《分子细胞与组织教学课件》15细胞增殖.ppt

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1、LOGO细胞增殖细胞增殖 发生在哪些生命现象中？发生在哪些生命现象中？Company Logo胚胎发育胚胎发育个体发育个体发育(胚胎和成体胚胎和成体)中需要细胞增殖中需要细胞增殖Company Logo为什么小肠上皮细胞需要频繁更替为什么小肠上皮细胞需要频繁更替?哪些细胞需要频繁更替、哪些永不更替？哪些细胞需要频繁更替、哪些永不更替？小肠上皮更新小肠上皮更新组织更新、机体自稳中需要细胞增殖组织更新、机体自稳中需要细胞增殖Company Logo为什么培养细胞划痕后发生增殖和迁移？为什么培养细胞划痕后发生增殖和迁移？体内组织的损伤修复再生是否有同样的机制？体内组织的损伤修复再生是否有同样的机制？

2、培养细胞划痕后增殖迁移培养细胞划痕后增殖迁移创伤修复中需要细胞增殖创伤修复中需要细胞增殖Company LogoCancer cellCancer cell肿瘤细胞为肿瘤细胞为什么长得快什么长得快？肿瘤的发生发展中有细胞增殖肿瘤的发生发展中有细胞增殖Company Logo细胞增殖细胞增殖 发生在发生在个体发育个体发育组织更新组织更新创伤修复创伤修复肿瘤发展肿瘤发展增殖增殖-最重要的细胞生理活动最重要的细胞生理活动过程过程?特征？调控特征？调控?Company Logo第一节第一节 细胞周期细胞周期第二节第二节 细胞周期的运转和调控细胞周期的运转和调控第三节第三节 细胞周期与医学细胞周期与医学

3、第二十一章第二十一章 细胞增殖细胞增殖 cell proliferationcell proliferationCompany Logo第一节第一节 细胞周期细胞周期细胞增殖事件周而复始地发生，因此细胞细胞增殖事件周而复始地发生，因此细胞增殖的过程被称为增殖的过程被称为细胞周期细胞周期(cell cycle)(cell cycle),包含从上一次细胞分裂结束开始到下一次包含从上一次细胞分裂结束开始到下一次细胞分裂结束为止所经历的全过程。细胞分裂结束为止所经历的全过程。细胞分裂Company Logo间期间期 分裂期（分裂期（M M期）期）细胞周期细胞周期G G1 1期期（DNADNA合成前期，

4、合成前期，G Gap1ap1）G G2 2期期（DNADNA合成后期合成后期,G Gap2ap2）S S期期（DNADNA合成期，合成期，DNA DNA S Synthesis)ynthesis)一、细胞周期有四个阶段：一、细胞周期有四个阶段：G G1 1期、期、S S期、期、G G2 2期、期、M M期。期。Company Logo1.G1.G1 1期（期（DNADNA合成前期，合成前期，Gap1)Gap1)RNARNA和蛋白质合成和蛋白质合成 合成合成DNADNA复制有关的酶等蛋白质复制有关的酶等蛋白质 细胞膜转运功能增强，生长代谢旺盛。细胞膜转运功能增强，生长代谢旺盛。细胞恢复到母细胞状

5、态（细胞器、细胞骨架、细胞细胞恢复到母细胞状态（细胞器、细胞骨架、细胞体积）体积）细胞周期各阶段的主要特征细胞周期各阶段的主要特征Company Logo有些细胞脱离细胞周期，处于特殊的休眠状态，有些细胞脱离细胞周期，处于特殊的休眠状态，但在一定条件下会重新进入细胞周期而分裂，但在一定条件下会重新进入细胞周期而分裂，称为称为G G0 0期细胞。期细胞。G G0 0期细胞期细胞分化分化死亡死亡限制点限制点G G1 1期细胞除了可能进入休眠的期细胞除了可能进入休眠的G G0 0期状态期状态外，还可能进入分化状态，成为分化细外，还可能进入分化状态，成为分化细胞后最后死亡。胞后最后死亡。Company

6、 Logo细胞按增殖性状划分：细胞按增殖性状划分：v连续增殖细胞，如干细胞。连续增殖细胞，如干细胞。v暂不增殖细胞（暂不增殖细胞（G G0 0期细胞），如肝实质细胞。期细胞），如肝实质细胞。v不再增殖细胞（不育细胞），如红细胞。不再增殖细胞（不育细胞），如红细胞。正常肝脏正常肝脏切除切除2/3再生肝脏再生肝脏Company Logo 2.S2.S期期(DNADNA合成期，合成期，DNA SynthesisDNA Synthesis)中心体复制中心体复制DNADNA复制复制RNARNA和蛋白质合成和蛋白质合成 组蛋白合成与组蛋白合成与DNADNA复制同步复制同步Company Logo 3.G3

7、.G2 2期期（DNADNA合成后期合成后期,Gap2,Gap2）此时细胞核内此时细胞核内DNADNA含量比含量比G G1 1期增加一倍期增加一倍RNARNA和蛋白质合成和蛋白质合成 主要合成与主要合成与M M期细胞结构和功能有关的蛋白质期细胞结构和功能有关的蛋白质 Company Logo 4.M4.M期期 （细胞分裂期）（细胞分裂期）最后细胞分裂成两个相同的子细胞。最后细胞分裂成两个相同的子细胞。染染色质凝缩成染色体并分配成两份。色质凝缩成染色体并分配成两份。RNARNA合成停止。合成停止。细胞核解体，又重新形成。细胞核解体，又重新形成。纺锤体装配，又解聚。纺锤体装配，又解聚。Compan

8、y Logo二、细胞分裂包含细胞核分裂和细胞质分裂二、细胞分裂包含细胞核分裂和细胞质分裂2.2.细胞质分裂细胞质分裂(cytokinesis)(cytokinesis)在大多数细胞增殖过程中伴随核分裂发生在大多数细胞增殖过程中伴随核分裂发生1.1.细胞核分裂细胞核分裂(karyokinesis)(karyokinesis)包括有丝分裂和减数分裂两种形式包括有丝分裂和减数分裂两种形式Company Logo1.1.有丝分裂有丝分裂指细胞通过形成纺锤体和染色体将遗传物质指细胞通过形成纺锤体和染色体将遗传物质平均分配到两个子细胞核中的过程。平均分配到两个子细胞核中的过程。v前期前期（prophase

9、prophase）v前中期前中期（prometaphaseprometaphase）v中期中期（metaphasemetaphase）v后期后期（anaphaseanaphase）v末期末期（telophasetelophase）Company Logo前期前期染色质凝集成染色体染色质凝集成染色体 是前期开始的标志是前期开始的标志核仁消失核仁消失纺锤体形成纺锤体形成 Company Logo荧光照片显示染色体的动粒部分荧光照片显示染色体的动粒部分前期末一些蛋白质结合到染色体着丝粒外侧，形前期末一些蛋白质结合到染色体着丝粒外侧，形成一种特殊结构，称为动粒成一种特殊结构，称为动粒(kinetoch

10、ore),(kinetochore),在细在细胞分裂过程中与染色体移动有关。胞分裂过程中与染色体移动有关。卡通卡通动粒结构图动粒结构图Company Logo纺锤体纺锤体（spindlespindle）是细胞分裂过程中出现）是细胞分裂过程中出现的一种与染色体分离相关的临时性细胞器。的一种与染色体分离相关的临时性细胞器。纺锤体有三种类型的微管：纺锤体有三种类型的微管：星体微管星体微管染色体微管染色体微管极间微管极间微管Company Logo前中期前中期核膜解体标志着核膜解体标志着前中期的开始前中期的开始染色体与染色体与 纺锤体相连纺锤体相连Company Logo染色体凝集染色体凝集 程度最高

11、程度最高染色体排列染色体排列 在细胞中央在细胞中央 赤道面上赤道面上中期中期Company Logo姐妹染色单体分离姐妹染色单体分离 标志着后期的开始标志着后期的开始 后期后期两份染色体分别向两份染色体分别向 细胞两极移动。细胞两极移动。Company Logo子细胞染色体解凝集子细胞染色体解凝集 标志着末期的开始标志着末期的开始 核仁再次出现核仁再次出现核膜重新装配核膜重新装配形成两个子细胞核形成两个子细胞核末期末期Company LogoCompany Logo2.2.减数分裂减数分裂主要特点：主要特点：DNADNA复制一次，复制一次，细胞连续分裂两次，细胞连续分裂两次，最后产生四个子细胞

12、，最后产生四个子细胞，每个子细胞所含染色每个子细胞所含染色体数目比亲代细胞体数目比亲代细胞减少一半。减少一半。减数分裂减数分裂有丝分裂有丝分裂Company Logo细胞质成分分配细胞质成分分配到两个子细胞区域到两个子细胞区域细胞拉长细胞拉长质膜凹陷，出现质膜凹陷，出现 收缩环，最后形收缩环，最后形 成两个子细胞成两个子细胞。3.3.细胞质分裂细胞质分裂Company Logo分裂沟分裂沟由肌球蛋白和肌动蛋由肌球蛋白和肌动蛋白丝组成的收缩环白丝组成的收缩环Company Logo如：如：中中心体、心体、核仁、核仁、染色体、染色体、细胞核细胞核细胞增殖周期中有几种结构的细胞增殖周期中有几种结构的

13、形态发生周期性变化。形态发生周期性变化。Company Logo第二节第二节 细胞周期的运转和调控细胞周期的运转和调控细胞周期事件按特定细胞周期事件按特定的顺序依次发生的顺序依次发生Company Logo推动细胞增殖的推动细胞增殖的“发动机发动机”是什么？是什么？这个这个“发动机发动机”有有“加速器加速器”和和“刹车刹车”么？么？细胞增殖过程是自发的还是细胞增殖过程是自发的还是受到严格控制的？受到严格控制的？Company Logo 调控细胞增殖的秘密被发现了！调控细胞增殖的秘密被发现了！20012001年诺贝尔生理学或医学奖获得者年诺贝尔生理学或医学奖获得者Company Logo 发现促

14、进细胞分裂的物质发现促进细胞分裂的物质cyclin-Cdkcyclin-Cdk复合物的发现过程复合物的发现过程这些现象提示在这些现象提示在M M期细胞中存在一种诱导期细胞中存在一种诱导细胞分裂的物质，被命名为细胞分裂的物质，被命名为M M期促进因子期促进因子MPFMPF。19711971年年19701970年年一、细胞周期的驱动力是周期蛋白一、细胞周期的驱动力是周期蛋白-周期蛋白周期蛋白 依赖性激酶复合体依赖性激酶复合体Company Logo 发现周期蛋白依赖性激酶发现周期蛋白依赖性激酶19701970年代年代HartwellHartwell和和NurseNurse在酵母中发现在酵母中发现一

15、类在细胞周期调控中起关键作用的激酶。一类在细胞周期调控中起关键作用的激酶。裂殖酵母裂殖酵母芽芽殖酵母殖酵母Company Logo 发现细胞周期蛋白发现细胞周期蛋白19801980年代年代HuntHunt在海胆中发现有一类蛋白质的含量随细胞在海胆中发现有一类蛋白质的含量随细胞周期进程变化而消长，命名为周期进程变化而消长，命名为细胞周期蛋白（细胞周期蛋白（cyclincyclin）。）。细胞周期蛋白的含量变化细胞周期蛋白的含量变化Company Logo19881988年纯化出年纯化出MPFMPF，发现是含有两种蛋白质的复合物，发现是含有两种蛋白质的复合物，后来发现真核生物中普遍存在这样的复合物

16、。后来发现真核生物中普遍存在这样的复合物。cyclin-Cdk cyclin-Cdk 复合物是蛋白激酶复合物是蛋白激酶 cyclin-Cdk cyclin-Cdk复合物复合物 的组成及其功能的组成及其功能细胞周期蛋白（细胞周期蛋白（cyclincyclin）调节亚单位调节亚单位 周期蛋白依赖性激酶周期蛋白依赖性激酶(Cdk)(Cdk)催化亚单位催化亚单位Company Logocyclin-Cdk cyclin-Cdk 复合物能使许多与细胞复合物能使许多与细胞周期有关的蛋白质磷酸化后功能改变，周期有关的蛋白质磷酸化后功能改变，从而启动或调节细胞周期事件，因此从而启动或调节细胞周期事件，因此cy

17、clin-Cdkcyclin-Cdk又被称为又被称为驱动细胞周期进驱动细胞周期进程的程的“引擎引擎”。核纤层蛋白被核纤层蛋白被MPFMPF磷酸化后解聚磷酸化后解聚Company Logo1.Cyclin1.Cyclin的水平及与的水平及与CdkCdk的结合的结合与与cyclincyclin结合是结合是CdkCdk活化的必要条件。活化的必要条件。影响影响CdkCdk活性的因素活性的因素Company LogoCdkCdk还要受到多重磷酸化修饰才能活化。还要受到多重磷酸化修饰才能活化。2.Cdk2.Cdk的磷酸化状态的磷酸化状态Company LogoCdkCdk抑制蛋白抑制蛋白(CKI)(CKI

18、)对对CdkCdk激酶活性激酶活性起负调控作用起负调控作用,如如p21,p27p21,p27等。等。3.Cdk3.Cdk的抑制因子的抑制因子Company LogoCyclinCyclin、CKICKI等等在适当的节点通过蛋白酶体途径降解在适当的节点通过蛋白酶体途径降解也影响了也影响了CdkCdk的活性。重要的泛素连接酶：的活性。重要的泛素连接酶：APCAPC、SCFSCF。Company LogoWee1cdh1Cdc20SCFAPCp16p27p21Cdc25CAKSMG1G2cyclin-Cdk cyclin-Cdk 复合物是细胞周期调控系统的核心复合物是细胞周期调控系统的核心Compa

19、ny Logo1.1.概念概念 check pointcheck point当细胞内外状况不适合增殖时，细胞内称为当细胞内外状况不适合增殖时，细胞内称为检查点检查点的的机制启动，使细胞周期进程在几个关键节点停止。机制启动，使细胞周期进程在几个关键节点停止。三、细胞周期检查点通过监控三、细胞周期检查点通过监控 细胞状态阻止细胞周期进程细胞状态阻止细胞周期进程检查点机制的本质是调控细胞周期的检查点机制的本质是调控细胞周期的信号转导通路信号转导通路，能对细胞内外环境做出反应，能对细胞内外环境做出反应，阻断细胞周期阻断细胞周期。Company Logo2.2.检查点在细胞周期中的分布检查点在细胞周期中

20、的分布（4 4）M M期检查点期检查点 监控纺锤体有监控纺锤体有 没有组装好没有组装好（1 1）G G1 1/S/S期检查点期检查点(R(R点点)监控细胞生长状态、环境监控细胞生长状态、环境条件、条件、DNADNA损伤情况损伤情况（3 3）G G2 2/M/M期检查点期检查点监控细胞生长状态、环监控细胞生长状态、环境条件、境条件、DNADNA损伤情况损伤情况（2 2）S S期检查点期检查点监控监控DNADNA复制及复制及损伤情况损伤情况Company Logo3.3.举例：举例：DNADNA损伤阻止细胞进入损伤阻止细胞进入S S期期p53PPCompany Logo 细胞周期调控与检查点机制的

21、关系细胞周期调控与检查点机制的关系 检查点机制作用于检查点机制作用于cyclin-Cdkcyclin-Cdk复合物复合物“引擎引擎”，使其在细胞周期关键节点失活，从而达到阻止使其在细胞周期关键节点失活，从而达到阻止细胞周期运转的效应。细胞周期运转的效应。引擎加速器刹车检查点肿瘤细胞检查点机制失活，肿瘤细胞检查点机制失活，“引擎引擎”过度活化。过度活化。Company LogoG G1 1/S-Cdk/S-Cdk促进细胞促进细胞从从G G1 1期向期向S S期转化期转化M-CdkM-Cdk（MPFMPF）促进有丝分裂促进有丝分裂S-CdkS-Cdk促进促进DNADNA复制复制二、二、cyclin

22、-Cdkcyclin-Cdk复合物周期性地装配和解聚，使复合物周期性地装配和解聚，使其激酶活性发生周期性变化，触发细胞周期事件其激酶活性发生周期性变化，触发细胞周期事件有规律地发生。有规律地发生。G G1 1-Cdk-Cdk促进细胞促进细胞从从G G1 1期向期向S S期转化期转化Company Logo M-Cdk M-Cdk（即（即MPFMPF）促进细胞进入）促进细胞进入M M期期M-CdkM-Cdk使使核核纤纤层层蛋蛋白白磷磷酸酸化化Company LogoAPCAPC触发有丝分裂中期向后期转换触发有丝分裂中期向后期转换M-Cdk M-Cdk 激活的激活的APCAPC使姐妹染色单体分离。

23、使姐妹染色单体分离。APCAPC诱导的水解作用触发姐妹染色单体分离诱导的水解作用触发姐妹染色单体分离卡通Company Logo第三节第三节 细胞周期与医学细胞周期与医学一、促进细胞增殖有利于组织再生一、促进细胞增殖有利于组织再生表皮生长因子应用于创伤修复表皮生长因子应用于创伤修复Company Logo癌基因与抑癌基因癌基因与抑癌基因癌基因癌基因是指因异常激活后能引起细胞恶性是指因异常激活后能引起细胞恶性转化的基因。转化的基因。如如rasras、myc myc 等。等。抑癌基因抑癌基因是正常细胞增殖过程中的负调控是正常细胞增殖过程中的负调控因子，它编码的蛋白质往往起阻止细胞周因子，它编码的蛋

24、白质往往起阻止细胞周期进程的作用，其功能与癌基因相拮抗。期进程的作用，其功能与癌基因相拮抗。如如p53p53、RbRb等。等。二、细胞周期与肿瘤二、细胞周期与肿瘤Company Logo原癌基因与抑癌基因对细胞周期的影响原癌基因与抑癌基因对细胞周期的影响正常的正常的细胞增殖细胞增殖过度的过度的细胞增殖细胞增殖过度的过度的细胞增殖细胞增殖结果结果抑癌基因抑癌基因抑癌基因失活抑癌基因失活细胞周期细胞周期控制系统控制系统原癌基因原癌基因突变使一个原癌突变使一个原癌基因过度活化基因过度活化Company Logo细胞周期与肿瘤治疗细胞周期与肿瘤治疗HER-2是一种与乳腺癌发生、发展密切相关的癌基因是一

25、种与乳腺癌发生、发展密切相关的癌基因,Herceptin 赫赛汀赫赛汀是一种拮抗癌症细胞是一种拮抗癌症细胞HER-2蛋白的蛋白的药物。美国药物。美国FDA唯一通过审核批准用于治疗唯一通过审核批准用于治疗HER-2阳性的乳腺癌手术后患者的药物。阳性的乳腺癌手术后患者的药物。Herceptin是针对是针对HER-2的分子靶向药物的分子靶向药物,可与可与HER-2受体胞外区特异受体胞外区特异性结合、抑制肿瘤细胞生长。性结合、抑制肿瘤细胞生长。*利用细胞增殖调节分子治疗肿瘤。利用细胞增殖调节分子治疗肿瘤。*利用正常细胞与肿瘤利用正常细胞与肿瘤细胞周期时间差治疗细胞周期时间差治疗肿瘤。肿瘤。*利用作用于细胞周期利用作用于细胞周期某阶段的药物来阻止某阶段的药物来阻止肿瘤细胞增殖：肿瘤细胞增殖：针对纺锤体微管装配针对纺锤体微管装配和解聚和解聚（长春花碱、紫杉醇）；（长春花碱、紫杉醇）；针对针对S S期期DNADNA复制复制 （氟尿嘧啶、柔红霉素）（氟尿嘧啶、柔红霉素）。紫杉醇可促进微管装配并阻止其解聚，紫杉醇可促进微管装配并阻止其解聚，导致整个细胞周期微管的排列异常，导致整个细胞周期微管的排列异常，细胞不能分裂。细胞不能分裂。