细胞周期的检测和调控

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1、提　纲一、基本概念介绍二、历史回顾三、细胞周期各时相的动态变化四、细胞周期的调控五、细胞周期得以进行的两大机制六、细胞周期的界面机制七、肿瘤与细胞周期八、常用的细胞周期检测方法九、细胞周期同步化生命是如何生长、生存、繁衍和死亡？在每一个生命个体中都存在一个精密的程序，或生物钟。生物钟决定着细胞是否、何时生长、分裂、或死亡。这就是细胞周期调控机制，它在相关基因的控制下，依据一定的规则和节奏运行着，调控细胞的生长、分裂和死亡。在胚胎细胞，细胞周期保持快速运行，在一些成年细胞中其运行慢得多，而在神经元细胞细胞周期几乎完全不运行。在生长过程中的细胞，如果

2、细胞周期不能运行，结果是死亡。而在成熟细胞，细胞周期不正确的运行，结果则是肿瘤的发生。细胞周期(cellcycle)细胞周期调控(cellcycleregulation)“细胞周期”也称“细胞分裂周期”，是指一个细胞经生长、分裂而增殖成两个所经历的全过程，通常可分为若干阶段，即G1期、S期、G2期和M期。细胞在G1期完成必要的生长和物质准备，在S期完成其遗传物质——染色体DNA的复制，在G2期进行必要的检查及修复以保证DNA复制的准确性，然后在M期完成遗传物质到子细胞中的均等分配，并使细胞一分为二。一、基本概念介绍2001NobelPrizeLe

3、landH.Hartwell1970s“Checkpoint”Yeastgenetics~100CDCgenesStartgeneTimHunt1980sCyclinsSeaUrchinsPaulM.Nurse1970sCDKsyeast二、历史回顾生命复制之谜的揭开（1）1858年建立细胞理论：生命的基本形式是细胞，机体由细胞构成，细胞的生长复制形成了生物体的生长繁衍，细胞的异常或死亡导致机体的疾病或死亡。（2）1951年发现了细胞分裂周期：G1SG2MG0细胞生长中有两种形式----有丝分裂期和细胞间期细胞周期细胞间期有丝分裂期（M期）DNA

4、合成前期（G1期）DNA合成期（S期）DNA合成后期（G2期）前期中期后期末期细胞分裂周期图（3）随着成熟刺激因子（maturationpromotingfactor,MPF），细胞周期素（cyclin），细胞周期素依赖性蛋白激酶(cyclindependentkinase，CDK)的发现使对细胞周期及与肿瘤的发生发展关系的研究有了很大进展三、细胞周期各时相的动态变化１、G1期（DNA合成前期，指有丝分裂完成到DNA合成之前的一段时间）RNA在此期大量合成，导致蛋白质量明显增加。S期所需的DNA复制相关的酶系，如DNA聚合酶，G1期向S期转变相关

5、的蛋白质如触发蛋白、钙调蛋白、细胞周期蛋白等均在此期合成。蛋白质的磷酸化作用在G1期开始增加，这将有利于G1晚期染色体结构成分的重排。非组蛋白、一些蛋白激酶在G1期也可发生磷酸化，已知大多数蛋白激酶磷酸化发生于其丝氨酸或苏氨酸、酪氨酸部位。触发蛋白是一种不稳定蛋白，它对细胞从G1期进入S期是必须的。只有当其含量积累到临界值，细胞周期才能朝DNA合成方向进行。钙调蛋白是真核细胞内重要的钙受体，它调节细胞内钙的水平，钙调蛋白的含量，在G1晚期可达峰值，用抗钙调蛋白药物处理细胞，可延缓其从G1期到S期的进程。G1期蛋白质量的增加，可能与蛋白质合成增强有

6、关，而另一原因则可能使其降解的减弱。２、S期（DNA合成期，从DNA合成开始到DNA合成结束的全过程，是细胞增殖周期的关键阶段）S期是细胞进行大量DNA复制的阶段，组蛋白及非组蛋白也在此期大量合成，最后完成染色体的复制（１）DNA复制需要多种酶的参与包括DNA聚合酶、DNA连接酶、胸腺嘧啶核苷酸激酶、核苷酸还原酶等。随着细胞由G1期进入S期，这些酶的含量或活性可显著增高（２）DNA复制具有严格的时间顺序通常，GC含量较高的DNA序列在早S期复制，晚S期复制的主要为ＡＴ含量高的DNA序列；就染色体而言，常染色质的复制较异染色质要早，典型的例子如人类

7、女性的细胞中，当其它染色体都被复制完以后，才开始进行纯化的X染色体复制。（３）S期是细胞合成的主要时相此时细胞质中可出现大量的组蛋白mRNA，新合成的组蛋白从胞质进入胞核，与复制后的DNA迅速结合，但绕成核小体，进而形成具有两条单体的染色体。除了蛋白质合成以外，在S期细胞中不断进行着组蛋白的持续磷酸化。（４）中心粒的复制也在S期完成原本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，由此形成的两对中心粒在以后的细胞周期进程中，将发挥微管组织中心的作用，纺锤体微管，星体微管的形成均与此相关。３、G2期（DNA合成后期，从DNA复制完成到

8、有丝分裂开始前的时期，为有丝分裂进行物质条件）为细胞分裂准备期，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，染色体凝集相关的成