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细胞分裂与细胞周期ppt课件

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细胞生物学第四版(13至17章)

细胞生物学第四版(13至17章)

一、MPF的发现及其作用
一、MPF的发现及其作用
• M期细胞中可能存在细胞有丝分裂促进因子：
M期细胞可以诱导PCC，暗示在M期细胞中可 能存在一种诱导染色体凝缩的因子，称为细 胞有丝分裂促进因子（MPF）。
M期细胞与G1（A）、S（B）和G2（C）期细胞融合诱 导早熟染色体凝缩（PCC）（图14-1）
CycA/B- CDK1 CycA/B- CDKA
CDC: 细胞分裂周期蛋白
Cyclin的周期性变化
植物细胞周期控制的图示
p21抑制作用的机理
五、细胞周期运转调控
细胞周期调控系统（cell cycle control system） 是指调节细胞周期运行的蛋白质网络系统。 CDK因对 细胞周期运行起着核心调控作用而被称为周期引擎分子。 不同种类的周期蛋白与不同种类的CDK结合，构成不 同的MPF。不同的MPF在细胞周期的不同时期表现活 性，因而对细胞周期的不同时期进行调节。MPF又被称 作细胞周期引擎。 （一）G2/M期转化与CDK1的关键性调控作用 （二）M期周期蛋白与细胞分裂中期向后期转化 （三）G1/S期转化与G1期周期蛋白依赖性CDK
四、CDK和CDK抑制因子
• CDK的活性受磷酸化修饰调节：细胞内存在多 种因子，对CDK分子结构进行磷酸化修饰，从 而调节CDK的活性。 • CDK抑制蛋白（CDK inhibitor, CKI）：指对 CDK起负调控作用的蛋白质，包括Cip/Kip家族 和INK家族。① Cip/Kip家族：包括p21、p27和 p57等，其中p21主要对G1期CDK（CDK2~4和 CDK6）起抑制作用 p21还与DNA聚合酶δ 的辅 助因子增殖细胞核抗原（PCNA）结合，抑制DNA 的复制；② INK家族：包括p16、p15、p18和 p19等，其中p16主要抑制CDK4和CDK6活性。

医学细胞生物学第13章细胞的分裂和细胞周期

医学细胞生物学第13章细胞的分裂和细胞周期
——细胞分裂的生物学意义
细胞分裂缓解表面积/体积压力
有效保证了生物遗传的稳定性；
细胞分裂是个体发生的基础； 是多细胞生物个体生长的基础； 参与器官组织的维持和更新。 机体内细胞增殖与凋亡的生死平衡
细胞分裂与细胞周期概述
——细胞分裂的生物学意义
细胞分裂缓解表面积/体积压力
有效保证了生物遗传的稳定性；
减数分裂（meiosis）
减数分裂的过程——第一次减数分裂
终变期
终变期交叉开始端化，同源染色体仅在 其端部靠交叉结合在一起，使染色体 （四分体）呈现O、8等特殊形态；此时， 前期I接近尾声，核仁消失，核膜崩解， 纺锤体形成，中期I即将来临。
减数分裂（meiosis）
减数分裂的过程——第一次减数分裂
细胞分裂
细胞周期开始
分裂结束所经历的规律性变化称为
细胞周期（cell cycle）,包括分裂 期（<5%）和分裂间期(>95%);
细胞生长
DNA复制
细胞周期 调节点
细胞周期及相关概念
细胞周期
分裂间期是新生细胞的生长过程， 根据细胞的生理生化的变化特点，
细胞分裂
细胞周期开始
可分为G1期、S期、G2期
间期
前期I
中期I
后期I
减数分裂（meiosis）
减数分裂的过程——第一次减数分裂
前期I
中期I
后期I：同源染色体分离移 向细胞两极；非同源染色体以 自由组合的方式进入两极； 末期I：胞质分裂后形成两 个子细胞，每个子细胞所含染 色体数为原来的一半；每条染 色体含两条染色单体；多数生 物染色体不会解聚，保持其染 非同源染色体自由组合 色体状态。
有丝分裂（mitosis）

细胞分裂和细胞周期调控

细胞分裂和细胞周期调控
3).后期Ⅱ：姐妹染色单体分离 ：在纺锤丝的牵引下分别向 两极移动并达到两极。
4).末期Ⅱ：形成核膜，染色
体去凝集，形成4个单
倍体的子细胞。
减数 分裂 和有 丝分 裂的 比较
减数分裂的生物学意义
◆保证染色体数目在世代交替中的恒定, 先减半成1n, 形成合子时, 又成为2n;
◆染色体间分离时的重组,提供了遗传的多 样性;
➢ 先GC，后AT，先常染色质，后异染色质 ➢ rDNA在S期前半程复制 ➢ X染色体长臂在S期末期复制
中心粒开始复制并完成
二、细胞周期各时相及主要事件
3. G2期 (DNA合成后期) 染色体凝集相关蛋白，微管蛋白 合成成熟促进因子，为M期作准备 完成0.3％DNA 复制 中心粒开始长大，向两极分离
G1＋S＋ G2
有丝分裂期(mitosis)
G0期(静止期)
若胞外信号为抑制性信号，细胞将延迟通过G1期，进 入一个特殊的静止期，不合成DNA， 称为G0期。 不进行分裂，处于静止状态数周甚至更久。 如某些免疫淋巴细胞, 肝,肾细胞等。
G0期
二、细胞周期各时相的动态变化
1. G1期(DNA合成前期)
多聚核糖体再形成
磷脂合成速率增加
Байду номын сангаасG2
M
RNA合成
RNA合成停止
放线菌素D敏感
蛋白质继续合成 蛋白质合成减少 微管蛋白合成
非组蛋白继续合成 DNA开始转录 染色体凝集分离
合成磷脂
多聚核糖体散开
三 细胞周期的调控 (Control of the Cell Cycle)
（一）研究周期调控系统常用的真核细胞系统 1.酵母 2.爪蟾胚胎细胞 3.体外培养的哺乳动物细胞

第五章细胞的分裂和分化ppt课件

第五章细胞的分裂和分化ppt课件
偶线期：出现联会和SC，二价体
前 期 粗线期：出现交换和重组 Ⅰ 双线期：交叉。交叉端化。持续时间长。
终变期：核仁、核膜消失，纺锤体形成。 同源染色体向赤道面移动。
37
联会（synapsis）:同源染色体配对的过程。 同源染色体（homologous chromosome）:大小 形态结构相同，一条来自父方，一条来自母方的一对 染联色会体复。 合体（synaptonemal complex）:联会过 程中，配对的同源染色体之间侧面紧密相贴形成了 一种蛋白质的复合物。 联会的结果，每对染色体形成一个二价体，如人形 成23个二价体
38
Chromosome recombination
39
间期
前期I(细线期) 前期I(偶线期) 前期I(粗线期) 前期I(双线期) 前期I(终变期)
中期 I
后期 I
末期 I
间期
前期 II
中期 II
后期 II
末期 II 减数分裂4示0 意图
细胞分裂
41
减数分裂的生物学意义
❖ 维持了遗传物质的稳定（体细胞2n=46
，生殖细胞 配子：精子和卵子 n=23，受精 后受精卵为2n=46）
❖ 是遗传学三大定律的细胞学基础（分离律、
自由组合律、连锁互换律）
❖ 是遗传和变异的细胞学基础（同源染色体
上的非姐妹染色单体的交换；非同源染色体以 及非同源染色体之间的非姐妹染色单体的自由 组合。）
42
三、个体发育中的细胞
（一）细胞分化 (differentiation) 概念：细胞分裂后形成的子细胞，彼此间逐渐出现差 异，发育成各形态不同、功能不同的成熟细胞的过程。 （二）细胞凋亡（apoptosis) （三）细胞全能性和干细胞 （四）细胞衰老

13细胞周期与细胞分裂

13细胞周期与细胞分裂
第十三章 细胞周期与细胞分裂
Cell Cycle and Cell Division
第十三章 细胞周期与细胞分裂
细胞周期

细胞分裂

细胞增殖的生物学意义：
细胞增殖（cell proliferation）是细胞生 命活动的重要特征之一, 是生物繁育的基础； 单细胞生物细胞增殖导致生物个体数量的 增加； 多细胞生物由一个单细胞（受精卵）分裂 发育而来，细胞增殖是多细胞生物繁殖基础； 成体生物仍需要细胞增殖，以取代衰老、 死亡的细胞，维持个体细胞数量的相对平衡和机体 的正常功能； 机体创伤愈合、组织再生、病理组织修复 等，都要依赖细胞增殖；


无丝分裂的特点：
不形成纺缍体，也不形成染色体； 遗传物质不一定平均分配到两个子细胞；
一.有丝分裂
有丝分裂：
有丝/间接分裂（mitosis/indirect division）是真核生物体细胞的主要增殖方式，保证每 个子细胞得到一套完整的染色体组、相应的细胞质 成分和细胞器；这一过程由有丝分裂器完成； 由Fleming（1882）和Strasburger （1880）发现;
第十三章 细胞周期与细胞分裂 第二节 细胞分裂
原核细胞分裂：分裂方式简单，细胞周期短；
细胞分裂
真核细胞分裂
无丝分裂 有丝分裂 减数分裂

无丝分裂：
无丝/直接分裂（amitosis/direct division）是指处于间期的细胞核拉长呈哑铃形，中央 部分变细断开，细胞随之分裂成而个； 由R. Remak（1841）发现于鸡胚血细胞;
2. S期：
DNA的复制： 顺序性: 早期合成GC含量较高的DNA序 列（常染色质）；兼性异染色质次之；晚期合成 AT较高的DNA序列（结构异染色质）； 类型：连续型和非连续型： 组蛋白和非组蛋白（染色质蛋白质）的合成; 染色质的组装； 中心粒的合成；

第章-细胞周期与胞质分裂张文举PPT课件

第章-细胞周期与胞质分裂张文举PPT课件

28
有丝分裂的机制
纺锤体微管的形成
动力微管 极微管 星微管
中心体的复制
中心体循环
.
29
染色体分离过程中的力
“拉力”
“推力”
根据力的不同，有丝分裂后期分为后期A，后期B
后期A：动粒微管的去装配产生的力，染色体向极运动；
后期B：极微管的聚合，染. 色体极分离运动
30
纺锤体微管运动机制
微管去聚合作用假说
解释后期A的向极运动 动粒微管不断解聚缩短，
将染色体拉向两级，解离 下来的微管蛋白在极微管 末端聚合，使极微管加长 机制：
微管插入动粒的外层，微管 蛋白在此去组装，ATP在此 过程中提供能量，驱动动力 蛋白的移动
.
31
纺锤体微管滑动假说
解释后期B的力 机制：
极微管伸长产生重叠 带；
.
M期中含有使松散
状态的染色质凝聚
的因子（细胞周期
调节因子）
12
促成熟因子的发现
用非洲爪蟾的卵母细胞作为研究对象
处于G2期，如果受到促分裂活性物质的诱导，则进入M期；
发现将M期的细胞质注射进卵母细胞诱导进入M期，表明M
期促进因子（MPF，促成熟因子）的存在
.
13
MPF（促成熟因子）
二聚体，细胞周期蛋白-CDK复合物
有丝分裂之前DNA已经合 成，进入G2期后分裂 时间短（1-2h）
减数分裂
生殖细胞产生配子
2次细胞周期，DNA复制一 次，2n-n
染色体配对，联会，交换， 交叉
DNA合成时间很长，合成后 立即进入减数分裂期，G2期 短或没有
时间长（几十小时至几年）
.
42
减数分裂的生物学意义

第11章 细胞分裂与细胞周期

第11章 细胞分裂与细胞周期
2.人工选择同步化
有丝分裂选择法：用于单层贴壁生长细胞,M期细胞与培养皿的附着性低，振
荡脱离器壁收集。优点是细 胞未经任何药物处理，细胞同步化效率高。缺点
是 分离的细胞数量少。 密度梯度离心法：根据不同时期的细胞在体积和重量上存在差别进行 分离, M期细胞体积大，可用离心分离。优点是方法 简单省时，效率 高，成本低。缺点是对大多数种类的细胞并不适用。
细线期
粗线期
染色单体2
染色单体3
染色单体4
间期
偶线期
双线期
减数分裂前期I中染色体联会和去联会的时空变化图解
第1节 真核细胞的分裂
二、减数分裂
同源染色体间联会复合体电镜图
联会复合体的一端结 合在核被膜上，边侧 成分上向外伸展出许 多细的染色质纤维
联会复合体结构模式图
重组小结
蛋白质性轴(边侧成分)
第1节 真核细胞的分裂
核 分 中期
☺ 所有染色体都排列在赤道面上
裂
后期
☺ 姊妹染色单体向两极移动 ☺ 细胞两极的远离
末期
☺ 染色体移动到两极(平均分配到两极) ☺ 核膜重建(核纤层蛋白的去磷酸化) ☺ 染色体逐渐去凝缩/弥散成染色质 ☺ 重新形成核仁 ☺ 有丝分裂器逐渐消失
第1节 真核细胞的分裂
一、有丝分裂
核分裂过程中所发生的几种主要事件：
二、减数分裂
重组小结存在 部位示意图
中央成分
染色单体1和2
染色单体3和4
蝾螈卵母细胞双线 期的一个二价体
光镜照片 染色单体
着丝粒
交叉
模式图解
代与代之间的差异
第1节 真核细胞的分裂
二、减数分裂
同源染色体非姊妹染色单体间交叉、重组的模式图解

细胞周期及其划分ppt课件

细胞周期及其划分ppt课件

第一次减数分裂
• 1.前期Ⅰ • ⑴细线期：凝集(仍呈细线状)核及核仁体
积增大 • ⑵偶线期：进一步凝集、联会 • ⑶粗线期：凝集缩短、变粗、交叉互换 • ⑷双线期：联会复合体失去组装，交叉、
交叉端化 • ⑸终变期：短棒状、核仁消失、中心体复
制成、核膜解体、在纺锤体作用下染色体 移向赤道面。
• 后期Ⅰ
• 縊缩、内陷、分裂沟 • 细胞内部的囊泡聚集于收缩环处，继
而与收缩环临近细胞融合，形成新生 膜。 • ATP提供能量• 末期ⅠFra bibliotek • 胞质分裂
★减数分裂
• 特点：DNA复制一次，细胞分裂两 次，子细胞染色体减半。
• 意义：对于维持生物世代间遗传的稳 定性有重要意义。
• 过程：第一次减数分裂、第二次减数 分裂
• 组蛋白合成主要时期：与DNA复制 同步进行，相互依存。
• 组蛋白持续磷酸化
• 中心粒复制完成于S期：首先相互垂 直的一对中心粒彼此分离，然后各自 在其垂直方向形成一个子中心粒，作 为微管组织中心，随着细胞周期进程 的延续，在纺锤体微管、星体微管的 形成中发挥作用。
G2期为细胞分裂准备期
• 大量合成RNA、ATP及一些与M期结 构功能相关的蛋白质。
动力微管、极间微管
• 前中期
中期
• 主要特点：染色体达到最大程度的凝 集，非随机的排列在细胞中央的赤道 面上，构成赤道板。
• 着丝粒均位于同一平面，两侧动粒均 面朝纺锤体两极，两个动粒上的微管 长度相等。
• 中期
姐妹染色单体分离与后期
• 主要特点：姐妹染色单体分离,子代 染色体形成并移向细胞两极。
• 进一步分为：G1期 （DNA合成前 期）、S期（DNA合成期）、G2期 （DNA合成后期）
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中期染色体两姐妹染色单体的分离是启动后期的关键 MPF作用：使APC （Anaphase-promoting complex，后期
33
34
35
MPF对M期早期细胞形态结构变化的作用
染色质凝集 核膜裂解：核纤层蛋白丝氨酸磷酸化，引起核纤层纤
维结构解体，核膜破裂成小泡 纺锤体形成：对多种微管结合蛋白进行磷酸化，合微
管发生重排，促进纺锤体的形成 MPF还可通过诱导着丝粒分离而促进中期细胞向后期
的转换
36
MPF促进中期细胞向后期的转化
CyclinA -Cdk复合物形成。 CyclinA –Cdk复合物能启动DNA的复制，并且阻止已复制的 DNA再次发生复制。
细胞融合实验表明:只有G1 期的细胞有能力开始DNA 复制,而完成了S期的细胞 G2期细胞则不能进行DNA 复制。
31
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3. G2/M期转化中cyclinB-CDK复合物的作用
活性出现在细胞通过G1期检查点之前，使细胞由G1期向S 期转化 MPF＝CDK1+cyclinB 活性出现在细胞通过G2期检查点之后，驱动有丝分裂开始
27
1. G1期的调控
G1-CDK 使RB蛋白磷酸化而释放 转录因子E2F,促进G1期细胞跨越 限制点，向S期发生转化。
28
29
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2. S期的DNA复制
18
19
20
周期蛋白依赖性激酶的活化
21
22
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抑制cyclin-Cdk复合物形成
p16,p21 抑制Cdk4 p15抑制Cdk4,Cdk6 p24 抑制Cdk1，Cdk2 p27 抑制全部的Cdk-cyclin活性
24
影响Cdk活性的因素
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(三)细胞周期的运转
细胞周期的运 转就是细胞周 期调控系统的 关键蛋白激酶 被激活或失活 的过程
细胞生长 合成大量RNA、ATP及一些与M期结构功能相关的蛋
白质。 微管蛋白合成旺盛 合成某些由G2期向M期转化所必需的蛋白
8
4. M期有丝分裂期 细胞核分裂和细胞质分裂 不同细胞的M期时间差异不大9 Nhomakorabea10
细胞周期各时相的生物化学变化
11
（二）、细胞周期调控
(一) 细胞周期调控系统的核心 1. 细胞周期蛋白 cyclin 特性：
G2晚期形成cyclin-CDK复合物，在促进G2期向M期转换的过程 中起重要作用，该复合物又被称为成熟促进因子（maturation promoting factor，MPF)，意为能促进M期启动的调控因子。
MPF=Cdk1＋cyclinB
MPF磷酸化M期启动有关的蛋白质。如MPF可催化组蛋白HI磷酸化，从而调 节染色体高级组装，引起染色质凝集与启动有丝分裂；MPF可磷酸化核纤 层蛋白。促使核纤层结构解体。
26
细胞周期事件的胞内调控机制
cyclin-Cdk复合物是细胞周期调控体系的核心，其周期性 的形成及降解，引发了细胞周期进程中的特定事件的出现， 并促成了G1期向S期，G2期向M期，中期向后期等关键过程 不可逆的转换。
两种关键的cyclin-CDK复合物 G1 CDK＝CDK4/6＋cyclinD
6
2. S期DNA完成复制
S期组蛋白继续磷酸化,继G1期进行丝氨酸磷化后,在S 期H1另外丝氨酸位点也将发生磷酸化.而H2A的磷酸化 则存在于整个细胞周期 中心粒复制:相互垂直的一对中心粒彼此分离,各自在其 垂直方向形成一个子中心粒.
7
3. G2期为细胞分裂准备期 DNA、染色体复制完成即进入G2期 主要特点：
cyclin B在间期表达积累，到M期才表现出调节功能，称为 M期周期蛋白。
14
细胞周期蛋白类型
15
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（4）多聚泛素化降解途径
泛素：由76个氨基酸残基组成的高度保守蛋白
Cyclin A/B经多聚泛素化途径被降解
17
2.细胞周期蛋白依赖性激酶 cyclin-dependent kinase，CDK
哺乳动物包括cyclin A~H 在细胞周期的进程中发生周期性的合成与降
解，因此命名为周期蛋白 在细胞周期的各特定阶段，不同周期性蛋白
相继表达，与细胞中其他蛋白结合后，对细 胞周期相关活动进行调节
12
13
cyclin C,D,E只在G1期表达并只在G1期向S期转化过程中执 行调节功能，称为G1期周期蛋白。
多种蛋白质磷酸化，H1组蛋白磷酸化与基因转 录活跃相适应
3
(一)细胞周期进程
1.G1期是DNA合成准备期 细胞质分裂结束即进入G1期 主要特点：
细胞膜对物质转运作用加强，细胞对氨基酸、 核苷酸、葡萄糖等小分子营养物质摄入增加， 保证G1期进行的大量生化合成有充足原料。 另外，细胞对一些可能参与G1期向S期转变 调控物质的转运也增加。
三、细胞周期及其进程
1
典型的人的体细胞的细胞周期时间为24小时
G0期，也称静止期， 细胞暂时离开细胞周 期。细胞转化为G0期 多发生在G1期。G0期 细胞一旦得到信号， 会返回细胞周期
2
(一)细胞周期进程
1.G1期是DNA合成准备期 细胞质分裂结束即进入G1期 主要特点：
RNA、蛋白质合成旺盛，细胞生长体积变大
特性： 是一类蛋白激酶，但必须与cyclin结合并且特定的氨基酸残 基处于合适的磷酸化状态后才可能具有激酶活性 通过磷酸化多种与细胞周期相关的蛋白，在细胞周期调控中 起关键作用 在细胞周期的不同阶段，不同的Cdk分子被激活，由此引发 或调控细胞周期的主要事件，并促进了G1期向S期，G2期向M 期，中期向后期等关键过程不可逆的转换 现已被鉴定的Cdk为Cdk1-8 在细胞周期进程中cyclin可不断合成与降解，Cdk对蛋白质 磷酸化的作用也因此呈现出周期性的变化
4
2. S期DNA完成复制 DNA复制开始即进入S期 主要特点：
进行DNA和染色体复制
DNA复制 组蛋白合成
组蛋白的合成与DNA复制同步进行、相互依赖 组蛋白磷酸化 中心体复制完成
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2. S期DNA完成复制
•GC含量较高的DNA序列早复制，AT含量较高的DNA序 列复晚制 •常染色质复制在先，异染色质复制在后 •组蛋白的合成与DNA复制是同步进行、相互依存的。新 合成的组蛋白迅速进入胞核，与已复制的DNA结合，组 装成核小体，形成染色体。 •S期末，当DNA复制完成，组蛋白mRNA在短时间内大 量降解.