关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 chapter11细胞增殖及其调控

chapter11细胞增殖及其调控.ppt

chapter11细胞增殖及其调控

坚持 2018-05-02 评分 0 浏览量 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《chapter11细胞增殖及其调控ppt》,可适用于自然科学领域,主题内容包含Chaptercellproliferationandcellcyclecontrol细胞增殖(cellproliferation)的意义第一节、细符等。

Chaptercellproliferationandcellcyclecontrol细胞增殖(cellproliferation)的意义第一节、细胞周期与细胞分裂第二节、细胞周期调控细胞增殖的意义细胞增殖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。成体生物仍然需要细胞增殖主要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。第一节细胞周期与细胞分裂一、细胞周期(cellcycle)概述二、有丝分裂(mitosis)三、胞质分裂(Cytokinesis)四、减数分裂(Meiosis)第二节细胞周期的调控(CellCycleControl)一、细胞周期调控系统的主要作用二、细胞周期检验点(CellCycleCheckpoint)三、MPF四、CyclinCdk复合物的多样性及细胞周期运转五、细胞周期运转的阻遏(细胞周期运转的负调控)一、细胞周期(cellcycle)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二、有丝分裂(mitosis)一、有丝分裂过程前期(prophase)前中期(prometaphase)中期(metaphase)后期(anaphase)末期(telophase)胞质分裂期(cytokinesis)二、与有丝分裂直接相关的亚细胞器结构中心体动粒与着丝粒纺缍体三、有丝分裂过程中染色体运动的动力机制中心体是高等动物细胞内与微管装配和细胞分裂密切相关的细胞器。中心体一般由一对位于中央的中心粒和其周围的无定型物质构成。中心体在细胞周期过程中也要进行复制并经历一系列的发育过程称为中心体周期。动粒称为着丝点是附于着丝粒上的一种细胞器。着丝粒是指染色体主缢痕部位的染色质。目前已分离了几种动粒蛋白成分。CENPE是一种驱动蛋白定位于动粒外层表面的冠上。CENPE被认为在促使与染色体与来自两极的微管相联结过程中起重要作用。纺缍体是细胞分裂过程中的一种与染色体分离直接相关的细胞器。高等细胞的纺缍体呈纺缍状主要由微管和微管结合蛋白组成。纺缍体的两端为星体。纺缍体的装配三、胞质分裂(Cytokinesis)动物细胞胞质分裂植物细胞胞质分裂四、减数分裂(Meiosis)减数分裂概念与过程减数分裂的意义减数分裂各时相及其主要事件脊椎动物配子发生过程细胞周期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。整个细胞周期又可分为G期、S期、G期和M期四个时期。细胞周期时相组成细胞周期时间根据增殖状况细胞分类三类细胞周期时相组成间期(interphase):G期S期G期M期:有丝分裂期(Mitosis),胞质分裂期(Cytokinesis)细胞沿着GrarrSrarrGrarrMrarrG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SGM的时间变化较小细胞周期时间长短主要差别在G期有些分裂增殖的细胞(早期胚胎细胞)缺乏G、G期根据增殖状况细胞分类三类连续分裂细胞(cyclingcell)休眠细胞(G细胞)有些细胞会暂时离开细胞周期,停止细胞分裂,但受到适当剌激时又可重新进入细胞周期的细胞称为G期细胞。终末分化细胞体内的某些细胞由于分化程度很高一经形成终生不再分裂。G期细胞和终末分化细胞的界限有时难以划分有的细胞过去认为属于终末分化细胞目前可能被认为是G期细胞。细胞周期中不同时相及其主要事件G期S期G期M期G期与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。G期早期合成的物质主要与细胞生长相关后期合成的物质主要与细胞进入S期相关。不同的物种G期的长短不同。G期能否进入S期取决于细胞能否通过限制点(restrictionpointR点)。如能通过R点则细胞就可以进入S期如不能通过则细胞就会进入G期或进一步分化。影响细胞从G期进入S期的因素G期DNA复制完成在G期合成一定数量的蛋白质和RNA分子为细胞进入M期做准备。细胞在从G期向M期过渡的时候也存在R点。只有少数种类的细胞不能通过R点从而停在G期。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的复制是以复制单位来进行双向复制的DNA复制与组蛋白合成同步middot组成核小体串珠结构新合成的组蛋白结合于滞后链上复制单位的打开有先后顺序常染色质先于异染色质复制富含GC的区域先于富含AT的区域因此造成的DNA合成不同步。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(FlowCytometry)缩时摄像技术可以得到准确的细胞周期时间及分裂间期和分裂期的准确时间。细胞周期MGSn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条件依赖性突变株在细胞周期同步化中的应用:将与细胞周期调控有关的条件依赖性突变株转移到限定条件下培养所有细胞便被同步化在细胞周期中某一特定时期。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GSTdR双阻断法:最终将细胞群阻断于GS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。分裂中期阻断法:通过抑制微管聚合来抑制细胞分裂器的形成将细胞阻断在细胞分裂中期。优点是操作简便效率高。缺点是这些药物的毒性相对较大。特异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植物细胞的细胞周期细菌的细胞周期爪蟾早期胚胎细胞的细胞周期细胞分裂快,无G期,G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G、G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是一致的。酵母细胞的细胞周期酵母细胞的细胞周期与标准的细胞周期在时相和调控方面相似常用种类有芽殖酵母和裂殖酵母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植物细胞的细胞周期植物细胞的细胞周期与动物细胞的标准细胞周期非常相似含有G期、S期、G期和M期四个时期。植物细胞不含中心体但在细胞分裂时可以正常组装纺锤体。植物细胞以形成中板的形式进行胞质分裂细菌的细胞周期慢生长细菌细胞周期过程与真核细胞周期过程有一定相似之处。其DNA复制之前的准备时间与G期类似。分裂之前的准备时间与G期类似。再加上S期和M期细菌的细胞周期也基本具备四个时期。细菌在快速生长情况下如何协调快速分裂和最基本的DNA复制速度之间的矛盾。前期(prophase)标志前期开始的第一个特征是染色质开始浓缩(condensation)形成有丝分裂染色体(mitoticchromosome)第二个特征细胞骨架解聚有丝分裂纺锤体(mitoticspindle)开始装配Golgi体、ER等细胞器解体形成小的膜泡这种染色体由两条染色单体(chromatid)构成在前期末染色体主缢痕部位形成一种蛋白复合物称为动粒(kinetochore)间期动物细胞含一个MTOC即中心体在S期末两个中心粒在各自垂直的方向复制出一个中心粒形成两个中心体。当前期开始时个中心体移向细胞两极并同时组织微管生长由两极形成的微管通过微管结合蛋白在正极末端相连最后形成有丝分裂纺锤体。前中期(prometaphase)核膜破裂成小的膜泡这一过程是由核纤层蛋白中特异的Ser残基磷酸化导致核纤层解体纺锤体微管与染色体的动粒结合捕捉住染色体每个已复制的染色体有两个动粒朝相反方向保证与两极的微管结合纺锤体微管捕捉住染色体后形成三种类型的微管不断运动的染色体开始移向赤道板。细胞周期也由前中期逐渐向中期运转。中期(metaphase)所有染色体排列到赤道板(MetaphasePlate)上标志着细胞分裂已进入中期是什么机制确保染色体正确排列在赤道板上?着丝粒微管动态平衡形成的张力后期(anaphase)排列在赤道面上的染色体的姐妹染色单体分离产生向极运动后期(anaphase)大致可以划分为连续的两个阶段即后期A和后期Bmiddot后期A动粒微管去装配变短染色体产生两极运动middot后期B极间微管长度增加两极之间的距离逐渐拉长介导染色体向极运动末期(telophase)染色单体到达两极即进入了末期(telophase),到达两极的染色单体开始去浓缩核膜开始重新组装Golgi体和ER重新形成并生长核仁也开始重新组装RNA合成功能逐渐恢复,有丝分裂结束动物细胞胞质分裂胞质分裂(cytokinesis)开始于细胞分裂后期在赤道板周围细胞表面下陷形成环形缢缩称为分裂沟(furrow)。分裂沟的位置与纺锤体极性微管和钙离子浓度升高的变化有关。胞质分裂开始时大量肌动蛋白和肌球蛋白在中体处组装成微丝并相互组成微丝束环绕细胞称为收缩环(contractilering)。收缩环收缩、收缩环处细胞膜融合并形成两个子细胞。植物细胞胞质分裂与动物细胞胞质分裂不同的是植物细胞胞质分裂是因为在细胞内形成新的细胞膜和细胞壁而将细胞分开。减数分裂概念与过程概念:减数分裂是细胞仅进行一次DNA复制随后进行两次分裂染色体数目减半的一种特殊的有丝分裂减数分裂过程减数分裂的意义确保世代间遗传的稳定性增加变异机会确保生物的多样性增强生物适应环境变化的能力。减数分裂是生物有性生殖的基础是生物遗传、生物进化和生物多样性的重要基础保证。减数分裂各时相及其主要事件间期中S期持续时间较长第一次减数分裂前期I分为细线期偶线期粗线期双线期终变期等五个阶段中期I同源染色体配对排列在中期板上后期I时,同源染色体分开未期I后细胞可分为两种类型第二次减数分裂细线期染色质凝集但是两条染色单体的臂并不分离在细纤维样的染色体上出现颗粒状的染色粒染色体端粒通过接触斑与核膜相连偶线期偶线期同源染色体配对形成联会复合体(SynaptonemalComplex,SC)同源染色体配对的过程称为联会合成在S期未合成的的DNA(偶线期DNA即zDNA)粗线期发生等位基因之间部分DNA片段的交换和重组合成一小部分DNA称为PDNA这些DNA编码一些与DNA点切和修复相关的酶类。合成减数分裂期专有的组蛋白并将体细胞类型的组蛋白置换下来。双线期同源染色体相互分离仅有几入相互联系同源染色体间遗传物质重组,产生新的基因组合同源染色体或多或少地发生去凝集RNA转录活跃终变期染色体凝集成棒状结构交叉向染色体臂的端部移行这个过程称为端化。减数分裂前S期与有丝分裂前S期长度比较减数分裂前S期有丝分裂前S期蝾螈天小时小鼠小时小时小麦小时小时酵母小时小时在适当时候激活细胞周期各个时相的相关酶和蛋白,确保细胞周期向下一个阶段进行然后以某种方式失活(正调控)。当细胞周期中出现异常时细胞会启动一系列的负调控机制使细胞停滞在某个特定的时期这种调节机制可确保每一时相事件的全部完成。外界环境因子(如多细胞生物对增殖信号的反应)通过酪氨酸蛋白激酶受体偶联的信号通路完成信号向细胞内的传递。一、细胞周期调控系统的主要作用二、细胞周期检验点(checkpoint)细胞周期检验点是细胞周期调控的一种机制,主要是确保周期每一时相事件的有序、全部完成并与外界环境因素相联系细胞周期检验点及其作用G期检验点:酵母mdashmdashStart动物细胞mdashmdashRestrictionPointMPF(Maturationpromotingfactor)MPF发现过程中的重要事件周期蛋白CDKMitoticCyclinCdk(MPF)的活化与功能年NobelPrizeMP年NobelPrizeMP授予在细胞周期关键调控因子中作出突出贡献的三位科学家LHartwell发现芽殖酵母中控制细胞周期的cdc基因并于年提出检测点的概念PNurse发现裂殖酵母中控制细胞周期的cdc基因并提出了CDK的概念TimHunt发现了细胞周期蛋白cyclin周期蛋白人们从不同生物中分离克隆出了数十种周期蛋白这些周期蛋白不细胞内表达的时期有所不同。G期表达并起作用的称为G期周期蛋白主要有E和DM期表达并起作用的称为M期周期蛋白主要有B和A。各种周期蛋白之间的共性:、含有一段保守序列称为周期蛋白框这一序列是它和催化亚基结合的位点、A和B在N端具有破坏框其余分子在C端具有PEST序列这些均与周期蛋白的降解相关。CDK人们从不同物种成功分离到了十多个cdc相关基因它们编码的产物共同之处在于:含有一段类似的AA序列都可以与周期蛋白结合并将周期蛋白作为其调节亚单位进而表现出蛋白激酶的活性。这些蛋白被称为周期蛋白依赖性蛋白激酶(cyclindependentkinase)简称CDK。由于cdc是第一个发现的cdc蛋白因此被命名为CDK。在MPF的发现过程中的重要事件Johnson和Rao进行的实验及其发现Mausi利用爪蟾卵母细胞进行的实验及MPF的提出Hartwell等人利用芽殖酵母进行的实验及其发现PNurse等人利用裂殖酵母进行的实验及其发现TimHunt利用海胆卵细胞进行的实验及其发现结论Hartwell等利用芽殖酵母进行的实验实验是利用温度敏感的芽殖酵母为材料来进行的。在正常温度下这些突变体可以正常分裂增殖但是当温度升高时就不能进行正常的分裂这是由于在这些温变突变体内缺少某个特定的基因而引起的。这些基因是与细胞分裂和细胞周期调控有关的基因称为cdc(celldiversioncycle)基因。在芽殖酵母中分离得到的cdc基因是cdc它的表达产物为pcdc它是一种蛋白激酶。cdc突变可使细胞停在GS交界处或GM交界处。Johnson和Rao进行的实验及其发现对间期的细胞进行同步化后进行细胞融合GSSGGG结论:在S期的细胞质中存在有刺激G期细胞进入S期的某种因子定名为SPF。将处于间期不同时期的细胞与M期细胞进行融合观察到特异的提前凝集染色体PCC结论:在M期细胞中存在有诱导染色体凝集的因子称为M期促分裂因子。PNurse利用裂殖酵母进行的实验他进行的实验和Hartwell的实验相似只是实验材料换成了裂殖酵母的温度敏感的突变株。他从中分离得到了第一个cdc基因cdc。它的表达产物为pcdc。cdc基因的突变可使细胞停在GM交界处。Pcdc(或Pcdc)必须与pcdc结合后才表现出激酶的活性。TimHunt利用海胆卵细胞进行的实验他在实验中发现在海胆的卵细胞中存在两种特殊类型的蛋白质这两种蛋白质的含量随细胞周期的进程变化而变化这种蛋白质被命名为细胞周期蛋白(cyclin)。比较这几个实验得出的结论MPF的p亚基与酵母中的pcdc为同源产物而MPF中的p与pcdc和周期蛋白B是同源物。p=pcdc=CDK(催化亚基)MPFp=cyclin=pcdc(调节亚基)MPF是一种使多种底物蛋白磷酸化的蛋白激酶由M期CyclinCdk(Cyclindependentproteinkinase)形成的复合物。MPF=(CDK=pcdc)cyclinBMitoticCyclinCdk(MPF)的活化与功能与MPF活化相关的因素随Cyclin浓度变化而变化激酶与磷酸酶的调节活化的MPF可使更多的MPF活化Cyclin的降解CDK激酶抑制蛋白的作用功能:启动细胞从G期进入M期的相关事件四、CyclinCdk复合物的多样性及细胞周期运转CyclinCdk复合物的多样性CyclinCdk是调控细胞周期的引擎:不同的周期蛋白与不同的CDK结合构成不同的CyclinCdk不同的CyclinCdk在不同的时相表现活性影响不同的下游事件。GS转化GM转化(MPF的作用)M期周期蛋白与中期向后期的转化AnaphasePromotingComplex(APC),细胞周期调控模型总结CyclinCdk复合物的多样性GSGMCyclinCdkCyclinCdkCyclinCdkBuddingYeastCLN,,CDCCLB,,(,)CDCCLB,(,)CDCFissionYeastCIGCDCCIGCDCCIGCDCHigherEukaryotesCyclinD,,CDKCyclinACDKCyclinBcdcCDKCyclinE,CDKGSubstratesSSubstratesGMSubstratesGrowthandMorphogenesisDNAReplicationMitosisAPC的活化:Cdc是APC的活化因子。Cdc和Mad蛋白位于动粒上在染色体结合有丝分裂纺锤体前将不能从动粒上释放由于Mad与Cdc结合而抑制APC的活性。所以只有所有染色体都与纺锤体结合后APC才有活性才启动细胞向后期转换。APC主要介导两类蛋白降解:AnaphaseInhibitors(后期抑制因子)和MitoticCyclin。前者维持姐妹染色单体粘连,抑制后期启动后者的降解意味着有丝分裂即将结束即染色体开始去凝集核膜重建。APC介导选择性降解的靶蛋白与Ubiquitin结合五、细胞周期运转的阻遏细胞至少可通过两种不同机制阻遏细胞周期的运转:Cdk抑制蛋白(CDI)阻止CyclinCdk复合物的装配或活性周期调控系统组分停止合成。CDI包括CIPKIP家族和INK家族其作用是抑制CyclinCdk复合物的装配或活性而将细胞阻止在不同的检验点。如DNA受损后细胞将停留于GCheckpoint让DNA修复或者凋亡周期调控系统组分停止合成如G细胞大部分Cyclin和Cdk都消失这在多细胞生物尤其明显。细胞类型细胞周期时间两栖类早期胚胎细胞分钟酵母细胞小时小肠上皮细胞约小时体外培养的哺乳类上皮细胞约小时人类肝细胞约年ExperimentaldemonstrationofthecoordinatedSynthesisofDNAandhitonesaElectronmicrographofSCofhumanpachytenebivalent(K:kinetochorearrow:recombinationnodules)bSchematicdiagramofSCcElectronmicrographofSCaftertreatmentwithDNasetoremovechromasomalfibersVisibleevidenceofcrossingover人M期细胞与袋鼠(Ptk)G、S、G期细胞融合诱导PCC:提示M期细胞存在诱导PCC的因子处于第六期的爪蟾卵母细胞(RD前期I)具GV。注射实验表明:孕酮诱导卵母细胞成熟成熟卵细胞质中含有卵母细胞成熟的因子称做MPF。年Maller实验室分离纯化了MPF证明它主要含有p和p两种蛋白二者结合后表现出蛋白激酶的活性。CAK=CDKActivitingKinase

用户评论(0)

0/200

精彩专题

上传我的资料

每篇奖励 +1积分

关闭

新课改视野下建构高中语文教学实验成果报告(32KB)

抱歉,积分不足下载失败,请稍后再试!

提示

试读已结束,如需要继续阅读或者下载,敬请购买!

资料评分:

/121
¥5.0 购买

意见
反馈

立即扫码关注

爱问共享资料微信公众号

返回
顶部

举报
资料