细胞生长和增殖专家讲座.pptx

细胞生长和增殖第1页细胞生长细胞生长细胞生长细胞生长细胞分裂细胞分裂细胞分裂细胞分裂生命基本特征生命基本特征生命基本特征生命基本特征细胞分裂、生长周期细胞分裂、生长周期细胞分裂、生长周期细胞分裂、生长周期细胞周期细胞周期细胞周期细胞周期一切有机体建立基础；一切有机体建立基础；一切有机体建立基础；一切有机体建立基础；机体组织更新需要；机体组织更新需要；机体组织更新需要；机体组织更新需要；机体对细胞增殖有准确调整。机体对细胞增殖有准确调整。机体对细胞增殖有准确调整。机体对细胞增殖有准确调整。:细胞体积增大细胞体积增大:细胞数目标增多细胞数目标增多细胞生长和增殖第2页最简单一个，分裂过程中没最简单一个，分裂过程中没有染色体组装，没有纺锤体有染色体组装，没有纺锤体形成，核仁首先分裂，向核形成，核仁首先分裂，向核两端移动，而后核中部从两端移动，而后核中部从一面或两面向内陷进，胞质分一面或两面向内陷进，胞质分裂，形成两个子细胞裂，形成两个子细胞。高等真核生物细胞增殖高等真核生物细胞增殖主要方式，细胞分裂过程主要方式，细胞分裂过程中形成暂时性细胞器中形成暂时性细胞器-有有丝分裂器，以确保复制好丝分裂器，以确保复制好遗传物质均等地分配给遗传物质均等地分配给两个子细胞。两个子细胞。又叫成熟分裂，是有性生殖又叫成熟分裂，是有性生殖个体形成生殖细胞一个特个体形成生殖细胞一个特有分裂方式。其中在分裂有分裂方式。其中在分裂过程中，染色体复制一次，过程中，染色体复制一次，而细胞连续分裂两次，子细而细胞连续分裂两次，子细胞只含有母细胞染色体胞只含有母细胞染色体1/21/2。细胞分裂方式细胞分裂方式细胞分裂方式细胞分裂方式无丝分裂无丝分裂无丝分裂无丝分裂(amitosis)(amitosis)(amitosis)(amitosis)有丝分裂有丝分裂有丝分裂有丝分裂(mitosis)(mitosis)(mitosis)(mitosis)减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂(meiosis)(meiosis)(meiosis)(meiosis)细胞生长和增殖第3页一一一一.无丝分裂无丝分裂无丝分裂无丝分裂直接进行细胞核与细胞质分裂方式。分裂过程中直接进行细胞核与细胞质分裂方式。分裂过程中既无染色体、纺锤体形成，也无核膜、核仁解体。既无染色体、纺锤体形成，也无核膜、核仁解体。在低等生物、高等动物高度分化细胞等中较为常在低等生物、高等动物高度分化细胞等中较为常见。见。无丝分裂无丝分裂无丝分裂无丝分裂（直接分裂）（直接分裂）（直接分裂）（直接分裂）：细胞生长和增殖第4页又称间接分裂，是高等真核生物细胞分裂主要方式。又称间接分裂，是高等真核生物细胞分裂主要方式。又称间接分裂，是高等真核生物细胞分裂主要方式。又称间接分裂，是高等真核生物细胞分裂主要方式。有丝分裂有丝分裂有丝分裂有丝分裂核分裂核分裂核分裂核分裂胞质分裂胞质分裂胞质分裂胞质分裂有丝分裂主要特征是：有丝分裂主要特征是：有丝分裂装置产生有丝分裂装置产生有丝分裂器有丝分裂器有丝分裂器有丝分裂器二二.有丝分裂有丝分裂有丝分裂特点有丝分裂特点有丝分裂特点有丝分裂特点细胞生长和增殖第5页概念概念概念概念:是在有丝分裂中期由是在有丝分裂中期由染色体染色体染色体染色体(chromosome)、中心体中心体中心体中心体(centrosome)和和纺锤体纺锤体纺锤体纺锤体(spindle)共同组成共同组成暂时性结构。暂时性结构。功效功效功效功效:在维持染色体平衡、在维持染色体平衡、运动、分配中起着极为主运动、分配中起着极为主要作用。要作用。有丝分裂器：有丝分裂器：(mitotic apparatus)细胞生长和增殖第6页细胞生长和增殖第7页中心体中心体星体微管星体微管纺锤体微管纺锤体微管极间微管极间微管横桥横桥动粒微管动粒微管着丝粒着丝粒极间微管极间微管动粒微管动粒微管区间微管区间微管是由是由大量微管大量微管大量微管大量微管纵向排列组成中间宽，两纵向排列组成中间宽，两极缩小纺锤状结构，是暂时性细胞器，对极缩小纺锤状结构，是暂时性细胞器，对细胞分裂及染色体分离有主要作用。细胞分裂及染色体分离有主要作用。纺锤体纺锤体(spindle)细胞生长和增殖第8页细胞生长和增殖第9页有丝分裂过程有丝分裂过程间间 期期核核 膜膜核核 仁仁染色质染色质中心体中心体前前 期期中中 期期后后 期期末末 期期赤道板赤道板收缩环造成分裂沟收缩环造成分裂沟动物细胞有丝分裂动物细胞有丝分裂依据分裂细胞形态和结构改变，可将连续有丝依据分裂细胞形态和结构改变，可将连续有丝分裂过程人为地分为前、中、后、末四个时期：分裂过程人为地分为前、中、后、末四个时期：细胞生长和增殖第10页前前前前 期期期期1.1.染色质凝集，染色体列队；染色质凝集，染色体列队；2.2.分裂极确定，中心体移动；分裂极确定，中心体移动；3.3.核仁缩小解体；核仁缩小解体；4.4.核纤层降解，核膜破裂；核纤层降解，核膜破裂；5.5.纺缍体形成。纺缍体形成。主要事件主要事件细胞生长和增殖第11页中中中中 期期期期主要事件主要事件1.1.染色体最大程度凝集，排列在赤道面上染色体最大程度凝集，排列在赤道面上形成赤道板；形成赤道板；2.2.有丝分裂器形成。有丝分裂器形成。细胞生长和增殖第12页后后后后 期期期期主要事件主要事件1.1.着丝粒分裂；着丝粒分裂；2.2.姐妹染色单体分离。姐妹染色单体分离。细胞生长和增殖第13页末末末末 期期期期主要事件主要事件1.1.染色体解聚，形成染色质；核孔重新组装，核染色体解聚，形成染色质；核孔重新组装，核纤层形成，子细胞核重建；纤层形成，子细胞核重建；2.2.纺锤体解体，细胞质分裂纺锤体解体，细胞质分裂收缩环收缩环。nm细胞生长和增殖第14页动物细胞有丝分裂过程动物细胞有丝分裂过程细胞生长和增殖第15页有丝分裂活动中三个主要有丝分裂活动中三个主要特征特征：n染色质凝集n纺锤体形成n收缩环形成实质：实质：经过核分裂及胞质分裂两个过程，借助于细胞骨架重排，有丝经过核分裂及胞质分裂两个过程，借助于细胞骨架重排，有丝分裂细胞实现了染色体及胞质在子代细胞中均等分配。分裂细胞实现了染色体及胞质在子代细胞中均等分配。有丝分裂有丝分裂分子基础分子基础：蛋白质磷酸化与去磷酸化是有丝分裂中染色质凝集与去凝集、核膜解聚与重建等改变产生分子基础。有丝分裂时细胞间及细胞与胞外基质间粘附性减弱、连接松弛，也与蛋白质磷酸化状态相关细胞生长和增殖第16页三三.减数分裂减数分裂减数分裂：减数分裂：发生于有性生殖细发生于有性生殖细胞成熟过程中，特征是生殖细胞成熟过程中，特征是生殖细胞连续分裂两次，而胞连续分裂两次，而DNADNA只只复制一次复制一次,结果产生染色体数结果产生染色体数目减半子代生殖细胞（如：精目减半子代生殖细胞（如：精子或卵子）。子或卵子）。细胞生长和增殖第17页减数分裂过程：减数分裂过程：减数分裂过程：减数分裂过程：减数分裂第一次减数分裂第一次减数分裂第二次减数分裂第二次减数分裂前期前期中期中期后期后期末期末期前期前期中期中期后期后期末期末期细线期细线期偶线期偶线期粗线期粗线期双线期双线期终变期终变期减数分裂前间期减数分裂前间期（G1，S，G2）减数分裂间期减数分裂间期（不进行（不进行DNA复制）复制）细胞生长和增殖第18页减数分裂过程减数分裂过程减数分裂过程减数分裂过程（一）（一）减数分裂减数分裂 I间期间期前期前期I(细线期：染色细线期：染色质凝集，核体积增大质凝集，核体积增大)前期前期I(偶线期偶线期)1.同源染色体配对同源染色体配对联会联会2.二价体形成（四分体）二价体形成（四分体）3.联会复合体完成联会复合体完成同源染色体：同源染色体：大小形态相同、结构相同、一条大小形态相同、结构相同、一条来自父亲一条来自母亲，上面载有等位基因一来自父亲一条来自母亲，上面载有等位基因一对染色体。对染色体。姐妹染色单体姐妹染色单体 1和和2染色质染色质姐妹染色单体姐妹染色单体 3和和4染色质染色质联会复合体联会复合体SC侧生成份侧生成份中间区中间区重组节重组节同源染色体配对过程中细胞暂时生成特殊结构，对于稳定二价体中同源染色体紧密配对有主要意义同源染色体配对过程中细胞暂时生成特殊结构，对于稳定二价体中同源染色体紧密配对有主要意义细胞生长和增殖第19页前期前期I(粗线期粗线期)1.二价体变成四分体二价体变成四分体2.非姐妹染色单体之间非姐妹染色单体之间发生发生交换。交换。同源染色体同源染色体I2条条姐妹染色单体姐妹染色单体同源染色体同源染色体II2条条姐妹染色单体姐妹染色单体同源染色体同源染色体I着丝粒着丝粒同源染色体同源染色体II着丝粒着丝粒四分体四分体细胞生长和增殖第20页前期前期I(双线期双线期)1.联会复合体消失。联会复合体消失。2.同源染色体一些部同源染色体一些部分分离，出现分分离，出现交叉交叉。前期前期I(终变期：交叉端化，核仁终变期：交叉端化，核仁消失，染色体开始移向赤道面消失，染色体开始移向赤道面)中期中期I交叉被认为是粗线期交换发生细胞形态学证据。交叉被认为是粗线期交换发生细胞形态学证据。伴随双线期进行，交叉开始远离着丝粒，逐步向染伴随双线期进行，交叉开始远离着丝粒，逐步向染色体臂端部移动，此现象称为色体臂端部移动，此现象称为交叉端化交叉端化。细胞生长和增殖第21页中期中期I后期后期I1.同源染色体分离（四分体同源染色体分离（四分体二分体）二分体）2.非同源染色体随机组合非同源染色体随机组合末期末期I：染色体去凝集，染色体去凝集，核仁核膜重新出现，胞质核仁核膜重新出现，胞质分裂，分裂，n间期间期:时间短，时间短，无无DNA合成，无合成，无染色体复制染色体复制前期前期 II中期中期 II后期后期 II1.姐妹染色单体分离（二分体姐妹染色单体分离（二分体单分体）单分体）2.非姐妹染色单体随机组合。非姐妹染色单体随机组合。末期末期 II（二）（二）减数分裂减数分裂 II细胞生长和增殖第22页特点特点:1.一次一次DNA复制和两次细胞分裂；复制和两次细胞分裂；2.子细胞与母细胞之间遗传性含有差异；子细胞与母细胞之间遗传性含有差异；3.由由1个母细胞形成个母细胞形成4个子细胞个子细胞,染色体数目减染色体数目减半。半。细胞生长和增殖第23页细胞生长和增殖第24页 减数分裂生物学意义减数分裂生物学意义1.维持了遗传物质稳定维持了遗传物质稳定（体细胞（体细胞2n=46，生殖细胞，生殖细胞 配子：精子和卵子配子：精子和卵子 n=23，受精后受精卵为，受精后受精卵为2n=46）2.是遗传学三大定律细胞学基础是遗传学三大定律细胞学基础（分离律、自由组（分离律、自由组合律、连锁交换律）合律、连锁交换律）3.是遗传和变异细胞学基础是遗传和变异细胞学基础（同源染色体上非姐（同源染色体上非姐妹染色单体交换；非同源染色体以及非同源染色妹染色单体交换；非同源染色体以及非同源染色体之间非姐妹染色单体自由组合。）体之间非姐妹染色单体自由组合。）细胞生长和增殖第25页 减数分裂和有丝分裂异同减数分裂和有丝分裂异同减数分裂和有丝分裂异同减数分裂和有丝分裂异同细胞生长和增殖第26页相同点相同点：1.细胞核和细胞质周期性改变是一致；细胞核和细胞质周期性改变是一致；2.分裂过程中都分为前中后末期；分裂过程中都分为前中后末期；3.形成形成有丝分裂器；有丝分裂器；4.染色体螺旋化与去螺旋化循环染色体螺旋化与去螺旋化循环;着丝粒结构和功效。着丝粒结构和功效。不一样点不一样点(Mi有丝分裂；Me减数分裂)1.Mi发生在全部体细胞发生在全部体细胞,Me只存在于生殖细胞只存在于生殖细胞;2.Mi:一一次次均均等等分分裂裂,DNA复复制制一一次次,其其结结果果是是两两个个子子细细胞得到与亲代细胞一样染胞得到与亲代细胞一样染色体和等量色体和等量DNA;Me一一次次减减数数分分裂裂和和一一次次均均等等分分裂裂,DNA只只复复制制一一次次,其其结结果果产产生生四四个个子子细细胞胞都都是是单单倍倍体体，含含有有亲亲代代细细胞胞DNA量二分之一量二分之一.细胞生长和增殖第27页3.Mi:DNA合成发生在合成发生在S期期,接着就进入接着就进入G2期期;Me:DNA合成发生在合成发生在Me之前之前,时间较时间较Mi长得多长得多,接着接着就进入有丝分裂期。就进入有丝分裂期。4.Mi中每条染色体都是独立中每条染色体都是独立,不会产生联会和交换不会产生联会和交换.第一次第一次Me有同源染色体配对有同源染色体配对,非姊妹染色体单体之间非姊妹染色体单体之间发生交换发生交换;5.Mi时间普通为时间普通为1-2小时；小时；Me是很长过程是很长过程（人类男性要连续24天,女性可连续多年之久.）6.二者最基本区分是二者最基本区分是:Mi结果结果,遗传物质保持恒定遗传物质保持恒定(仅在仅在突变或染色体畸变时产生改变突变或染色体畸变时产生改变),而而Me主要结果之一是主要结果之一是产生遗传多样性。产生遗传多样性。细胞生长和增殖第28页概念概念概念概念细胞周期，又称细胞生命周期或细胞增殖周期，是指细胞从上一次细胞周期，又称细胞生命周期或细胞增殖周期，是指细胞从上一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂结束所经历过程。有丝分裂结束到下一次有丝分裂结束所经历过程。细胞周期间期间期间期间期分裂期（分裂期（分裂期（分裂期（MM期期期期）DNADNA合成前期（合成前期（合成前期（合成前期（GG1 1期期期期）DNADNA合成期（合成期（合成期（合成期（S S期期期期）DNADNA合成后期（合成后期（合成后期（合成后期（GG2 2期期期期）前期前期前期前期中期中期中期中期后期后期后期后期末期末期末期末期细胞生长和增殖第29页一一一一.细胞周期各时相动态改变细胞周期各时相动态改变细胞周期各时相动态改变细胞周期各时相动态改变G G G G1 1 1 1期期期期有丝分裂完成到有丝分裂完成到DNA合成之前，此期合成大量合成之前，此期合成大量RNARNA、蛋白质以及蛋白质以及DNADNA复制所需各种酶等复制所需各种酶等。G1G1期是细胞生长主要阶段，在周期时间中占百分比最大。期是细胞生长主要阶段，在周期时间中占百分比最大。G1G1期细胞能对各种环境信号进行综合、协调并作出反应，以确期细胞能对各种环境信号进行综合、协调并作出反应，以确定细胞是否进入定细胞是否进入S S期。期。G1G1期也是决定细胞增殖状态关键阶段。期也是决定细胞增殖状态关键阶段。细胞周期时间不一样，主要差异在细胞周期时间不一样，主要差异在G1G1期长短不一。期长短不一。细胞生长和增殖第30页GGGG1 1 1 1期增殖状态期增殖状态期增殖状态期增殖状态限制点（限制点（Restriction点）点）(检验点检验点)：控制细胞由静止状态：控制细胞由静止状态G1 进入进入DNA合成合成期，是细胞周期中最主要检验点，也是决定细胞命运主要阶段。主要检验期，是细胞周期中最主要检验点，也是决定细胞命运主要阶段。主要检验DNA是否损伤、细胞外环境是否适宜、细胞体积是否足够大等原因。是否损伤、细胞外环境是否适宜、细胞体积是否足够大等原因。与体积、营养、细胞接触、生长因子、DNA完整等原因相关增殖周期增殖周期中细胞中细胞G1期期G2期期S期期M期期R1）继续增殖细胞:一直保持旺盛增殖活性，分化程度低，细胞代谢水平高，对环境信号敏感。如造血干细胞。3）永不增殖细胞:无增殖能力细胞，结构和功效高度分化，如哺乳类成熟红细胞，神经元细胞等。2）暂不增殖细胞（G0期细胞）：这类细胞在G1期合成含有特殊功效RNA和蛋白质，使结构和功效发生分化，长久停留在G1期而不越过R点，但这种细胞并未失去增殖能力，在适当条件下能够恢复到增殖状态。如肝、肾实质细胞。细胞生长和增殖第31页细胞生长和增殖第32页S S S S期期期期S期：期：从从DNA合成开始到合成开始到DNA合成结束全过程，是细胞增殖周合成结束全过程，是细胞增殖周期关键阶段。期关键阶段。主要特点：主要特点：进行进行DNA复制、组蛋白和非组蛋白合成、染色体复复制、组蛋白和非组蛋白合成、染色体复制、组蛋白磷酸化、中心粒复制及分离形成子中心粒。制、组蛋白磷酸化、中心粒复制及分离形成子中心粒。S期活化因子：期活化因子：为为DNA合成时所需要开启信号（合成时所需要开启信号（DNA合成诱导者）。合成诱导者）。G1S交界时：交界时：S期活化因子开始合成。期活化因子开始合成。S中期中期：S期活化因子含量最高。期活化因子含量最高。S期结束：期结束：S期活化因子快速消失。期活化因子快速消失。S期检验点（DNA复制检验点）：检测DNA复制是否完整以及是否被屡次复制，预防DNA受损和未完成DNA复制细胞进入有丝分裂细胞生长和增殖第33页DNA改变曲线细胞生长和增殖第34页G G G G2 2 2 2期期期期 从从DNA复制完成到有丝分裂开始前时期，为有丝复制完成到有丝分裂开始前时期，为有丝分裂进行物质和能量条件准备（加速分裂进行物质和能量条件准备（加速RNA、ATP及与及与有丝分裂相关蛋白合成）有丝分裂相关蛋白合成）。并合成有丝分裂调控主要。并合成有丝分裂调控主要因子因子MPF（其成份为（其成份为P34cdc2和和cyclin，在卵细胞成，在卵细胞成熟、受精及受精卵分裂过程中起着关键作用，它活性熟、受精及受精卵分裂过程中起着关键作用，它活性升高和降低决定着细胞分裂进入和退出。）升高和降低决定着细胞分裂进入和退出。）G2/M期检验点（期检验点（DNA损伤检验点）损伤检验点）M M M M期期期期染色质螺旋化变为染色体，并均匀分配到两个子细染色质螺旋化变为染色体，并均匀分配到两个子细胞过程。同时伴有核一系列改变和胞质分裂。胞过程。同时伴有核一系列改变和胞质分裂。细胞生长和增殖第35页细胞周期调控因子n1、MPFmaturation-promoting factorn2、细胞分裂周期基因CDC：与细胞分裂和细胞周期调控相关基因n3、细胞周期蛋白cyclin：随细胞周期进程周期性地出现及消失。哺乳动物包含cyclin AH.nCyclin C,D,E-G1期蛋白，在G1向S期转化过程起调整作用。nCyclin D细胞G1/S期转化所必需。nCyclin AS期周期蛋白nCyclin B始于S期，在G2/M时到达高峰，至M期结束而降解、消失细胞生长和增殖第36页4、细胞周期蛋白依赖性激酶、细胞周期蛋白依赖性激酶（cyclin-dependentkinase,Cdk）：）：必须与细胞周期蛋白结合后才含有激酶活性蛋白激酶，已发必须与细胞周期蛋白结合后才含有激酶活性蛋白激酶，已发觉觉Cdk18.cyclin-Cdk复合物是细胞周期调控体系关键，其周期性形成复合物是细胞周期调控体系关键，其周期性形成及降解，引发细胞周期进程中特定事件发生，促成及降解，引发细胞周期进程中特定事件发生，促成G1期向期向S期、期、G2期向期向M期、中期向后期等关键过程不可逆转换。期、中期向后期等关键过程不可逆转换。5、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂CDKI6、泛素、泛素细胞生长和增殖第37页年年，美美国国人人LelandHartwell、英英国国人人PaulNurse、TimothyHunt因因对对细细胞胞周周期期调调控控机机理理研究而获诺贝尔生理医学奖研究而获诺贝尔生理医学奖。细胞生长和增殖第38页思索题：n1.细胞分裂种类？n2.有丝分裂和减数分裂相同和不一样点是什么？n3.细胞周期基本概念以及各期特点是什么？n4.简述有丝分裂4个时期主要特点？n5.试述减数分裂有什么意义？细胞生长和增殖第39页