發(fā)的還是受到嚴格控制的？受到嚴格控制的？第三節(jié)第三節(jié) 細胞周期的調(diào)控細胞周期的調(diào)控細胞增殖調(diào)控的秘密終于被發(fā)現(xiàn)了！細胞增殖調(diào)控的秘密終于被發(fā)現(xiàn)了！20012001年因
12、為對細胞增殖調(diào)控研究的年因為對細胞增殖調(diào)控研究的杰出貢獻而獲得諾貝爾生理學獎杰出貢獻而獲得諾貝爾生理學獎一、常用的細胞周期調(diào)控研究系統(tǒng)一、常用的細胞周期調(diào)控研究系統(tǒng) 1. 1. 酵母酵母 2. 2. 蛙卵蛙卵 3. 3. 哺乳動物體外培養(yǎng)細胞哺乳動物體外培養(yǎng)細胞裂裂殖殖酵酵母母芽芽殖殖酵酵母母返回返回蛙蛙卵卵返回返回哺哺乳乳動動物物體體外外培培養(yǎng)養(yǎng)細細胞胞二、調(diào)控細胞周期的關鍵因子二、調(diào)控細胞周期的關鍵因子1. M1. M期促進因子的發(fā)現(xiàn)期促進因子的發(fā)現(xiàn) 19701970年：將年：將M M期細胞與間期細胞融合培養(yǎng)，期細胞與間期細胞融合培養(yǎng)，間期細胞出現(xiàn)了染色體凝集，被稱為間期細胞出現(xiàn)了染色體凝
13、集，被稱為染色體超前凝集。染色體超前凝集。M期期細胞細胞M期期細胞細胞M期期細胞細胞S期期細胞細胞G1期期細胞細胞G2期期細胞細胞此現(xiàn)象提示在此現(xiàn)象提示在M M期細胞中存在一種誘導期細胞中存在一種誘導染色體凝集的物質，稱為染色體凝集的物質，稱為M M期促進因子期促進因子MPFMPF（M M-phase-phase-P Promoting romoting F Factor actor ）。）。19711971年年: :發(fā)現(xiàn)成熟卵細胞的細胞質發(fā)現(xiàn)成熟卵細胞的細胞質能誘導卵母細胞分裂，變?yōu)槌墒炻鸭毎?。能誘導卵母細胞分裂，變?yōu)槌墒炻鸭毎?。卵母細胞被卵母細胞被驅動進入驅動進入M期期卵母細胞仍然卵母細胞
14、仍然停滯在停滯在G2期期注射注射M期期細胞的細胞的細胞質細胞質注射間期注射間期細胞的細胞的細胞質細胞質此現(xiàn)象提示在成熟卵細胞的細胞質中存在此現(xiàn)象提示在成熟卵細胞的細胞質中存在一種誘導細胞分裂的物質，稱為成熟促進一種誘導細胞分裂的物質，稱為成熟促進因子因子MPF(MPF(M Maturation-aturation-P Promoting romoting F Factor)actor)。M M期促進因子期促進因子= =成熟促進因子成熟促進因子=MPF=MPF達成共識：達成共識：能夠促進細胞進入能夠促進細胞進入M M期，進行分裂。期，進行分裂。 2.周期蛋白周期蛋白19831983年年HuntH
15、unt等發(fā)現(xiàn)細胞中有一類蛋白質等發(fā)現(xiàn)細胞中有一類蛋白質的含量隨細胞周期進程變化而變化，的含量隨細胞周期進程變化而變化，在下一個細胞周期中又重復這一消長現(xiàn)象，在下一個細胞周期中又重復這一消長現(xiàn)象，因此被命名為因此被命名為細胞周期蛋白細胞周期蛋白( (cyclincyclin) )，簡稱周期蛋白。簡稱周期蛋白。cyclincyclin的含量隨細胞周期進程變化而變化的含量隨細胞周期進程變化而變化3.3.周期蛋白依賴性激酶周期蛋白依賴性激酶HartwellHartwell和和NurseNurse等發(fā)現(xiàn)一類在周期調(diào)控中等發(fā)現(xiàn)一類在周期調(diào)控中起關鍵作用的激酶，它們只有與周期蛋白起關鍵作用的激酶，它們只有與
16、周期蛋白結合后才表現(xiàn)出激酶活性，因此被稱為結合后才表現(xiàn)出激酶活性，因此被稱為周期蛋白依賴性激酶周期蛋白依賴性激酶（ c cyclin-yclin-d dependent ependent k kinase inase ，CdkCdk) )。cyclin cyclin 調(diào)節(jié)亞單位調(diào)節(jié)亞單位 cyclin-Cdkcyclin-Cdk復合物復合物Cdk Cdk 催化亞單位催化亞單位cyclin-Cdkcyclin-Cdk復合物是蛋白激酶，能使復合物是蛋白激酶，能使許多與細胞周期有關的蛋白質磷酸化，許多與細胞周期有關的蛋白質磷酸化，結構功能改變，從而啟動或調(diào)節(jié)細胞結構功能改變，從而啟動或調(diào)節(jié)細胞周期事
17、件，因此被稱為驅動細胞周期周期事件，因此被稱為驅動細胞周期進程的引擎。進程的引擎。MPFMPF也是這類激酶也是這類激酶。三、三、CdkCdk活性的調(diào)節(jié)活性的調(diào)節(jié)1.1.周期蛋白對周期蛋白對CdkCdk活性的調(diào)節(jié)活性的調(diào)節(jié) 細胞中周期蛋白含量的周期性變化導細胞中周期蛋白含量的周期性變化導致致cyclin-Cdkcyclin-Cdk復合物周期性地裝配和解聚，復合物周期性地裝配和解聚，從而使從而使CdkCdk的激酶活性發(fā)生周期性變化，的激酶活性發(fā)生周期性變化，觸發(fā)細胞周期事件周期性發(fā)生。觸發(fā)細胞周期事件周期性發(fā)生。 M-Cdk的活性的活性cyclin的的含量含量細胞周期中細胞周期中M-CdkM-Cd
18、k活性的變化受活性的變化受cyclincyclin含量的影響含量的影響脊椎動物和芽殖酵母中主要的脊椎動物和芽殖酵母中主要的cyclin和和Cdk cyclin-Cdk 脊椎動物脊椎動物 芽殖酵母芽殖酵母 復合物復合物 cyclin Cdk cyclin Cdk G1-Cdk cyclinD Cdk4, Cdk6 Cln3 Cdk1 G 1/S-Cdk cyclinE Cdk2 Cln1,2 Cdk1 S-Cdk cyclinA Cdk2 Clb5,6 Cdk1 M-Cdk* cyclinB Cdk1* Clb1,2,3,4 Cdk1 *M-Cdk即即MPF *Cdk1即脊椎動物和裂殖酵母中的即
19、脊椎動物和裂殖酵母中的Cdc2，芽殖酵母中的，芽殖酵母中的Cdc28。觸發(fā)有絲分裂觸發(fā)有絲分裂觸發(fā)觸發(fā)DNA復制復制M-cyclinG1-cyclin2.2.磷酸化對磷酸化對CdkCdk活性的調(diào)節(jié)活性的調(diào)節(jié)CdkCdk的活性還要受到幾種激酶的精細調(diào)節(jié)的活性還要受到幾種激酶的精細調(diào)節(jié)3.Cdk3.Cdk抑制蛋白對抑制蛋白對CdkCdk活性的調(diào)節(jié)活性的調(diào)節(jié) 細胞中還有一些對細胞中還有一些對CdkCdk激酶活性起負調(diào)控激酶活性起負調(diào)控作用的蛋白質，稱為作用的蛋白質，稱為CdkCdk抑制蛋白抑制蛋白(Cdk inhibitor protein,CKI)(Cdk inhibitor protein,CK
20、I)。 p16,p21,p27p16,p21,p27等等四、細胞周期運轉的調(diào)控四、細胞周期運轉的調(diào)控1. G1. G1 1-Cdk-Cdk 和和G G1 1/S-Cdk/S-Cdk促進細胞促進細胞 從從G G1 1期向期向S S期轉換期轉換芽殖酵母中芽殖酵母中S-CdkS-Cdk抑制蛋白抑制蛋白Sic1Sic1的水解控制的水解控制G G1 1期向期向S S期轉換期轉換2.S-Cdk2.S-Cdk確保確保S S期中期中DNADNA 只復制一次只復制一次S-Cdk 觸觸發(fā)發(fā)DNA復復制制復制起始點識別復合物（復制起始點識別復合物（ORCORC）ORCORC結合位點結合位點前復制復合物（前復制復合物
21、（pre-RCpre-RC）S-CdkS-Cdk觸發(fā)觸發(fā)S S開始開始DNADNA復制復制完成完成3.M-Cdk3.M-Cdk（即（即MPFMPF）促進細胞進入）促進細胞進入M M期期 M-Cdk 的作用底物 M 期激酶的 作用時間 結果 作用底物 H1 組蛋白 M 期,S 期 M 期染色體濃縮 核纖層蛋白 M 期早期 核膜破裂 核仁蛋白 M 期早期 阻止核糖體合成 肌球蛋白 M 期 抑制胞質分裂 M-CdkM-Cdk使使核核纖纖層層蛋蛋白白磷磷酸酸化化4.APC觸發(fā)中期向后期轉換M-Cdk激活的后期促進復合物的后期促進復合物（anaphase-promoting complex,APC）使姐
22、妹染色單體分離。使姐妹染色單體分離。APCAPC誘導的水解作用觸發(fā)姐妹染色單體分離誘導的水解作用觸發(fā)姐妹染色單體分離5. M-cyclin的降解促使的降解促使 細胞完成分裂細胞完成分裂卡通各種因素通過影響各種因素通過影響cyclin-Cdk來間接影響細胞周期來間接影響細胞周期發(fā)動機發(fā)動機加速器加速器制動器制動器Cyclin-CdKCyclin-CdK？生長因子生長因子 細胞表面相應受體細胞表面相應受體 觸發(fā)觸發(fā)一系列信號傳遞反應一系列信號傳遞反應 激活細胞周期激活細胞周期控制系統(tǒng)，相應調(diào)節(jié)蛋白產(chǎn)生控制系統(tǒng)，相應調(diào)節(jié)蛋白產(chǎn)生 調(diào)控調(diào)控細胞周期的進行細胞周期的進行表皮生長因子、轉化生長因子等表皮生
23、長因子、轉化生長因子等1.生長因子生長因子細胞質細胞核活化細胞周期控制系統(tǒng)活化細胞周期控制系統(tǒng)生長因子生長因子生生長長因因子子對對細細胞胞周周期期的的影影響響2.2.抑癌基因抑癌基因抑癌基因是抑癌基因是正常細胞增殖過程中的負調(diào)控正常細胞增殖過程中的負調(diào)控因子，它編碼的蛋白質往往起阻止細胞周期因子，它編碼的蛋白質往往起阻止細胞周期進程的作用，進程的作用，其功能與癌基因相拮抗。其功能與癌基因相拮抗。p53、Rb等等原癌基因與抑癌基因對細胞周期的影響原癌基因與抑癌基因對細胞周期的影響正常的正常的細胞增殖細胞增殖過度的過度的細胞增殖細胞增殖過度的過度的細胞增殖細胞增殖結果結果抑癌基因抑癌基因抑癌基因失
24、活抑癌基因失活細胞周期細胞周期控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)原癌基因原癌基因突變使一個原癌突變使一個原癌基因過度活化基因過度活化發(fā)動機發(fā)動機加速器加速器制動器制動器Cyclin-CdKCyclin-CdK生長因子生長因子抑癌基因抑癌基因癌基因癌基因檢查點機制檢查點機制? ? ?第四節(jié)第四節(jié) 細胞增殖周期與醫(yī)學細胞增殖周期與醫(yī)學一、細胞周期與組織再生一、細胞周期與組織再生二、細胞周期與疾病二、細胞周期與疾病 1.1.細胞周期與腫瘤細胞周期與腫瘤 2.2.細胞周期與艾滋病細胞周期與艾滋病三、細胞周期與衰老三、細胞周期與衰老各期的主要特征各期的主要特征細胞增殖周期分為細胞增殖周期分為G G1 1期、期、S S期、
25、期、G G2 2期和期和M M期。期。本章重點本章重點有絲分裂分為以下幾個階段：有絲分裂分為以下幾個階段： 前期前期（prophaseprophase） 前中期前中期（prometaphaseprometaphase） 中期中期（metaphasemetaphase） 后期后期（anaphaseanaphase） 末期末期（telophasetelophase） 胞質分裂胞質分裂（cytokinesiscytokinesis）各階段的主要特征各階段的主要特征cyclin-Cdkcyclin-Cdk復合物是蛋白激酶。復合物是蛋白激酶。cyclincyclin是其中的調(diào)節(jié)亞單位，通過其自身含是其中
26、的調(diào)節(jié)亞單位，通過其自身含量周期性地變化而周期性地調(diào)節(jié)量周期性地變化而周期性地調(diào)節(jié)CdkCdk的活性。的活性。CdkCdk是其中的催化亞單位是其中的催化亞單位, ,能使許多與細胞周能使許多與細胞周期有關的蛋白質磷酸化，結構功能改變，其期有關的蛋白質磷酸化，結構功能改變，其活性周期性地改變從而周期性地啟動或調(diào)節(jié)活性周期性地改變從而周期性地啟動或調(diào)節(jié)細胞周期事件。細胞周期事件。因此因此cyclin-Cdkcyclin-Cdk復合物被稱為驅動細胞周期復合物被稱為驅動細胞周期進程的引擎。進程的引擎。思考題思考題解釋下列名詞：解釋下列名詞：細胞增殖周期細胞增殖周期 細胞周期檢查點細胞周期檢查點有絲分裂有絲分裂 紡錘體紡錘體 動粒動粒細胞周期蛋白細胞周期蛋白 周期蛋白依賴性激酶周期蛋白依賴性激酶回答下列問題：回答下列問題：1.1.在動物胚胎早期發(fā)育中，有些細胞分裂周期極在動物胚胎早期發(fā)育中，有些細胞分裂周期極短，你認為可能是哪些時期縮短了，哪些沒變，短，你認為可能是哪些時期縮短了，哪些沒變，為什么？為什么？2.2.比較一下在細菌分裂和真核細胞分裂中，下列比較一下在細菌分裂和真核細胞分裂中，下列各項過程的異同各項過程的異同: :A.A.核被膜重組裝核被膜重組裝 B.DNAB.DNA復制復制 C.C.減數(shù)分裂減數(shù)分裂D.D.有絲分裂有絲分裂 E.E.細胞生長細胞生長
醫(yī)學細胞生物學：第十二章 細胞增殖
