细胞增殖与调控课件

,单击此处编辑母版标题样式,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,细胞增殖,(cell proliferation),细胞增殖是,细胞生命活动,的重要特征之一,是生物体,生长、发育、繁殖和遗传,的基础。,单细胞生物细胞增殖导致生物个体数量的增加。,多细胞生物由一个单细胞,(,受精卵,),分裂发育而来，细胞增殖是多细胞生物繁殖基础。,成体生物仍然需要细胞增殖，主要取代衰老死亡的细胞，维持个体细胞数量的相对平衡和机体的正常功能。,机体创伤愈合、组织再生、病理组织修复等，都要依赖细胞增殖。,细胞增殖(cell proliferation)细胞增殖是,1,第一节 细胞周期与细胞分裂,一、细胞周期,1,细胞周期概述,2,细胞周期同步化,3,细胞周期时相的主要事件,二、有丝分裂,1,前期,2,前中期,3,中期,4,后期,5,末期,6,胞质分裂,三、减数分裂,1,减数分裂,I,2,减数分裂期,第一节 细胞周期与细胞分裂一、细胞周期,2,一、细胞周期,1,概述,概念：指细胞由一次,分裂结束,到下一次,分裂结束,所经历一个,有序的过程,，是细胞进行,物质积累,与,分裂,的循环过程。,周期时相组成：,分裂间期,（,interphase,）和,分裂期,（,M phase,）。分裂间期是细胞分裂前重要的物质准备和积累阶段，分裂期则是细胞增殖的实施过程。,划分四个时期：,G1SG2M,，前三个时期合称分裂间期。,S,期进行,DNA,合成。,一、细胞周期1概述,3,细胞周期时间,不同细胞的细胞周期时间差异很大,。食管上皮细胞的,Gl,期长达,103h,，而十二指肠上皮细胞的,Gl,期仅为,6h,。,S+G2+M,的时间变化较小，细胞周期时间长短主要差别在,G1,期,有些分裂增殖的细胞缺乏,G1,、,G2,期,细胞周期时间不同细胞的细胞周期时间差异很大。食管上皮细胞的G,4,根据增殖状况，细胞分类三类,周期中细胞,，也称持续分裂细胞。具有持续分裂能力的细胞，如造血细胞，上皮基底层细胞，植物分生组织细胞等。,终端分化细胞,。永久性失去了分裂能力不可逆地脱离了细胞周期，但保持了生理活性机能。高度特化，如哺乳动物的红细胞、神经细胞、多形性白细胞、肌细胞等。,G,0,期细胞,，,也称静止期细胞。暂时脱离细胞周期。一旦得到信号指使，会快速返回细胞周期重新进行细胞分裂。如肝细胞。,G,0,期细胞和终末分化细胞的界限有时难以划分。,根据增殖状况，细胞分类三类周期中细胞，也称持续分裂细胞。具有,5,2,细胞周期同步化,人们为了研究细胞周期不同阶段的生化特性，常需要整个细胞群体均处于细胞周期的同一个时期，获得细胞周期一致性的细胞，即细胞周期的同步化。,自然同步化：某些受精卵早期卵裂,人工诱导同步化：是指通过药物诱导，使细胞同步化发生在细胞周期中某个特定时期。,人工选择同步化：指人为地将处于不同时期的细胞，根据形态、体积和重量上的显著差别将其分离开来，从而获得不同时期的细胞群体。,优点：克服诱导同步化过程中因使用毒性物质产生对细胞的毒性影响,。,2细胞周期同步化人们为了研究细胞周期不同阶段的生化特性，常,6,药物诱导同步化,DNA,合成阻断法,G1/S-TdR,双阻断法：最终将 细胞群阻断于,G1/S,交界处。优点是同步化效率高，几乎适合于所有体外培养的细胞体系。缺点是诱 导过程可造成细胞非均衡生长,分裂中期阻断法：通过抑制微管聚合来抑制细胞,分裂器的形成，将细胞阻断在细胞分裂中期。优点,是操作简便，效率高。缺点是这些药物的毒性相对,较大。如秋水仙素,药物诱导同步化DNA合成阻断法 G1/S-TdR双阻断法,7,3,细胞周期时相的主要事件,（,1,）,G1,期,从上次有丝分裂完成后到,DNA,复制前的一段时期。与,DNA,合成启动相关，开始合成细胞生长所需要的多种蛋白质、,RNA,、碳水化合物、脂类等，同时染色质去凝集。,（,2,）,S,期 即,DNA,合成期。除了,DNA,合成外，同时还会合成,组蛋白,以及,DNA,复制所需的酶,。,（,3,）,G2,期,DNA,复制完成，在,G2,期合成一定数量的蛋白质和,RNA,分子，为进入,M,期做必要的准备。,（,4,）,M,期 即细胞分裂期。包括,核分裂,和,胞质分裂,，并形成两个子细胞的过程。这一时期的主要特点是细胞经过分裂，将遗传物质载体平均分配到两个子细胞中。,检验点,：,Gl,期检验点,(,靠近,Gl,末期,),、,G2,期检验点,(,在,G2,期结束点,),、,中期检验点,(,在分裂中期末,),。,3细胞周期时相的主要事件（1）G1期 从上次有丝分裂完成后,8,真核细胞分裂方式,分裂方式有三种：有丝分裂、无丝分裂、减数分裂。,无丝分裂最简单，指处于间期的细胞核经过核延长、核缢裂、质缢裂即形成两个子细胞，分裂过程中不出现纺锤丝和染色体。,有丝分裂和减数分裂是真核生物进行细胞分裂的主要方式，前者用于体细胞的增殖，后者是生殖细胞分裂，是一种特殊形式的有丝分裂。分裂过程中出现纺锤丝和染色体,真核细胞分裂方式分裂方式有三种：有丝分裂、无丝分裂、减数分裂,9,二、有丝分裂,有丝分裂指通过纺锤丝的形成和运动，把在,S,期复制的,DNA,平均分配到两个子细胞中，以保证遗传的连续性和稳定性。出现纺锤丝，故称为有丝分裂。,根据细胞形态结构的变化，划分为,前期、前中期、中期、后期、末期、胞质分裂,等,6,个时期。胞质分裂相对独立，开始于,后期,的一定阶段。,意义：,将亲代细胞的染色体经过复制以后，精确地平均分配到两个子细胞中去。,二、有丝分裂有丝分裂指通过纺锤丝的形成和运动，把在S期复制的,10,（一）核分裂,核内染色质逐渐凝缩姊妹染色体,形成有丝分裂器,核膜破裂,(,核层蛋白磷酸化,),核仁逐渐缩小而消失,纺锤体伸展到细胞中心区,姊妹染色单体连到纺锤体微管上,染色体向着赤道面汇集,所有染色体都排列在赤道面上,姊妹染色单体向两极移动,细胞两极的远离,染色体移动到两极,(,平均分配到两极,),核膜重建,(,核纤层蛋白的去磷酸化,),染色体逐渐去凝缩,/,弥散成染色质,重新形成核仁,有丝分裂器逐渐消失,前期,前中期,中期,后期,末期,核分裂,（一）核分裂 核内染色质逐渐凝缩姊妹染色体 纺锤体伸展到细胞,11,（二）胞质分裂,胞质分裂开始于有丝分裂后期，直到两个新细胞核形成后才结束。最后，一个细胞分裂成两个子细胞。,核 分 裂,（二）胞质分裂胞质分裂开始于有丝分裂后期，直到两个新细胞核形,12,中 期,中 期,13,动植物细胞有丝分裂的差异,1,动物细胞有中心体，有一对相互垂直的中心粒构成。植物细胞没有。,2,胞质分裂方式不同。动物细胞形成胞质,分裂环,，通过分裂环收缩实现自细胞分离；植物细胞则通过形成,赤道板。,动植物细胞有丝分裂的差异1动物细胞有中心体，有一对相互垂直,14,植物细胞分裂,植物细胞分裂,15,三、减数分裂,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。,特点：,遗传物质只复制一次，细胞连续分裂两次，导致染色体数目减半,S,期持续时间较长,同源染色体在减数分裂期,I(MeiosisI),配对联会、基因重组,减数分裂同源染色体配对排列在中期板上,第 一次分列时,同源染色体分开,三、减数分裂概念：减数分裂是细胞仅进行一次DNA复制，随后进,16,1,减数分裂期,I,减数分裂期,I,与体细胞有丝分裂期相似。分为,前期,I,、中期,I,、后期,I,、末期,I,和胞质分裂,I,等阶段。,特点：同源染色体发生,配对、交换和重组,1减数分裂期I减数分裂期I与体细胞有丝分裂期相似。分为前期,17,前期,I,细线期,偶线期,粗线期,双线期,终变期,(zygonema),(leptonema),(pachynema),(diplonema),(diakinesis),（,1,）前期,染色质开始凝缩，成细丝状,(,二分体,),染色体线上出现许多颗粒状染色粒,核的体积增大，核仁也变大,染色体在核中呈,花束状,同源染色体发生,联会（四分体）,染色体进一步压缩，并连在核膜的固定板上,形成联会复合体,染色体继续缩短变粗，同源染色体配对完成,同源染色体间的非姊妹染色单体间发生交叉交换,装配成了,重组,小结,同源染色体只靠一些,交叉,部位连在一起,姊妹染色体清晰可见,部分去凝集，,RNA,转录活跃,持续时间最长,染色体更加变粗、变短,交叉通过端化而数量减少，各二价体彼此分开,核仁、核膜消失,在染色体区纺锤体微管清晰可见,前期I细线期偶线期粗线期双线期终变期(zygonema)(l,18,1,减数分裂期,I,(2),中期,I,主要进行纺锤体装配。每个,四分体,含有,4,个动粒，同源染色体的两个动粒位于同侧，只与从同一极发出的纺锤体微管相联结。,（,3,）,后期,I,同源染色体在两极纺锤体的作用下相互分离并逐渐向两极移动，移向两极的同源染色体均是含有两条染色单体的二倍体。,（,4,）,末期,I,、胞质分裂,I,和减数分裂间期,染色体到达两极后逐渐进行去凝集。在染色体的周围，核被膜重建，胞质分裂后形成两个子细胞。减数分裂间期不再进行,DNA,复制，也没有,G1,期、,S,期和,G2,期之分。间期持续时间一般较短。,减数分裂期,I,完成同源染色体分离，实现了染色体数目减半,1减数分裂期I(2)中期I 主要进行纺锤体装配。每个四分体,19,2,减数分裂期,减数第一次分裂结束后，紧接着开始减数第二次分裂。过程同有丝分裂一样,减数第二次分裂实现姊妹染色单体的分离,生殖细胞经减数分裂形成,4,个子细胞。雄性动物产生,4,个有功能的精子；雌性之产生,1,个有功能的卵子和,3,个极体,2减数分裂期减数第一次分裂结束后，紧接着开始减数第二次分,20,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。,减数分裂的意义确保世代间遗传的稳定性；,21,细胞增殖与调控课件,22,减数分裂与有丝分裂的主要区别,(1),有丝分裂是体细胞的分裂方式，而减数分裂仅限于生殖细胞。,(2),有丝分裂是,DNA,复制,1,次细胞分裂,1,次，染色体数由,2n2n,；减数分裂是,DNA,复制,1,次，细胞分裂,2,次，染色体数由,2n1n,。,(3),有丝分裂前，在,S,期进行,DNA,合成，然后经过,G2,期进入有丝分裂期；减数分裂前,DNA,的合成时间长,(,减数分裂前,DNA,合成,),，合成后立即进入减数分裂，,G2,期很短或没有。,(4),有丝分裂时每,1,条染色体独立活动，遗传物质不变；减数分裂中染色体要发生联会、交叉和交换等，产生了遗传物质的多样性。,(5),有丝分裂进行的时间短,一般为,12,小时。减数分裂进行的时间长,可达数月甚至数年。,减数分裂与有丝分裂的主要区别(1)有丝分裂是体细胞的分裂方式,23,第二节 细胞增殖的调控,细胞的增殖是通过细胞周期来实现，细胞周期是在严格调控的前提下有条不紊地进行运转的！,细胞,周期蛋白,和周期蛋白依赖的,蛋白激酶,（,CDK,）起到了重要作用。,第二节 细胞增殖的调控细胞的增殖是通过细胞周期来实现，细胞,24,一、周期蛋白,(cyclin),细胞周期蛋白：其含量随细胞周期进程的变化而呈现出周期性变化。一般在细胞分裂的间期内积累，在分裂期内递减，尤其在后期急剧下降，在下一个细胞周期中又重复这一消长现象。简称周期蛋白。,周期蛋白有多种，在不同时期内表达、积累发挥作用。,G1,期周期蛋白：周期蛋白,C,、,D,、,E,、,F,等；,M,期周期蛋白：周期蛋白,B,一、周期蛋白(cyclin)细胞周期蛋白：其含量随细胞周期进,25,二、,CDK,激酶与,CDK,激酶抑制物,分裂期促进因子,(M-phase promoting factor,MPF),：,M,期卵细胞的提取物，可使卵母细胞进入,M,期。,MPF,有两个亚基 催化亚基，细胞周