细胞周期与胞质分裂
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细胞生物学第四版(13至17章)
一、MPF的发现及其作用
一、MPF的发现及其作用
• M期细胞中可能存在细胞有丝分裂促进因子：
M期细胞可以诱导PCC，暗示在M期细胞中可 能存在一种诱导染色体凝缩的因子，称为细 胞有丝分裂促进因子（MPF）。
M期细胞与G1（A）、S（B）和G2（C）期细胞融合诱 导早熟染色体凝缩（PCC）（图14-1）
CycA/B- CDK1 CycA/B- CDKA
CDC: 细胞分裂周期蛋白
Cyclin的周期性变化
植物细胞周期控制的图示
p21抑制作用的机理
五、细胞周期运转调控
细胞周期调控系统（cell cycle control system） 是指调节细胞周期运行的蛋白质网络系统。 CDK因对 细胞周期运行起着核心调控作用而被称为周期引擎分子。 不同种类的周期蛋白与不同种类的CDK结合，构成不 同的MPF。不同的MPF在细胞周期的不同时期表现活 性，因而对细胞周期的不同时期进行调节。MPF又被称 作细胞周期引擎。 （一）G2/M期转化与CDK1的关键性调控作用 （二）M期周期蛋白与细胞分裂中期向后期转化 （三）G1/S期转化与G1期周期蛋白依赖性CDK
四、CDK和CDK抑制因子
• CDK的活性受磷酸化修饰调节：细胞内存在多 种因子，对CDK分子结构进行磷酸化修饰，从 而调节CDK的活性。 • CDK抑制蛋白（CDK inhibitor, CKI）：指对 CDK起负调控作用的蛋白质，包括Cip/Kip家族 和INK家族。① Cip/Kip家族：包括p21、p27和 p57等，其中p21主要对G1期CDK（CDK2~4和 CDK6）起抑制作用 p21还与DNA聚合酶δ 的辅 助因子增殖细胞核抗原（PCNA）结合，抑制DNA 的复制；② INK家族：包括p16、p15、p18和 p19等，其中p16主要抑制CDK4和CDK6活性。
《细胞周期》——细胞生物学知识点总结
《细胞周期》★细胞的最终命运：细胞分裂及生长〔相关物质预备〕→细胞增殖〔受到严密的调控机制所监控〕→细胞死亡★标准的细胞周期：〔从G1 期开头，历经S、G2，到M 期完毕〕一．细胞周期的根本概念：1.细胞周期：细胞周期是细胞增殖周期的简称，指细胞从分裂完毕后开头生长，到再次分裂终了所经受的全过程。
2.细胞周期时间(Tc)：细胞周期时间因细胞类型、状态和环境而异，变异范围大，从0h~数年都可能。
3.细胞的增殖特性〔机体细胞的状态〕：1）增殖细胞〔周期性细胞〕：能够增殖，不断进入周期完成分裂。
2）暂不增殖细胞〔休眠细胞，G0细胞〕：长期停留在G1 晚期〔G0 期〕而不越过限制点，未丧失分裂力量，在适当条件下可恢复到增殖状态。
3）永不增殖细胞〔终末分化细胞〕：始终停留在G1 期，失去增殖力量直到年轻死亡。
二．细胞周期的争辩方法：★细胞周期模型细胞周期争辩中经常使用一些典型的物种和细胞系统，最常用的模型包括酵母、爪蟾胚胎细胞和哺乳动物体外培育细胞。
★细胞周期同步化——由于试验经常需要设法获得时相均一的细胞群，使样品中的细胞都处于大致一样的细胞周期阶段，所以常需要使细胞周期同步化。
同步化的策略：①诱导同步化；②选择同步化同步化常用方法：①细胞分裂收获法②代谢抑制法〔参加过量胸苷后清洗〕③低温培育法★3H-TdR〔氚标记胸苷〕有丝分裂标记法〔测定细胞周期的时间〕——应用3H-TdR 短期饲养细胞，数分钟至半小时后，将3H-TdR 洗脱，置换颖培育液并连续培育。
随后，每隔半小时或1 小时定期取样，作放射自显影观看分析，从而确定细胞周期各个时相的长短。
①通过在光镜下定期计算细胞的数目，并记录全部细胞数目增加一倍所需时间，从而估算出细胞周期的总时间②S、M 期的时间可以通过添加氚标记胸苷到培育液中进展测定。
★流式细胞技术三．细胞周期检验点(check point)：——检查点是指检查和抑制细胞周期进程的一些特定信号通路，可以检查细胞周期大事的完成状况，把握细胞周期的进度，确保基因组复制和染色体分别的时空独立性，并使细胞能够适应环境变化和机体发育的各种需要。
细胞周期与细胞分裂
ras 的基因产物：类似于G蛋白的作用。 raf、mos 基因产物: 具有丝/苏氨酸激酶活性，参与信号转 导。
第二十八页，共86页。
4)、抑癌基因与细胞周期调控
Rb、p53是两个常见的抑癌基因
p53基因的产物分布于细胞核中,半衰期短,不稳定。 P53蛋白作为转录因子或与其他转录因子相结合参与基 因的转录调节，将细胞阻止于G1期。
细胞周期
第十页，共86页。
第二节 细胞周期调控
◆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)。
第十一页，共86页。
• 细胞周期蛋白 cyclin
随细胞周期变化呈周期性出现与消失的蛋白质， 可分为A、B、C、D、E、F、G、H 8大类。与其 他蛋白结合后, 参与细胞周期相关活动的调节。
膜运输增加
专一蛋白质合成
DNA复制酶出现
脱氧核糖核苷
RNA合成
库存增加
抑素(chalone)
有丝 分裂
R G1期
S期 (DNA合成)
蛋白质合成
H1组蛋白 磷酸化
微管蛋白
多核糖体重聚
对诱变剂敏感
组蛋白RNA的合成
哺乳动物细胞在G1期中的一些主要的生理、生化变化
R: G1期的限制点第五页(r，e共8s6页t。riction point )
第四十五页，共86页。
③星体微管，位于星体周围，其游离端伸向周围 胞质。
由两端星体、星体微管、极间微管和动粒微管组合 形成的纺锤形结构称为纺锤体或有丝分裂器。
第四十六页，共86页。
第四十七页，共86页。
◆早中期(prometaphase) 核周围的纺锤体侵入中心区,一部分纺 锤体微管的自由端最终结合到着丝点 上,形成动粒微管。
第二十八页，共86页。
4)、抑癌基因与细胞周期调控
Rb、p53是两个常见的抑癌基因
p53基因的产物分布于细胞核中,半衰期短,不稳定。 P53蛋白作为转录因子或与其他转录因子相结合参与基 因的转录调节，将细胞阻止于G1期。
细胞周期
第十页，共86页。
第二节 细胞周期调控
◆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)。
第十一页，共86页。
• 细胞周期蛋白 cyclin
随细胞周期变化呈周期性出现与消失的蛋白质， 可分为A、B、C、D、E、F、G、H 8大类。与其 他蛋白结合后, 参与细胞周期相关活动的调节。
膜运输增加
专一蛋白质合成
DNA复制酶出现
脱氧核糖核苷
RNA合成
库存增加
抑素(chalone)
有丝 分裂
R G1期
S期 (DNA合成)
蛋白质合成
H1组蛋白 磷酸化
微管蛋白
多核糖体重聚
对诱变剂敏感
组蛋白RNA的合成
哺乳动物细胞在G1期中的一些主要的生理、生化变化
R: G1期的限制点第五页(r，e共8s6页t。riction point )
第四十五页，共86页。
③星体微管，位于星体周围，其游离端伸向周围 胞质。
由两端星体、星体微管、极间微管和动粒微管组合 形成的纺锤形结构称为纺锤体或有丝分裂器。
第四十六页，共86页。
第四十七页，共86页。
◆早中期(prometaphase) 核周围的纺锤体侵入中心区,一部分纺 锤体微管的自由端最终结合到着丝点 上,形成动粒微管。
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
联会通过联会复合体结构得以实现，该 复合体在同源染色体之间沿纵轴方向形 成。其微细结构包括侧生组分和中央组 分。在联会后，通过重组结的作用，同 源染色体的非姐妹染色单体之间发生部 分片段的交换和重组。Z-DNA （占 0.3%），出现于偶线期，参与联会复 合体的形成。 医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
有丝分裂（mitosis）
有丝分裂过程——前期细胞内事件
• 核仁组织者组装至所属染色 体中，核仁分解并最终消失；
• 核纤层蛋白磷酸化，导致核 纤层降解，核膜随之破裂； • 组蛋白H1磷酸化，使染色质 (螺线管)组装成染色体，并在 着丝粒两侧附着动粒;
• 中心体发出微管形成星体并 向细胞两极移动，形成纺锤体。
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
洋葱根尖细胞的缩时显微电影技术观察
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
细胞的有丝分裂观察
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
Animal Cell
Mitosis-animal cell and onion
Plant Cell Mitosis-onion
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
无丝分裂（amitosis）
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
In side the cell Mitosis-3
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
有丝分裂（mitosis）
• 有丝分裂（mitosis）是真核生 物体细胞的分裂方式，其主要特 征是分裂时期出现了由纺锤体和 染色体组成的有丝分裂器，将遗 传物质平均分配到两个子细胞中 保证了细胞在遗传上的稳定性。
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
有丝分裂（mitosis）
有丝分裂过程——前期细胞内事件
• 核仁组织者组装至所属染色 体中，核仁分解并最终消失；
• 核纤层蛋白磷酸化，导致核 纤层降解，核膜随之破裂； • 组蛋白H1磷酸化，使染色质 (螺线管)组装成染色体，并在 着丝粒两侧附着动粒;
• 中心体发出微管形成星体并 向细胞两极移动，形成纺锤体。
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
洋葱根尖细胞的缩时显微电影技术观察
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
细胞的有丝分裂观察
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
Animal Cell
Mitosis-animal cell and onion
Plant Cell Mitosis-onion
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
无丝分裂（amitosis）
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
In side the cell Mitosis-3
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
有丝分裂（mitosis）
• 有丝分裂（mitosis）是真核生 物体细胞的分裂方式，其主要特 征是分裂时期出现了由纺锤体和 染色体组成的有丝分裂器，将遗 传物质平均分配到两个子细胞中 保证了细胞在遗传上的稳定性。
医学细胞生物学细胞的分裂和细胞周期
河南大学生命科学学院普通生物学5—细胞周期
G2 期: 合成少量的蛋白质 (RNA)
二、有丝分裂期
（一）过程 1.前期：细胞核染色质开
始浓缩，形成染色体结构。
染色质 染色体 (Chromatin) 是处于不同功 能阶段的不同构型。核小体 是染色质的基本结构单位。
核小体的核心结构为由H2A、H2B、H3、H4各2分子组 成的八聚体。H1与DNA结合，锁住核小体出口。
细胞类型
早期蛙胚胎细胞 酵母菌细胞 小肠上皮细胞 细胞培养成纤维细胞 人肝细胞
细菌
细胞周期时间
30分钟 1.5~3小时 12小时 20小时 １年 20分钟
周期中细胞 — 细胞持 续分裂，细胞周期持续 运转。如上皮组织的基 底层细胞。
静止期细胞 — 细胞暂 时离开细胞周期，停止 细胞分裂，去执行一定 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。 即G0期细胞。如结缔组 织中的成纤维细胞
DNA
核小体
赖 5组
20 0
氨 酸
种 ，
蛋 白
富碱
含性
精蛋
氨白
酸质
、
bp
每条染色单体都含有一段特殊的 DNA序列，称为着丝粒。在染色体 着丝粒处装配一蛋白质复合体结 构 —— 动粒。
中心体周围微管开始大量装配。 核仁消失，细胞器解体。
有丝分裂前期染色体变化
纺锤体
前期
前中期 中期
后期
末期 胞质分裂期
• 染色质开始 浓缩，
• 着丝粒处装 配动粒，
• 中心体周围 微管大量装 配
• 核膜破裂， • 染色体进一 步浓缩（X 形），
• 纺锤体装配， • 星体微管捕 获染色体
• 所有染色体 排列到赤道 板
• 染色单体分 离向两极运 动，
二、有丝分裂期
（一）过程 1.前期：细胞核染色质开
始浓缩，形成染色体结构。
染色质 染色体 (Chromatin) 是处于不同功 能阶段的不同构型。核小体 是染色质的基本结构单位。
核小体的核心结构为由H2A、H2B、H3、H4各2分子组 成的八聚体。H1与DNA结合，锁住核小体出口。
细胞类型
早期蛙胚胎细胞 酵母菌细胞 小肠上皮细胞 细胞培养成纤维细胞 人肝细胞
细菌
细胞周期时间
30分钟 1.5~3小时 12小时 20小时 １年 20分钟
周期中细胞 — 细胞持 续分裂，细胞周期持续 运转。如上皮组织的基 底层细胞。
静止期细胞 — 细胞暂 时离开细胞周期，停止 细胞分裂，去执行一定 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。 即G0期细胞。如结缔组 织中的成纤维细胞
DNA
核小体
赖 5组
20 0
氨 酸
种 ，
蛋 白
富碱
含性
精蛋
氨白
酸质
、
bp
每条染色单体都含有一段特殊的 DNA序列，称为着丝粒。在染色体 着丝粒处装配一蛋白质复合体结 构 —— 动粒。
中心体周围微管开始大量装配。 核仁消失，细胞器解体。
有丝分裂前期染色体变化
纺锤体
前期
前中期 中期
后期
末期 胞质分裂期
• 染色质开始 浓缩，
• 着丝粒处装 配动粒，
• 中心体周围 微管大量装 配
• 核膜破裂， • 染色体进一 步浓缩（X 形），
• 纺锤体装配， • 星体微管捕 获染色体
• 所有染色体 排列到赤道 板
• 染色单体分 离向两极运 动，
第十二章 细胞增殖及其调控
3）其他方法：通过显微缩时摄像技术可以求出分裂间期和分裂期的准确时间；通过在不同的时间对细胞群体进行计数，可以推算出细胞群体的倍增时间，即细胞周期的总时间。
1、脉冲标记DNA复制的细胞分裂指数观察测定法
2、流式细胞分选仪测定法
（四）细胞周期同步法
⑤终变期（再凝集期）
染色体更加变粗。交叉明显，数量减少。交叉向染色体的端部移行，称为端化。核膜、核仁消失。纺锤体形成。
（2）中期Ⅰ
同源染色体的每一对姊妹染色单体在着丝粒处并连在一起，1对动粒朝向同一极，同源染色体的两个染色体通过动粒微管分别连向不同的极。四分体逐渐向赤道方向移动，最终排列在赤道面上。
（一）减数分裂前间期
最大特点在于S期持续时间较长。
另一个重要特点是，在植物百合中发现，其减数分裂前间期的S期仅复制其DNA总量的99.7%~99.9%，而剩下的（DNA小片段）0.1~0.3%要等到减数分裂前期才进入复制。
另外还发现，在一种L蛋白，在前间期与上述DNA小片段结合，阻止其复制。
细胞周期同步化是利用人工诱导或药物诱导的方法，使细胞同步化在细胞周期的某个特定时期，从而获得处于相同细胞周期的细胞作为实验材料。常用的方法有：人工选择同步化和药物诱导同步化。还可分为自然同步化和人工同步化。
自然同步化的例子有：
1）海胆受精卵最初几次分裂是同步的；
2）细菌的休眠孢子进入营养环境后能发生同步萌发；
中心体与其周围的微管一起被称为星体（在动物细胞中） 。中心体在间期也进行了复制。细胞分裂开始，两个星体即逐渐向细胞的两极运动。
2、前中期
① 核膜破裂，标志着前中期的开始。
② 纺锤体的装配。
3、中期
所有染色体排列到赤道板上，纺锤体呈典型的纺锤样。
细胞生长、分裂和分裂周期
胞 质 分 裂 ， 形 成 两个子细胞
（二）第二次减数分裂
减数分裂间期：时间短，无DNA合成， 细胞中染色体数目已经减半。
分裂期与有丝分裂相似。
经过上述减数分 裂，共形成4个 子细胞，这些 细胞中，染色 体数目与分裂 前相比，减少 了一半，而染 色体的组成及 组合彼此间也 各不相同，且 均在第一次减 数分裂中完成。
高等真核生物细胞分裂的主要方式； 细胞核发生一系列复杂的变化后，细胞通过
形成有丝分裂器，将遗传物质平均分配到两 个子细胞中，从而保证了细胞在遗传上的稳 定性。 有丝分裂划分为前、中、后、末四个时期。
Ⅰ：核分裂
（一）前期prophase：
主要变化包括:染色质 凝集、核仁解体、核膜 破裂、纺锤体形成，分 裂极确定。
2、偶线期 （zygotene stage）：
染色体进一步凝集；
同源染色体配对，进 行联会，形成二价体；
★联会（synapsis）： ★二价体（bivalent）：
★联会复合体
（ synaptonemal complex ， SC ） ：
侧体：SC两侧，电 子密度高，是同源 染色体的染色单体 的一部分；
原本相互垂直的一对中心粒发生分离，各自在其垂直方 向形成一个子中心粒，发挥微管组织中心的作用。
（三）G2期： 细胞分裂准备期；
细胞中合成一些与M期结构、功能相关的蛋白 质，与核膜破裂、染色体凝集密切相关的成熟 促进因子亦在此期合成。
已复制的中心粒逐渐长大，并开始向细胞 两极分离。
（四）M期：
Dividing Muscle Myoblast (primative muscle cell) (SEM x8,000)
总结：
有丝分裂包括了核分裂及胞质分裂两个 过程；
（二）第二次减数分裂
减数分裂间期：时间短，无DNA合成， 细胞中染色体数目已经减半。
分裂期与有丝分裂相似。
经过上述减数分 裂，共形成4个 子细胞，这些 细胞中，染色 体数目与分裂 前相比，减少 了一半，而染 色体的组成及 组合彼此间也 各不相同，且 均在第一次减 数分裂中完成。
高等真核生物细胞分裂的主要方式； 细胞核发生一系列复杂的变化后，细胞通过
形成有丝分裂器，将遗传物质平均分配到两 个子细胞中，从而保证了细胞在遗传上的稳 定性。 有丝分裂划分为前、中、后、末四个时期。
Ⅰ：核分裂
（一）前期prophase：
主要变化包括:染色质 凝集、核仁解体、核膜 破裂、纺锤体形成，分 裂极确定。
2、偶线期 （zygotene stage）：
染色体进一步凝集；
同源染色体配对，进 行联会，形成二价体；
★联会（synapsis）： ★二价体（bivalent）：
★联会复合体
（ synaptonemal complex ， SC ） ：
侧体：SC两侧，电 子密度高，是同源 染色体的染色单体 的一部分；
原本相互垂直的一对中心粒发生分离，各自在其垂直方 向形成一个子中心粒，发挥微管组织中心的作用。
（三）G2期： 细胞分裂准备期；
细胞中合成一些与M期结构、功能相关的蛋白 质，与核膜破裂、染色体凝集密切相关的成熟 促进因子亦在此期合成。
已复制的中心粒逐渐长大，并开始向细胞 两极分离。
（四）M期：
Dividing Muscle Myoblast (primative muscle cell) (SEM x8,000)
总结：
有丝分裂包括了核分裂及胞质分裂两个 过程；
12.1细胞周期
周期蛋白与周期蛋白依赖性蛋白激酶
12.2.6 细胞周期的关卡
◆与细胞分裂有关的基因称为细胞分裂周 期(cell division cycle, cdc) 基因。这些基 因表达的有序性, 受一些控制系统的监测：
●如酵母细胞在DNA合成开始前有启动点 (START)；
●在哺乳类细胞中称为R点或限制点 (restriction point), 亦 称 为 关 卡 (check point)。
Embryonic cell cycles
不一定每种细胞都有四个时期，如胚胎细胞没有G1期。
1
G2 M S G1
分化细胞
G1 晚期
G0(休眠细胞)
G1 早期: 染色质浓缩; RNA与蛋白质含量较少
G1 晚期: DNA合成酶的活性大大增加
G1期细胞的走向:
G1 早期
① G1 晚期 S
② G0 期 ③ 细胞分化
细胞融合实验
3
◆ G1期细胞受到S期细胞质的激活， 开始了DNA的复制。
◆对DNA复制起始的控制， 在G1和S之间
M期细胞与G1期细胞融合
M期细胞与S期细胞融合
M期细胞与G2期细胞融合
●染色体超前凝集(premature chromosome condensation,PCC ）
什么是染色体早熟凝集实验？为什么同步化的M期 细胞与其他时期的细胞融合，早熟凝集的染色体 形态不同？
●G1关卡是细胞周期的主要控制点,它 决定着细胞能否分裂；
◆ G2关卡监测: • DNA复制是否完成？
• DNA是否损伤？细胞体积是否 足够大？
◆中期关卡监测:
●控制系统检测所有的染色体是否都与纺 锤体相连，并排列赤道板上，任何一个 着丝点没有正确连接到纺锤体上，都会 抑制APC的活性，引起细胞周期中断。
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14
蛋白质降解 机器
泛素
E1：几种 E2：几十种 E3：几百种，特异性 26s蛋白酶体 2004 Nobel Prize
泛素化（‘死亡之吻’）
15
分裂期
细胞周期 蛋白水平 的调节
间期 细胞周期蛋白水平受到
泛素化蛋白质降解途径 的调节
当MPF活性高时，APC（E3）被激活，泛素化周期蛋白，进而导致细 胞周期蛋白B被降解，随后MPF活性降低，进入有丝分裂末期；
19
3个主要关卡
在每一个关卡，细胞的 状态和环境决定了细胞 是否通过此关卡进入下 一个步骤；
G1关卡
新生细胞生长是否足够大、 内部环境（rRNA合成和 蛋白质合成）是否合适
G2关卡
DNA复制是否正确、完全， 细胞是否够大
细胞融合实验 促成熟因子的发现
9
细胞融合 实验1
DNA复制受什么控制？ G1-S转变受什么控制？
染色体凝 聚受什么 控制？
10
细胞融合实验2
研究细胞质中是否有影响细胞周期活动的调节因子 运用不同细胞周期的同步化细胞进行融合
细胞融合
实验现象
说明问题
G1期(Hela)与S期 (kangaroo PtK2)融合
细胞周期的时相
核分裂 分裂期 （M期） 胞质分裂
间期
新细胞的生长期
G1期（gap 1） : 不同细胞时间变化较大 S期（synthetic）：合成期 G2期（gap 2），完整的细胞周期应该沿着 G1 S G2 M期的路线运转；
一般认为，S+G2+M的时间变化较小，而 G1的持续时间差异很大；细胞周期的长度 主要取决于G1期的长短
细胞周期蛋白为什么会周期性的减少？
被遍在蛋白（泛素）介导的蛋白质降解途径所降解
通过N端的破坏框（相当于泛素的识别标签）进行泛素化，进而被蛋白酶体识别 并降解
E1,E2,E3复合物负责将泛素加到待降解蛋白上
E1：泛素活化酶：激活泛素
E2：泛素缀合酶：与激活的泛素连接
E3：泛素连接酶（APC，促后期复合物）：将泛素连接到蛋白上
蛋白质降解起到重要调控作用，保证了细胞周期的 方向性；
高等生物中，细胞周期的调控主要调节G1-CDK复 合物的合成和活性
通过调控催化亚基的磷酸化状态来调节； 促分裂原诱导G1-CDK的合成与激活，一旦作用了一段
时间以后，超过晚G1期的某个点，除去促分裂原也会继 续完成分裂，这个点称为为限制点
18
细胞周期的关卡
细胞周期的运转有序，是基因（细胞分裂周期基 因）有序表达的结果；
基因表达的有序性受到一系列控制系统的监测；
如酵母中S前存在启动点（START），哺乳动物中存在 限制点；
DNA损伤未修复前不能进入S期； S期DNA合成未完成不能进入M期； M期纺锤体和染色体组装不正常则不能进入后期
细胞内部结构的变化
最大的变化是染色质结构的变化
S期，染色质呈松散的状态，进行 DNA的半保留复制；
M期，形成染色单体
间期到M期过程中，两点变化：
纺锤体形成，需要大量微管蛋白 细胞表面微绒毛形成，与细胞骨架的肌动蛋白纤维有关
6
细胞器的分裂和片段化
线粒体和叶绿体不能自我装配，必须通过已有 的线粒体和叶绿体生长和分裂增殖，加倍；
胞质分裂后，细胞周期蛋白B在间期合成，APC的活性保持到G1期的 后期，细胞周期蛋白与CDK失活。
16
开始被抑制，在 DNA合成完成后 被激活
真核生物细胞周期调控 的一般模型
三种CDK复合物调控细胞周期的进程
通过磷酸化作用使某些组分失活或激活
G1期合成， 在DNA复制 起点处装配
17
细胞周期调控的特点
4
G2期 DNA合成的后期 为有丝分裂做准备
主要合成ATP，RNA，蛋白质，包括微管蛋白和促 成熟因子等
M期 分裂期包括核分裂和胞质分裂 染色体聚集，在纺锤体的作用下，姐妹染色单 体被均等分配至两个细胞
5
周期中细胞形态结构的变化
细胞形态的变化
细胞周期的生化变化引起表型变化 S期往往呈扁平状，到G2，M期细胞逐渐鼓起来，变成球形
不同的细胞G1期时间差别较大
2
不同分裂状态的细胞
持续分裂细胞：
在细胞周期中持续运转，使机体内组织不断更新；
性细胞；造血干细胞；上皮基底层细胞；植物根尖细胞
终端分化细胞：
永久失去分裂能力的细胞；往往是高度特化的细胞
红细胞；神经细胞；白细胞，肌细胞等
G0细胞：
休眠细胞，暂时脱离细胞周期，在某些条件下可以诱导重新 开始合成DNA，进入细胞周期；
期促进因子（MPF，促成熟因子）的存在
12
MPF（促成熟因子）
二聚体，细胞周期蛋白-CDK复合物
CDK：蛋白激酶（依赖细胞周期蛋白的丝苏氨酸激酶） 细胞周期蛋白（cyclin）：浓度在细胞周期中呈周期性变化
13
细胞周期蛋白的 降解促使细胞退 出有丝分裂
间期 M期 间期
破坏框
多遍在蛋白化（泛素化）
G1期细胞质开始 了DNA复制
S期中含有诱导 G1-S的因子
M期与其他阶段融合
M期诱导其他期细 胞的染色质凝聚
M期中含有使松散
状态的染色质凝聚
的因子（细胞周期
调节因子）
11
促成熟因子的发现
用非洲爪蟾的卵母细胞作为研究对象 处于G2期，如果受到促分裂活性物质的诱导，则进入M期； 发现将M期的细胞质注射进卵母细胞诱导进入M期，表明M
内质网，高尔基体等生长并断裂成片段，增加 均等分配的机会
7
细胞周期的调控
细胞周期中的基本事件， 如DNA复制、有丝分裂、 胞质分裂等都是通过控制 系统控制的；
控制模式
典型的通过生化装置来进 行调控
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细胞周期调控研究的历史进程
细胞周期控制系统是一个典型的生化控制 装置，由一套相互作用的蛋白质组成，这 些蛋白质的相互作用，调控了细胞周期的 进程。
成熟肝细胞，淋巴细胞等 3
各时相的合成活动
G1期：
合成前期，有丝分裂完成到DNA复制前 合成rRNA，蛋白质，脂类和糖类 G1后期，DNA合成酶活性增加 G1进入S期受到S期激活因子的影响
S期
DNA合成期，组蛋白同时合成，DNA复制所需的酶合成 不同序列组成的DNA复制顺序不同
常染色质先合成，异染色质后合成 能转录的DNA复制在先，不能转录的在后 GC含量高的先合成，AT高的后合成