《大学生物课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学生物课件.ppt（43页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、细胞增殖及调控（二）,第一节 减数分裂第二节 细胞周期调控,第一节 减数分裂(Meiosis),一、减数分裂概念与过程二、减数分裂的意义三、减数分裂各时相及其主要事件四、脊椎动物配子发生过程,第二节 细胞周期的调控(Cell-Cycle Control),一、细胞周期调控系统的主要作用二、细胞周期检验点(Cell Cycle Checkpoint)三、MPF,减数分裂概念与过程,概念：减数分裂是细胞仅进行一次DNA复制，随后进行两次分裂，染色体数目减半的一种特殊的有丝分裂减数分裂过程,减数分裂的意义,确保世代间遗传的稳定性；增加变异机会，确保生物的多样性，增强生物适应环境变化的能力。减数分裂是
2、生物有性生殖的基础，是生物遗传、生物进化和生物多样性的重要基础保证。,减数分裂各时相及其主要事件,间期中S期持续时间较长第一次减数分裂 前期I分为细线期，偶线期，粗线期，双线期，终变期等五个阶段 中期I同源染色体配对排列在中期板上 后期I时,同源染色体分开 未期I后细胞可分为两种类型第二次减数分裂,第二次减数分裂,也分为前、中、后、末四个时期。前期历时很短，染色体呈线状。随着纺锤体出现，核被膜破裂，其后中期、后期和末期通常很快相继进行。,与有丝分裂不同的是每个染色体只有1个拷贝，而不是两个同源的。在末期，核被膜形成围绕4个单倍体的核，形成四个单倍体细胞。完成整个减数分裂过程。,细线期,染色质凝
3、集，但是两条染色单体的臂并不分离；在细纤维样的染色体上，出现颗粒状的染色粒染色体端粒通过接触斑与核膜相连,偶线期,偶线期同源染色体配对形成联会复合体(Synaptonemal Complex,SC)同源染色体配对的过程称为联会；合成在S期未合成的0.3%的DNA（偶线期DNA，即zDNA）,粗线期,发生等位基因之间部分DNA片段的交换和重组合成一小部分DNA，称为P-DNA，这些DNA编码一些与DNA点切和修复相关的酶类。合成减数分裂期专有的组蛋白，并将体细胞类型的组蛋白置换下来。,双线期,同源染色体相互分离，仅有几入相互联系同源染色体间遗传物质重组,产生新的基因组合；同源染色体或多或少地发生
4、去凝集，RNA转录活跃；,终变期,染色体凝集成棒状结构；交叉向染色体臂的端部移行，这个过程称为端化。,减数分裂前S期与有丝分裂前S期长度比较,一、细胞周期调控系统的主要作用,1、正调控：在适当时候激活细胞周期各个时相的相关酶和蛋白,确保细胞周期向下一个阶段进行。2、负调控：当细胞周期中出现异常时，负调控机制使细胞停滞在某个特定的时期，这种调节机制可确保每一时相事件的全部完成。3、对外界环境因子起反应(如多细胞生物对增殖信号的反应),二、细胞周期检验点(checkpoint),细胞周期检验点是细胞周期调控的一种机制,主要是确保周期每一时相事件的有序、全部完成并与外界环境因 素相联系细胞周期检验点
5、及其作用,MPF(Maturation-promoting factor),1、MPF 发现过程中的重要事件2、周期蛋白3、CDK4、2001年Nobel Prize M&P,2001年Nobel Prize M&P授予在细胞周期关键调控因子中作出突出贡献的三位科学家,L.Hartwell，发现芽殖酵母中控制细胞周期的cdc28基因，并于1988年提出检测点的概念P.Nurse，发现裂殖酵母中控制细胞周期的cdc2基因，并提出了CDK的概念Tim Hunt，发现了细胞周期蛋白cyclin,周期蛋白,人们从不同生物中分离克隆出了数十种周期蛋白，这些周期蛋白不细胞内表达的时期有所不同。G1期表达并
6、起作用的称为G1期周期蛋白，主要有E和D；M期表达并起作用的称为M期周期蛋白，主要有B和A。各种周期蛋白之间的共性：1、含有一段保守序列，称为周期蛋白框，这一序列是它和催化亚基结合的位点；2、A和B在N端具有破坏框，其余分子在C端具有PEST序列，这些均与周期蛋白的降解相关。,CDK,人们从不同物种成功分离到了十多个cdc相关基因，它们编码的产物共同之处在于：含有一段类似的AA序列都可以与周期蛋白结合并将周期蛋白作为其调节亚单位，进而表现出蛋白激酶的活性。这些蛋白被称为周期蛋白依赖性蛋白激酶（cyclin-dependent kinase），简称CDK。由于cdc2是第一个发现的cdc蛋白，因
7、此被命名为CDK1。,在MPF的发现过程中的重要事件,Johnson和Rao进行的实验及其发现Mausi利用爪蟾卵母细胞进行的实验及MPF的提出Hartwell等人利用芽殖酵母进行的实验及其发现P.Nurse等人利用裂殖酵母进行的实验及其发现Tim Hunt利用海胆卵细胞进行的实验及其发现结论,Hartwell等利用芽殖酵母进行的实验,实验是利用温度敏感的芽殖酵母为材料来进行的。在正常温度下这些突变体可以正常分裂增殖，但是当温度升高时就不能进行正常的分裂，这是由于在这些温变突变体内缺少某个特定的基因而引起的。这些基因是与细胞分裂和细胞周期调控有关的基因，称为cdc（cell diversion
8、 cycle）基因。在芽殖酵母中分离得到的cdc基因是cdc 28，它的表达产物为p34cdc28，它是一种蛋白激酶。cdc 28突变可使细胞停在G1/S交界处或G2/M交界处。,Johnson和Rao进行的实验及其发现,对间期的细胞进行同步化后进行细胞融合 G1+S S+G2 G1+G2结论：在S期的细胞质中存在有刺激G1期细胞进入S期的某种因子，定名为SPF。将处于间期不同时期的细胞与M期细胞进行融合，观察到特异的提前凝集染色体PCC结论：在M期细胞中存在有诱导染色体凝集的因子，称为M期促分裂因子。,P.Nurse利用裂殖酵母进行的实验,他进行的实验和Hartwell的实验相似，只是实验材
9、料换成了裂殖酵母的温度敏感的突变株。他从中分离得到了第一个cdc 基因-cdc 2。它的表达产物为p34cdc2。cdc 2基因的突变可使细胞停在G2/M交界处。P34 cdc 2（或 P34 cdc 28）必须与p56 cdc 13结合后才表现出激酶的活性。,Tim Hunt利用海胆卵细胞进行的实验,他在实验中发现，在海胆的卵细胞中存在两种特殊类型的蛋白质，这两种蛋白质的含量随细胞周期的进程变化而变化，这种蛋白质被命名为细胞周期蛋白（cyclin）。,比较这几个实验得出的结论,MPF的p32亚基与酵母中的p34cdc2为同源产物，而MPF中的p45与p56 cdc 13和周期蛋白B是同源物。
10、p32=p34cdc2=CDK（催化亚基）MPF p45=cyclin=p56 cdc 13（调节亚基）,MPF是一种使多种底物蛋白磷酸化的蛋白激酶；由M期Cyclin-Cdk(Cyclin-dependent protein kinase)形成的复合物。MPF=(CDK1=p34cdc2)+cyclinB,Experimental demonstration of the coordinated Synthesis of DNA and hitones.,a.Electron micrograph of SC of human pachytene bivalent.(K:kinetochor
11、e;arrow:recombination nodules);b.Schematic diagram of SC;c.Electron micrograph of SC after treatment with DNase to remove chromasomal fibers.,Visible evidence of crossing over,人M期细胞与袋鼠（Ptk）G1、S、G2期细胞融合诱导PCC：提示M期细胞存在诱导PCC的因子；,处于第六期的爪蟾卵母细胞（RD前期I），具GV。,注射实验表明：孕酮诱导卵母细胞成熟；成熟卵细胞质中，含有卵母细胞成熟的因子，称做MPF。1988年Maller实验室分离纯化了MPF，证明它主要含有p32和p45两种蛋白，二者结合后，表现出蛋白激酶的活性。,
