中山大学细胞生物学课件(王金发)第12章 (PPTminimizer)

中山大学细胞生物学课件(王金发)

CHAPTER 12 cell cycles and cell pision

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12.1

12.1 cell cycles

cell cycles 细胞周期是指连续分裂的细胞从细胞周期是指连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束后开始生长到下次有丝分裂终止所经历的全过程。在这一过程中这一过程中,

,细胞的遗传物质进行复制并均等地分配给两个子细胞。

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2001

年诺贝尔生理学/医学奖得主

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OUTLINE

12.1 CELL CYCLE12.2 REGULATION OF CELL CYCLE12.3 MITOSIS12.4 MEIOSIS

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2001年诺贝尔生理学与医学奖:

◆利兰·哈特韦尔哈特韦尔发现了控制细胞周期的发现了控制细胞周期的基因，其中一种被称为“STARTSTART”” 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·纳西纳西的贡献是发现了的贡献是发现了CDK。◆蒂莫西·亨特亨特的贡献是发现了调节的贡献是发现了调节CDK的功能物质CYCLIN.

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12.1.1 12.1.1 细胞周期时相及类型

细胞周期时相及类型 Phases of the cell cycle

◆G1期(Gap 1 phase),即从M期结束到S期开始

前的一段间歇期;

◆S期,即DNA合成期(DNA synthetic phase);◆G2期(Gap 2 phaseGap 2 phase),

), 即DNA合成合成后后(S期)到有丝分裂前的一个间歇期;

◆M期,即有丝分裂期(mitosis phase)。 不一定每种细胞都有四个时期，如胚胎细胞没有G1期。

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Phases of the cell cycle

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12.1.2 12.1.2 细胞周期的研究方法

细胞周期的研究方法 细胞同步细胞同步化

化(synchronization) ◆选择同步法(selection synchrony)●有丝分裂选择法●细胞沉降分离法◆诱导同步法

●DNA合成阻断法DNA合成阻断法●中期阻断法

◆条件突变(conditional mutants)

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Embryonic cell cycles

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细胞周期和细胞类群◆持续分裂细胞◆终端分化细胞

永久性失去了分裂能力的细胞。永久性失去了分裂能力的细胞。◆G0细胞

又称休眠细胞。暂时脱离细胞周期又称休眠细胞。暂时脱离细胞周期,

,不进行增殖不进行增殖,,也叫静止细胞群也叫静止细胞群,,如某些免疫淋巴细胞免疫淋巴细胞, , , 肝

肝,肾细胞等。10

12.1.3 12.1.3 细胞周期各时

细胞周期各时 相的合成活动

相的合成活动◆G1期 (Gap1 phase)◆S 期 (synthesis phase)◆G2 期(Gap 2 phase)◆ M期

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细胞周期的控制系统

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G1期细胞与期细胞与M

M期细胞融合1712.2.1 12.2.1 细胞周期调控概述

细胞周期调控概述 ◆细胞周期的控制系统 (cell-cycle control system)

细胞周期的控制类似于中央控制系统 (central control system)

(central control system)。14

12.2.2 12.2.2 蛋白激酶在细

蛋白激酶在细胞周期调控中的作用

细胞融合实验

◆研究者：1970年，Colorado 大学的PotuPotu

RaoRaoRao 和 Robert Johnson ◆研究思路◆研究方法◆使用的细胞系

◆预测结果

●早熟染色体凝集(premature chromosome condensation,PCC ）

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S期细胞与期细胞与M

M期细胞融合18

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G2期细胞与期细胞与M

M期细胞融合19

卵细胞提取物注射实验

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Accumulation and degradation of cyclinscyclins in sea urchin embryos

in sea urchin embryos 23

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

◆研究思路◆实验设计

●实验材料的选择 ●实验方法◆结果预测

◆实验结果与分析 ●发现 ●推论

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细胞周期蛋白的鉴定

◆研究思路

◆实验设计实验设计（注意关键步骤的用意！！！）（注意关键步骤的用意！！！）●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1010分钟取一次样分离纯化蛋白质进行分析分钟取一次样分离纯化蛋白质进行分析◆实验结果

●发现了周期蛋白发现了周期蛋白BB(cyclin(cyclin B) B)：如何发现？●周期蛋白周期蛋白BB的cDNAcDNA克隆与周期蛋白克隆与周期蛋白克隆与周期蛋白B

B的鉴定22

MPFMPF的结构组成

的结构组成◆是由两个不同的亚基组成的异质二聚体是由两个不同的亚基组成的异质二聚体::●催化亚基

▲是丝氨酸是丝氨酸/

/苏氨酸型蛋白激酶▲其活性有赖于周期蛋白，故蛋白称为周期依

赖性蛋白激酶(cyclincyclin-dependent protein -dependent protein kinases,Cdkskinases,Cdkskinases,Cdks);

);●调节亚基：周期蛋白(cyclincyclin)

)。24

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MP

F

的

结构

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遍在蛋白与周期蛋白的降解

◆多遍在蛋白化作用(polyubiquitinationpolyubiquitination))●遍在蛋白活化酶(ubiquitinubiquitin-activating enzyme,

-activating enzyme, E1)

●遍在蛋白缀合酶(ubiquitinubiquitin-conjugating

-conjugating enzyme, E2)enzyme, E2)

●遍在蛋白连接酶(ubiquitinubiquitin ligaseligase, E3) , E3) ◆蛋白酶体的降解作用 ◆促后期复合物

(anaphase-promoting complex, APC)

(anaphase-promoting complex, APC) 27

APCAPC的活性调节控制周期蛋白的活性调节控制周期蛋白的活性调节控制周期蛋白B

B的降解◆当MPFMPF的活性在有丝分裂中期达到最高峰时的活性在有丝分裂中期达到最高峰时的活性在有丝分裂中期达到最高峰时, , , 它它将APCAPC磷酸化并将其激活；

磷酸化并将其激活；◆接着发生周期蛋白接着发生周期蛋白BB遍在蛋白多聚化遍在蛋白多聚化, , , 引起周期引起周期蛋白蛋白B

B的降解；◆由于周期蛋白由于周期蛋白BB是MPFMPF的一个必需亚基的一个必需亚基的一个必需亚基, , , 它的降它的降解势必导致解势必导致MPFMPFMPF的失活；

的失活；◆在G1期的后期期的后期,APC,APC,APC失活失活失活,,使得周期蛋白使得周期蛋白BB的浓度升高升高,,同时提高同时提高MPFMPFMPF的活性的活性的活性, , , 以便进入下一个有以便进入下一个有丝分裂期。

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有丝分裂的退出：有丝分裂的退出：周期蛋白周期蛋白周期蛋白B

B的降解◆细胞周期蛋白基因细胞周期蛋白基因的的cDNAcDNA分析分析●N端破坏框(destruction box)

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Polyubiquitination

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Regulation of mitotic Regulation of mitotic cyclincyclincyclin levels in cycling cells

levels in cycling cells30

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真核生物细胞周期调控的一般模型

◆三类周期蛋白三类周期蛋白-CDK-CDK-CDK复合物复合物复合物::●G1期周期蛋白周期蛋白-CDK-CDK-CDK复合物复 …… 此处隐藏：14871字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……