细胞周期与细胞分裂.DOCVIP

PAGE PAGE 3 第十二章 细胞周期与细胞分裂 12.1 细胞周期cell cycles 通过细胞分裂产生的新细胞的生长开始到下一次细胞分裂形成子细胞结束为止所经历的过程称为细胞周期。 在这一过程中, 细胞的遗传物质复制并均等地分配给两个子细胞。 2001年诺贝尔生理学与医学奖: ◆利兰·哈特韦尔发现了控制细胞周期的基因，其中一种被称为“START” 的基因，对控制各个细胞周期的最初阶段具有决定性的作用。 ◆保罗·纳西的贡献是发现了CDK(细胞周期蛋白依赖型激酶)。 ◆蒂莫西·亨特的贡献是发现了调节CDK的功能物质Cyclin(细胞周期蛋白). 12.1.1 细胞周期时相及类型 ◆G1期(Gap 1 phase)：从有丝分裂完成到DNA复制前的一段时期, 又叫合成前期。 ◆S期：即DNA合成期(DNA synthetic phase); ◆G2期(Gap 2 phase)：即DNA合成后(S期)到有丝分裂前的一个间歇期; ◆M期：即有丝分裂期(mitosis phase)。 细胞周期和细胞类群 ◆持续分裂细胞：周期性细胞 ◆终端分化细胞： 永久性失去了分裂能力的细胞。 ◆G0细胞：休眠细胞 暂时脱离细胞周期,不进行增殖,也叫静止细胞群,如某些免疫淋巴细胞, 肝,肾细胞等。 12.1.2 细胞周期各时相的合成活动 ◆G1期：此期主要合成rRNA、蛋白质、脂类和碳水化合物。 ◆S期：此期主要合成DNA、组蛋白和DNA复制所需的酶。 ◆G2期：主要大量合成ATP、RNA、蛋白质, 包括微管蛋白和成熟促进因子MPF(maturation promoting factor) 。 ◆M期：RNA合成停止, 蛋白质合成减少, 以及染色体高度螺旋化。 12.1.3 细胞周期的研究方法 细胞同步化(synchronization) ◆诱导同步法 ●DNA合成阻断法 胸腺嘧啶 ●中期阻断法 秋水仙素 ◆选择同步法(selection synchrony) ●有丝分裂选择法 ●细胞沉降分离法 条件突变(conditional mutants) 12.2.1 细胞周期调控概述 12.2.2 蛋白激酶在细胞周期调控中的作用 一、细胞周期调节因子的发现 ◆1970年，Colorado 大学的Potu Rao 和 Robert Johnson 进行了一系列的细胞融合实验。 ●DNA复制起始的控制因子 ●早熟染色体凝集 ◆ DNA复制起始的控制因子 ●使用的细胞系：Hela细胞； ①研究方法：G1期细胞同S期细胞融合； ●结果：G1期的细胞质受到S期细胞质的激活, 开始了DNA复制； ●结论： S期细胞的细胞质中含有促进G1期细胞进行DNA复制的起始因子。 ②研究方法：S期细胞与G2期细胞融合 ●结果：G2期的细胞核不能再启动DNA的复制。 ●结论：S期的细胞质中的DNA复制起始因子对已进行了DNA复制的G2期的细胞核没有作用。 ● 染色体早熟凝集 将处于分裂期(M期)的细胞与处于细胞周期其他阶段的细胞融合, M期的细胞质总是能够诱导非有丝分裂的细胞中的染色质凝集, 这种现象称为染色体早熟凝集(premature chromosome condensation, PCC)。 二、MPF的发现 ◆成熟促进因子(maturation promoting factor，MPF)，早期称为M-期促进因子(M-phase promoting factor, MPF)，是指M期细胞中存在的促进细胞分裂的因子。 MPF的结构组成 ◆是由两个不同的亚基组成的异质二聚体: ●催化亚基 ▲是丝氨酸/苏氨酸型蛋白激酶； ▲其活性有赖于细胞周期蛋白，故称为细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶(cyclin-dependent protein kinases, Cdks); ●调节亚基：细胞周期蛋白(cyclin) 三、细胞周期蛋白的鉴定 ◆实验设计 ●获得同步化的受精的海胆卵细胞 ●在有放射性氨基酸的培养液中培养 ●每10分钟取一次样分离纯化蛋白质进行分析 ◆实验结果 ●发现了周期蛋白B(cyclin B) ●周期蛋白B的cDNA克隆与周期蛋白B的鉴定 四、有丝分裂的退出：周期蛋白B的降解 ◆细胞周期蛋白基因的cDNA分析 ●N端破坏框(destruction box) 遍在蛋白与周期蛋白的降解 ◆多遍在蛋白化作用(polyubiquitination) ●遍在蛋白活化酶(ubiquitin-activating enzyme, E1) ●遍在蛋白缀合酶(ubiquitin-conjugating enzyme, E2) ●遍在蛋白连接酶(ubiquitin ligase, E3) ◆蛋白酶体的降解作用 ◆促后期复合物APC