細胞周期以及細胞分裂

1、關(guān)于細胞周期及細胞分裂第一張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月2細胞增殖的意義單細胞生物細胞增殖導致生物個體數(shù)量的增加。多細胞生物由一個單細胞即受精卵分裂發(fā)育而來， 細胞增殖是多細胞生物繁殖基礎(chǔ)。成體生物仍然需要細胞增殖，主要取代衰老死亡的細胞， 維持個體細胞數(shù)量的相對平衡和機體的正常功能。 機體創(chuàng)傷愈合、組織再生、病理組織修復等，都要依賴細胞增殖。第二張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月32001年諾貝爾生理學與醫(yī)學獎:利蘭哈特韋爾發(fā)現(xiàn)了控制細胞周期的基因，其中一種被稱為“START” 的基因?qū)刂聘鱾€細胞周期的最初階段具有決定性的作用。保羅納西的貢獻是發(fā)現(xiàn)了CDK。蒂莫西亨特的

2、貢獻是發(fā)現(xiàn)了調(diào)節(jié)CDK的功能物質(zhì)CYCLIN.第三張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月4第一節(jié)細胞周期一、細胞周期概述 細胞周期:是指連續(xù)分裂的細胞從一次有絲分裂結(jié)束后開始生長到下次有絲分裂終止所經(jīng)歷的全過程。在這一過程中,細胞的遺傳物質(zhì)進行復制并均等地分配給兩個子細胞。 圖第四張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月5Phases of the cell cycle 第五張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月6可將高等動物的細胞分為三類：周期中細胞：連續(xù)分裂細胞，如表皮生發(fā)層、部分骨髓細胞。靜止期細胞（又稱為休眠細胞）：暫不分裂，但適當刺激下可重新進入細胞周期，稱G0期細胞，如淋

3、巴細胞、肝、腎細胞等。終末分化細胞：不再分裂，又稱終端細胞，如神經(jīng)、肌肉、多形核細胞等。第六張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月7二、 細胞周期中各時相及其主要事件G1期 (Gap1 phase)S 期 (synthesis phase)G2 期(Gap 2 phase) M期第七張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月8G1期開始合成細胞生長所需要的多種蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂等，同時染色質(zhì)開始去凝集。第八張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月9S 期 DNA復制與組蛋白合成同步，組成核小體串珠結(jié)構(gòu) 第九張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月10G2期 DNA復制完成，在G2期

4、合成少量的蛋白質(zhì)和RNA分子；細胞周期某些調(diào)控分子活化（CDK1）第十張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月11M 期 M期即細胞分裂期，真核細胞的細胞分裂主要包括兩種方式，即有絲分裂(mitosis)和減數(shù)分裂(meiosis)。遺傳物質(zhì)和細胞內(nèi)其它物質(zhì)分配給子細胞。第十一張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月12主要檢驗點：G1/S檢驗點：DNA是否損傷？細胞外環(huán)境是否適宜？細胞體積是否足夠大？在芽殖酵母中稱start點，在其它真核細胞中稱限制點 (restriction point，R點)S/G2期檢驗點：DNA復制是否完成？G2/M檢驗點：DNA是否損傷？細胞體積是否足夠大？中

5、-后期檢驗點（紡錘體組裝檢驗點）：檢驗紡錘體組裝是否完整細胞周期檢驗點（check point）第十二張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月13（一）自然同步化1.多核體：如：粘菌、瘧原蟲。2.水生動物的受精卵：如海膽、兩棲類。3.增殖抑制解除后的同步分裂：如真菌的休眠孢子移入適宜環(huán)境后，同步分裂。三、 細胞（周期）同步化第十三張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月141、選擇同步化1）有絲分裂選擇法優(yōu)點：操作簡單，同步化程度高，細胞不受藥物傷害。缺點：獲得的細胞數(shù)量較少（分裂細胞約占1%2%） 。2）細胞沉降分離法(密度梯度離心法)優(yōu)點：省時，效率高，成本低。缺點：同步化程度較低，且

6、對大多數(shù)種類細胞不適用。（二）人工同步化第十四張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月152、誘導同步化1）DNA合成阻斷法 G1/S-TdR雙阻斷法：最終將細胞群阻斷于G1/S交界處。優(yōu)點:同步化效率高，幾乎適合于所有體外培養(yǎng)的細胞體系。缺點:誘導過程可造成細胞非均衡生長.2）分裂中期阻斷法：通過抑制微管聚合來抑制細胞分裂器的形成，將細胞阻斷在細胞分裂中期。優(yōu)點:操作簡便，效率高。缺點:這些藥物的毒性相對較大.第十五張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月16四、 特殊的細胞周期-Embryonic cell cycles 第十六張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月17（一）爪蟾早

7、期胚胎細胞的細胞周期細胞分裂快,無G1期, G2期非常短,S期也短(所有復制子都激活), 以至認為僅含有S期和M期無需臨時合成其它物質(zhì)子細胞在G1、G2期并不生長，越分裂體積越小 細胞周期調(diào)控因子和調(diào)節(jié)機制與一般體細胞標準的細胞周期基本是一致的第十七張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月18(二）酵母細胞的細胞周期 圖酵母細胞的細胞周期與標準的細胞周期在時相和調(diào)控方面相似酵母細胞周期明顯特點:首先，酵母細胞周期持續(xù)時間較短；細胞分裂過程屬于封閉式，即在細胞分裂時核膜不解聚；紡錘體位于細胞核內(nèi)；在一定環(huán)境下，也進行有性繁殖第十八張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月19第十九張，PPT共

8、六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月20（三）植物細胞的細胞周期植物細胞的細胞周期與動物細胞的標準細胞周期非常相似，含有G1期、S期、G2期和M期四個時期。植物細胞不含中心體，但在細胞分裂時可以正常組裝紡錘體。植物細胞以形成中間板的形式進行胞質(zhì)分裂第二十張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月21（四）細菌的細胞周期慢生長細菌細胞周期過程與真核細胞周期過程有一定相似之處。其DNA復制之前的準備時間與G1期類似。分裂之前的準備時間與G2期類似。再加上S期和M期，細菌的細胞周期也基本具備四個時期 細菌在快速生長情況下，如何協(xié)調(diào)快速分裂和最基本的DNA復制速度之間的矛盾第二十一張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作

9、于2022年6月22第二節(jié) 細胞分裂無絲分裂：又稱直接分裂，由Remark（1841）發(fā)現(xiàn)于雞胚血細胞，不涉及紡錘體形成及染色體變化 。有絲分裂：又稱為間接分裂，由Fleming (1882)和Strasburger(1880)發(fā)現(xiàn)。減數(shù)分裂：DNA復制一次，細胞連續(xù)分裂兩次。第二十二張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月23一、有絲分裂（一）有絲分裂過程 為了便于描述人為的劃分為六個時期： 前期、前中期、中期、后期、末期和胞質(zhì)分裂。第二十三張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月241.前期 圖1 圖2染色質(zhì)凝縮，分裂極確立與紡錘體開始形成第二十四張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年

10、6月25當前期開始時，2個中心體移向細胞兩極，并同時組織微管生長，由兩極形成的微管通過微管結(jié)合蛋白在正極末端相連，最后形成有絲分裂紡錘體。第二十五張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月262.前中期.核膜解體完成紡錘體裝配第二十六張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月27前中期(prometaphase)核膜破裂成小的膜泡，這一過程是由核纖層蛋白中特異的Ser殘基磷酸化導致核纖層解體紡錘體微管與染色體的動粒結(jié)合，捕捉住染色體，每個已復制的染色體有兩個動粒，朝相反方向，保證與兩極的微管結(jié)合；紡錘體微管捕捉住染色體后，形成三種類型的微管，一部分紡錘體微管的自由端最終結(jié)合到著絲點上,形成動粒

11、微管。 前中期的特征是染色體劇烈地活動,個別染色體劇烈地旋轉(zhuǎn)、振蕩、徘徊于兩極之間。第二十七張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月283.中期 主要特點是姐妹染色單體位于赤道板上,著絲粒分別被兩端的中心體發(fā)出的纖維連接。（所有染色體排列到赤道板(Metaphase Plate)上）染色體進一步凝縮,并移到赤道附近,排列在赤道板；姐妹染色單體的著絲粒分別與一條或多條來自對面的纖維結(jié)合, 成為被爭奪的對象 圖第二十八張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月29染色體排列到赤道面上。第二十九張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月30圖片來自/第三十張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月

12、31是什么機制確保染色體正確排列在赤道板上？ Mad蛋白和Bub蛋白促使染色體被動力微管捕捉。 牽拉假說和外推假說。圖第三十一張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月32第三十二張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月334.后期 圖第三十三張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月34第三十四張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月35后期排列在赤道面上的染色體的姐妹染色單體分離產(chǎn)生向極運動 主要特點是:著絲粒分開,染色單體移向兩極。 后期(anaphase) 可以劃分為連續(xù)的兩個階段，即后期A和后期B 后期A，動粒微管去裝配變短，染色體產(chǎn)生兩極運動 后期B，極間微管長度增加，兩極之間

13、的距離逐漸拉 長，介導染色體向極運動第三十五張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月36后期A：動粒微管不斷解聚縮短,造成將染色體拉向兩極。第三十六張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月37后期B:極微管的滑動第三十七張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月385.末期(telophase)第三十八張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月39末期(telophase)染色單體到達兩極，即進入了末期（telophase）,到達兩極的染色單體開始去濃縮核膜開始重新組裝 Golgi體和ER重新形成并生長核仁也開始重新組裝，RNA合成功能逐漸恢復,有絲分裂結(jié)束 主要特點是:染色體解螺旋形成細

14、絲,出現(xiàn)核仁和核膜。 第三十九張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月406.胞質(zhì)分裂動物細胞胞質(zhì)分裂胞質(zhì)分裂(cytokinesis)開始于細胞分裂后期，在赤道板周圍細胞表面下陷，形成環(huán)形縊縮，稱為分裂溝(furrow)。分裂溝的位置與紡錘體和鈣離子濃度的變化有關(guān)胞質(zhì)分裂開始時，大量肌動蛋白和肌球蛋白在分裂溝處組裝成微絲并相互組成微絲束，環(huán)繞細胞，稱為收縮環(huán)（contractile ring)。收縮環(huán)收縮、收縮環(huán)處細胞膜融合并形成兩個子細胞第四十張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月41分裂溝收縮環(huán)第四十一張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月42植物細胞胞質(zhì)分裂與動物細胞胞質(zhì)分裂

15、不同的是，植物細胞胞 質(zhì)分裂是因為在細胞內(nèi)形成新的細胞膜和胞 壁而將細胞分開第四十二張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月43二、減數(shù)分裂 圖 概念：減數(shù)分裂是細胞僅進行一次DNA復制，隨后進行兩次分裂，染色體數(shù)目減半的一種特殊的有絲分裂發(fā)生分裂的細胞 生殖細胞進行的產(chǎn)生配子的分裂過程， 其結(jié)果是產(chǎn)生了染色體組數(shù)目減半的配子；連續(xù)的兩次分裂 第一次減數(shù)分裂 第二次減數(shù)分裂兩個基本特點 染色體組數(shù)目減半 發(fā)生遺傳重組第四十三張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月44MEIOSIS第四十四張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月45（一）減數(shù)分裂前間期與有絲分裂相比S期持續(xù)時間較長S期只

16、復制其DNA總量的99.799.9第四十五張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月46（二）減數(shù)分裂過程1.減分I 第一次減數(shù)分裂的兩個特點 一對復制了的同源染色體分開，分別進入兩個子細胞，同源染色體分開之前通常要發(fā)生交換重組。 在染色體組中，同源染色體的分離是隨機的，同源染色體組要發(fā)生重組合。 圖第四十六張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月47減數(shù)分裂的染色體行為第四十七張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月48減分I過程（1）前期I主要事件是完成同源染色體的配對， 在此過程中要發(fā)生配對同源染色體 間的分子重組該期細分為細線期、偶線期、粗線 期、雙線期、終變期等。圖1 圖2第四十

17、八張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月49Stages of the prophase of meiosis I Micrographs illustrating the morphology of chromosomes of the lily. 第四十九張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月50減數(shù)分裂的前期I第五十張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月51細線期 又稱凝集期或花束期 主要特點： 染色體已加倍,并凝縮成細線狀,但 看不到染色體的雙重性。染色體端粒通過接觸斑與核膜相連第五十一張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月52 偶線期(配對期)主要特點是：聯(lián)會與聯(lián)會復

18、合體 聯(lián)會(synapsis) 聯(lián)會復合體(synatonemal complex)二價體與四分體合成約0.3DNA(zygDNA)第五十二張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月53同源染色體配對（聯(lián)會）第五十三張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月54聯(lián)會復合體第五十四張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月55粗線期(重組期)主要特點：持續(xù)時間長同源染色體之間發(fā)生DNA片段的交換, 產(chǎn)生重組的基因組合,可見重組節(jié)合成小部分DNA（P-DNA）并編碼一些與DNA點切及修復有關(guān)的酶合成減數(shù)分裂專有的組蛋白，并將體細胞類型的組蛋白全部置換。第五十五張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年

19、6月56同源染色體間的交換重組第五十六張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月57雙線期(合成期) 主要特點： 同源染色體分開，明顯可見四分體； 出現(xiàn)交叉第五十七張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月58A bivalent chromosome at the diplotene stage The bivalent chromosome consists of paired homologous chromosomes. Sister chromatids of each chromosome are joined at the centromere. 第五十八張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月59終變期又稱再凝集期 主要特點: 染色體變成緊密凝集狀態(tài)； 核仁消失,交叉出現(xiàn)端化, 姐妹染色體借著著絲粒連接在一起。第五十九張，PPT共六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月60（2）中期I 相似于有絲分裂 與有絲分裂的不同：配對的同源染色體分別在赤道板的兩側(cè)（3）后期I 相似于有絲分裂 與有