細胞周期與細胞分裂

細胞增殖(cellproliferation)的意義◆細胞增殖(cellproliferation)是細胞生命活動的重要特征之一,種族繁衍、個體發(fā)育、機體修復等都離不開細胞增殖。初生嬰兒有1012個細胞，成人1014個，約200種細胞類型。成人體內(nèi)每秒鐘有數(shù)百萬新細胞產(chǎn)生，以補償衰老和死亡的細胞。1目前一頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點第十三章細胞周期與細胞分裂第一節(jié)細胞周期第二節(jié)細胞分裂2目前二頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點第一節(jié)

細胞周期概述細胞周期概述細胞周期中不同時相及其主要事件三.細胞周期同步化四.特殊的細胞周期3目前三頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點一、細胞周期概述◆細胞周期（cellcycle）：指從一次細胞分裂結(jié)束開始，到下一次細胞分裂結(jié)束所經(jīng)歷的整個過程。分為：分裂間期(interphase):G1，S，G2細胞分裂期(Mphase):有絲分裂期(Mitosis),?！艏毎芷跁r相組成：G1SG2M細胞周期時間長短取決于G1期。4目前四頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點細胞類型

細胞周期時間

早期的蛙胚細胞

30分鐘酵母細胞

1.5～3小時

腸表皮細胞

～12小時

培養(yǎng)的哺乳動物成纖維細胞

～20小時

人的肝細胞

～1年

5目前五頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點圖13-16目前六頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點◆根據(jù)增殖狀況，細胞可分為以下類型：①周期中細胞（cyclingcell）：在細胞周期中連續(xù)運轉(zhuǎn)的細胞，又稱為連續(xù)分裂細胞或可育細胞;②靜止期細胞（quiescentcell）：暫時離開細胞周期，停止細胞分裂，去執(zhí)行一定的生物學功能，但在適當?shù)拇碳は驴芍匦逻M入細胞周期的細胞，又稱為G0期細胞或休眠細胞;③終末分化細胞：指不可逆地脫離細胞周期，喪失分裂能力，保持生理機能活動的細胞，又稱終端細胞，如神經(jīng)、肌肉、多形核細胞等。7目前七頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點圖13-28目前八頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點二、細胞周期中不同時相及其主要事件G1期：與DNA合成啟動相關(guān)，rRNA、蛋白質(zhì)、糖類、脂質(zhì)等開始合成;染色質(zhì)去凝集.晚G1期有一檢驗點。S期：DNA復制與組蛋白合成同步，組成核小體串珠結(jié)構(gòu)，S期DNA合成不同步；中心體也在此期完成復制。G2期：合成ATP、蛋白質(zhì)和RNA。G2期檢驗點。M期：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)。9目前九頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點細胞周期中的檢驗點細胞周期檢驗點是細胞周期調(diào)控的一種機制,主要是確保周期每一時相事件的有序、全部完成并與外界環(huán)境因素相聯(lián)系。G1/S檢驗點：start點(酵母)或R點(動物)，控制細胞由靜止狀態(tài)的G1進入DNA合成期，檢查DNA是否損傷？細胞外環(huán)境是否適宜？G2/M檢驗點：是決定細胞一分為二的控制點，檢查DNA是否損傷？細胞體積是否足夠大？中-后期檢驗點（紡錘體組裝檢驗點）：檢查染色體是否完全分離。10目前十頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點三、細胞周期長短的測定

同種細胞間周期時間長短相似或相同；不同種類細胞間，周期長短差別很大。S+G2+M的時間變化較小，細胞周期時間長短差別在G1期。部分細胞的細胞周期沒有G1、G2期。11目前十一頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點細胞類型

細胞周期時間

早期的蛙胚細胞

30分鐘酵母細胞

1.5～3小時

腸表皮細胞

～12小時

培養(yǎng)的哺乳動物成纖維細胞

～20小時

人的肝細胞

～1年

12目前十二頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點細胞周期長短測定◆脈沖標記DNA復制和細胞分裂指數(shù)觀察測定法◆流式細胞儀測定法(FlowCytometry)◆縮時攝像技術(shù)， 可以得到準確的細胞周期時間及分裂間期和分裂期的準確時間。13目前十三頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點三、

細胞周期同步化概念：細胞同步化是指在自然過程中發(fā)生的，或經(jīng)人為處理造成的細胞周期的同步化。類型：自然同步化

人工同步化：選擇同步化：有絲分裂選擇法細胞沉降分離法誘導同步化：DNA合成阻斷法中期阻斷法14目前十四頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點人工同步化選擇同步化1）有絲分裂選擇法：M期細胞與培養(yǎng)皿的附著性低，振蕩脫離器壁收集?！獌?yōu)點：操作簡單，同步化程度高，細胞不受藥物的傷害?！秉c：獲得的細胞數(shù)量少。2）細胞沉降分離法：根據(jù)不同時期的細胞在體積和重量上存在差別進行分離。—優(yōu)點：可用于任何懸浮培養(yǎng)的細胞?！秉c：同步化程度低。15目前十五頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點誘導同步化1）DNA合成阻斷法：選用DNA合成的抑制劑，可逆地抑制DNA合成，而不影響其他時期細胞的運轉(zhuǎn)，最終可將細胞群阻斷在S期或G/S交界處。5-氟脫氧尿嘧啶、羥基脲、高濃度ADR、GDR和TDR，均可抑制DNA合成使細胞同步化。優(yōu)點：同步化程度高，適用于任何培養(yǎng)體系?？蓪缀跛械募毎交?。缺點：產(chǎn)生非均衡生長，個別細胞體積增大。

16目前十六頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點2）中期阻斷法：利用破壞微管的藥物將細胞阻斷在中期，常用的藥物有秋水仙素和秋水仙酰胺，后者毒性較少。優(yōu)點：無非均衡生長現(xiàn)象；缺點：可逆性較差。17目前十七頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點

特殊的細胞周期是指那些特殊的細胞所具有的與標準的細胞周期相比有著鮮明特點的細胞周期?！粼缙谂咛ゼ毎募毎芷凇艚湍讣毎募毎芷凇糁参锛毎募毎芷凇艏毦募毎芷谒摹⑻厥獾募毎芷?8目前十八頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點爪蟾早期胚胎細胞的細胞周期

細胞在成熟過程已經(jīng)積累了大量的物質(zhì)，不需要臨時合成物質(zhì)。G1期、G2期非常短，以至于認為細胞周期只有S期和M期。子細胞在G1期、G2期不生長，越分裂體積越小。參與細胞周期的調(diào)控因子和調(diào)控機制和標準的細胞周期比較一致。19目前十九頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點20目前二十頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點酵母細胞的細胞周期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。特點：細胞周期持續(xù)時間短；

封閉式細胞分裂，即細胞分裂時核膜不解聚；

紡錘體位于細胞核內(nèi)；在一定的環(huán)境下可以進行有性繁殖。21目前二十一頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點裂殖酵母細胞周期（圖13-6）

22目前二十二頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點芽殖酵母細胞周期

圖13-523目前二十三頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點植物細胞的細胞周期

植物細胞周期的時相和動物細胞的標準細胞周期相似，都含有G1、G2、S、M期。植物細胞沒有中心體，但細胞分裂時可以正常組裝紡錘體；植物細胞的形態(tài)不發(fā)生變化，以形成中間板的形式進行胞質(zhì)分裂。24目前二十四頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點植物細胞成膜體的形成

后期或末期兩極處微管消失，中間微管保留，并數(shù)量增加，形成桶狀的成膜體(phragmoplast)。高爾基體的囊泡沿微管轉(zhuǎn)運到成膜體中間，融合形成細胞板。25目前二十五頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點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？

第一次DNA復制起始之后立即開始新一輪的DNA復制起始，使兩個DNA分子同時復制，細胞分裂后，形成兩個各含DNA復制完成一半路程的子細胞。26目前二十六頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點圖13-827目前二十七頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點第二節(jié)細胞分裂一、有絲分裂（mitosis）又稱為間接分裂，特點是有紡錘體的出現(xiàn)和染色體的變化，最終子染色體被平均分配到子細胞。有絲分裂保證了遺傳的連續(xù)性和穩(wěn)定性。掌握:有絲分裂的過程及特點、染色體運動的動力機制（一）有絲分裂的過程

（二）參與細胞分裂的亞細胞結(jié)構(gòu)28目前二十八頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點前中期

胞質(zhì)分裂期（一）有絲分裂的過程分為前期、前中期、中期、后期、末期、胞質(zhì)分裂期6個時期。29目前二十九頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點30目前三十頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點前期（prophase）

染色質(zhì)凝縮：H1組蛋白的磷酸化誘導染色質(zhì)由線形經(jīng)過螺旋化、折疊和包裝等過程形成早期染色體結(jié)構(gòu)。前期末動粒形成。

有絲分裂器開始裝配，分裂極確定，中心體復制完成，移向兩極，參與紡錘體的裝配。

核仁解體：核仁在前期末縮小并消失，rDNA縮回染色體的次縊痕處。31目前三十一頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點前期兩個中心體向兩極移動

32目前三十二頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點前中期（premetaphase）前中期是指核膜破裂到染色體排列到赤道板之前的這段時間。核膜破裂，以小膜泡的形式分散在細胞質(zhì)中；

染色體凝集變粗，形成X形染色體結(jié)構(gòu)。前期紡錘體形成：細胞核周圍的紡錘體侵入到細胞的中心區(qū)，部分紡錘體微管結(jié)合到染色體的動粒上。

33目前三十三頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點34目前三十四頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點紡錘體（spindle）：組成：兩種類型的微管：動粒微管、極性微管。有星紡錘體：動物細胞的紡錘體兩端有星體（由中心粒構(gòu)成的）。無星紡錘體：植物細胞的紡錘體沒有星體。

35目前三十五頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點36目前三十六頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點中期（metaphase）中期是指染色體排列到赤道面上，到染色單體開始分向兩極的一段時間，動物染色體呈輻射狀排列。染色體兩邊的牽引力達到平衡。

主要特征：形成典型的紡錘（spindle）；染色體排列在赤道板上。

染色體排列到赤道板上的機制37目前三十七頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點38目前三十八頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點有絲分裂過程中染色體運動的動力機制牽拉假說：染色體向赤道板方向運動，是由于動粒微管牽拉的結(jié)果。動粒微管越長，拉力越大，當來自兩極的動粒微管的拉力相等時，染色體被穩(wěn)定在赤道板上。外推假說：染色體向赤道板方向的移動，是由于星體的排斥力將染色體外推的結(jié)果。染色體距離中心體越近，星體對染色體的外推力越強，當來自兩極的推力達到平衡時，染色體被穩(wěn)定在赤道板上。39目前三十九頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點

.

MTbehaviorduringformationofthemetaphaseplate.Initially,MTfromoppositepolesaredifferentinlength.Experimentaldemonstrationoftheimportanceofmecha-nicaltensioninmetaphasecheckpointcontrol.40目前四十頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點Mad1和bub2Waitsignal“等待信號”41目前四十一頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點后期（anaphase）后期指染色單體分開并移向兩極的過程，分為后期A和后期B兩個過程。42目前四十二頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點后期A染色體分離

43目前四十三頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點后期A假說(微管去聚合假說)染色體著絲點微管在著絲點處去組裝而縮短，在分子馬達的作用下染色體向兩極移動.44目前四十四頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點后期B兩極延伸45目前四十五頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點后期B假說(紡錘體微管滑動假說)極微管長度加長,極微管間產(chǎn)生滑動，兩極之間的距離逐漸拉長，介導染色體向極運動46目前四十六頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點47目前四十七頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點48目前四十八頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點末期（telophase）

染色體到達兩極；動粒微管消失，極性微管繼續(xù)加長；核膜、核仁和部分細胞器重新裝配。49目前四十九頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點動物細胞胞質(zhì)分裂（cytokinisis）分裂溝50目前五十頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點收縮環(huán)用細胞松弛素處理這一時期的細胞，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？51目前五十一頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點植物細胞胞質(zhì)分裂 ◆與動物細胞胞質(zhì)分裂不同的是，植物細胞胞質(zhì)分裂是因為在細胞內(nèi)形成新的細胞膜和細胞壁而將細胞分開。(高爾基體小泡)52目前五十二頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點（二）參與細胞分裂的亞細胞結(jié)構(gòu)

中心體（centrosome）動粒（kinetochore）與著絲粒（centromere）紡錘體（splindle）53目前五十三頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點中心體（centrosome）中心體是動物細胞中的主要的微管組織中心。它由中心粒（centrioles）及其周圍的基質(zhì)構(gòu)成。中心體和外圍的微管合成為星體。中心體周期（centrosomecycle）：S期復制；G2期移向細胞兩極，并組織星體和紡錘體；細胞分裂結(jié)束，分布在兩個子細胞中。

54目前五十四頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點55目前五十五頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點動粒與著絲粒

著絲粒：是指染色體主縊痕部位的染色質(zhì)，它把姊妹染色體單體連接在一起，并把染色體分成兩個臂。動粒：是位于著絲粒兩側(cè)由蛋白質(zhì)構(gòu)成的三層盤狀或球狀結(jié)構(gòu)。和紡錘體相連，與染色體的向極移動有關(guān)。化學本質(zhì)：蛋白質(zhì)動粒的結(jié)構(gòu)：內(nèi)層（著絲粒染色質(zhì)）中層（細纖維橫跨）外層（微管）：動粒蛋白E56目前五十六頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點57目前五十七頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點紡錘體（spindle）

概念：由微管和微管蛋白組成的參與染色體向極移動的紡錘式結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)組成：動粒微管：一端和中心體相連，另一端和動粒相連極性微管：一端和中心體相連，另一端游離或者相 互搭橋。裝配：微管在中心體周圍的裝配：γ微管蛋白中心體的分離：驅(qū)動蛋白相關(guān)蛋白蛋白（KRPs）

胞質(zhì)動力蛋白（dynein）58目前五十八頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點59目前五十九頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點有絲分裂的變異①不進行胞質(zhì)分裂，形成二核或多核細胞；②染色體后期不開，或者進行核內(nèi)有絲分裂，形成多倍體；③姐妹染色單體不分離，形成雙份染色體；④細胞周期中缺少M期，核染色體反復加倍而不分開，形成多線染色體；⑤體細胞進行減數(shù)分裂，形成單倍體；⑥多極分裂，由紡錘體極部縱裂并轉(zhuǎn)向，引起多極分裂。60目前六十頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點二、減數(shù)分裂（meiosis）

減數(shù)分裂的概念與過程

減數(shù)分裂的特點61目前六十一頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點（一）減數(shù)分裂的概念與過程

概念：減數(shù)分裂是細胞只進行一次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。是高等動植物配子體形成的分裂方式。減數(shù)分裂的過程62目前六十二頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點減數(shù)分裂的過程減數(shù)分裂間期：S期持續(xù)的時間比較長，并且DNA進行不完全復制，復制總量的99.7%—99.9%。減數(shù)分裂分裂期：減數(shù)分裂期Ⅰ：前期Ⅰ(細線期、偶線期、粗線期、雙線期、終變期)、前中期Ⅰ、中期Ⅰ、后期Ⅰ、末期Ⅰ和胞質(zhì)分裂期Ⅰ等6個階段。（染色體減數(shù)）減數(shù)分裂期Ⅱ：前期Ⅱ、前中期Ⅱ、中期Ⅱ、后期Ⅱ、末期Ⅱ和胞質(zhì)分裂期Ⅱ等6個階段。63目前六十三頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點真核生物減數(shù)分裂的3種類型圖13-2364目前六十四頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點減數(shù)分裂期Ⅰ前期Ⅰ（prophaseⅠ）前期Ⅰ所發(fā)生的主要變化主是合成一定量的RNA和蛋白質(zhì)，并進行染色體配對和基因重組。根據(jù)細胞形態(tài)的變化分為：細線期、偶線期、粗線期、雙線期、終變期5個階段。65目前六十五頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點減數(shù)分裂期Ⅰ特點①一對同源染色體分開，分別進入兩個子細胞，同源染色體分開之前通常要發(fā)生交換和重組。②在染色體組中，同源染色體的分離是隨機的，也就是說染色體組要發(fā)生重組合。66目前六十六頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點細線期偶線期粗線期雙線期終變期中期Ⅰ聯(lián)會復合體四分體67目前六十七頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點細線期（leptotene）

染色質(zhì)凝集，顯微鏡下呈單細絲狀，分辨不出兩條染色單體，細纖維狀的染色體上分布有念珠狀的染色粒。在這個時期，由于染色體細線交織在一起，偏向核的一方，所以又稱為凝線期（synizesis）。染色體端粒通過接觸斑和核膜相連，而其它部分以半環(huán)狀延伸到核基質(zhì)中，對于接觸斑位于細胞核一側(cè)的物種來說形似花束，稱為花束期（bouquetstage）。68目前六十八頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點偶線期（zygotenen）

特征：①同源染色體配對，形成聯(lián)會復合體（synaptonemalcomplex，SC）。在光鏡下可以看到兩條結(jié)合在一起的染色體，稱為二價體（bivalent）。每一對同源染色體都經(jīng)過復制，含四個染色單體，所以又稱為四分體。②合成偶線期DNA（zygDNA）。69目前六十九頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點邊側(cè)成份：蛋白質(zhì)和DNA中央?yún)^(qū)重組節(jié)L—C纖維70目前七十頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點粗線期（pachytene）

染色體進一步濃縮，變粗變短，結(jié)合緊密，在光鏡下只在局部可以區(qū)分同源染色體。重組節(jié)形成，同源染色體的非姊妹染色單體發(fā)生交換和重組。合成一小部分未合成的DNA（P-DNA），修復交換斷頭,保持染色體的完整性，防止斷裂。合成減數(shù)分裂期專用的組蛋白，并把體細胞類型的組蛋白部分或全部置換下來。71目前七十一頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點雙線期（diplotene）

聯(lián)會的同源染色體相互排斥、開始分離，但在交叉點

（chiasma）上還保持著聯(lián)系。四分體清晰可見?？梢娡慈旧w的接觸處的交叉。染色體進一步縮短，在電鏡下看不到聯(lián)會復合體。聯(lián)會復合體消失。72目前七十二頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點終變期（diakinesis）

交叉向端部移動，發(fā)生端化，二價體顯著變短，并向核周邊移動，在核內(nèi)均勻散開，是觀察染色體的良好時期。核仁消失，核膜解體。中心體復制完成，并開始移向兩極。73目前七十三頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點74目前七十四頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點聯(lián)會復合體(synaptonemalcomplex，SC)

（１）SC由兩條同源染色體沿縱軸形成，外觀呈梯子狀。（２）SC幫助交換的完成，SC上有重組節(jié)

(recombinationnodules)，是非姊妹染色單體交換發(fā)生的部位。（３）SC主要由堿性蛋白質(zhì)和RNA組成，并含有少量

DNA。（４）SC形成于偶線期，成熟于粗線期，消失于雙線期。在細線期或偶線期加入DNA合成抑制劑，則抑制SC

的形成。

75目前七十五頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點76目前七十六頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點減數(shù)分裂期Ⅰ中期I：１條同源染色體有兩個動粒。后期I二價體的兩條同源染色體分開，分別向兩極移動。同源染色體隨機分向兩極，染色體重組，人類染色體重組概率有223個。末期I減數(shù)分裂間期。77目前七十七頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點中期Ⅰ78目前七十八頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點減數(shù)分裂II可分為前、中、后、末四個四期，與有絲分裂相似（姊妹染色單體分離）。一個精母細胞形成4個精子；一個卵母細胞形成一個卵子及2-3個極體。79目前七十九頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點減數(shù)分裂與有絲分裂的比較P292表13-180目前八十頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點減數(shù)分裂有絲分裂81目前八十一頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點染色體交換（同源染色體的部分交換）

82目前八十二頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點染色體重組（染色體分離時的自由組合）Minimumnumberofgametetypes=2n,Inhumans,n=2383目前八十三頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點（二）減數(shù)分裂的意義◆確保世代間遺傳的穩(wěn)定性；◆增加變異機會，確保生物的多樣性，增強生物適應環(huán)境變化的能力；◆減數(shù)分裂是生物有性生殖的基礎，是生物遺傳、生物進化和生物多樣性的重要基礎保證。84目前八十四頁\總數(shù)九十二頁\編于十七點(1)減數(shù)分裂主要是發(fā)生在生殖細胞產(chǎn)生的某個階段；

(2)遺傳物質(zhì)只復制一次，細胞連續(xù)分裂兩次，導致染色體數(shù)目減半；(3)S期持續(xù)時間較長，進行大部分DNA的復制,少量DNA沒有復制；

(4)同源染色體在減數(shù)分裂期Ⅰ（MeiosisI）配對聯(lián)會、

基因重組,