[工学]第十二章 细胞增殖及其调控.pptVIP

第十二章 细胞增殖及其调控 细胞增殖(cell proliferation)的意义 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：细胞增殖是多细胞生物繁殖基础。 ◆成体：仍然需要细胞增殖，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。 第一节 细胞周期概述 ●细胞周期 ●细胞周期中各个不同时相及其主要事件 ●细胞周期长短测定 ●细胞周期同步化 ●特异的细胞周期 一、细胞周期 ◆概念： 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 ◆细胞周期时间 ◆根据增殖状况，细胞分为三类 细胞周期时相组成 ·间期(interphase): G1 phase，S phase，G2 phase ·M phase: 有丝分裂期(Mitosis), 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。 细胞周期时间 ·不同细胞的细胞周期时间差异很大 ·其中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 ·有些分裂增殖的细胞缺乏G1、G2期 根据增殖状况，细胞分为三类 · 连续分裂细胞(cycling cell) · 休眠细胞(G0期细胞) · 终末分化细胞 二、细胞周期中各个不同时相及其主要事件 ◆ G1期 ◆ S 期 ◆ G2期 ◆ M 期 G1期 上一次细胞分裂结束，子代细胞生成，标志着G1期开始。 与DNA合成启动相关，开始合成细胞生长所需要的多种蛋白质、RNA、碳水化合物、脂等，同时染色质去凝集。 起始点：芽殖酵母 限制点：哺乳动物 检验点：E.coli G2期 DNA复制完成，在G2期合成一定数量的蛋白质和RNA分子 检验点 M 期 ·M期即细胞分裂期，真核细胞的细胞分裂主 要包括两种方式，即有丝分裂(mitosis)和 减数分裂(meiosis)。遗传物质和细胞内其 他物质分配给子细胞。 S期 ·DNA复制与组蛋白合成同步，组成核小体串珠结构 ·S期DNA合成不同步 三、细胞周期长短测定 ◆脉冲标记DNA复制和细胞分裂指数观察测定法 ◆流式细胞仪测定法(Flow Cytometry) 四、细胞周期同步化 ◆自然同步化，如有一种粘菌的变形体plasmodia， 某些受精卵早期卵裂 ◆人工选择同步化 ◆药物诱导法 人工选择同步化 ·有丝分裂选择法：用于单层贴壁生长细胞。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。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。 药物诱导法 · DNA合成阻断法 ─ G1/S-TdR双阻断法：最终将细胞群阻断于G1/S交界处。优点是同步化效率高，几乎适合于所有体外培养的细胞体系。缺点是诱导过程可造成细胞非均衡生长。 五、特殊的细胞周期 特异的细胞周期是指那些特殊的细胞所具有的与标准的细胞周期相比有着鲜明特点的细胞周期。 ◆爪蟾早期胚胎细胞的细胞周期 ◆酵母细胞的细胞周期 爪蟾早期胚胎细胞的细胞周期 · 细胞分裂快,G1期、G2期非常短，S期也短(所有复 制子都激活), 以至认为仅含有S期和M期 · 无需临时合成其它物质 · 子细胞在G1、G2期并不生长，越分裂体积越小 · 细胞周期调控因子和调节机制与一般体细胞标准的 细胞周期基本一致 酵母细胞的细胞周期 酵母细胞周期明显特点: 酵母细胞周期持续时间较短；封闭式细胞分裂，即细胞分裂时核膜不解聚；纺锤体位于细胞核内；在一定环境下，也进行有性繁殖 芽殖酵母与裂殖酵母： 芽殖酵母G1期呈卵圆形，以出芽方式分裂，根据芽体大小比例可粗略估计细胞所处的时期； 裂殖酵母G1期呈短棒状，均等分裂，通过测定细胞长度确定细胞周期变化。 第三节 细胞周期的调控(Cell-Cycle Control) ●MPF的发现及其作用 ●p34cdc2激酶的发现及其与MPF的关系 ●周期蛋白 ●CDK激酶和CDK激酶抑制物 ●细胞周期运转调控 ●其他内在和外在因素在细胞周期调控中的作用 一、MPF的发现及其作用 ◆细胞融合与PCC(Premature chromosomal condense) ---1970年， Johnson and Rao ， Hela