10.细胞增殖与调控课件.ppt

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,*,第十章,细胞增殖及其调控,细胞的重要生命活动包括,细胞增殖,、,细胞分化,及,细胞衰老与凋亡,。,细胞增殖是,生命繁育的基础,；是,弥补细胞损失,的途径。,细胞增殖是通过,细胞周期,实现的。,细胞周期的有序运行要受到,相关基因的严密监控。,内容提要：,第一节 细胞周期,第二节 细胞分裂,第三节 细胞周期的调控,标准的细胞周期,细胞种类不同，细胞周期长短差别很大。,主要差别在,G,1,期。,3.根据细胞周期对细胞进行分类,周期中细胞（连续分裂细胞）,在细胞周期中连续运转的细胞。,表皮生成层细胞、骨髓细胞等。,G,0,期细胞（静止期细胞，暂不分裂）,暂时离开细胞周期，停止细胞分裂，去执行一定的生物学功能，但在适当的刺激下又可以重新返回细胞周期进行分裂增殖。,淋巴细胞、结缔组织的成纤维细胞,等。,终末期细胞（不分裂细胞）,不可逆的脱离细胞周期，丧失分裂能力。,神经细胞、肌细胞等。,G,0,期细胞,S,期：,DNA,复制,，与新,组蛋白,装配成核小体；,中心体复制,完成。,细胞能否进入,G,2,期，要受到,S,期检验点,的控制,G,2,期：,合成大量,蛋白质,；,能否进入,M,期，受,G,2,期检验点,的控制。,4,.M,期：,细胞分裂,1.自然同步化：,多核体,：如粘菌,只进行核分裂,，而不发生胞质分裂，形成多核体。数量众多的核处于同一细胞质中，进行,同步化分裂，,使细胞核达10,8,，体积达6-9cm。,某些水生动物的受精卵,：如海胆,卵,可以,同时授精,，最初的3次,细胞分裂,是同步的，再如大量海参卵受精后，前9次细胞分裂都是同步化进行的。,人工诱导同步化,DNA合成阻断法：,选用DNA合成抑制剂,(,TdR,),特异地抑制DNA的合成，其它时期的细胞正常运转，最终可将,细胞群阻断在S期或G,1,/S交界处,。,中期阻断法：,利用,破坏微管的药物,将细胞阻断在,中期,，常用的药物有秋水仙素和秋水仙酰胺。,TdR阻断法进行细胞同步化,A,：处于对数生长期的细胞；,B,：第一次加入,TdR,，所有处于,S,期的细胞立即被抑制，其 他细胞运行到,G,1,/S,交界处被抑制；,C,：将,TdR,洗脱，解除抑制，被抑制的细胞沿细胞周期运行,D,：在解除抑制的细胞到达,G,1,期终点前，第二次加入,TdR,并 继续培养，所有的细胞被抑制在,G,1,/S,交界处。,四、特异的细胞周期,早期胚胎细胞的细胞周期,卵细胞成熟过程中，,积累大量的物质,，细胞体积显著增加；,卵裂后，,卵裂球数量增加，总体积不增加,；,G,1,和,G,2,非常短,。,2.植物细胞的细胞周期,不含中心体,，但细胞分,裂时可,正常装配纺锤体,植物细胞以形成,中间板,的形式进行胞质分裂。,第二节 细胞分裂,无丝分裂,有丝分裂,减数分裂,前期两个中心体向两极移动,2.前中期：核膜解体-染色体排列到赤道板上,染色体,进一步聚缩成X型；,动粒,装配成熟；,纺锤体装配完成,.,动粒微管,极体微管,星体微管,3.中期：染色体排列到赤道面上-姐妹染 色单体开始分向两极,染色体两侧的,动粒微管,长度相等、作用力均衡；,极性微管,在赤道区域相互搭桥；,染色体排列到赤道面上。,染,色体整列,染色体上的,动粒被动粒微管捕获,：,Mad,蛋白,和,Bub,蛋白,可以使动粒敏感化，促使动粒与微管接触。,染色体排列到赤道板上,的假说,牵拉假说：,染色体向赤道板方向运动，是由于,动粒微管牵拉的结果,。动粒微管越长，拉力越大，当来自两极的动粒微管的拉力相等时，染色体被稳定在赤道板上。,外推假说：,染色体向赤道板方向的移动，是由于,星体的排斥力将染色体外推的结果,。染色体距离中心体越近，星体对染色体的外推力越强，当来自两极的推力达到平衡时，染色体被稳定在赤道板上。,4.后期：染色单体分开-子染色体到达两极,A：染色体向两级移动的过程,动粒微管,解聚，染色体逐渐向两极运动；,B：两级间距离拉大的过程,极性微管,延长，推动两极分离,星体微管,与膜搭桥，使两极距离加大。,ATP,驱动的马达蛋白沿微管向极运动使染色体分开,染色体分向两极的分子机制,马达蛋白和微管蛋白共同协作，使染色体分离,5.末期,动粒微管,消失，,极性微管,继续加长；,染色体,逐渐去浓缩；,核膜,重建：核纤层蛋白去磷酸化，介导核膜的重新装配；,核仁,重新装配：染色体上的核仁组织中心（,NORs,）组成核仁。,6.胞质分裂,动物细胞,的胞质分裂：,胞质分裂开始于后期，完成于末期,分裂沟的确立,收缩环的装配,收缩环收缩,子细胞分离,分裂沟的确立,收缩环的形成及收缩,植,物细胞,的胞质分,裂：,植,物细胞通过形成,细胞板,将细胞一分为二，最后在细胞板两侧积累多糖，形成细胞壁。,有丝分裂过程中发生的几个事件：,染色质,聚缩与去聚缩；,核被膜,的解体与重建；,核仁,的解体与重建；,纺锤体,的组装与解体；,中心体,循环。,细胞分裂的中心体循环,中心体的,复制,开 始于,G1,期，结束 于,S,期；,G2,期开始分开并 向两级,移动,，参 与纺锤体的装配；,细胞分裂结束,，每 个子细胞获得一个 中心体。,（二）有丝分裂的意义,在生物体细胞世代之间维持,染色体倍性的稳定性。,维持生物体细胞前后世代,性状的一致性,起重要作用。,二、减数分裂,减数分裂的,过程,减数分裂的,特点,减数分裂的,意义,（一）减数分裂的过程,减数分裂之前的间期,减数分裂期,减数分裂间的间期,减数分裂期,1.减数分裂前的间期,同样包含G,1,、S、G,2,；,S期持续时间较长,；,S期,DNA进行不完全复制,，仅复制DNA总量的99.7%99.9%。,2.,减数分裂期,时期划分：,前,、中、后、末及胞质分裂期,特点：,同源染色体配对；,基因重组；,中期同源染色体随机分离。,（1）前期,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。,细线期,染色质凝集成细丝状，上有染色粒。,两条染色单体的臂不分离；,染色体端粒通过,接触斑,和核膜相连，其它部分以半环状延伸到核基质中，呈,花束状。,偶线期,同源染色体配对（联会）,；,联会的部位形成,联会复合体；,合成偶线期DNA,（Z-DNA）,Z-DNA进行活跃转录,。,联会复合体,联会复合体：,同源染色体,之间在减数分裂前期形成的一种,临时性结构,。,由中央成分、侧成分及横向纤维构成。,主要组分为,蛋白质,及,DNA片段,。,边侧成份：蛋白质和DNA,中央区,重组节,横向纤维,粗线期,同源染色体紧密结合，非姊妹染色单体之间发生,DNA,片段,的交换,。,联会复合体部位形成,重组结,。,合成一小部分未合成的,DNA,（,P-DNA,），保持染色体的完整 性，防止断裂。,合成减数分裂期专有的,组蛋白,，并将原组蛋白置换。,许多动物的卵母细胞发育过程中，发生,rDNA,扩增,。,染色体交换 基因重组,双线期,联会的同源染色体开始,分离,，仍有联系处称为,交叉,。,有些动物此时期,同源染色体发生,去凝集,，,形成,灯刷染色体,。,灯刷染色体活跃转录，与卵子的发生过程中,营养物质储备,密切相关。,终变期,染色体重新开始凝集,，形成短棒状结构。,交叉向端部移动，发生,端化,，四分体均匀分布在细胞核中。,RNA转录停止,，核仁此时消失，核被膜解体。,偶线期：同源染色体,配对,粗线期：非姐妹染色单体间,DNA,片断,交换,双线期：同源染色体,分离,，留有部分,交叉,终变期：同源染色体的交叉,端化,前期染色体的变化情况,（2）,中期,纺锤体装配，动粒微管捕获同源染色体四分体的,4个动粒。,四分体,逐渐向赤道方向移动，最终,排列到赤道面上。,中期,后期,中期,后期,（3）后期,同源染色体分开,，分别向两极移动。,达到两极的染色体数量是细胞内染色体总量的,一半,。,同源染色体移向两极是一个,随机,的过程，使父本和母本染色体重新组合。,（4）末期,和胞质分裂,染色体到达两极，发生去凝集，核被膜重新装配，形成两个子细胞核，同时胞质分裂形成两个子细胞。,3.减数分裂中的间期,在减数分裂I和II之间的间期很短，,不进行DNA的合成。,有些生物没有此间期，,而由末期I直接转为前期II。,4.减数分裂,可分为前、中、后、末四个四期，与有丝分裂相似。,通过减数分裂一个精母细胞形成,4个精子,。而一个卵母细胞形成,一个卵子及2-3个极体,。,精子和卵的的形成过程：,雄性性腺（睾丸）中的精原细胞（,2n,）,初级精母细胞（,2n,）,2,个次级精母细胞（,n,）,4,个精细胞（,n,）,4,个精子（,n,）,雌性性腺（卵巢）中的卵原细胞（,2n,）,初级卵母细胞（,2n,）,1,个卵细胞（,n,）,+1,个极体,（,n,）,1,个次级卵母细胞（,n,）,+1,个极体,（,n,）,1,个成熟的卵子（,n,）,停止分裂，开始生长,第一次减数分裂,第二次减数分裂,受精卵（,2n,）,精子和卵细胞形成过程中的减数分裂,（二）减数分裂的特点,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，进行,部分DNA的复制,；,同源染色体在减数分裂期,配对联会、基因重组；,第一次减数分裂中期，,同源染色体分开,。,（四）减数分裂的意义,1.在减数分裂过程中，,同源染色体间发生部分交换,，出现遗传物质的新组合，结果使配子的遗传基础多样化，由这些性细胞所产生的后代，发生遗传,变异,有可能产生新的性状，从而使后代对外界环境条件的变化有更大的,适应,性。,2.减数分裂发生在生殖细胞形成前的某一时期，所以,精子和卵细胞中的染色体均是单倍,的。受精后才由单倍体又变成二倍体。这样，由于减数分裂使每种生物受精后产生的合子总是保持二倍体的染色体数目，保证了每种生物，亲子两代在染色体数目上的恒定。,三、有丝分裂与减数分裂的比较,有丝分裂,减数分裂,所有生长的组织当中,有性繁殖的组织中,形成的是体细胞,形成的是性细胞,DNA复制1次，细胞分裂1次,DNA复制1次，细胞分裂2次,同源染色体不联会，不交换,同源染色体联会、交换,中期着丝粒位于赤道板上,中期,着丝粒位于赤道板两侧,后期时着丝粒分开,后期,着丝粒不分开,S期复制全部DNA,S期复制部分DNA,整个过程1-2h,时间长，几小时-几年,1.,不同点,2.相同点,是细胞分裂的方式；,是生物繁育的基础；,核分裂时都形成纺锤体。,减数分裂与,有丝分裂的比较图,本章复习题：,名词：细胞周期、,G,0,期细胞、细胞周期同步化、检验点、纺锤体、联会复合体,如何用,DNA,阻断法实现细胞周期的同步化？,试述有丝分裂过程中纺锤体的变化？,比较有丝分裂和减数分裂？,