第十二章细胞增殖及其调控
名词解释
1、胞质分裂cytokinesis
细胞周期的一部分，在此期间一个细胞分裂成两个子细胞。
2、灯刷染色体lampbrush chromosome
较普遍存在于鱼类、两栖类等动物的卵母细胞减数分裂双线期，由具有转录活性的染色质环形成类似灯刷的特殊巨大染色体。
3、动粒kinetochore
位于着丝粒外表面、由蛋白质形成的结构，是纺锤体微管的附着位点。
4、多线染色体polytene chromosome
染色体DNA进过多次复制而不分开、呈规则并排的巨大染色体，昆虫中的巨大染色体形态特征最为典型。
5、泛素ubiquitin
真核细胞中高度保守的小分子蛋白，与要降解的蛋白质的赖氨酸残基共价连接，指导蛋白质在蛋白酶体中的进行降解。
6、泛素依赖性降解途径ubiquitin-dependent pathway
在E1、E2、E3三种酶的催化下，通过一些列级联反应将泛素连接到靶蛋白上，最后由26S 蛋白酶体特异性识别被泛素化的底物并将其降解，同时释放出来泛素单体以备循环利用。
7、放射自显影术autoradiography
通过检测放射性标记物质在细胞内的定位来观察某一特定生化反应过程的技术。在含有放射性同位素的组织切片上涂一薄层感光乳胶，乳胶经组织发出的射线曝光、显影，在显微镜下观察银颗粒的定位，可以获知细胞中有放射性信号的位点。
8、后期anaphase
有丝分裂中姐妹染色单体分离并产生向极运动的时段，由后期A及后期B组成。后期A是有丝分裂中染色体拉向两极的向极运动，后期是纺锤体两极进一步远离。
9、后期促进复合物anaphase-promoting complex，APC
泛素连接酶，通过泛素依赖性蛋白降解途径，降解参与姐妹染色单体分离的蛋白质，使细胞从中期向后期转换。
10、间期interphase
细胞周期中细胞分裂期之间的时期。
11、检验点checkpoint
细胞周期的调控点，检验细胞从一个周期时相进入下一个时相的条件是否适合。
12、减数分裂meiosis
染色体DNA复制一次而细胞连续分裂两次，使染色体数目减半的细胞分裂形式。产生的子细胞只含有母细胞每对同源染色体中的一条。是真核生物形成成熟生殖细胞的分裂方式。
13、结构异染色质constitutive heterchromatin
在细胞的所有时期均保持凝聚状态的染色质。主要有高度重复的序列DNA构成。
14、联会synapsis
在减数分裂过程中，同源染色体彼此配对的过程。
15、联会复合体synaptonemal complex，SC
减数分裂前期I染色体配对时，同源染色体之间形成的一种复合结构，既有利于同源染色体间的基因重组，也有利于同源染色体的分离。
有丝分裂的第一个阶段。其中复制的染色体已凝聚，但还没有与有丝分裂纺锤体相连。17、前中期prometaphase
有丝分裂过程中，从核被膜破裂、纺锤体微管捕捉住染色体，到染色体迁移到细胞赤道板之间的时期。
18、染色单体chromatid
在间期复制的染色质进入有丝分裂后通过着丝粒相连的成对的棒状结构，其中每个棒状结构被称为染色单体。
19、染色体chromosome
真核细胞分裂中期由DNA及其结合蛋白组成的高度压缩的棒状结构。
20、染色质chromatin
在间期细胞中构成染色体的DNA、组蛋白及其他非组蛋白形成的线性复合体。
21、同源染色体homologous chromosome
二倍体细胞中能够配对的染色体，每条染色体来自不同的亲本。每对同源染色体携带两个拷贝的遗传物质，每条染色体各含其一。
22、细胞周期cell cycle/cell division cycle
一次细胞分裂结束到下次分裂完成之间的有序过程。
23、细胞周期调控系统cell-cycle control system
调节细胞周期运行的蛋白质网络系统
24、异染色质heterochromatin
在细胞间期保持高度凝聚状态、染色较深、不具有转录活性的染色质。
25、有丝分裂mitosis
细胞核分裂的过程。复制的染色体分离产生两个子细胞核，每个子细胞核的染色体与母细胞染色体完全相同。
26、有丝分裂纺锤体mitotic spindle
有丝分裂过程中，由微管及其结合蛋白、纺锤体两极组成的装置，在有丝分裂过程中对复制后的染色体的排列与运动有重要作用。
27、中期metaphase
有丝分裂或减数分裂过程中，所有染色体与两极的动粒微管相连，排列在纺锤体的赤道板上的时期。
28、中心粒centriole
直径约0.2um，长约直径2倍的圆柱状结构，由9组平行排列的纤维组成，每组纤维由三联体微管组成。中心粒几乎总是成对出现，两者呈垂直排列。
29、中心体centrosome
由一对相互垂直的柱状中心粒及周围无定型的电子致密的基质组成，是微管组织中心。30、周期蛋白依赖性激酶cyclin-dependent kinase，CDK
与周期蛋白结合并活化，使靶蛋白磷酸化、调控细胞周期进程的激酶。
31、着丝粒centromere
将姐妹染色单体连接在一起形成有丝分裂染色体的主缢痕部位，着丝粒也是动粒形成及微管与动粒结合的区域。
32、G1期G1 phase
在细胞周期中从有丝分裂结束至DNA开始复制之间的间隔时期。
33、G2期G2phase
在细胞周期中从DNA复制结束至M期开始之间的间隔时期。
包括有丝分裂和胞质分裂在内的细胞周期时相。有丝分裂时，复制的染色体发生分离，进入新生的子细胞核内；胞质分裂时，细胞分裂为两个子细胞。
35、S期S phase
在细胞周期中发生DNA复制的时期。
36、细线期leptotene：染色体呈细线状，凝集于核的一侧；
偶线期zygotene：同源染色体开始配对，联会复合体开始形成，并且合成剩余0.3%的DNA；
粗线期pachytene：染色体联会完成，进一步缩短为粗线状结构；
双线期diplotene：配对的同源染色体相互排斥，开始分离，交叉端化，部分位点还在相连。
37、MPF mature promoting factor
即CDK1激酶。是一种使多种底物蛋白磷酸化的蛋白激酶，能促使细胞由G2期进入M期。由两个亚基组成，一种是细胞周期蛋白，另一个是周期蛋白依赖性的蛋白激酶，其中周期蛋白为调节亚基
38、细胞增殖cell proliferation
通过细胞分裂增加细胞数量的过程。是生物繁殖基础，也是维持细胞数量平衡和机体正常功能所必需。
39、细胞同步化Cell Synchronization
培养物中的所有细胞都处于细胞周期的相同阶段，称为细胞的同步化。细胞同步化分自然同步化和人工同步化。
40、条件突变体conditional mutants
在正常条件下，细胞表现出正常功能，但在某些条件下，功能出现异常，表现出突变的表型，将此类突变体称为条件突变体。利用条件突变体可研究细胞周期中的重要事件，发现细胞周期基因。例如温度敏感突变使细胞对于某种温度敏感，这样可用正常温度培养细胞而用突变温度来研究突变的事件。
41、染色体早熟凝集premature chromosome condensation,PCC
将处于分裂期(M期)的细胞与处于细胞周期其他阶段的细胞融合, 使其他期细胞的染色质提早包装成染色体, 这种现象称为染色体早熟凝集(premature chromosome condensation,PCC)。由于G1 、S、G2的DNA复制状态不同，早熟凝集的染色体的形态各异，如与M期细胞融合的G1期的染色体为单线状, S期为粉末状, G2期染色体为双线。
42、周期蛋白cyclin
参与细胞周期调控的蛋白，并且其浓度在细胞周期中是浮动的,呈周期性变化。随着细胞周期阶段的不同，有时浓度高大几千倍，有时有降为零。周期蛋白作为一种调节亚基，与周期蛋白依赖性的蛋白激酶结合并将之激活。
43、静止期细胞quiescent cell
又称G0期细胞，指暂时离开细胞周期，停止细胞分裂，去执行一定的生物学功能的细胞。
44、末期telophase
染色体着丝粒断裂后，染色单体分别移到纺锤体的两极并重新形成核膜的时期。该期的主要特点是:染色体解螺旋形成细丝, 核膜小泡重新包围两组染色体，相互融合, 形成完整的核膜和新的细胞核。
45、纺锤体spindle
在有丝分裂过程中由微管装配而成的纤维结构, 功能是将两套染色体均等分开。纺锤体微管的装配起始于中心体。
46、交叉chiasma
在减数分裂前期Ⅰ的双线期见到同源染色体交叉在一起，称为交叉。交叉是染色体交换后见到的一种现象。
47、重组节recombination nodules
重组节是同源染色体配对联会复合体中的球形、椭圆型或棒状的结节, 直径约为90nm, 是有蛋白质装配成的小体, 结构不清楚。重组节中含有催化遗传重组的酶类，因此推测某些重组节与染色体重组有关。
48、收缩环contractile ring
指胞质分裂开始时，大量的肌动蛋白和肌球蛋白在中间体处装配成微丝并相互组成微丝束，环绕细胞。
49、有丝分裂器
有丝分裂时，由微管及其结合蛋白所组成的纺锤体和中心复合体。
50、蛋白酶体proteasome
在细胞质基质中降解被泛素标记蛋白质的大分子蛋白复合体。
思考题
1、什么是细胞周期？细胞周期各时期主要变化是什么？
从上一次细胞分裂结束开始，经过物质积累过程，直到下一次细胞分裂结束为止，称为一个细胞周期。它包括细胞生长、DNA复制和细胞分裂，最终将细胞遗传物质和其他内含物分配给两个子代细胞。
一个细胞周期可分为G1、S、G2和M四个时期。主要变化如下：
①G1期：G1期细胞的物质代谢活跃，进行RNA和蛋白质的合成，细胞体积增大，dNTP积累，为细胞进入S期做准备。在G1晚期由检验点，检验前次有丝分裂是否完成、外界环境条件是否合适、细胞是否充分长大、DNA是否有损伤。多数细胞的细胞周期时间长短主要由G1期决定
②S期：主要事件是DNA复制，常染色质与异染色质的复制不同步进行，DNA量加倍
③G2期：合成大量的蛋白质，但此期合成的蛋白与前两期的不同，主要为细胞进入M期做好充分准备，如合成着丝粒蛋白质、成熟促进因子、细胞周期蛋白B和微管蛋白等
④M期：核膜破裂，核仁消失，染色质形成染色体，子染色体移向两级，在两级形成子核，胞质分裂，形成两个子细胞。
2、细胞周期时间是如何测定的？
1）脉冲标记DNA复制和细胞分裂指数观察测定法
这种方法适用于细胞种类构成相对简单，细胞周期时间相对较短，周期运转均匀的细胞群体。应用3H-TdR短期饲养细胞，数分钟至半小时后，将3H-TdR洗脱，置换新鲜培育液并继续培养。随后，每个半小时或一小时取样，做放射自显影观察分析，从而确定细胞周期各个时相的长短。经3H-TdR短暂标记后，凡是处于S期的细胞均被标记。置换新鲜培养液后培养一段时间，被标记的细胞将陆续进入M期。最先进入M期的标记细胞是被标记的S期最晚期细胞。所以，从更换培养液开始，到被标记的M期细胞开始出现为止，所经历的时间为G2期时间T G2。从被标记的M期细胞开始出现，到其所占M期细胞总数的比例达到最大值时，所经历的时间为M期时间T M。从被标记的M期细胞数占M期细胞总数的50%开始，经历到最大值，再下降到50%，所经历的时间为S期T S。从被标记的M期细胞开始出现并逐渐消失，到被标记的M期细胞再次出现，所经历的时间为一个细胞周期总时间T C。T C减去T G2、T M、T S后所剩余的时间即为T G1。
2）流式细胞仪测定法
流式细胞仪是一种快速测定和分析流体中细胞或颗粒物各种参数的大型实验仪器。它可以逐个地分析细胞或颗粒物的某个参数，也可以结合各种细胞标记技术，同时分析多个参数。流式细胞仪在细胞周期研究中应用广泛。应用流式细胞仪测定细胞周期，可以通过监察细胞DNA含量在不同时间内的变化，从而确定细胞周期时间的长短。
3、细胞周期同步化由那些方法？比较其优点。
可以分为人工选择同步化和人工诱导同步化（
人工选择同步化：M期细胞选择法
优点：细胞没有经过任何药物处理，因而未受到任何药物伤害，能够真实反应细胞周期状况，且细胞同步化效率高。但此方法也有不理想之处，即分离的细胞数量少，成本高。
密度梯度离心法
优点：简单省时，效率高，成本低。但缺点是对大部分种类的细胞并不适用。
人工诱导同步化：DNA合成阻断法
优点是同步化效率高，几乎适合所有体外培养的细胞体系，缺点是细胞经过药物处理对细胞有可能有伤害分裂中期阻断法
优点是操作简便效率高，缺点是这些药物的毒性相对较大，若处理的时间长，所得到的细胞常常不能恢复正常细胞周期运转。
4、比较有丝分裂和减数分裂的异同点。
相同点：都为二分分裂方式；分裂过程中均有有丝分裂器的出现；都有明显的细胞核特别是染色体的变化。
不同点在于：
5、细胞通过什么机制将染色体排列到赤道板上？有何生物学意义？
现在有两个学说解释染色体在赤道板上的列队。一个假说是牵引假说：该假说认为染色体排列到赤道板上是两级的纺锤体微管向两级牵引的结果，当两侧的拉力相等时即使染色体排列到赤道板上；另一个假说是推拉假说，该假说认为染色体排列到赤道板上是两级的星体向中间推动染色体的结果，当两级推力相等时即使染色体排列到赤道板上。
6、说明细胞分裂后期染色单体分离和向两极移动的运动机制。
后期A假说(微管去聚合假说)：动粒微管变短是由于其动粒端解聚所造成的，而这种解聚又是由于马达蛋白沿动粒微管向极部运动的结果。染色体动粒微管在动粒处去组装而缩短，在分子马达的作用下染色体向两极移动。
后期B假说(纺锤体微管滑动假说)：极微管长度加长,极微管间产生滑动，两极之间的距离逐渐拉长，介导染色体向极运动。
7、试述动粒的结构及机能。
动粒又叫着丝点，是附着于着丝粒上的一种细胞结构。动力可分为内板、中间间隙、外板和纤维冠4个部分。在细胞分裂过程中，微管与动粒相连，牵引染色体在分裂中期进行染色体列队，在分裂后期，牵引分开的染色体分别向细胞的两极运动。
8、说明细胞分裂过程中核膜破裂和重装配的调节机制。
在细胞分裂的前期末，活化的MPF促使构成核纤层结构的核纤层蛋白磷酸化，导致核纤层结构瓦解，核膜破裂形成膜泡。在细胞分裂末期，APC已经介导了有丝分裂周期蛋白的降解，导致MPF失活。染色体开始去凝集，核纤层开始去磷酸化并围绕染色质重新形成核纤层结构，膜泡围绕核纤层结构重新形成新的核膜。
9、细胞周期中有哪些主要检验点？有什么作用？
细胞周期检验点主要有：R点，G1/S，G2/M，中期/后期，即：G1期中的R点或限制点，S 期的DNA损伤检验点、DNA复制检验点，G2/M检验点，M中期至M后期又称纺锤体组装检验点等。
（1）G1/S检验点：start点(酵母)或R点(动物)，控制细胞由静止状态的G1进入DNA合成期，检查DNA是否损伤，细胞外环境是否适宜。
（2）G2/M检验点：是决定细胞一分为二的控制点，检查DNA是否损伤，细胞体积是否足够大。
（3）中-后期检验点（纺锤体组装检验点）：检查染色体是否完全分离。
通过细胞周期检验点的调控使细胞周期能正常动转，从而保证了遗传物质能精确地均等分配，产生具有正常遗传性能和生理功能的子代细胞，如果上述检验点调控作用丢失，就会导致基因突变、重排，使细胞遗传性能紊乱，增殖、分化异常，细胞癌变甚至死亡。
10、举例说明CDK激酶在细胞周期中是如何执行调节功能的。
细胞周期调控包括正调控、负调控和信号反应。CDK激酶是正调控因子，是细胞沿周期运行的引擎蛋白。以MPF为例：
MPF是一种使多种底物蛋白磷酸化的蛋白激酶，即CDK1激酶（p34cdc2激酶），由p34cdc2蛋白和周期蛋白B结合而成，p34cdc2蛋白只有和周期蛋白B结合才有可能表现出激酶活性。CDK1激酶活性首先依赖于周期蛋白B含量的积累。周期蛋白B一般在G1期的晚期开始合成，通过S期，其含量不断增加，到达G2期，其含量达到最大值，CDK1激酶的活性随周期蛋白B浓度变化而变化。CDK2激酶的活性还受到激酶与磷酸酶的调节。活性的CDK1激酶可使更多的CDK1激酶活化。随周期蛋白B含量达到一定程度，CDK1激酶活性开始出现，到G2晚期阶段，CDK1激酶活性达到最大值并一直维持到M期的中期阶段。
CDK1激酶通过使某些蛋白质磷酸化，改变其下游的某些蛋白质的结构和功能，实现其调控细胞周期的目的。CDK1激酶催化底物磷酸化有一定的位点特异性。它一般选择底物中某个特定序列中的某个丝氨酸或苏氨酸残基。CDK1激酶可以使讯多蛋白质磷酸化，其中包括组蛋白H1、核纤层蛋白A、B、C、等。
活化的CDK1激酶促使分裂期细胞在分裂前期执行以下生化时间：染色质开始浓缩形成有丝分裂染色体；细胞骨架解聚，有丝分裂纺锤体开始组装；高尔基复合体、内质网等细胞器解体，形成小的膜泡。
在有丝分裂后期，活化的后期促进因子APC主要街道两类蛋白降解：后期抑制因子和有丝分裂周期蛋白。前者维持姐妹染色单体粘连，抑制后期启动；后者的降解意味着CDK1激酶失去活性，有丝分裂即将结束，即染色体开始去凝集，核膜重建。