chapter5第二章生命的基本单位——细胞第5节细胞增殖周期-PPT文档资料.ppt

细胞增殖（cell proliferation） 细胞通过生长和分裂，获得与母细胞同样遗传信息的子细胞，细胞数量增加的过程。,一、细胞周期的一些概念,细胞周期（cell cycle） 对于连续分裂的细胞，细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂终了所经历的过程（生长、遗传物质复制、分裂）,细胞周期时间（Tc） 细胞周期过程所需要的时间,G1期（合成前期）,S期（DNA合成期）,G2期（合成后期）,有丝分裂期（M期）,静止期（间期，S期）,细胞周期时间（小时）,连续分裂的细胞（周期细胞） 在细胞周期内连续运转（造血干细胞、皮肤基底层细胞） 静止期细胞（G0期细胞） 暂时脱离细胞周期，不再增殖，适当因素刺激下重新返 回细胞周期（肝、肾细胞和某些淋巴细胞） 终末分化细胞 不可逆脱离细胞周期，丧失分裂能力，保持生理功能 （神经、肌肉细胞和多形核白细胞）,肿瘤细胞,体内正常生长的细胞失去控制，出现异常分化的细胞群。正常子宫颈细胞（hela细胞）被一种人类乳突状瘤病毒（Human Papillomavirus 18 或HPV18）转型成癌细胞的。1951年发现至今已有近60年历史，Tc=21小时。 -正常细胞成为非周期细胞 -肿瘤细胞是不断增殖的周期细胞 化疗药物： -非周期特异性药物：氮芥、丝裂霉素 -周期特异性药物：秋水仙素、长春新碱，破坏纺锤体,停留在M期 放射线照射：G2期细胞敏感,5,(一）G1期（合成前期）,二、细胞周期各时相的动态及特点,1、rRNA、mRNA、tRNA大量合成 2、核糖体装配 3、结构蛋白、酶蛋白大量合成，控制新细胞的代谢 G1后期与DNA合成有关的酶活性增加(前复制复合物-执照蛋白） G1末期合成S期活化因子（SPF,CDK1-cyclinE)，启动DNA复制 cyclin：细胞中呈周期性出现的蛋白质-调节亚基 CDK：与周期蛋白结合后发挥蛋白激酶作用-催化亚基 4、 G1末期，中心粒开始复制,发动机,7,限制点（restriction point，R点） 在细胞周期各时相转换中存在着特定的时间点，或调节细胞继续沿周期运行，或停止于某一阶段。对细胞大小、DNA复制、纺锤体组装及染色体分离等事件进行调节、监控。,8,(二）S期（合成期）,1、DNA复制(SPF发挥作用，至S期结束消失） 2、组蛋白合成,并以DNA复制形成联动效应 3、染色质装配，形成两条完全相同的姐妹染色单体， 借着丝粒相连 4、中心粒复制完成 5、微管蛋白开始合成,（三）G2期（合成后期）,1、继续合成mRNA和蛋白质，细胞生长 2、合成有丝分裂促进因子(mitosis promoting factor) MPF:CDK1-cyclinB 诱导间期染色质凝聚 3、微管蛋白合成完成 4、cyclinA发挥作用 此时细胞体积增加一倍，细胞器得到复制,11,（四）M期（分裂期）,1、 RNA停止合成 2、蛋白质合成减少 3、亲本细胞核染色体精确均等分配给两个子细胞 4、cyclinB发挥作用 占细胞周期时间最短，但细胞的形态结构变化最大 细胞核分裂 细胞质分裂,三、有丝分裂M期的主要特征,（一）核分裂,1、前期（prophase）,染色质凝集染色质丝染色体（姐妹染色单体借着丝粒连接） 中心粒分开，分裂极确定初步形成纺锤体 晚前期，核仁消失，核膜崩解,14,15,2、中期（metaphase）,染色体排列在纺锤体的中央形成赤道板 有丝分裂器完全形成 有丝分裂器：是由中心粒、纺锤体和染色体构成的临时性细胞结构，专门执行有丝分裂功能，确保完全相同的两套染色体均匀的分配给两个子细胞。,17,星体微管,极微管,动粒微管,18,3、后期（anaphase）,染色体着丝粒纵裂 成对的动粒分离，将染色体拉向两极 后期末，染色体在两极合并成团,4、末期（telophase）,染色体解压缩伸长为细丝状的染色质 核膜重建 核仁重现,21,22,23,24,（一）核分裂,（二）细胞质分裂核分裂后期开始 微管中间体 肌动蛋白和肌球蛋白收缩环分裂沟,连接桥,细胞增殖有丝分裂,G1 期（gap1 phase ) S 期（synthetic phase) 间期(interphase) G2 期（gap2 phase ) 或静止期 细胞周期 (cell cycle) 前期 中期 M 期(mitosis) 后期 分裂期 末期,第三章 生命的延续 第三节 减数分裂 P76,减数分裂：在有性生殖细胞成熟过程中（又称为成熟分裂 Maturation division）， DNA复制一次，细胞连续分裂两次，最终产生4个只含有单倍数的染色体(n)的细胞，染色体的数目减半，这种特殊的有丝分裂叫作减数分裂。,1 细线期 2 偶线期 3 粗线期 4 双线期 5 终变期 6 中期I 7 后期I 8 末期I 减数I,9 前期II 10 中期II 11 后期II 12 末期II 减数II,前期I,减数间期,一、第一次减数分裂 （一）前期（Prophase I ）,前期发生的主要变化是进行同源染色体配对联会和基因重组。 根据细胞形态的变化分为：细线期、偶线期、粗线期、双线期、终变期5个阶段。,1、细线期（leptotene）,染色质凝集，显微镜下呈细丝状，分辨不出两条染色单体，每条染色体呈一条细线，称为染色线（chromonema） 。细纤维状的染色体上，盘旋凝缩的部分染色较深，为染色粒(chromomere)。 染色体端部与核膜附着斑相连利于同源染色体配对。,细线期,同源染色体（homologous chromosome）大小、形态结构相同，一条来自父方，一条来自母方的一对染色体。 联会（synapsis）同源染色体从靠近核膜的某一点开始互相靠拢在一起，在相同位置上染色粒准确地配对的过程。减数分裂有别于有丝分裂的一个重要特点。 联会复合体（synaptonemal complex）联会时，配对的同源染色体之间形成一种蛋白质的复合结构 二价体（bivalent）联会的结果，每对染色体形成一个紧密相伴的二价体，人类会形成多少个二价体？,2、偶线期（Zygotene ）,中央成分：蛋白质 横向纤维： 侧成分：染色单体(DNA),联会复合体（Synaptonemal Complex）,3、粗线期（Pachytene）,染色体进一步浓缩，变粗变短，结合紧密，在光镜下可 二价体（bivalent）。 每一对同源染色体都经过复制，含四个染色单体，所以 又称为四分体(tetrad)每个染色体包含两条染色单 体，互称姐妹染色单体；同源染色体的染色单体之间称 为非姐妹染色单体 二价体某些区域上的两条非姐妹染色单体间存在交叉 （chiasma），重组节形成，染色体发生交换和重组。,侧成分,重组节,姐妹染色单体1和2的染色质（父方）,姐妹染色单体3和4的染色质（母方）,中央成分,重组节,重组节：联会复合体中央区一些圆形、椭圆形或棒形的直径为90nm的多酶集合体，含有大量与DNA重组有关的酶，与染色体发生交换有关,36,4、双线期 （Diplotene ）,减数分裂时发生：染色体交叉/基因重组,染色体进一步缩短，联会复合体解体，电镜下 看不到联会复合体。 联会的同源染色体相互排斥、开始分离，交叉 数目减少，交叉向端部移动，出现交叉端化。,38,5、终变期 （Diakinesis ）,二价体显著变短，并向核周边移动，在核内均匀散开，是观察染色体的良好时期。只有二价体的端部保留交叉。 核膜、核仁消失,前期（Prophase I ）小结,细线期（Leptotene ） 偶线期（Zygotene ） 粗线期（Pachytene） 双线期 （Dipleotene ） 终变期 （Diakinesis ）,染色质凝集 染色体细长如线称为染色线（chromonema） 染色粒（chromomere）,同源染色体联会 形成联会复合体（SC）,二价体（四分体 ） 重组节 交叉 交换与重组,联会复合体解体 交叉端化,核膜、核仁消失,二价体排列在赤道板上，纺锤丝形成，并与着丝粒相连,（二）、中期（Metaphase I）,一对同源染色体的动原粒朝向两极,42,（三）、后期（Anaphase I）,二价体中的同源染色体彼此分开，分别向细胞两极移动。姐妹染色单体仍然由着丝粒相连,44,（四）、末期（Telophase I）,染色体到达两极，解旋、伸展，核膜重新形成,细胞质分裂形成两个子细胞，每个子细胞含有的染色体数目是母细胞的1/2,46,二、第二次减数分裂（Meiosis II）,前期II,中期II,后期II,末期II,二分体凝缩， 核膜消失,二分体排列赤道 上，形成赤道板； 着丝粒纵裂,各染色体被纺锤 丝拉向两极,染色体移到两极，解旋、伸展，形成细胞核；最终形成4个在染色体数目和遗传物质上都是单倍体的细胞,细胞的有丝分裂(mitosis)与减数分裂（meiosis)的比较,生命史诗 23部 两个版本,整版交换,个别章节交换,神秘之手,有丝分裂的意义,1.生物学意义： （1）均等方式的有丝分裂促进细胞数目增加 （2）能维持个体正常生长和发育 2.遗传学意义： （1）核内各染色体准确复制为二，均匀地分配到两个子细 胞，子母细胞具有同样质量和数量的染色体。子细胞的遗传基础与母细胞完全相同。 （2）子细胞的遗传基础与母细胞完全相同，保证物种的连续性和稳定性,减数分裂的意义,1、减数分裂造成染色体数目减半，产生单倍体的生殖细胞，精卵结合重新形成二倍体 保证有性生殖过程中世代间染色体数目恒定 2、减数分裂过程中同源染色体配对，遗传物质交换、重组；非同源染色体可以进行自由组合 丰富了基因组合，增加变异，形成生物的多样性 3、减数分裂同源染色体分离，是孟德尔分离定律的细胞学基础；非同源染色体随机组合进入同一个生殖细胞，是孟德尔自由组合定律的细胞学基础；同源染色体中非姐妹染色体之间DNA片段的互换是摩尔根连锁与互换定律的细胞学基础。 从细胞学上证实了遗传学三大定律,