第十二章 细胞增殖及其调控
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第十二章细胞增殖及其调控一、填空题1.在细胞有丝分裂中, 微管的作用是;微丝的作用是。
2.中心粒是由_________构成的,每个中心体各含有一对互相__________的中心粒,在细胞周期的______________期进行复制。
3.动物细胞的有丝分裂器有、、和四种类型的微管;植物细胞中没有。
4.细胞分裂的方式有、和。
5.细胞周期可分为四个时期即、、和。
6.最重要的人工细胞周期同步化的方法有阻断法和阻断法。
7.2001年诺贝尔医学和生理学奖授予了三位科学家,他们在方面作出了杰出贡献。
8.按照细胞增殖能力不同,可将细胞分为三类即、和。
9.在细胞周期调控中,调控细胞越过G1/S期限制点的CDK与周期蛋白的复合物称为。
10.以培养细胞为材料,通过有丝分裂选择法可以获得M期的细胞,这是因为培养的细胞在M期时。
11.用DNA合成阻断法获得同化细胞时,常用的阻断剂是和。
12.MPF由两个亚单位组成,即和。
当两者结合后表现出蛋白激酶活性,其中为催化亚单位,为调节亚单位。
13.肝细胞和肌细胞属于不同细胞周期类型,肝细胞在受到损伤情况下能进行分裂,而肌细胞却不行,由此可判断肝细胞属于,而肌细胞属于。
14.细胞周期中重要的检验点包括、、和。
15.在减数分裂的前期发生同源染色体的和等位基因的;在有丝分裂后期中,是发生分离,而在减数分裂后期I中则是发生分离。
16.细胞减数分裂中,根据细胞形态的变化可以将前期Ⅰ分为、、、、。
17.细胞完成和全过程称为细胞增殖周期,简称细胞周期。
18.根据增殖状况,可将细胞分为3类,分别为、、。
19.可以选用等DNA合成抑制剂可逆的抑制DNA合成,通过药物诱导实现细胞周期的同步化。
20.用甲氨蝶呤将培养细胞同步化后再用秋水仙素胺短暂处理,可以获得大量的分裂相,显带后将呈现出更多更细的带纹。
21.和动物细胞的细胞周期相比较,植物细胞的细胞周期两个突出的特点是和。
22.所有染色体排列到上,标志着细胞分裂已进入中期。
第十二章细胞增殖及其调控一、细胞周期概述(一)细胞周期细胞周期是指细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分完成所经历的一个有序过程。
其间细胞遗传物质和其他内含物分配给子细胞。
细胞周期时相组成:间期(inter phase):G1期、S期、G2期;有丝分裂期(mitosis phase):M期;胞质分裂期(cytokinesis)。
细胞沿着G1→S→G2→M→G1周期性运转,在问期细胞体积增大(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。
细胞周期时间:不同细胞的细胞周期时间差异很大,S+G2+M的时间变化较小,细胞周期时间长短主要差别在G1期。
根据增殖状况,细胞分类三类:连续分裂细胞(cycling cell)、休眠细胞(G0细胞)和终末分化细胞。
(1)连续分裂细胞这类细胞始终保持旺盛的增殖活性,不停地通过G1期及细胞周期各时期,完成细胞分裂,称为增殖细胞。
这类细胞代谢水平高,对环境信号敏感,分化程度都比较低,如:胚胎早期的细胞、造血干细胞、上皮基底细胞,它们对机体的建立和组织的更新起了十分重要的作用。
(2)休眠细胞这类细胞可长期停留在G1早期而不越过R点,处于增殖静止状态。
它们合成具有特殊功能的RNA和蛋白质,使细胞的结构和功能发生分化,但这类细胞并未丧失增殖能力,在一定条件下可以恢复其增殖状态,但需要经过较长的恢复时间。
通常把这类细胞称为G期细胞。
如:肝、肾的实质细胞、血液中的淋巴细胞都属于这类细胞。
它们通常处于G状态,当组织受到损伤或激素的刺激时可重新进入细胞增殖周期。
细胞遗传学中常用PHA(植物凝集素)来刺激处于G状态的淋巴细胞进入细胞周期,从而获得大量分裂期细胞来制备染色体。
(3)终末分化细胞这类细胞的结构和功能发生高度分化,已经丧失增殖能力,期,直到衰老死亡。
如:人的红细胞、神经元细胞和骨骼肌细胞等。
终生处于G(二)细胞周期中各个不同时期及其主要事件(1)G期(DNA合成前期)。
第十二章细胞增殖及其调控一、细胞增殖的意义细胞增殖cell proliferation,是细胞生命活动中的一个重要部分,对于多细胞生物体的生长发育以及生物种群的延续都具有十分重要的意义。
例如一个成年人约由1014个细胞构成,而如此多的细胞均来源于同一个受精卵,是通过大量的、连续不断地细胞分裂增殖以及细胞分化才形成人体的。
此外,每个人体平均每秒钟还要增补产生几十万个新细胞,来补偿体内各种衰亡细胞的损失,维持机体细胞数量的相对平衡。
二、细胞周期 cell cycle(一)细胞周期的概念细胞增殖包括:细胞生长、DNA复制和细胞分裂三个主要事件,构成细胞周期。
可分为四个期:G1期、S期、G2期和M期。
其中的S期是DNA合成期,M期是分裂期,而G1和G2期分别是合成前期和合成后期。
因为分裂期染色体出现了明显形态特征,∴通常从一次分裂中期到下一次分裂中期的历程称为一个周期。
M期中又可分为前期、中期、后期和末期四个阶段。
从细胞增殖行为来看,细胞在晚G1期开始分歧为三类:①周期性细胞,即持续在周期中运转的细胞;②G O期细胞(休眠细胞),即暂时脱离周期不增殖,但在适当刺激下仍可恢复进入周期的细胞;③终端分化细胞(特化细胞),即不可逆地脱离周期,丧失分裂能力,但仍然保持正常生理机能的细胞。
(二)细胞周期的速率细胞周期时间(TC)是随细胞类型不同而异的,周期内四个期的时间亦各不相同。
一般规律是:①S期长,M期短;②G1期时间(TG1)易变,但TG2、TS和TM都变动不大;③ TG1长短是细胞周期速率变化的基础。
(三)细胞周期各时相的时间测定●仅M期可依据染色体形态变化来判断,而其它的三个期皆无形态判断依据。
●3H—TdR脉冲标记和放射自显影观测▲标记物仅在S期能渗入细胞▲最先在M期显现标记的是被标记时的S期最晚期细胞▲细胞周期中各期时间的推算:TG2 = 换液洗脱→被标记M细胞出现TM = 被标记M细胞出现→占M细胞总数最大值TS= 被标记M细胞达总数的50%→降回50%TC= 被标记M细胞始出现→再次又开始出现TG1 = TC-TG2-TM-TS●流式细胞仪测定法能快速测定和分析流体中的细胞或颗粒物的各种参数,如DNA、RNA和蛋白质等含量变化,目前被广为应用于细胞周期研究。
第十二章细胞增殖及其调控一、名词解释1、细胞周期:细胞物质积累与细胞分裂的循环过程。
从一次细胞分裂结束开始,经过物质累积过程,直到下一次细胞分裂结束为止,称为一个细胞周期。
2、细胞周期检验点:是细胞周期中的一套保证DNA复制和染色体分配质量的检查机制。
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复制受阻时,这类调节机制就被激活,及时地中断细胞周期的运行。
待细胞修复或排除故障后,细胞周期才能恢复运转。
(百度)3、细胞分裂周期基因:与细胞分裂和细胞周期有关的基因,称为cdc基因。
最早是在简单真核生物芽殖酵母和裂殖酵母中发现并分离出约40-50个细胞增殖必须的基因,根据被发现的先后顺序,分别命名为cdc2,cdc25,cdc28等。
(百度)4、细胞周期蛋白:其含量随细胞周期进程的变化而呈现出周期性变化。
一般在细胞分裂的间期内积累,在分裂期内递减,尤其在后期急剧下降,在下一个细胞周期中又重复这一消长现象。
简称周期蛋白。
5、CDK:6、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。
一旦得到信号指使,会快速返回细胞周期,分裂增殖的细胞。
7、细胞促分裂因子MPF: 在成熟的卵细胞的细胞质中,可以诱导卵母细胞成熟的一种物质,称为促成熟因子。
8、早熟凝集染色体PCC:与M期细胞融合的间期细胞产生了形态各异的染色体凝集,称之为早熟凝集染色体9、联会复合体:在联会的部位形成的一种特殊复合结构,沿同源染色体长轴分布,宽1.5-2μm,在电镜下可以清楚地显示其细微结构。
10、细胞周期同步化:是指在自然过程中发生或经人为处理造成的整个细胞群体处于细胞周期的同一时期二、判断题1、在细胞分裂时内质网也要经历解体与重建的过程。
2、在细胞有丝分裂的前期,染色体的动粒与动粒微管结合,形成纺锤体。
3、在细胞分裂时,动粒微管和极微管都参与了染色体的运动。
4、细胞周期分为G1、S、G2和M期,但不是所有的分裂细胞都有这四个时期。
5、部分细胞不能分裂。
6、细胞周期具有差异性,细胞周期时间的长短主要决定于G1期的时间长短。
7、减数分裂是生殖细胞分裂的方式。
8、在G1期,细胞会合成大量的营养物质,如糖、脂和所有的蛋白质。
9、减数分裂中,只有S期进行DNA的复制。
11、减数分裂中,在M期也会有部分DNA的复制。
12、组蛋白在S期合成。
13、中心粒在G1期复制。
14、磷酸化和去磷酸化对蛋白质的活性有重要的影响。
15、细胞分裂时,内质网和高尔基体等细胞器会解体成膜泡,在胞质分裂时这些膜泡会平均分配到两个子细胞中去。
16、减数分裂I结束后染色体的数量减半,但遗传物质的量不减半。
17、PCC现象的出现是因为M期细胞内具有促进染色质包装的因子。
18、细胞分裂过程中,与周期蛋白结合后,CDK具有蛋白激酶的活性。
三、填空题1、细胞周期可以分为、、和四个时期。
2、减数分裂时DNA复制次,细胞分裂次,在减数分裂期结束后,染色体数量由2n变为1n。
3、减数分裂时,同源染色体的配对发生在期,形成的结构称为。
等位基因的交换发生在,灯刷染色体是时期的染色体。
4、细胞周期调控中,MPF是由和两部分组成的,其中在活化状态下对蛋白质进行磷酸化修饰,在细胞周期中呈规律性消长。
5、非M期细胞与M期细胞融合后,染色质发生的变化是:G1期的呈状态,G2期的呈状态,S期的呈状态。
6、肝脏细胞在受损情况下能进行分裂,而肌肉细胞却不能,因此,肝脏细胞属于细胞,肌肉细胞属于细胞。
7、细胞周期同步化可以通过和方式进行人工选择,也可以通过和方法进行人工诱导。
8、选择同步化可以获得M期的细胞,原理是,不足之处是。
9、DNA合成双阻断法可以获得期的同步化细胞,秋水仙素处理可以获得期的同步化细胞。
10、糖类和脂类等营养物质的合成主要在细胞周期的期,DNA的合成在期,而组蛋白的合成在期。
11、减数分裂时,联会复合体在期形成,在期消失。
12、有丝分裂时,纺锤体形成于期,消失于期。
13、纺锤体结构中包括三种微管:微管、微管和微管。
其中微管与动粒相结合,微管的延长促进了胞质分裂。
14、根据细胞的增殖情况,可以将细胞分为三类:细胞、细胞和细胞。
15、与细胞分裂相关的基因称为基因;促进卵细胞成熟的因子称为。
16、细胞有丝分裂必要的亚细胞结构为、和。
17、G1期PCC呈状,S期呈状,G2期呈状。
18、根据细胞繁殖状况,可将有机体内所有细胞分为三类,即细胞、细胞和细胞。
四、选择题1、细胞分裂时,()药物可以抑制细胞向后期转化。
1 秋水仙素2 细胞松弛素3 鬼笔环肽4 肌动蛋白抗体2、只有S期和M期的细胞是1 癌细胞2 肝细胞3 肌细胞4 早期卵裂细胞3、一般处于G0期的细胞是1 癌细胞2 肝细胞3 肌细胞4 小肠上皮细胞4、细胞分裂时,核膜裂解是因为核纤层蛋白1 磷酸化2 去磷酸化3 降解4 合成5、细胞分裂时,染色质的包装是因为组蛋白1 磷酸化2 去磷酸化3 降解4 合成6、中心粒的复制发生在()期。
1 G1期2 S期3 G2期4 M期7、细胞通过G1/S期限制点后()1 DNA开始复制2 蛋白质开始合成3 染色体开始凝集4 RNA开始转录8、()具有活性时,细胞周期从G2期向M期转化。
1 CDK12 CDK23 CDKI4 wee19、与CDK1活性y有关的是()1 CAK2 周期蛋白B3 cdc25c4 都是10、以下为CDK1的底物是()1 核纤层蛋白2 组蛋白3 细胞骨架蛋白4 都是11、细胞周期从M期中期向后期转化与以下()有关。
1 CDK1的活性2 APC的活性3 动粒与微管结合4 都是12、cdc25c的活性在M期的()比较高。
1 前期2 中期3 后期4 晚期13、weel的活性在()期比较低。
1 前期2 中期3 后期4 晚期14、Mad蛋白与动粒结合的时期()1 前期2 后期3 中期4 晚期15、在减数分裂过程中,同源染色体的联会配对主要发生在()1细线期 2 偶线期 3 粗线期 4 双线期16 对细胞周期调控起核心作用是()1 MPF2 cdc23 周期蛋白4 CDK激酶17 下列染色质形态中,不具有基因转录活性的是()1 常染色质与异染色质2兼性异染色质与非活性染色质3常染色质与结构异染色质4活性染色质与兼性异染色质18、等位基因之间部分DNA片段的交换和重组发生在减数分裂的()1 细线期2 偶线期3 粗线期4 双线期19、染色体支架主要成分是()1 蛋白质与DNA2 脂蛋白3 组蛋白4非组蛋白五、问答题1、细胞周期同步化有哪些方法。
答:(1)自然同步化某些水生动物的受精卵:如海胆、海参、两栖类。
增殖抑制解除后的同步分裂:如真菌的休眠孢子移入适宜环境后,它们一起发芽,同步分裂。
(2)人工同步化●选择同步化(1)有丝分裂选择法:M期细胞与培养皿的附着性低,振荡脱离器壁收集。
(2)密度梯度离心法:有些类型的细胞在不同时期体积和重量有显著差别,可用离心分离。
●2、诱导同步化(1)DNA合成阻断法:选用DNA合成的抑制剂,可逆地抑制DNA合成。
常用TDR双阻断法。
细胞处于G1/S 交界处。
(2)分裂中期阻断法用秋水仙素等细胞分裂抑制剂将细胞阻断在中期。
2、细胞有丝分裂与减数分裂的比较答:(1)减数分裂前期有同源染色体配对(联会);(2)减数分裂遗传物质交换(非姐妹染色单体片段交换)(3)减数分裂后期I染色体独立分离,而有丝分裂则着丝点裂开后均衡分向两极;(4)减数分裂完成后染色体数减半;(5)分裂中期着丝点在赤道板上的排列有差异:减数分裂中同源染色体的着丝点分别排列于赤道板两侧,而有丝分裂时则整齐地排列在赤道板上。
3、简述减数分裂I的前期。
答:这一时期细胞内变化复杂,所经历的时间较长,细胞核比有丝分裂前期核要大些。
根据核内变化特征,可进一步分为五个时期:(1). 细线期染色体呈细线状,具有念珠状的染色粒。
染色体端粒通过接触斑与核膜相连,染色体其他部分以绊状伸到核质中。
(2). 偶线期是同源染色体配对的时期(联会),联会的部位形成联会复合体。
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P-DNA合成(编码DNA点切和修复的酶)。
专有组蛋白合成以替换体细胞类型的组蛋白。
卵母细胞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。
染色体去凝集,RNA转录活跃。
(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。
4、论述细胞周期调控机理研究中的相关实验及相关结论。
(书P390)答:(1)脉冲标记DNA复制和细胞分裂指数观察测定法(2)流式细胞仪测定法5、论述细胞周期中使CDK失活的方式。
答:6、论述细胞周期各阶段的调控机理。
答:(1)G2/M转化:CDK1+周期蛋白A/B周期蛋白B在G1晚期合成,在G2期到达最大值。
CDK1活性在G2期晚期达到最大值并维系到M期中期。
CDK1使底物蛋白磷酸化,如将组蛋白H1磷酸化导致染色体凝缩,核纤层蛋白磷酸化使核膜解体。
(2)M中期/后期转化M期周期蛋白B、A迅速降解,CDK1活性丧失,被CDK1激酶磷酸化的蛋白去磷酸化。
后期促进因子APC:APC为蛋白复合体,具有泛素化活性,可以调节M期周期蛋白泛素化降解并且可以促进姐妹染色单体分离。
(3)细胞周期G1/S转换:CDK2/CDK4/CDK6+周期蛋白D/E/A;DNA复制执照假说(书P435)●cyclinD-CDK4复合物:Rb蛋白使下游的蛋白质如Rb磷酸化,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。
●cyclinE-CDK2复合物:p107+E2F使p107蛋白磷酸化,释放E2F,促进基因转录,细胞向S期转化。
●cyclinA-CDK2复合物:DNA复制因子RF-A促进DNA复制,为S期必需(4)DNA复制延搁检验点参与S/G2/M期转化●S期,Cdc25c活性比较低,而Wee1活性比较高。
●S期加入过量Cdc25c会出现即使DNA复制未完成,细胞周期也能进入G2期。
7、为什么用秋水仙素处理细胞,细胞周期不能从中期向后期转化?答:。