1、關于細胞增生和凋亡的分子第一張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月20世紀70年代Leland Hartwell提出了“細胞周期檢驗點”（cell cyclecheckpoint）概念。最先找到了用于研究真核細胞周期的合適模型酵母細胞，通過研究他進一步提出了細胞分裂基因的概念，即cdc (cell division cycle)基因。20世紀80年代Tim Hunt發現周期蛋白 (cyclin)。1990年，Paul Nurse發現周期蛋白依賴性蛋白激酶（cyclin-dependent kinase，CDK）。2001年10月8日美國人LelandHartwell、英國人Paul Nur

2、se、TimothyHunt因對細胞周期調控機理的研究而榮獲諾貝爾生理醫學獎。 第二張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月 第一節 生長因子信號轉導活化細胞周期進程是細胞增生的分子機制 第二節 細胞凋亡是一種自發的程序性死亡第三張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月細胞周期細胞周期:大多數真核細胞經過一系列有序事件，使細胞體積增大，染色體復制，并且分裂成兩個各含有一套完整的染色體的子代細胞細胞周期分為四個時期：G1, S, G2, M期第四張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月第五張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月G1期：從有絲分裂完成到DNA復制之前這一階段，又叫復制前期

3、。該期細胞內各種RNA、蛋白質合成增多。同時各種細胞群體之間細胞周期的差異取決于此期。S期：又稱為DNA的合成期或復制期。該期細胞內遺傳物質從二倍體到四倍體。組蛋白的合成也同時進行。第六張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月G2期：指DNA合成完成到有絲分裂開始這段時間，又稱復制后期。該期DNA合成已終止，但仍然進行RNA和一定蛋白質的合成。同時線粒體DNA在此期復制。M期：又稱為有絲分裂期。此期細胞呈球形，染色體在此期凝聚后分開，移向細胞兩端，解聚并在形成兩個完整的核，最后通過細胞質分裂，結束M期。該期蛋白質合成也顯著減少，細胞質內的多核糖體大部分解體。第七張，PPT共七十七頁，創作于2

4、022年6月G1-S Checkpoint細胞周期中的四個關卡（checkpoint）： G1晚期限制點、G1-S轉折和G2-M轉折的DNA損傷關卡、有絲分裂中期關卡Is the damaged DNA repaired?第八張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月二、有許多蛋白質參與調控細胞周期進程周期蛋白（Cyclin）周期蛋白依賴性激酶（cyclin-dependent kinase, Cdk）周期蛋白-周期蛋白依賴性激酶抑制因子（CKI）RB及E2F-DP1轉錄因子調節Cdk磷酸化和去磷酸化的蛋白激酶和磷酸酶泛素（ubiquitin）和使蛋白質泛素化（ubiquitination）的

5、酶第九張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月1.細胞周期蛋白是一類含量隨著不同細胞周期升高和降低的蛋白質，可分為A、B、D、E等。第十張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月細胞周期蛋白影響細胞內的含量因素基因表達增加生長因子誘導降解泛素介導運輸細胞核與細胞間質間第十一張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月2. 細胞周期蛋白依賴性激酶（cyclin-dependent kinase, Cdk）Cdk是組成型表達的核內絲-蘇氨酸蛋白激酶第十二張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月部分周期蛋白結構分子特征周期蛋白盒介導周期蛋白與Cdk結合破壞框（Destruction box,RXX

6、LGXIXN ）(X代表任意氨基酸)，破壞框之后為一段40個氨基酸組成的Lys富集區，破壞框主要參與由泛素介導的周期蛋白A和周期蛋白B的降解。PEST（脯、谷、絲、蘇）與G1期周期蛋白的更新有關第十三張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月第十四張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月某些CKD與周期蛋白的配對關系及執行功能的時期第十五張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月3. CKI(cyclin-dependent kinase inhibitor) 抑制Cdk及周期蛋白-Cdk復合物的活性1.Cdk4/Cdk6抑制因子家族有P15、P16、P18、P19等。抑制CyclinD與C

7、dk4/Cdk6結合，及其復合物的激酶活性。2.Cip/Kip家族Cytokine-inducible protein/kinase interacting protein有P21、P27、P57等。是細胞接受到接觸抑制、DNA損傷、低氧及某些細胞因子等信號后的產物；與Cyclin-Cdk復合物結合，抑制它們的活性第十六張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月1.Cdk4/Cdk6抑制因子家族2.Cip/Kip家族第十七張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月4. Rb蛋白與轉錄因子E2F-DP1的結合對G1期進展產生負調節作用 Rb (retinoblastoma protein)（視網

8、膜母細胞瘤基因） RB基因產物是一個核內蛋白，有兩種形式，磷酸化和去磷酸化。RB的表達和磷酸化水平與細胞周期有關第十八張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月第十九張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月5. 使Cdk磷酸化和去磷酸化的酶也調節Cdk的活性CDK1的調節與活化; CAK=CDK1-Activiting Kinase第二十張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月6. 泛素-蛋白酶體介導蛋白質降解也起調節細胞周期的作用短命蛋白通過多泛素化途徑降解，如Cyclin、P21、P27、E2F、Weel等。第二十一張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月參與細胞周期調控的泛素連接酶

9、至少有兩類SCF（skp1-cullin-F-box protein，三個蛋白構成的復合體）負責將泛素連接到G1/S期周期蛋白（D、E）和p21、p27、E2F、Weel上；APC(anaphase promoting complex)負責將泛素連接 到M期周期蛋白（A、B）上。第二十二張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月第二十三張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月三，調節蛋白協同作用調控細胞周期Cdk4/6和Cdk2的活化是限制點處調控的關鍵因素Cdk1活化是G2M關卡處關鍵調控因素APC介導的多泛素化蛋白降解是細胞離開M期進入G1期的關鍵調控因素DNA損傷關卡與G1及G2期停滯

10、相關第二十四張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月1. Cdk4/6和Cdk2的活化是限制點處調控的關鍵因素第二十五張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月第二十六張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月2. Cdk1活化是G2M關卡處關鍵調控因素第二十七張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月第二十八張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月3. APC介導的多泛素化蛋白降解是細胞離開M期進入G1期的關鍵調控因素后期促進因子(Anaphase Promoting ComplexAPC）介導選擇性降解的靶蛋白與Ubiquitin結合(通過泛素依賴性途徑降解)。APC主要介導兩類蛋白降

11、解: Anaphase Inhibitors 和Mitotic Cyclin。前者維持姐妹染色單體粘連, 抑 制后期啟動；后者的降解意味著有絲分裂即將結 束，即染色體開始去凝集，核膜重建。第二十九張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月第三十張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月4. DNA損傷關卡與G1及G2期停滯相關G2期的停滯涉及一系列的磷酸化過程轉錄因子P53能使細胞停滯在G1期和G2期第三十一張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月G2期的停滯涉及一系列的磷酸化過程第三十二張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月轉錄因子P53能使細胞停滯在G1期及G2期第三十三張，PPT共

12、七十七頁，創作于2022年6月四，生長因子等細胞外因素通過信號轉導調控細胞周期細胞從G0期進入細胞周期依賴多種生長因子的協同促進作用第三十四張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月G1期的細胞也需要生長因子促進細胞周期的進程第三十五張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月第二節 細胞凋亡是一種自發的程序化細胞死亡細胞凋亡機制涉及胱天蛋白酶的級聯活化死亡受體途徑及線粒體途徑是兩種主要的凋亡信號轉導途徑第三十六張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月細胞死亡分為兩大類：1、由各種突發的，意外的事件所致的細胞死亡(病理性死亡)，形態學上表現為細胞壞死(necrosis)。2、程序性細胞死亡，形

13、態學上表現 為細胞凋亡(apoptosis)。凋亡是多細胞生物發育及成體中維持體內平衡的一種正常事件第三十七張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月例如蝌蚪尾的消失脊椎動物的神經系統的發育發育過程中手和足的成形過程第三十八張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月第三十九張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月細胞凋亡與細胞壞死的區別壞死 凋亡1.性質2.誘導因素強烈刺激，隨機發生較弱刺激，非隨機發生3.生化特點4.形態變化6.DNA電泳5.炎癥反應7.凋亡小體8.基因調控被動過程，無新蛋白合成，不耗能 主動過程，有新蛋白合成，耗能細胞結構全面溶解、破壞、細胞腫脹 胞膜及細胞器相對完整細胞

14、皺縮，核固縮彌散性降解，電泳呈均一DNA片狀 DNA片段化(180-200bp)，電泳呈“梯”狀條帶溶酶體破裂，局部炎癥反應溶酶體相對完整，局部無炎癥反應有病理性，非特異性生理性或病理性，特異性無有無第四十張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月壞死凋亡第四十一張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月確保胚胎發生、器官發育，調節細胞群體維持內環境穩定發揮積極的防御功能凋亡的生理意義凋亡的病理意義器官功能障礙凋亡的意義惡性腫瘤發生第四十二張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月二，凋亡途徑是由誘導產生的胱天蛋白酶級聯反應凋亡途徑最早在線蟲中被闡明 秀麗隱桿線蟲（Caenorbabditis

15、 Elegans)第四十三張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月麻省理工學院的Robert Horvitz 領導的研究小組采用體細胞突變的方法發現共有14 個基因在C. elegans 細胞凋亡中起作用第四十四張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2002for their discoveries concerning genetic regulation of organ development and programmed cell deathSydney Brenner H. Robert Hor

16、vitz John E. Sulston The Molecular Sciences Institute Berkeley, CA, USA Massachusetts Institute of Technology (MIT) Cambridge, MA, USA The Wellcome Trust Sanger Institute Cambridge, United Kingdom 第四十五張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月During development, 1090 cells are generated, but precisely 131 of these cells

17、 are eliminated by programmed cell death. This results in an adult nematode (the hermaphrodite), composed of 959 somatic cells. 第四十六張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月第四十七張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月2. 哺乳動物細胞凋亡途徑與線蟲凋亡途徑相似但更為復雜Ced3 -胱天蛋白酶（cysteinyl aspartate-specific protease, caspase）Ced4-凋亡蛋白酶活化因子1（apoptotic protease-a

18、ctivating factor 1, Apaf 1）Ced9和Egl-1-Bcl-2家族第四十八張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月3. 哺乳動物中Caspase家族成員有相似的結構與活化過程第四十九張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月第五十張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月4. 哺乳動物的Bcl-2家族是凋亡調節蛋白第五十一張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月二，死亡受體途徑及線粒體途徑是兩種主要的凋亡信號轉導途徑第五十二張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月1. 死亡受體途徑死亡受體：Fas、TNFR1、TNFR2、DR3、DR4、DR5、DcR1和DcR2

19、等一類通過與相應配體結合，傳遞細胞凋亡信號的跨胞膜蛋白。通路：第五十三張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月第五十四張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月TNF受體途徑1、TNF和TNF受體 TNF(tumor necrosis factor)：稱為腫瘤壞死因子，是一種具有多種生物學效應的細胞因子，主要由激活的單核巨噬細胞和T淋巴細胞產生。 TNF受體：目前發現的有TNFR1和TNFR2。兩種都為跨膜蛋白。TNFR1能引起細胞凋亡，而TNFR2卻不能引起細胞凋亡。第五十五張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月2、TNF受體途徑的作用： 促進細胞生長、分化、凋亡和誘發炎癥。3、TNF

20、受體途徑: 1）TNF與TNFR1胞外區結合，使TNFR1形成三聚體。（一個TNF與三個TNFR1分子結合） 2）三聚體TNFR1通過其聚集的胞內區死亡結構域（DD）招募下游信號傳導蛋白（TRADD、FADD、TRAF2、RIP）。 3）下游信號傳導蛋白形成復合體，激活下游的caspase 8以及各種效應分子caspases，產生級聯激活反應，最終引起靶細胞凋亡。 4）TNF還可通過下游激活蛋白RIP，TRAF2等，分別激活NIK和MEKK，從而激活NFKB和cJun，抑制細胞凋亡。第五十六張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月TNF受體途徑第五十七張，PPT共七十七頁，創作于2022年6

21、月2. 內源性線粒體途徑第五十八張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月3. 細胞凋亡的檢測方法. 一、細胞凋亡的形態學檢測. 二、磷脂酰絲氨酸外翻分析（Annexin V法）三、線粒體膜勢能（mt）的檢測四、DNA片斷化檢測 五、TUNEL法六、Caspase-3活性的檢測 七、WB檢測第五十九張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月 細胞凋亡的形態學檢測1 光學顯微鏡和倒置顯微鏡 未染色細胞：凋亡細胞的體積變小、變形，細胞膜完整但出現發泡現象，細胞凋亡晚期可見凋亡小體。染色細胞：常用姬姆薩染色、瑞氏染色、蘇木精染色等。凋亡細胞的染色質濃縮、邊緣化，呈新月狀附在核膜周圍。2 熒光顯微鏡和

22、共聚焦激光掃描顯微鏡一般以細胞核染色質的形態學改變來評判細胞凋亡的進展情況。常用的DNA特異性染料有：HO ,Hoechst 33342;HO, Hoechst 33258; DAPI。3 電子顯微鏡觀察第六十張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月Nuclear morphological changes of HeLa cells in apoptosis process （488nm 400）第六十一張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月電鏡觀察凋亡細胞體積變小，細胞質濃縮。凋亡期的細胞核內染色質高度盤繞，出現許多稱為氣穴現象的空泡結構。細胞凋亡的晚期，細胞核裂解為碎塊，產生凋亡小體。 第六十二張，PPT共七十七頁，創作于2022年6月磷脂酰絲氨酸（PS）外翻分析（Annexin V法）磷脂酰絲氨酸（Phosphatidylserine, PS）正常位于細胞膜的內側，在凋亡早期，PS可從細胞膜的內側翻轉到細胞膜的表面，暴露在細胞外環境中。Annexin-V是一種分子量為3536KD的Ca2+依賴性磷脂結合蛋白，能與PS高親和力特異性結合。將Annexin-V進行熒光素（FITC、R-PE）或biotin標記，以標記了的Annexin-V作為熒光探針，利用流式細胞儀、熒光顯微鏡以及共聚焦激光掃描顯微鏡檢測細