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细胞周期及其调控机制PPT课件

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第12章-细胞周期-课件

第12章-细胞周期-课件
Minimum number of gamete types = 2n , In humans, n = 23
补充：植物细胞双线期一般较短，许多动物卵细胞中双 线期停留的时间非常长。人的卵母细胞在五个月胎儿中 已达双线期，而一直到排卵都停在双线期，排卵年龄大 约在12-50岁之间。鱼类、两栖类、爬行类、鸟类以及 无脊椎动物的昆虫中，双线期的二阶体解螺旋而形成灯 刷染色体，这一时期是卵黄积累的时期。
5）终变期：二阶体显著变短。由于交叉端化过程的进一 步发展，故交叉数目减少，通常只有一至二个交叉。核仁 此时开始消失，核被膜解体。
2、中期I 3、后期I
二价体的两条同源染色体分开，分别向两极移动。 同源染色体随机分向两极，染色体重组，人类染色体重
组概率有223个。 4、末期I 5、减数分裂间期。
（四）后期
指姊妹染色单体分开并移向两极的时期，当子染色 体到达两极后，标志这一时期结束。
后期A
后期B
（五）末期
末期是从子染色体到达两极，至形成两个新细胞为 止的时期。末期涉及子核的形成和胞质分裂两个方 面。
1、子核的形成
末期子核的形成，大体经历了与前期相反 的过程，即染色体解聚缩，核仁出现和核 膜重新形成。核仁由染色体上的核仁组织 中心形成（NORs），几个NORS共同组成 一个大的核仁，因此核仁的数目通常比 NORs的数目要少。
这一时期合成约0.3%左右的DNA，称为Z-DNA。
3）粗线期：同源染色体的非姊妹染色单体间发生交换的 时期。重组结。合成P-DNA。合成有组蛋白。rDNA扩 增。
4）双线期：联会的同源染色体相互排斥、开始分离，交 叉开始端化。联会复合体消失。形成灯刷染色体。
联会复合体
SC由两条同源染色体沿纵轴形成，外观呈梯子状。 SC 帮 助 交 换 的 完 成 ， SC 上 有 重 组 节 (recombination

细胞周期的调控.pptx

细胞周期的调控.pptx

（四）CDK抑制因子
细胞内有一组CDK抑制因子（CKI）对细胞增 殖起负调节作用，因而又称“有丝分裂抑制 剂”。 目前发现的CKI大致分为两大家族： （1）INKs： p15、p16、p18、p19 是cDK4和cDK6的特异性抑制物。 （2）CIP／ KIPs： p21、P27、p57等， 抑制各种cyclin-CDK复合物，阻止 CDK激酶的激活，或阻止活化的CDK激酶活性。
（催化亚单位） （调节亚单位） CDK分子在进化上高度保守，从酵母、秀丽线虫等低等 真核生物到高等生物，各种CDK分子都高度同源。，现 有对细胞周期调控机制的认识大都来自对酵母等低等生 物细胞周期调控的结果
CDK 对 细 胞 周 期 的 调 控
CDK只有和周期素结合，并在CDK活化激酶（CAK）的催化下才表现出蛋白激 酶的活性。每一种CDK在细胞周期的特定时期与相应的周期素结合，以复合体 的形式发挥其生物学作用。
Rb基因

Rb基因位于人类染色体13q14，其转录产 物Rb蛋白是主要的转录信号连接物，在细 胞周期中起制动器功能。
它能与转录因子E2F结合并阻止相应基 因转录表达，从而抑制细胞生长。 cyclin D是Rb调节细胞周期的基础。 cyclin D1-CDK4复合物可看做G1期Rb蛋 白激酶，它能结合Rb的N末端，磷酸化Rb 蛋白，使转录因子释放，导致G1／S转化。



二、细胞周期检测点的调控
细胞在长期的进化过程中发展出了一套保 证细胞周期中DNA 复制和染色体分配质量的 检查机制, 通常被称为细胞周期检测点(check point)又称为限制点(restriction point) 。 这是一类负反馈调节机制。当细胞周期进程中 出现异常事件, 如DNA 损伤或DNA 复制受阻, 这类调节机制就被激活, 及时地中断细胞周期 的运行, 待细胞修复或排除了故障后,细胞周期 才能恢复运转。保证了在细胞周期中上一期事 件完成以后才开始下一期的事件。

细胞周期及其调控(共87张PPT)

细胞周期及其调控(共87张PPT)

③粗线期（pachytone stage）
a、染色体进一步螺旋化，变粗变短。
b、非姐妹染色单体之间发生DNA片段的交换和重组
④双线期（dipleotene stage）
a、染色体进一步螺旋化而缩短
b、同源染色体之间的联会复合体解体， 同源染色体开始分离
交叉——同源染色体的非姐妹染色单体相互排斥趋向分
细胞周期最重要的事件有二个： • DNA在S期精确复制（染色体精确复制）； • 遗传物质平均分配到两个子细胞（在M期，
染色体平均分配到两个子细胞）。 • 但是，每个时相都有一些特定的重要事件
发生。
一、间期（interphase )
1. G1期
⑴细胞体积增大，有RNA、核糖体及多种蛋白质合成（ 结构蛋白、酶），特别是DNA聚合酶含量开始增加。
Microtubules and Motors in the spindle
（五）末期
• 从子染色体到达两极，至形成两个新细胞为 止的时期。
• 涉及子核的形成和胞质分裂两个方面。
子核的形成
• 末期子核的形成，大体经历了与前期相反的过程，即染色 体解聚缩，核仁出现和核膜重新形成。核纤肽B去磷酸化， 介导核膜重新装配。
有n个二分体（人有23个二分体）
2.减数分裂Ⅱ
⑴间期Ⅱ：很短，不进行DNA复制，此时每条染色 体上由两条染色单体构成。
⑵前期Ⅱ
核膜核仁消失，每个细胞只有n个染色体（一个染色体由 两个染色单体成）。
⑶中期Ⅱ
各染色体排列在细胞中央的赤道板上， 形成纺锤体。
⑷后期Ⅱ
姐妹染色单体分开，并分别移向两极，形成两条染色体。
• 为了便于描述人为的划分为四个时期： 前期(prophase)； 中期(metaphase)； 后期(anaphase)；

细胞增殖及其调控(共84张PPT)

细胞增殖及其调控(共84张PPT)
• 来自高尔基体的囊泡沿微管运到成膜体中间， 融合形成细胞板。囊泡内物质沉积为初生壁和 中胶层，不断运来的囊泡使细胞板扩展，形成 完整的细胞壁，将子细胞一分为二。
• 囊泡膜形成新的质膜，两侧质膜来源于共同的 囊泡，膜间有连通的管道，形成胞间连丝。
植物细胞成膜体的形成
三、 减数分裂（Meiosis）
• 细胞增殖是生命的基本特征：种族繁衍、个体发 育、机体修复等离不开细胞增殖。
• 胚胎发育从1个受精卵增至1012细胞，成年1014;
• 成人每秒有数百万新细胞产生，补偿血细胞、小 肠粘膜细胞和上皮细胞的衰老和死亡。
• 细胞增殖是通过细胞周期(cell cycle)实现，细 胞周期的运行受相关基因严格监视和调控。
逆地抑制DNA合成，不影响其它时期细胞，最 从形态来看，SC形成偶线期，成熟于粗线期，并存在数天，消失于双线期。
2、S期：DNA合成期，主要事件是DNA合成，还合成组蛋白、DNA复制所需的酶 ②分裂极确定,纺锤体开始形成; 同源染色体发生配对，配对的过程又称联会(synapsis)。
终可将细胞群阻断在S期或G/S交界处。常用的 现在认为它与同源染色体间的交换有关。
• 植物双线期一般较短，但动物双线期停留的时间 长，人的卵母细胞在5个月胎儿已达双线期，直 到排卵都停在双线期。
• 在鱼类、两栖类、爬行类、鸟类以及昆虫中，双 线期的二价体解螺旋形成灯刷染色体。
• 1)细线期：
• 染色体已经复制，并开始凝缩，所以又称为凝 线期(synizesis)，但染色体呈细线状，光镜下 分辨不出两条染色单体。
• 在有些物种中表现为染色体细线一端在核膜的 一侧集中，另一端放射状伸出，形似花束，称 为花束期(bouquet stage)。
• 2)偶线期：

细胞周期的调控

细胞周期的调控
CDC2与细胞周期蛋白结合才具有激酶的活性，称为细 胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinase， CDK)，因此CDC2又被称为CDK1，激活的CDK1可将靶蛋白 磷酸化而产生相应的生理效应，如将核纤层蛋白磷酸化 导致核纤层解体、核膜消失，将H1磷酸化导致染色体的 凝缩等等。
② 有丝分裂期(Mitosis): M
phase,
又称胞质分裂期
(Cytokinesis)
细胞沿着G1→S→G2→M→G1周期 性运转，在间期细胞体积增大(生长 )，在 M 期细胞，先是核分裂，接 着胞质分裂，完成一个细胞周期.该 过程是不可逆的。
1.2 细胞周期中各个不同时相及其主要事件
G1期:
2.1 概述----细胞周期 调控系统
细胞周期 细胞核中含有染色体的细胞
动力系统（引擎）：由细胞周 期素(cyclin)和周期素依赖蛋 白激酶（CDK）组成的复合物。
监视系统：细胞周期检验点 （checkpoint）
细胞周期调控系统的作用
◆在适当时候激活细胞周期各个时相的相关酶 和蛋白,然后自身失活(正调控)
芽殖酵母细胞周期
Cdc25表达不足，细胞长得过长而不分裂；Wee1表达不足，细胞很小就开 始分裂了
进一步的研究发现cdc2和cdc28都编码一个34KD的蛋 白激酶，促进细胞周期的进行。而weel和cdc25分别表 现为抑制和促进CDC2的活性。这也解释了为何cdc25和 wee1双重突变的个体可以恢复野生型的表型。
⑴ CDK的结构特点
CDK有三个重要的功能区：① ATP的结合部位和该酶 的活性部位，② 调节亚基(周期素)的结合部位，③ P13 sucl66结合部位(P13sucl66能抑制激酶的活性， 阻止细胞进入或退出M期)。

真核细胞周期调控与肿瘤ppt(共87张PPT)

真核细胞周期调控与肿瘤ppt(共87张PPT)
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CDK是一组丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶， 需与相应的cyclin结合才能显示活性， 故CDK称为依赖cyclin的蛋白激酶。
cyclin
不同阶段有相应的cyclin/CDK。
CDK
Cyclin/CDK
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人们对CDK的认识，最初是通过研究培养细胞和 酵母细胞而得到的。
目前已经确定的CDK有：裂殖酵母中CdC2；酿酒酵 母中的CdC28、PHO85、KIN28以及人类细胞中CDK1～
不分裂细胞；不可逆的脱离细胞周期， 丧失增值能力，但具有一定生理功能。如神经细胞、 心肌细胞。
9
10
调节细胞周期的3类蛋白质: 细胞周期蛋白/素(cyclin， ) 细胞周期素依赖激酶 (cyclin-dependent kinase， )
细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂
（CDK inhibitory protein， ）
有丝分裂期
为DNA复制的时期；
DNA合有丝分裂
开始的一段时期；
从细胞分裂开始到结束的一段 时期。
DNA合成期
细胞分裂周期4个时相
3
G1期：
细胞周期的大部分时相处于G1期，动物细 胞一般为6-12小时。该期主要的生化活动
是
。
S期：
此期一般持续6-8小时，其长短主要由基因 组的复杂度决定。该期主要的生化活动是 。
相似,并能结合和调节细胞周期蛋白依赖
激酶(cyclin-dependent kinase, CDK)活 性的蛋白质。
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周期素都是
，分别在细胞周期的不同
时期积累，激活CDK，使其具有催化关键底物磷酸
化的作用并调节底物活性。
在高等真核细胞中，周期素至少分为
等几大类。

细胞周期及其调控机制PPT课件

指连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束指连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂完成所经历的整个序贯过程到下一次有丝分裂完成所经历的整个序贯过程它可分为它可分为4g1ssg2g2和和m33细胞周期进程的实现有赖于各级调控细胞周期进程的实现有赖于各级调控因子对细胞周期精确而严密的调控这些因子对细胞周期精确而严密的调控这些调控因子的核心是调控因子的核心是细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶cyclincyclindependentkinasedependentkinasecdkcdkcdkcdk的正性调控因子的正性调控因子细胞周期蛋白细胞周期蛋白cyclincyclincdkcdk的负性调控因子的负性调控因子细胞周期蛋白依赖细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶抑制剂性蛋白激酶抑制剂ckickicdkscdks与细胞周期调控与细胞周期调控mpfmpfmphasepromotingfactorphasepromotingfactor期促发因子期促发因子
Rb 基因是人类研究的第一个抑癌基因，去磷酸化Rb 与促进 细胞分裂的某些转录因子( E2F，CAB-1 蛋白等) 结合，转录因子 活性被抑制，细胞周期停滞于G1 期；cyclinD/CDK 4等激酶复 合体使Rb 磷酸化失活,失活的Rb 释放E2F 等转录因子，促使细胞 进入S 期。
p16 特异性结合CDK4从而抑制cyclinD-CDK4 的活性，P16 蛋白可阻止 Rb 的磷酸化，从而调节细胞周期，阻滞G1 —S 期的转变。
CDK1的激活需要Thr14和Tyr15去磷酸化和Tyr161的磷酸化
三、CDK的正性调控因子———Cyclin
Cyclin 作为蛋白激酶复合体的调节亚基,对CDKs起 正性调节作用。它们分别在细胞周期的不同时相中合成、 积累，并与相应的CDK结合，激活CDK的蛋白激酶活性， 从而调节细胞周期进程。
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四个主要的检验点
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ATM（ataxia telangiectasia-mutated gene）
ATM：是与DNA损伤检验有关的一个重要 基因 ，它编码一个蛋白激酶，结合在损伤 的DNA上，能将某些蛋白磷酸化，中断细 胞周期。其信号通路有两条： 激活Chk1 ，抑制M-CDK的活性 激活Chk2，抑制G1-S期CDK的活性
合体使Rb 磷酸化失活,失活的Rb 释放E2F 等转录因子，促使细胞
进入S 期。
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p16 特异性结合CDK4从而抑制cyclinD-CDK4 的活性，P16 蛋白可阻止 Rb 的磷酸化，从而调节细胞周期，阻滞G1 —S 期的转变。
p27 可与cyclinE-CDK2、cyclinA-CDK2、cyclinD-CDK4 复合物结合 抑制其对底物的磷酸化作用，使细胞不能发生G1 —S 期的转换， 停滞于G1期。
细胞周期及其调控机制
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一、细胞周期概念
细胞周期:指连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束 到下一次有丝分裂完成所经历的整个序贯过程， 它可分为4 个时相， 即G1 、S、G2 和M 期。
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细胞周期进程的实现有赖于各级调控 因子对细胞周期精确而严密的调控，这些 调控因子的核心是
细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶(Cyclin Dependent Kinase ，CDK)
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CDK1的激活需要Thr14和Tyr15去磷酸化和Tyr161的磷酸化
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三、CDK的正性调控因子———Cyclin
Cyclin 作为蛋白激酶复合体的调节亚基,对CDKs起 正性调节作用。它们分别在细胞周期的不同时相中合成、 积累，并与相应的CDK结合，激活CDK的蛋白激酶活性， 从而调节细胞周期进程。
CDK的正性调控因子—细胞周期蛋白 (Cyclin)
CDK的负性调控因子—细胞周期蛋白依赖 性蛋白激酶抑制剂(CKI)
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二、 CDKs 与细胞周期调控
MPF (M-phase promoting factor ， M 期促发因子)：是M期细胞中的一些可诱 导间期细胞提前进入分裂期的因子，它遍 存于所有真核生物的M 期细胞中。 MPF 的组成部分是：
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四、CDK的负性调控因子—CKI
CKI ：通过与Cyclin 对CDK的竞争性结合，拮 抗Cyclin 的作用，从而调节细胞周期的进程。
CKI单独与CDK结合或与CDK-cyclin复合物结合以调节CDK活性
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五、细胞周期的关卡调控
细胞关卡：检测早期细胞周期事件的顺利完成和 细胞的完整性，并在细胞周期进展过程中对DNA 损伤或其它事件产生延迟反应的细胞监控系统称 为细胞关卡，由感受异常事件的感受器、信号传 导通路和效应器构成，主要包括 G1/S关卡 S期关卡 G2/M关卡 中-后期关卡（纺锤体组装检验点）：
各亚型cyclin D1-3，在不同细胞中的表达量不同，但具有 相同，G1期cyclin D表达，并与CDK4、 CDK6结合，使下游的蛋白质如Rb磷酸化，磷酸化的Rb释放出转录因 子E2F，促进许多基因的转录，如编码cyclinE、A和CDK1的基因。
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Cyclin的周期性变化
催化亚基CDK：量保持恒定，受Cyclin调 节
调节亚基Cyclin：在细胞周期的不同时相 中周期性地积累与分解
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4
MPF =CDK2-cyclin A复合物 左为催化亚基CDK2 ， 右为调节亚基cyclin A，cyclin A 的保守区插入到CDK2 的催化部位, 并以氢键结合
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MPF活性、Cdc13、Cdc2 的表达水平
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ATM蛋白参与G1/S、S期、G2/M 的关卡调控
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P21cip1除能 抑制CDK的激酶 活性，使细胞G1 期阻滞不进入S 期，还能与DNA 聚合酶δ的辅助 因子PCNA （proliferatin
g cell nuclear antigen）结合， 直接抑制DNA的 合成 。
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p53 基因活化引起靶基因p21 转录，使细胞阻滞在G1 期；p53 蛋
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CDK、cyclin、CKI对细胞周期的调控
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白水平增加,细胞停滞在G2 —M期
泛素（Ub)能通过共价键与cyclinB 形成耦合物而被蛋白酶水解,使
细胞由中期进入后期
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Rb 基因是人类研究的第一个抑癌基因，去磷酸化Rb 与促进
细胞分裂的某些转录因子( E2F，CAB-1 蛋白等) 结合，转录因子
活性被抑制，细胞周期停滞于G1 期；cyclinD/CDK 4等激酶复