《細(xì)胞周期》課件

細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期celldivisionandcelldivision

1精選課件ppt細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期celldivisio細(xì)胞增殖是生命的基本特征，種族繁衍、個(gè)體發(fā)育、機(jī)體修復(fù)等都離不開細(xì)胞增殖。細(xì)胞增殖是通過細(xì)胞周期來完成的。初生嬰兒有1012個(gè)細(xì)胞，成人6×1013個(gè)，約200種類型。成人體內(nèi)每秒鐘有數(shù)百萬新細(xì)胞產(chǎn)生，以補(bǔ)償衰老和死亡的細(xì)胞。2精選課件ppt細(xì)胞增殖是生命的基本特征，種族繁衍、個(gè)體發(fā)育、機(jī)體修復(fù)等都離第一節(jié)基本概念3精選課件ppt第一節(jié)基本概念3精選課件ppt一、什么是細(xì)胞周期

由細(xì)胞分裂結(jié)束開始到下一次細(xì)胞分裂終了所經(jīng)歷的全過程，叫細(xì)胞周期。分為4個(gè)期：G1期(gap1)：指從有絲分裂完成到期DNA復(fù)制之前的間隙時(shí)間。S期(synthesisphase):指DNA復(fù)制的時(shí)期。G2期(gap2):指DNA復(fù)制完成到有絲分裂開始之前的一段時(shí)間。M期又稱D期(mitosisordivision):細(xì)胞分裂開始到結(jié)束。4精選課件ppt一、什么是細(xì)胞周期由細(xì)胞分裂結(jié)束開始到下一次細(xì)胞分裂終了所EucaryoticCellCycle

Atypicalmammaliancellhasacellcycletimeof24hours,with12hrG1,6-8hrS,3-4hrG2,and1hrM5精選課件pptEucaryoticCellCycleAtypica從增殖的角度來看，可將高等動物的細(xì)胞分為三類：①連續(xù)分裂細(xì)胞，如表皮生發(fā)層細(xì)胞、部分骨髓細(xì)胞。②休眠細(xì)胞暫不分裂，但在適當(dāng)?shù)拇碳は驴芍匦逻M(jìn)入細(xì)胞周期，稱G0期細(xì)胞，如淋巴細(xì)胞、肝、腎細(xì)胞等。③不分裂細(xì)胞，指不可逆地脫離細(xì)胞周期，不再分裂的細(xì)胞，又稱終端細(xì)胞，如神經(jīng)、肌肉、多形核細(xì)胞等6精選課件ppt從增殖的角度來看，可將高等動物的細(xì)胞分為三類：6精選課件pp第二節(jié)細(xì)胞分裂7精選課件ppt第二節(jié)細(xì)胞分裂7精選課件ppt一、細(xì)胞分裂的類型無絲分裂(amitosis)：又稱直接分裂，由Remark（1841）發(fā)現(xiàn)于雞胚血細(xì)胞，不涉及紡錘體形成及染色體變化。有絲分裂(mitosis)：又稱為間接分裂，由Fleming(1882)年首次發(fā)現(xiàn)于動物，Strasburger(1880)發(fā)現(xiàn)于植物。減數(shù)分裂(meiosis）：染色體復(fù)制一次，細(xì)胞連續(xù)分裂兩次。8精選課件ppt一、細(xì)胞分裂的類型無絲分裂(amitosis)：又稱直接分裂二、有絲分裂為了便于描述人為的劃分為五個(gè)時(shí)期：間期（interphase）；前期(prophase)；中期(metaphase)；后期(anaphase)；末期(telophase)。其中間期包括G1期、S期和G2期，主要進(jìn)行DNA復(fù)制、中心體復(fù)制、細(xì)胞體積增大等準(zhǔn)備工作。9精選課件ppt二、有絲分裂為了便于描述人為的劃分為五個(gè)時(shí)期：9精選課件pp10精選課件ppt10精選課件ppt細(xì)胞周期各時(shí)相的動態(tài)及特點(diǎn)（一）G1期

細(xì)胞生長的主要階段，為進(jìn)入S期準(zhǔn)備必要的物質(zhì)基礎(chǔ)。此期是各種細(xì)胞耗時(shí)差異最大的一個(gè)時(shí)期。特點(diǎn)：三種RNA合成，各種蛋白質(zhì)合成。細(xì)胞體積迅速增大。檢控點(diǎn)1：DNA損傷修復(fù)的檢驗(yàn)。11精選課件ppt細(xì)胞周期各時(shí)相的動態(tài)及特點(diǎn)（一）G1期11精選課件p

（二）S期

DNA復(fù)制，組蛋白和非組蛋白等染色質(zhì)蛋白的合成。完成中心粒的復(fù)制。

此過程有S期活化因子的參與。特點(diǎn)：1）、DNA的復(fù)制（核內(nèi)）2）、組蛋白的合成（質(zhì)內(nèi)合成后轉(zhuǎn)運(yùn)到核內(nèi)）

DNA+組蛋白→核小體

12精選課件ppt（二）S期DNA復(fù)制，組蛋白和非組蛋白等染（三）G2期

為M期進(jìn)行多種物質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的準(zhǔn)備。特點(diǎn)：

1）、RNA和蛋白質(zhì)（促進(jìn)染色質(zhì)凝集的成熟促進(jìn)因子、有絲分裂因子）的合成。2）、構(gòu)成有絲分裂器的微管蛋白（S期起，G2期完）。3）、中心粒開始移向兩級，體積膨大，表明紡錘體微管已經(jīng)開始組裝。檢控點(diǎn)2：檢驗(yàn)細(xì)胞的大小、DNA的復(fù)制是否正確13精選課件ppt（三）G2期13精選課件ppt14精選課件ppt14精選課件ppt（四）M期

確保親本細(xì)胞核染色體能夠精確、均等地分配給兩個(gè)子細(xì)胞，使分裂后的子細(xì)胞保持遺傳上的一致性。M期占用的時(shí)間最短，但細(xì)胞的形態(tài)變化最大。檢控點(diǎn)3：分裂檢控點(diǎn)（紡錘體組裝檢控點(diǎn)）紡錘體組裝是否完成，紡錘絲是否與染色體著絲粒相連。15精選課件ppt（四）M期15精選課件ppt1、前期①染色質(zhì)凝縮，②分裂極確立與紡錘體開始形成，③核仁解體，④核膜消失。16精選課件ppt1、前期16精選課件pptS期中心粒已完成復(fù)制，在前期移向兩極，兩對中心粒之間形成紡錘體微管，核膜解體時(shí)，中心粒已到達(dá)兩極，并形成紡錘體。紡錘體有三種微管結(jié)構(gòu)：①極體微管（polarmt）兩極間的微管，在紡錘體中部重疊，重疊部位結(jié)合有分子馬達(dá)。②著絲點(diǎn)微管（kinetochoremt），是從著絲點(diǎn)到另一極的微管；③星體微管（astralmt），由中心粒放射出來的微管。植物沒有中心粒和星體，其紡錘體稱無星紡錘體。17精選課件pptS期中心粒已完成復(fù)制，在前期移向兩極，兩對中心粒之間形成紡錘有絲分裂器的組成：中心體、紡錘體、星體、染色體18精選課件ppt有絲分裂器的組成：18精選課件pptTwocentrosomes,andtheirformingradialarraysofastralmicrotubulesseparatingonthesurfaceofanearlyprophasenewtlungcellnucleus.圖片來自/19精選課件pptTwocentrosomes,andtheirfor2、前中期核膜解體到染色體排列到赤道面(equatorialplane)上。20精選課件ppt2、前中期20精選課件ppt3、中期染色體排列到赤道面上。21精選課件ppt3、中期21精選課件ppt4、后期指妹妹染色體單體分開并移向兩極的時(shí)期。分為后期A、后期B兩個(gè)過程。22精選課件ppt4、后期22精選課件pptAnaphaseA:separationofthesisterchromatids.23精選課件pptAnaphaseA:separationoftheAnaphaseB:separationofthepoles.24精選課件pptAnaphaseB:separationofthe5、末期從子染色體到達(dá)兩極，至形成兩個(gè)新細(xì)胞為止的時(shí)期。涉及子核的形成和胞質(zhì)分裂兩個(gè)方面。25精選課件ppt5、末期25精選課件ppt末期子核的形成，大體經(jīng)歷了與前期相反的過程，即染色體解聚縮，核仁出現(xiàn)和核膜重新形成。核纖層蛋白去磷酸化，介導(dǎo)核膜重新裝配。核分裂與胞質(zhì)分裂（cytokinesis）是相繼發(fā)生的，屬于兩個(gè)分離的過程，如：大多數(shù)昆蟲的卵，核可進(jìn)行多次分裂而無胞質(zhì)分裂，某些藻類的多核細(xì)胞可長達(dá)數(shù)尺，以后胞質(zhì)才分裂形成單核細(xì)胞。子核的形成與胞質(zhì)分裂26精選課件ppt末期子核的形成，大體經(jīng)歷了與前期相反的過程，即染色體解聚縮，動物細(xì)胞的胞質(zhì)分裂通過胞質(zhì)收縮環(huán)的收縮實(shí)現(xiàn)，收縮環(huán)由大量平行排列的肌動蛋白組成。用細(xì)胞松弛素處理這一時(shí)期的細(xì)胞，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？27精選課件ppt動物細(xì)胞的胞質(zhì)分裂通過胞質(zhì)收縮環(huán)的收縮實(shí)現(xiàn)，收縮環(huán)由大量平行DividingMuscleMyoblast(primativemusclecell)(SEMx8,000)28精選課件pptDividingMuscleMyoblast(prim植物細(xì)胞末期近兩極處紡錘絲消失，中間微管保留，并數(shù)量增加，形成成膜體。來自高爾基體囊泡沿微管轉(zhuǎn)運(yùn)到成膜體中間。融合形成細(xì)胞板(cellplate)，囊泡的內(nèi)含物形成初生壁和中膠層，囊泡膜形成質(zhì)膜，融合留下的管道形成胞間連絲。29精選課件ppt植物細(xì)胞末期近兩極處紡錘絲消失，中間微管保留，并數(shù)量增加，形30精選課件ppt30精選課件ppt植物細(xì)胞的有絲分裂31精選課件ppt植物細(xì)胞的有絲分裂31精選課件ppt第三節(jié)減數(shù)分裂Meiosis由連續(xù)兩次分裂構(gòu)成：通常減數(shù)分裂I分離的是同源染色體，所以稱為異型分裂（heterotypicdivision）或減數(shù)分裂（reductionaldivision）。減數(shù)分裂II分離的是姊妹染色體，類似于有絲分裂，所以稱為同型分裂（homotypicdivision）或均等分裂（equationaldivision）。為了描述方便將減數(shù)分裂分為幾個(gè)期和亞期。32精選課件ppt第三節(jié)減數(shù)分裂Meiosis由連續(xù)兩次分裂構(gòu)成：32精選課Meiosis33精選課件pptMeiosis33精選課件ppt減數(shù)分裂間期的特點(diǎn)：也可分為G1期、S期和G2期。G2期是有絲分裂向減數(shù)分裂轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵時(shí)期。減數(shù)分裂的S期具有兩大特點(diǎn)：①時(shí)間較長，②部分DNA（約0.3%左右）是在合（偶）線期合成的。此種DNA稱為Z-DNA.減數(shù)分裂細(xì)胞有有高度的同步性；而有絲分裂的細(xì)胞不具同步性，是陸續(xù)進(jìn)行。一、間期34精選課件ppt減數(shù)分裂間期的特點(diǎn)：一、間期34精選課件ppt二、分裂期（一）減數(shù)分裂I1、前期I減數(shù)分裂的特殊過程主要發(fā)生在前期I，通常分為5個(gè)時(shí)期：①細(xì)線期（leptotene），②合線期（偶線期）（zygotene），③粗線期（pachytene），④雙線期（diplotene），⑤終變期（diakinesis）。35精選課件ppt二、分裂期（一）減數(shù)分裂I35精選課件ppt1）細(xì)線期：染色體呈細(xì)線狀，具有念珠狀的染色粒。2）合線期：亦稱偶線期，是同源染色體配對的時(shí)期。概念：聯(lián)會復(fù)合體(synaptonemalcomplex，SC）二價(jià)體（bivalent）四分體（tetrad）。這一時(shí)期合成約0.3%左右的DNA，稱為Z-DNA。3）粗線期：同源染色體的非姊妹染色單體間發(fā)生交換的時(shí)期。4）雙線期：聯(lián)會的同源染色體相互排斥、開始分離，交叉開始端化(terminalization)。聯(lián)會復(fù)合體消失。36精選課件ppt1）細(xì)線期：染色體呈細(xì)線狀，具有念珠狀的染色粒。36精選課件Chromosomerecombination137精選課件pptChromosomerecombination137精選聯(lián)會復(fù)合體的成分：組蛋白、非組蛋白、RNA少量的DNA。聯(lián)會復(fù)合體的結(jié)構(gòu)：側(cè)生成分（軸心：與核膜接觸）：電子密度高；寬約40nm中間區(qū)：明亮區(qū)，寬約100nm中央成分：比較暗的區(qū)域，寬約30nm側(cè)生成分與中央成分之間有橫向排列的纖維稱L-C纖維。60~70nm長；纖維間相距20~30nm.38精選課件ppt聯(lián)會復(fù)合體的成分：組蛋白、非組蛋白、RNA少量的DNA。38補(bǔ)充：植物細(xì)胞雙線期一般較短，許多動物卵細(xì)胞中雙線期停留的時(shí)間非常長。人的卵母細(xì)胞在五個(gè)月胎兒中已達(dá)雙線期，而一直到排卵都停在雙線期，排卵年齡大約在12-50歲之間。魚類、兩棲類、爬行類、鳥類以及無脊椎動物的昆蟲中，雙線期的二階體解螺旋而形成燈刷染色體，這一時(shí)期是卵黃積累的時(shí)期。5）終變期：二階體顯著變短。由于交叉端化過程的進(jìn)一步發(fā)展，故交叉數(shù)目減少，通常只有一至二個(gè)交叉。核仁此時(shí)開始消失，核被膜解體。39精選課件ppt補(bǔ)充：植物細(xì)胞雙線期一般較短，許多動物卵細(xì)胞中雙線期停留的時(shí)燈刷染色體40精選課件ppt燈刷染色體40精選課件ppt2、中期I3、后期I二價(jià)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(jī)分向兩極，染色體重組，人類染色體重組概率有223個(gè)。4、末期I5、減數(shù)分裂間期。（二）減數(shù)分裂II可分為前、中、后、末四個(gè)四期，與有絲分裂相似。一個(gè)精母細(xì)胞形成4個(gè)精子；一個(gè)卵母細(xì)胞形成一個(gè)卵子及2-3個(gè)極體。精子和卵子均為單倍體（n）41精選課件ppt2、中期I41精選課件pptChromosomerecombination2Minimumnumberofgametetypes=2n,Inhumans,n=2342精選課件pptChromosomerecombination2Mini有絲分裂與減數(shù)分裂的比較43精選課件ppt有絲分裂與減數(shù)分裂的比較43精選課件ppt①有絲分裂是體細(xì)胞的分裂方式，減數(shù)分裂主要是細(xì)胞產(chǎn)生配子的過程。②有絲分裂是DNA復(fù)制一次,分裂一次,染色體由2n→2n;減數(shù)分裂是兩次細(xì)胞周期,DNA復(fù)制一次,細(xì)胞分裂兩次,染色體由2n→1n。

③有絲分裂中,每個(gè)染色體是獨(dú)立活動;在減數(shù)分裂中,染色體要配對、聯(lián)會、交換和交叉。④有絲分裂時(shí)間短,1-2小時(shí);減數(shù)分裂時(shí)間長,幾十小時(shí)至幾年。44精選課件ppt①有絲分裂是體細(xì)胞的分裂方式，減數(shù)分裂主要是細(xì)胞產(chǎn)生配子的過細(xì)胞周期調(diào)控Cell-CycleControl45精選課件ppt細(xì)胞周期調(diào)控Cell-CycleControl45一、細(xì)胞周期原動力：——周期性基因表達(dá)

基因表達(dá)與產(chǎn)物活性的相互調(diào)控，是驅(qū)動細(xì)胞周期的原動力。人類周期性表達(dá)的基因有300多個(gè)。主要編碼:

周期蛋白前復(fù)制復(fù)合物DNA聚合酶組蛋白等。細(xì)胞周期的運(yùn)行機(jī)制46精選課件ppt一、細(xì)胞周期原動力：細(xì)胞周期的運(yùn)行機(jī)制46精選課件ppt二、細(xì)胞周期引擎：——Cyc-Cdk蛋白質(zhì)磷酸化調(diào)控系統(tǒng)

●Cyc：周期蛋白，為調(diào)節(jié)亞基●Cdk：周期蛋白依賴性激酶，為催化亞基（驅(qū)動細(xì)胞周期的關(guān)鍵）

G1期：CycD-Cdk4/6和CycE-Cdk2S期和G2期：CycA-Cdk2M期：CycA/B-Cdk147精選課件ppt二、細(xì)胞周期引擎：47精選課件ppt轉(zhuǎn)錄抑制因子轉(zhuǎn)錄因子復(fù)制開始后降解CycD/E等因子，以防止復(fù)制的重復(fù)啟動CAK激活TheMammalianCellCycle（CDK活化激酶）（MPF）M期的驅(qū)動器48精選課件ppt轉(zhuǎn)錄抑制因子轉(zhuǎn)錄因子復(fù)制開始后降解CycD/E等因子，以防止三、細(xì)胞周期的清道夫：——泛素化蛋白質(zhì)降解系統(tǒng)

蛋白質(zhì)降解系統(tǒng)可以選擇性地清除某些活性蛋白和抑制蛋白，為細(xì)胞周期的進(jìn)程掃清道路，保證細(xì)胞周期的方向。泛素：細(xì)胞內(nèi)普遍存在。蛋白質(zhì)降解標(biāo)簽。76肽泛素化修飾過程：1.泛素激活酶（E1）：水解ATP激活泛素2.泛素結(jié)合酶（E2）：與泛素結(jié)合3.泛素連接酶（E3）：將泛素共價(jià)連接到特定蛋白質(zhì)表面的賴氨酸殘基其中：E3是蛋白質(zhì)降解的關(guān)鍵49精選課件ppt三、細(xì)胞周期的清道夫：49精選課件ppt50精選課件ppt50精選課件ppt四、細(xì)胞周期的外動力：

——生長因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)主要作用：在G0期、G1期或S期通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑激活或抑制細(xì)胞周期相關(guān)基因的表達(dá)和蛋白質(zhì)活性的改變。主要效應(yīng)：激活CycD的表達(dá)。51精選課件ppt四、細(xì)胞周期的外動力：51精選課件ppt52精選課件ppt52精選課件ppt五、細(xì)胞周期檢控點(diǎn)細(xì)胞周期的進(jìn)程，受到嚴(yán)格的調(diào)控。當(dāng)周期過程經(jīng)過檢控，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)問題時(shí)，立馬會停止周期進(jìn)程。而停止的主要方式，就是阻止CDK的活性，使其不能與cyclin結(jié)合，形成周期引擎。從而使得細(xì)胞不能越過檢控點(diǎn)，終止周期，而進(jìn)入G0期或分化或啟動凋亡程序而死亡。53精選課件ppt五、細(xì)胞周期檢控點(diǎn)細(xì)胞周期的進(jìn)程，受到嚴(yán)格的（一）Cdk活性抑制和檢控點(diǎn)1、Cdk活性抑制

控制細(xì)胞周期進(jìn)程主要通過抑制Cdk活性來實(shí)現(xiàn)。1）.Cdk的抑制因子（Cdkinhibitor,CKI)一類Cdk結(jié)合蛋白，可直接抑制Cdk活性。主要包括：

INK4家族：p15、p16、p18、p19;WAF/KIP家族：p21、p27、p572）.Cdk蛋白磷酸化激酶通過磷酸化Cdk蛋白抑制其活性。主要包括：激酶Myt1,Wee1,Waf1和Cip1

2、檢控點(diǎn)（checkpoint)檢查和控制細(xì)胞周期進(jìn)程的信號通路。54精選課件ppt（一）Cdk活性抑制和檢控點(diǎn)54精選課件ppt55精選課件ppt55精選課件ppt（二)G1/S：DNA損傷檢控點(diǎn)