分子生物学基础:细胞周期

文摘   2024-08-19 17:22   北京  

表型(二):细胞周期

细胞周期是指细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束的整个过程,包括DNA复制和细胞分裂等关键步骤。

细胞周期的基本功能是复制DNA,并将这些复制品分配到两个基因相同的子细胞中。

细胞周期分为两个主要阶段:染色体复制的S期(DNA合成)和染色体分离与细胞分裂的M期(有丝分裂)。

细胞周期的主要阶段

  1. S期(DNA合成):这是细胞周期中DNA复制的阶段,占据了大约一半的细胞周期时间。

  2. M期(有丝分裂):分为核分裂(mitosis)和细胞质分裂(cytokinesis),是将复制的染色体分配到两个子细胞中的过程。

  3. G1和G2期:这两个间期分别位于M期与S期之间以及S期与M期之间,主要用于细胞生长和为下一个阶段做准备。

细胞周期的调控系统

  • 细胞周期控制系统:由一系列复杂的调控蛋白网络组成,控制并协调细胞周期的不同事件。

  • Cyclin-依赖性蛋白激酶(Cdks):这些激酶的活性随着细胞周期的进行而周期性变化,是细胞周期调控的核心元件。Cdks与细胞周期蛋白(Cyclin)结合形成复合物,激活后促进细胞周期的不同阶段。

  • 细胞周期中的三个主要调控转折点

    • G1/S转折点(Start):细胞决定是否进入S期。

    • G2/M转折点:细胞决定是否进入有丝分裂。

    • 中期-后期转折点:决定姐妹染色单体分离并完成有丝分裂。

S期的关键过程

  • DNA复制的调控:DNA复制在S期内进行,确保每个基因组在一个细胞周期内仅复制一次。S-Cdk通过激活复制起始子并抑制新的前复制复合体的形成,确保复制的精确性。

  • 姐妹染色单体的凝聚与连接:通过Cohesin蛋白复合物将姐妹染色单体紧密结合在一起,确保它们在后续的有丝分裂中准确分离。

有丝分裂的关键过程

  • M-Cdk驱动的有丝分裂:M-Cdk是启动有丝分裂的关键调控因子,促使纺锤体的组装、染色体的凝缩以及核膜的破裂等事件。

  • 染色体的凝缩与分离:通过Condensin复合物和微管的相互作用,确保染色体能够在有丝分裂中正确分离。

细胞周期控制的重要机制

  • 正反馈机制:M-Cdk通过激活Cdc25磷酸酶和抑制Wee1激酶,快速提高自身活性,确保细胞周期各阶段的顺利推进。

  • 蛋白质的周期性降解:通过APC/C和SCF等泛素连接酶复合物介导的蛋白质降解调控细胞周期的进程,特别是在中期-后期转折点处,APC/C触发姐妹染色单体的分离。

Molecular biology of the cell (Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis etc

Dr Leo
ENT医生的科研分享
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