细胞生物学之细胞周期与细胞分裂知识整理
10_细胞周期与细胞分裂
MPF（M-CdK, CDK1）激发M期事件使细胞进入M期
MPF
核纤层蛋 白磷酸化
核膜破裂
组蛋白H1 磷酸化 染色体凝集
相关蛋白 磷酸化
纺锤体形成
相关蛋白 磷酸化
骨架和细胞 器重排
M期开始
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影响细胞周期的其它因素 1）、生长因子：目前发现的多达几十种，多数有促进细胞增殖的功能，故又称 有丝分裂原（mitogen） 自分泌 来源 旁分泌 PDGF ( platelet-derived growth factor ) 血小板生长因子 EGF ( epidermal growtu factor ) 表皮生长因子 IL ( interleukin ) 白细胞介素 TGF ( transforming growth factor ) 转化生长因子 通过与受体结合，经信号转导，激活与细胞周期相关 的蛋白表达变化来调节细胞周期
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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。
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◆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。
●特征:染色体剧烈地活动,个别染色体 剧烈地旋转、振荡、徘徊于两极之间。
3. G2期
DNA含量加倍 合成某些特定蛋白质
蛋白质激酶：G2期末被激活
可使核纤层蛋白磷酸化，导致核膜在前期末破裂； 也可催化H1 组蛋白高度磷酸化，引起染色质在临
近有丝分裂时开始凝缩。
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细胞周期持续的时间
一般：12～32hs, M期30～60min。 人的细胞周期约为24小时：M期 30分钟， G1期 9小时，S期 10小时，G2期 4.5小时。 不同细胞周期长短的差别在G1期。
细胞生物学中的细胞周期和细胞分裂
细胞生物学中的细胞周期和细胞分裂细胞生物学是研究细胞的结构、功能和生命过程的科学。
细胞周期和细胞分裂是细胞生物学中非常重要的概念，它们直接关系到细胞的增殖和遗传信息的传递。
本文将从细胞周期和细胞分裂的定义、细胞周期的阶段以及细胞分裂的过程进行详细阐述。
一、细胞周期和细胞分裂的定义细胞周期是指从一次细胞分裂开始，到下一次细胞分裂开始的整个过程。
细胞周期可以分为四个连续的阶段：G1期（细胞生长期）、S 期（DNA合成期）、G2期（前期）和M期（有丝分裂期）。
其中，G1、S、G2三个阶段合称为间期。
细胞分裂是指细胞通过复制染色体并均等分配到两个新的细胞中，从而使一个细胞分裂成为两个细胞的过程。
细胞分裂主要分为两种类型：有丝分裂和无丝分裂。
有丝分裂是大多数真核细胞的分裂方式，而无丝分裂主要发生在原核生物和有些真核生物的有特殊要求的细胞中。
二、细胞周期的阶段1. G1期（细胞生长期）G1期是细胞周期中最长的一个阶段，它通常占据整个周期的一半甚至更长的时间。
在G1期，细胞会进行各种生化代谢活动，例如合成蛋白质和增加细胞器的数量。
在这个阶段，细胞还会接受外界信号，判断是否具备进行DNA复制和细胞分裂的条件。
2. S期（DNA合成期）在S期，细胞会进行DNA的复制，这是细胞周期中至关重要的一个阶段。
DNA的复制过程是通过酶的作用，在细胞核内顺次复制每一个染色体。
这样，每个染色体会变成由两条完全相同的复制体组成的染色体。
3. G2期（前期）G2期是DNA复制完成后距离细胞分裂的前期。
在这一阶段，细胞会进行所必需的准备工作，例如合成蛋白质和其他细胞器的增殖。
细胞会通过检查自身是否具备正常状态来保证细胞分裂的成功进行。
4. M期（有丝分裂期）M期是细胞周期中用于有丝分裂的阶段。
有丝分裂是细胞分裂的一种重要方式，它包括核分裂（核分裂前期、核分裂中期和核分裂后期）和细胞质分裂。
在核分裂前期，细胞核会逐渐发育成具有两个核仁的核。
第十三章 细胞周期与细胞分裂
纺锤体微管包括：
①染色体动粒微管（kinetochore mt）：由中心体发出， 连接在着丝点（动粒）上，负责将染色体牵引到纺 锤体上，着丝点上具有马达蛋白。
②星体微管（astral mt）：由中心体向外放射出，末 端结合有分子马达，负责两极的分离，同时确定纺 锤体纵轴的方向。
◆后期(anaphase)大致可以划分为连续的两个阶段， 即后期A和后期B
· 后期A，动粒微管去装配变短，染色体产生两极运 动。微管去聚合作用假说
·后期B，极性微管长度增加，两极之间的距离逐渐 拉长，介导染色体向极运动。纺锤体微管滑动假说
后期(anaphase)
后期A，B是用药物鉴定出来的，如紫杉醇（taxol）能结合在微 管的(+)端，抑制微管(+)端去组装，从而抑制后期A。动物中通 常先发生后期A，再后期B，但也有些只发生后期A，还有的后 期A、B同时发生。植物细胞没有后期B。
DNA合成阻断法（ TdR 双阻断法）
条件依赖性的突变株
四、特殊的细胞周期
1.早期胚胎细胞的细胞周期
·细胞分裂快,无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 的细胞周期基本是一致的
需要γ微管蛋白：连接微管和中心体 中心体蛋白（centrin）：钙结合蛋白，中心体的复制和
分离中发挥作用。已鉴定出4种。
此外，还需要：cyclin E-CDK2， 钙调蛋白依赖激酶Ⅱ（CaMK Ⅱ ）， cyclin A-CDK2
2、前中期(prometaphase)
细胞生物学 第十三章 细胞分裂与细胞周期
第十三章细胞分裂与细胞周期细胞分裂：指一个亲代细胞形成两个子代细胞的过程。
通过细胞分裂，亲代细胞的遗传物质和某些细胞组分可以相对均等地分配到两个子代细胞中，这有效保证了生物遗传的稳定性。
细胞周期：细胞上次分裂结束到下次分裂结束所经历的规律性变化过程，包含分裂间期和分裂期两个阶段，大多细胞周期都包含数个协调过程：细胞生长、DNA复制、倍增的染色体分配到子细胞中及细胞分裂。
有丝分裂（间接分裂）：是高等真核生物细胞分裂的主要方式，特点是细胞在分裂的过程中有纺锤体和染色体出现，形成有丝分裂器，将遗传物质平均分配到两个子细胞中，有利于细胞在遗传上保持稳定。
根据分裂细胞形态和结构变化可分为前期、中期、后期和末期。
减数分裂：发生于有性生殖细胞的成熟过程中，主要特征是DNA只复制一次，而细胞连续分裂两次，因此子代细胞中染色体数目比亲代细胞减少一半，称为仅具单倍体遗传物质的配子细胞。
保证了有性生殖的生物上下代染色体数目的恒定，构成了生物变异及多样性的基础。
无丝分裂（直接分裂）：低等生物主要增殖方式，主要特征是分裂期细胞的核膜不消失，也无纺锤丝形成及染色体组装，是由亲代细胞直接断裂形成子代细胞，这种分裂快速、能耗少。
中心体：动物或低等植物细胞中一种重要的无膜结构的细胞器，每个中心体含有一对相互垂直排列的中心粒。
它是细胞分裂时内部活动的中心，是细胞的微管组织中心之一，它总是位于细胞核附近的细胞质中，接近于细胞的中心，因此叫中心体。
星体：中心体周围放射状分布着大量微管，这些微管与中心体一起被合称为星体。
纺锤体：是一种出现于有丝分裂前期末，对细胞分裂及染色体分离有重要作用的临时性细胞器，由星体微管、动粒微管和重叠微管纵向排列构成，呈纺锤样外观。
星体微管：排列于中心体周围，在中心体向细胞两极的移动中起作用。
动粒微管：由纺锤体的一极发出，末端附着于染色体的动粒上。
重叠微管：一些来自纺锤体两极，彼此在纺锤体赤道面重叠、交叉的微管。
9.细胞周期和分裂
及纺锤体形成及染色体变化,故称为无丝分裂.
有丝分裂(mitosis),又称间接分裂(indirect
division),特点是有纺锤体的出现和染色体的变 化,最终子染色体被平均分配到子细胞,普遍存在 于高等动植物. 减数分裂(meiosis)是指染色体复制一次而细 胞连续分裂两次的分裂方式,是高等动植物配子 体形成的分裂方式.
有丝分裂的变异
①不进行胞质分裂,形成二核或多核细胞；
②后期染色体不分开,或进行核内有丝分裂,形成
多倍体；
③姐妹染色单体不分离,形成双份染色体；
④细胞周期中缺少M期,核内染色体反复加倍而不
分开,形成多线染色体；
⑤体细胞进行减数分裂,形成单倍体；
⑥由纺锤体极部纵裂并转向,引起多极分裂.
三、减数分裂(meiosis)
纺锤体形成: 细胞核周围的纺锤体侵入到细胞的 中心区,部分纺锤体微管结合到染色体的动粒上.
中期(metaphase)
主要特征 染色体排列到赤道面上, 姊妹染色单体开始 分向两极. 形成典型的纺锤体,染色体排列在赤道板上 染色体排列到赤道板上的机制
牵拉假说: 由于动粒微管的牵拉,染色体向赤道板方 向运动.动粒微管越长,拉力越大,当来自两极的动粒 微管的拉力相等时,染色体被稳定在赤道板上. 外推假说: 染色体向赤道板方向的移动,是由于星体 的排斥力将染色体外推的结果.染色体距离中心体 越近,星体对染色体的外推力越强,当来自两极的推
前期Ⅰ(prophaseⅠ)
时间长,变化复杂,包括同源染色体联会
和基因重组等.
根据细胞形态变化分为：细线期、偶线
期、粗线期、双线期、终变期5个时期
细线期（leptotene）
《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（相关物质准备）→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期开始，历经S、G2，到M期结束）一．细胞周期的基本概念：1.细胞周期：细胞周期是细胞增殖周期的简称，指细胞从分裂结束后开始生长，到再次分裂终了所经历的全过程。
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，未丧失分裂能力，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，失去增殖能力直到衰老死亡。
二．细胞周期的研究方法：★细胞周期模型细胞周期研究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养细胞。
★细胞周期同步化——由于实验常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相同的细胞周期阶段，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（加入过量胸苷后清洗）③低温培养法★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，置换新鲜培养液并继续培养。
随后，每隔半小时或1小时定期取样，作放射自显影观察分析，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养液中进行测定。
★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，可以检查细胞周期事件的完成情况，控制细胞周期的进度，确保基因组复制和染色体分离的时空独立性，并使细胞能够适应环境变化和机体发育的各种需要。
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7_细胞分裂与细胞周期
Cell Division and Cell Cycle
染色体正确复制与分离 细胞增殖的调控
内容
有丝分裂过程
染色体的运动
细胞周期各个时相的特点 细胞周期调控
细胞周期调控系统的分子组成 细胞周期调控机制
新的细胞周期如何起始
原癌基因和抑癌基因
正常细胞增殖与死亡的失衡
p16,p21 抑制CDK4 p15抑制CDK4,CDK6 p24 抑制CDK1，CDK2 p27 抑制全部的CDK-cyclin活性
3.调节性激酶和磷酸酶
Wee1使CDK Thr14和Tyr15磷酸化，遮蔽CDK 激酶活性位点。
cdc25 去除Thr14和Tyr15磷酸恢复CDK激酶活 性。
中心体是微管组织中心(MTOC)，与细胞 形态维持、细胞运动、有丝分裂密切相关。
星体 (aster)由中心体及其发出的放射状 排列的微管构成。
马达蛋白推动星体沿微管分离，形成有丝 分裂的两极。
rRNA合成停止，蛋白翻译水平下降
(2)前中期 prometaphase
特征：核膜破裂(前中期开始的标志)、纺锤体 形成、染色体向赤道板运动
着减弱与重新增强
二、细胞周期及其进程
(一)细胞周期
细胞周期(cell cycle)是指细胞完成生长、分裂 形成两个子细胞的全部过程，包括有丝分裂 (分裂期)及分裂间期两个阶段。 有丝分裂包括细胞核分裂和细胞质分裂。
根据DNA合成状态的不同，分裂间期可分为 G1(gap1)期、S期(DNA synthesis)、G2期、M 期。
4. SCF和APC
SCF和APC是两种泛素连接酶，可以使细胞周 期调控系统的分子泛素化，导致泛素依赖的蛋 白降解，以此来调节细胞周期进程。