细胞周期与细胞增殖

苑中2011 届高三生物二轮专题复习学案 1 “细胞增殖”相关知识的建构（2 课时） 一、减数分裂与基因的分离、自由组合定律 请画出能体现基因自由组合现象的细胞分裂图像

例1、（08 江苏）某种昆虫长翅（A）对残翅（a）为显性，直翅（B）对弯翅（b）为显性， 有刺刚毛（D）对无刺刚毛（d）为显性，控制这3 对性状的基因均位于常染色体上。现有这 种昆虫一个体基因型如下图所示，请回答下列问题。

（1）长翅与残翅、直翅与弯翅两对相对性状的遗传是否遵循基因自由组合定律，并说明理 由。 。 （2）该昆虫一个初级精母细胞产生的精细胞的基因型为____________。 （3）该昆虫细胞有丝分裂后期，移向细胞同一极的基因有 。 （4）该昆虫细胞分裂中复制形成的两个D 基因发生分离的时期有 ______ 。 （5）为验证基因自由组合定律，可用来与该昆虫进行交配的异性个体的基因型分别是

___________________________________________________________________________ 。 二、细胞分裂与可遗传变异 请画出可遗传变异种类的概念图 苑中2011 届高三生物二轮专题复习学案 2 1、 基因重组（非同源染色体的自由组合、交叉互换） 例2、（07 广东）在减数分裂中每对同源染色体配对形成四分体，四分体中的非姐妹染 色单体之间经常发生交换。实验表明，交换也可以发生在某些生物体的有丝分裂中，这种现 象称为有丝分裂交换。图39—1 是某高等动物一个表皮细胞发生有丝分裂交换的示意图，其

中D 和d，E 和e，F 和f 表示某对同源染色体上的三对等位基因。 图39—1 交换过程示意图（左：交换前的染色体；右：交换后的染色体） （1）请问该细胞在发生有丝分裂交换后，产生几种基因型的子代表皮细胞？并分别写出基 因型_________________________________________________________________。 （2）如果不考虑该生物产生配子时发生的交换，那么该生物产生的配子有几种基因型？并

中国药物与临床２００７年４月第７卷第４期Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｒｅｍｅｄｉｅｓ＆Ｃｌｉｎｉｃｓ，Ａ　Ｊ　２００７，Ｖｏｌ　７，Ｎｏ．４　

系膜细胞增殖与细胞周期调节蛋白　刘书馨陈香美　系膜细胞增殖是多种肾小球疾病的共同特征。　包括免疫介导的肾小球疾病如ＩｇＡ肾病、膜增殖性　肾小球肾炎、狼疮肾炎：代谢性肾病如糖尿病肾病；　血流动力学异常介导的肾病如５／６肾切除等。继发　于系膜细胞增殖的细胞外基质（ＥＣＭ）增多和肾小球　滤过功能下降是慢性肾脏病（ＣＫＤ）进展的重要原　因。因此。调控系膜细胞增殖具有重要的意．义。针对　不同类型的损伤．肾脏的各种固有细胞可表现为增　殖、肥大、凋亡、分化等。而不同细胞的不同反应决定　了这种肾小球损伤的组织病理学和临床表现特征。　这些细胞反应乍看上去毫不相关。实际上。细胞的最　终命运是在细胞周期水平由共同的调控者——细胞　周期调节蛋白决定的。　１细胞周期　自１８８２年发现细胞分裂以来，许多生物学家进　行了大量的相关研究。但直到２Ｏ世纪５Ｏ年代，随着　ＤＮＡ是遗传物质这一观念的形成及ＤＮＡ双螺旋结　构的确立。细胞周期的概念才逐渐成形。从一次有丝　分裂结束到下一次有丝分裂结束为一个细胞周期．　分为Ｇ。期、ｓ期、Ｇ　期和Ｍ期。细胞在Ｇ。期完成必　要的生长和物质准备．在ｓ期完成其遗传物质——　染色体ＤＮＡ的复制。在Ｇ　期进行必要的检查及修　复以保证ＤＮＡ复制的准确性。然后在Ｍ期完成遗　传物质到子细胞中的均等分配。并使细胞一分为二。　在Ｇ，晚期有一个关键的限制点，也称“Ｒ点”：通过Ｒ　点的细胞将不可逆地进入Ｓ期直至完成细胞分裂．　否则则可因环境或内部信号变化而继续留在Ｃ。期。　细胞周期是在细胞周期调节蛋白的严密调控下完成　的，包括正调控蛋白——细胞周期蛋白（ｃｙｃｌｉｎｓ）和　细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶（ＣＤＫ）和负调控蛋　白——细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶抑制剂（ＣＫＩ）。　细胞周期平均时间为Ｇ，期１２　ｈ。Ｓ期６　ｈ，Ｇ　期６　ｈ，　Ｍ期３０　ｎｌｉｎ［　。　肾脏损伤后出现的细胞增殖、肥大或者凋亡取　基金项目：国家自然科学基金重点基金资助项目（３０６３００３３）；　国家自然科学基金面上项目（３０５７０８５６）　作者单位：１００８５３北京，中国人民解放军总医院肾内科　决于细胞周期的变化［　］：增殖是细胞顺利通过细胞　周期；肥大是细胞进入细胞周期但无法通过晚Ｇ，期　（Ｇ，／ｓ期阻滞）；凋亡是退出细胞周期，通常发生在Ｇ，　期。细胞周期变化是上述细胞形态的共同通路。因此　解释了为什么一个特定的细胞群会同时发生增殖和　凋亡．尽管增殖和凋亡是两个独立的事件。　２细胞周期调节蛋白　细胞周期最终是由主要位于细胞核内的细胞周　期调节蛋白调控的。细胞周期各个埘相转化的正向　调控是由不同的ｃｙｃｌｉｎｓ和相应的ＣＤＫ完成的。Ｃｖ—　ｃｌｉｎｓ的半衰期非常短（＜３０—６０　ｍｉｎ），在整个细胞周　期中其蛋白水平不断变化；相反地．ＣＤＫ蛋白构成　性表达．在细胞周期各时相中蛋白表达水平不变。但　是．ＣＤＫ必须通过与相应的ｃｙｃｌｉｎｓ结合后才发生翻　译后激活。ＣＫＩ通过抑制ｃｙｃｌｉｎｓ—ＣＤＫ复合物负调控　细胞周期．导致细胞周期阻滞。总之。在细胞周期的　调控中．ｃｙｃｌｉｎｓ和ＣＤＫ扮演了正向调控的角色。而　ＣＫＩ扮演了负向调控的角色。　细胞周期的不同时相是在不同的ｃｙｃｌｉｎｓ—ＣＤＫ—　ＣＫＩ的精密调控下完成的。在早Ｇ，期起作用的是　ｃｙｃｌｉｎＤ１／Ｄ２／Ｄ３、ＣＤＫ２／ＣＤＫ４。相应的ＣＫＩ是ｐ１５、　ｐ１６、ｐ１８、ｐ１９、ｐ２０、ｐ２１ｃｉｐ　（ｐ２１）、ｐ２７　（ｐ２７）、ｐ５７；晚　Ｇ，期和Ｓ期起作用的分别是ｃｙｃｌｉｎＥ１／Ｅ２一ＣＤＫ２和　ｃｙｃｌｉｎ　Ａ—ＣＤＫ２。相应的ＣＫＩ均是ｐ２１、ｐ２７、ｐ５７；Ｍ　期起作用的是ｃｙｃｌｉｎＡ、Ｂ、ｃｄｃ２和ｐ２１。　・　３　系膜细胞增殖与细胞周期调节蛋白　与消化道和肝脏细胞不同．正常成年肾脏固有　细胞的转换率非常低。，Ｈ掺入实验发现只有不足　１％～２％的系膜细胞处于ＤＮＡ合成期［　。然而。在疾　病状态下．系膜细胞可以出现明显的增殖。细胞周期　调节蛋白在其中发挥了重要的作用。　３．１　系膜细胞增殖与ｃｙｃｌｉｎｓ和ＣＤＫ　体外在各种促有丝分裂素的作用下系膜细胞出　现增殖与特定的细胞周期蛋白变化有关。例如血小板　衍生生长因子（ＰＤＧＦ）、内皮素（ＥＴ）一１和碱性成纤维　细胞生长因子的促增殖作用与早Ｇ，期ｃｙｃｌｉｎＤ升高、　晚Ｇ，期ｃｙｃｌｉｎＥ升高和ｓ期ｃｙｃｌｉｎＡ升高有关［　］

细胞周期的调控和细胞增殖

细胞周期是细胞生命周期中的一个重要阶段，通过严密调控确保细胞按照一定的顺序进行有序的DNA复制和细胞分裂。细胞周期的调控主要包括细胞周期检查点、细胞周期调控因子及其调控网络的作用等方面。

一、细胞周期检查点

细胞周期检查点是细胞在特定时期对其自身状态的监测点，主要有G1/S检查点、G2/M检查点和M检查点。这些检查点的功能在于确保细胞在细胞周期的不同阶段保持稳定和正确的进行。

1. G1/S检查点

G1/S检查点位于细胞周期的G1期和S期之间，主要监测细胞的DNA是否完整以及是否有足够的生物小分子供应，这是控制是否进入DNA复制的关键检查点。如果细胞通过检查，则进入S期进行DNA复制，否则进入G0期停滞。

2. G2/M检查点

G2/M检查点位于细胞周期的G2期和M期之间，主要监测细胞DNA复制是否正确完成以及是否有DNA损伤。只有当细胞通过这一检查点时，才能进入有丝分裂的M期。

3. M检查点 M检查点位于细胞分裂的中期，主要监测染色体是否正确连接到纺锤体上，并确保该连接是稳定的。只有当细胞通过这一检查点时，才能完成有丝分裂，将染色体均匀地分配给两个子细胞。

二、细胞周期调控因子及其调控网络

细胞周期调控因子主要包括Cyclins和Cyclin-dependent kinases

(CDKs)。Cyclins与CDKs形成复合物，通过磷酸化作用来调控细胞周期的不同阶段。

1. Cyclins

Cyclins是调控细胞周期的关键调节蛋白，其数量在不同的细胞周期阶段发生变化。不同类型的Cyclins与特定的CDKs形成复合物，起到调控细胞周期的作用。

2. CDKs

CDKs是Cyclin-dependent kinases的缩写，是一类酶的家族。它们与Cyclins结合形成复合物，通过磷酸化调控细胞周期的不同阶段。CDKs活性的变化在细胞周期的不同阶段发生，由Cyclins的表达调控。

细胞增殖周期和TK1

细胞各组成部份在不断发展变化的基础上还要不断增殖，产生新细胞，以代替衰老、死亡和创伤所损失的细胞，这是机体新陈代谢的表现，也是机体不断生长发育、赖以生存和延续种族的基础。

细胞以分裂的方式进行增殖，每次分裂后所产生的新细胞必须经过生长增大，才能再分裂。现在把细胞增殖必须经过生长到分裂的过程称为细胞周期。换句话说，细胞增殖周期(或细胞周期)是指细胞从一次分裂结束开始生长，到下一次分裂结束所经历的过程。细胞增殖周期可分为两个时期，即间期和分裂期。

细胞分裂以后进入间期，在此期间细胞进行着结构上和生物合成上复杂的变化。结构上的变化，有赖于细胞内的生物大分子的合成。与DNA分子复制有关的各项活动是间期活动的中心。间期又分为以下三个分期：

DNA合成前期(G 1 期)

此期细胞内进行着一系列极为复杂的生物合成变化，如合成各种核糖核酸(RNA)及核蛋白体，这些物质的形成，导致结构蛋白和酶蛋白的形成，酶控制着形成新细胞成份的代谢活动，与DNA合成有关的酶活性增高。此期持续时间一般较长，有的细胞历时数小时至数日，有的甚至数月。进入G1期的细胞，可有三种情况：①不再继续增殖，永远停留在G1期直至死亡。如表皮角质化细胞、红细胞等;②暂时不增殖。如肝、肾细胞，它们平时保持分化状态，执行肝、肾功能，停留在G1期，如肝、肾受到损伤，细胞大量死亡需要补充时，它们又进入增殖周期的轨道。这些细胞又可称为Go期细胞。有人认为Go期细胞较不活跃，对药物的反应也不敏感;③继续进行增殖。例如骨髓造血细胞、胃肠道粘膜细胞等。

DNA合成期(S期)

从G1末期到S初期、细胞内迅速形成DNA聚合酶及四种脱氧核苷酸。S期主要特点是利用G1期准备的物质条件完成DNA复制，并合成一定数量的组蛋白，供DNA形成染色体初级结构。在S期末，细胞核DNA含量增加一倍，为细胞进行分裂作了准备。DNA复制一旦受到障碍或发生错误，就会抑制细胞的分裂或引起变异，导致异常细胞或畸形的发生。S期持续时间大约7～8小时。