最新十细胞增殖及其调控幻灯片.ppt

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1、细胞增殖的意义细胞增殖的意义细胞增殖细胞增殖(cell proliferation)是细胞生命活动的重要是细胞生命活动的重要特征之一，是生物繁育的基础。特征之一，是生物繁育的基础。单细胞生物细胞增殖导致生物个体数量的增加。单细胞生物细胞增殖导致生物个体数量的增加。多细胞生物由一个单细胞即受精卵分裂发育而来，多细胞生物由一个单细胞即受精卵分裂发育而来， 细胞增殖是多细胞生物繁殖基础。细胞增殖是多细胞生物繁殖基础。细胞周期和细胞类群细胞周期和细胞类群(根据增殖状况分类根据增殖状况分类)：周期中细胞（周期中细胞（cycling cell）：）：是指在细胞周期中连续运转的细胞，又称为连续分裂细胞或可育

2、细胞，如表皮生发层细胞、部分骨髓细胞。静止期细胞（静止期细胞（quiescent cell）：）：指的是暂时离开细胞周期，停止细胞分裂，去执行一定的生物学功能，但在适当的刺激下可重新进入细胞周期的细胞，又称为G0期细胞或休眠细胞，如淋巴细胞、肝、肾细胞等。终末分化细胞：终末分化细胞：指不可逆地脱离细胞周期，丧失分裂能力，保持生理机能活动的细胞，又称终端细胞，如神经、肌肉、多形核细胞等。 细胞周期时间细胞周期时间同种细胞间周期时间长短相似或相同；不同种类细胞间，周期长短差别很大差别很大。S+ G2+ M 的时间变化较小，细胞周期时间长短差别在G1期。部分细胞的细胞周期没有G1、G2期。细胞类型

3、细胞周期时间 早期的蛙胚细胞 30分钟酵母细胞 1.53小时 肠表皮细胞 12小时 培养的哺乳动物成纤维细胞 20小时 人的肝细胞 1年 表表 某些真核生物的细胞周期时间某些真核生物的细胞周期时间脉冲标记脉冲标记DNADNA复制和细胞分裂指数观察测定法复制和细胞分裂指数观察测定法流式细胞仪测定法流式细胞仪测定法(Flow Cytometry)(Flow Cytometry)：流式细胞分流式细胞分选仪是一种快速测定和分析流体中细胞或颗粒物各种选仪是一种快速测定和分析流体中细胞或颗粒物各种参数的大型实验仪器。参数的大型实验仪器。缩时摄像技术缩时摄像技术，可以得到准确的细胞周期时间及分，可以得到准确

4、的细胞周期时间及分裂间期和分裂期的准确时间。裂间期和分裂期的准确时间。细胞周期同步化细胞周期同步化概念：概念：细胞同步化是指在自然过程中发生的，或经人为处理造成的细胞周期的同步化。类型：类型：自然同步化： 人工同步化：选择同步化：有丝分裂选择法 细胞沉降分离法 诱导同步化：DNA合成阻断法 中期阻断法自然同步化自然同步化概念：概念：自然界存在的细胞周期同步过程，称为自然同 步化。类型：类型：多核体：粘菌、疟原虫。 水生动物的受精卵：海胆、海参、两栖类。 增殖抑制解除后细胞的同步分裂：真菌的休眠 孢子移入适宜环境后，一起发芽，同步分裂。人工同步化人工同步化选择同步化选择同步化1）有丝分裂选择法：

5、）有丝分裂选择法：M期细胞与培养皿的附着性低，振荡脱 离器壁收集。 优点：操作简单，同步化程度高，细胞不受药物的伤害。 缺点：获得的细胞数量少。2）细胞沉降分离法：）细胞沉降分离法：根据不同时期的细胞在体积和重量上存 在差别进行分离。 优点：可用于任何悬浮培养的细胞。 缺点：同步化程度低。诱导同步化诱导同步化1）DNA合成阻断法：合成阻断法：选用DNA合成的抑制剂，可逆地抑制DNA合成，而不影响其他时期细胞的运转，最终可将细胞群阻断在S期或G/S交界处。5-氟脱氧尿嘧啶、羟基脲、高浓度ADR、GDR和TDR，均可抑制DNA合成使细胞同步化。 在细胞处于对数生长期的培养基中加入过量TDR，S期细

6、胞被抑制，其它细胞继续运转，最后停在G1/S交界处。移去TDR，洗涤细胞并加入新鲜培养液、细胞又开始分裂。当释放时间大于TS时，所有细胞均脱离S期，再次加入过量TDR，细胞继续运转至G1/S交界处，被过量TDR抑制而停止。优点：同步化程度高，适用于任何培养体系。可将几乎所 有的细胞同步化。缺点：产生非均衡生长，个别细胞体积增大。2）分裂中期阻断法：）分裂中期阻断法：通过抑制微管聚合来抑制细胞分裂器的形成，将细胞阻断在细胞分裂中期。常用的药物有秋水仙素和秋水仙酰胺。优点：操作简便，效率高。缺点：药物的毒性相对较大，可逆性较差。细胞周期中各个不同时期及其主要事件细胞周期中各个不同时期及其主要事件u

7、G G1 1期期uS S 期期uG G2 2期期 uM M 期期 与与DNADNA合成启动相关，开始合成细胞生长所需要的多合成启动相关，开始合成细胞生长所需要的多种蛋白质、种蛋白质、RNARNA、碳水化合物、脂等，同时染色质去、碳水化合物、脂等，同时染色质去凝集。凝集。 DNADNA复制与组蛋白合成同步，组成核小体串珠复制与组蛋白合成同步，组成核小体串珠结构结构 S S期期DNADNA合成不同步合成不同步lDNADNA复制完成，在复制完成，在G2G2期合成一定数量的蛋白质和期合成一定数量的蛋白质和RNARNA分子分子G2G2期期lM M期即细胞分裂期，真核细胞的细胞分裂主要包期即细胞分裂期，真

8、核细胞的细胞分裂主要包括两种方式，即有丝分裂括两种方式，即有丝分裂(mitosis)(mitosis)和减数分裂和减数分裂(meiosis)(meiosis)。l遗传物质和细胞内其他物质分配给子细胞。遗传物质和细胞内其他物质分配给子细胞。 特异的细胞周期是指那些特殊的细胞所具有的与标准的细胞周期相比有着鲜明特点的细胞周期。 爪蟾早期胚胎细胞的细胞周期爪蟾早期胚胎细胞的细胞周期 酵母细胞的细胞周期酵母细胞的细胞周期 植物细胞的细胞周期植物细胞的细胞周期 细菌的细胞周期细菌的细胞周期特异的细胞周期特异的细胞周期爪蟾早期胚胎细胞的细胞周期爪蟾早期胚胎细胞的细胞周期细胞分裂快细胞分裂快, ,无无G1G

9、1期期, G2, G2期非常短期非常短,S,S期也短期也短( (所有复所有复制子都激活制子都激活), ), 以至认为仅含有以至认为仅含有S S期和期和M M期期无需临时合成其它物质无需临时合成其它物质子细胞在子细胞在G1G1、G2G2期并不生长，越分裂体积越小期并不生长，越分裂体积越小细胞周期调控因子和调节机制与一般体细胞标准的细胞周期调控因子和调节机制与一般体细胞标准的细胞周期基本是一致的。细胞周期基本是一致的。酵母细胞的细胞周期酵母细胞的细胞周期l酵母细胞的细胞周期与标准的细胞周期在时相和调酵母细胞的细胞周期与标准的细胞周期在时相和调控方面相似。控方面相似。l酵母细胞周期的明显特点酵母细胞

10、周期的明显特点: 细胞周期持续时间短；细胞周期持续时间短；封闭式细胞分裂，即细胞分裂时核膜不解聚；封闭式细胞分裂，即细胞分裂时核膜不解聚；纺锤体位于细胞核内；纺锤体位于细胞核内；在一定的环境下可以进行有性繁殖。在一定的环境下可以进行有性繁殖。 裂殖酵母细胞周期裂殖酵母细胞周期 芽殖酵母细胞周期芽殖酵母细胞周期 植物细胞的细胞周期植物细胞的细胞周期植物细胞周期的时相和动物细胞的标准细胞周期非植物细胞周期的时相和动物细胞的标准细胞周期非常相似，都含有常相似，都含有G G1 1、G G2 2、S S、M M期。期。植物细胞没有中心体，但细胞分裂时可以正常组装植物细胞没有中心体，但细胞分裂时可以正常组

11、装纺锤体；纺锤体；植物细胞的形态不发生变化，以形成中间板的形式植物细胞的形态不发生变化，以形成中间板的形式进行胞质分裂。进行胞质分裂。植物细胞成膜体的形成植物细胞成膜体的形成 细菌的细胞周期细菌的细胞周期l慢生长细菌细胞周期过程与真核细胞周期过程有一定相似之处。其DNA复制之前的准备时间与G1期类似。分裂之前的准备时间与G2期类似。再加上S期和M期，细菌的细胞周期也基本具备四个时期。l细菌在快速生长情况下，如何协调快速分裂和最基本的DNA复制速度之间的矛盾。1.2 细胞分裂（细胞分裂（cell division）v 参与细胞分裂的亚细胞结构参与细胞分裂的亚细胞结构v 细胞分裂（细胞分裂（cel

12、l division）参与细胞分裂的亚细胞结构参与细胞分裂的亚细胞结构 中心体（中心体（centrosome） 动粒（动粒（kinetochore）与着丝粒（与着丝粒（centromere） 纺锤体（纺锤体（splindle）中心体（中心体（centrosome）中心体中心体是动物细胞中的主要的微管组织中心。它由一对相互垂直的中心粒（centrioles）及其周围的基质构成。中心粒由微管构成，呈圆筒状结构，外围基质的主要成分是微管蛋白。中心体和外围的微管合成为星体，星体参与纺锤体的装配。中心体周期中心体周期(centrosome cycle): G1期末复制；G2期移向细胞两极,并组织星体和纺

13、锤体；细胞分裂结束，分布在两个子细胞中。Centrosome cycle动粒与着丝粒动粒与着丝粒q 着丝粒着丝粒：是指染色体主缢痕部位的染色质，它把姊妹染色体单体连接在一起，并把染色体分成两个臂。q动粒：动粒：位于着丝粒两侧由蛋白质构成的三层盘状或球状结构。和纺锤体相连，与染色体的向极移动有关。q 动粒的结构动粒的结构：内层（着丝粒染色质） 中层（细纤维横跨） 外层（微管）纺锤体（纺锤体（spindle） 概念概念：由微管和微管蛋白组成的参与染色体向极移动的纺锤式的结构。 结构组成：结构组成：l动粒微管：一端和中心体相连，另一端和动粒相连。l极性微管：一端和中心体相连，另一端游离或者是相互搭桥

14、。 装配：装配：微管在中心体周围的装配： 微管蛋白 中心体的分离：移动素类蛋白（KRPs） 胞质动力蛋白（dynein）纺锤体的形态结构纺锤体的形态结构纺锤体的装配纺锤体的装配二、细胞分裂（二、细胞分裂（cell division） 细胞分裂的类型细胞分裂的类型 有丝分裂（有丝分裂（mitosis） 减数分裂（减数分裂（meiosis） 细胞分裂分为细胞分裂分为无丝分裂无丝分裂(amitosis) 、有丝分裂和减数、有丝分裂和减数分裂分裂三种类型。三种类型。 无丝分裂无丝分裂又称为直接分裂（又称为直接分裂（direct division），由雷），由雷马克马克1841年首次发现于鸡胚血细胞。主

15、要表现为年首次发现于鸡胚血细胞。主要表现为细胞细胞核伸长，从中部缢缩，然后细胞质分裂，核伸长，从中部缢缩，然后细胞质分裂，期间不涉及期间不涉及纺锤体形成及染色体变化，因此称为无丝分裂。纺锤体形成及染色体变化，因此称为无丝分裂。（一）细胞分裂的类型（一）细胞分裂的类型u有丝分裂：有丝分裂：又称为间接分裂(indirect division)，由Fleming(1882)年首次发现于动物及Strasburger(1880) 年发现于植物。特点是有纺锤体的出现和染色体的变化，最终子染色体被平均分配到子细胞，这种分裂方式普遍见于高等动植物。u减数分裂：减数分裂：是指染色体复制一次而细胞连续分裂两次的分

16、裂方式，是高等动植物配子体形成的分裂方式。（二）有丝分裂（二）有丝分裂（mitosis）u包括包括核分裂和胞质分裂核分裂和胞质分裂两个过程。两个过程。u核分裂核分裂主要是通过纺锤丝的形成和运动，以及染色主要是通过纺锤丝的形成和运动，以及染色体的形成，把在体的形成，把在S S期已经复制好了的期已经复制好了的DNADNA平均分配到两平均分配到两个子细胞，以保证遗传的连续性和稳定性。由于这一个子细胞，以保证遗传的连续性和稳定性。由于这一时期的主要特征出现纺锤丝，故称为时期的主要特征出现纺锤丝，故称为有丝分裂有丝分裂。u保证了染色体以相同的染色体数目传递下去，从而保证了染色体以相同的染色体数目传递下去

17、，从而维持了遗传的稳定性。维持了遗传的稳定性。u人为地划分成人为地划分成分裂间期和分裂期，其中包括前期、分裂间期和分裂期，其中包括前期、前中期、中期、后期、末期、胞质分裂期前中期、中期、后期、末期、胞质分裂期6 6个阶段个阶段. .前中期前中期 胞质分裂期胞质分裂期Stages of mitosis in an animal cell 前期（前期（prophase） u第一个特征：染色质凝缩第一个特征：染色质凝缩 ，H1组蛋白的磷酸化诱导组蛋白的磷酸化诱导染色质由线形经过螺旋化，折叠和包装等过程形成染色质由线形经过螺旋化，折叠和包装等过程形成有有丝分裂染色体丝分裂染色体-由两条染色单体构成。由

18、两条染色单体构成。第二个特征：第二个特征：细胞骨架解聚，细胞骨架解聚，中心体复制中心体复制完成并移完成并移向两极，向两极，有丝分裂纺锤体有丝分裂纺锤体开始装配。开始装配。u前期前期末动粒末动粒形成。形成。u核仁和核仁和有丝分裂染色体：有丝分裂染色体：前期两个中心体向两极移动前期两个中心体向两极移动 间期动物细胞含一个间期动物细胞含一个MTOCMTOC，即中，即中心体，在心体，在S S期末，两个中心粒在各期末，两个中心粒在各自垂直的方向复制出一个中心粒，自垂直的方向复制出一个中心粒，形成两个中心体。当前期开始时，形成两个中心体。当前期开始时，2 2个中心体移向细胞两极，并同时个中心体移向细胞两极

19、，并同时组织微管生长，由两极形成的微组织微管生长，由两极形成的微管通过微管结合蛋白在正极末端管通过微管结合蛋白在正极末端相连，最后形成有丝分裂相连，最后形成有丝分裂纺锤体纺锤体。 概念：纺锤体（概念：纺锤体（spindle）是由大量微管纵向排列组成的中间宽两极小的细胞器，形状象纺锤，因此称为纺锤体。动物细胞的纺锤体两端有星体（由中心粒构成的）称为有星纺锤体。植物细胞的纺锤体没有星体称无星纺锤体。 组成：组成：纺锤体由极间丝（连续丝、极间微管）、着丝点丝（染色体牵丝）、星体丝和区间丝四种微管组成。l 极间丝：极间丝：指一极与另一极相连的纺锤丝，但绝大多数极间丝（连续丝）并非真正连续，而是来自两极

20、的微管在赤道面彼此相搭，侧面结合。 l 着丝点丝着丝点丝：是指一端由极部发出，另一端结合到着丝点上的微管，又称为动粒微管。 l 星体丝：星体丝：是指围绕中心粒向外辐射状发射的微管。 l 区间丝：区间丝：是指在后期和末期时连接已经分向两极的染色单体或子核之间的微管。 前中期（前中期（premetaphase ）前中期前中期（premetaphase）：是指核膜破裂到染色体排列到赤道板之前的这段时间。 染色体凝集变粗，形成X形染色体结构，染色体作旋转，震荡等剧烈运动。 核膜破裂，以小膜泡的形式分散在细胞质中； 核纤层蛋白的磷酸化使核纤层解聚成核纤层蛋白； 前期纺锤体形成前期纺锤体形成：细胞核周围的

21、纺锤体侵入到细胞的中心区，部分纺锤体微管结合到染色体的动粒上。中期（中期（metaphase）l中期中期是指染色体排列到赤道面上，到姊妹染色单体开始分向两极的一段时间，动物染色体呈辐射状排列。染色体两边的牵引力达到平衡。 主要特征：主要特征：形成典型的纺锤体（spindle）； 染色体排列在赤道板上。染色体排列到赤道板上的机制染色体排列到赤道板上的机制牵拉假说：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：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

22、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。后期（后期（anaphase）排列在赤道面上的染色体的姐妹染色单体分离产生向极运动排列在赤道面上的染色体的姐妹染色单体分离产生向极运动主要特点是主要特点是: :着丝粒分开着丝粒分开, ,染色单体移向两极。染色单体移向两极。 后期后期(anaphase)(anaphase)大致可以划分为连续的两个阶段，即后期大致可以划分为连续的两个阶段，即后期A A和和后期后期B B。后期后期A A：动粒微管去装配变短，染色体产生两极运动动粒微管去装配变短，染色体产生两极运动后期后期B B：极间微管长度增加，两极之间的距离

23、逐渐拉长，介极间微管长度增加，两极之间的距离逐渐拉长，介导染色体向极运动导染色体向极运动。末期（末期（telophase）染色单体染色单体到达两极，即进入了末期，到达两极的染到达两极，即进入了末期，到达两极的染色单体开始去浓缩；色单体开始去浓缩；核膜核膜开始重新组装；开始重新组装； Golgi体体和和ER重新形成并生长；重新形成并生长；核仁核仁也开始重新组装，也开始重新组装，RNA合成功能逐渐恢复，有合成功能逐渐恢复，有丝分裂结束丝分裂结束 ；主要特点是：染色体解螺旋形成细丝，出现核仁和主要特点是：染色体解螺旋形成细丝，出现核仁和核膜。核膜。 胞质分裂（胞质分裂（cytokinisis）u胞质

24、分裂胞质分裂(cytokinesis)开始于细胞分裂后期，在赤开始于细胞分裂后期，在赤道板周围细胞表面下陷，形成环形缢缩，称为道板周围细胞表面下陷，形成环形缢缩，称为分裂沟分裂沟(furrow)。分裂沟的位置与纺锤体和钙离子浓度的变分裂沟的位置与纺锤体和钙离子浓度的变化有关。化有关。u胞质分裂开始时，大量胞质分裂开始时，大量肌动蛋白和肌球蛋白肌动蛋白和肌球蛋白在中体在中体处组装成微丝并相互组成微丝束，环绕细胞，称为处组装成微丝并相互组成微丝束，环绕细胞，称为收收缩环缩环（contractilering)。收缩环收缩、收缩环处细胞。收缩环收缩、收缩环处细胞膜融合并形成两个子细胞膜融合并形成两个子

25、细胞分裂沟分裂沟收缩环收缩环与动物细胞胞质分裂不同的是，植物细胞胞质分裂与动物细胞胞质分裂不同的是，植物细胞胞质分裂是因为在细胞内形成新的细胞膜和胞壁而将细胞分开。是因为在细胞内形成新的细胞膜和胞壁而将细胞分开。有丝分裂的变异有丝分裂的变异 不进行胞质分裂，形成二核或多核细胞；不进行胞质分裂，形成二核或多核细胞； 染色体后期不开，或者进行核内有丝分裂，形成多染色体后期不开，或者进行核内有丝分裂，形成多倍体；倍体； 姐妹染色单体不分离，形成双份染色体；姐妹染色单体不分离，形成双份染色体； 细胞周期中缺少细胞周期中缺少M期，核染色体反复加倍而不分开，期，核染色体反复加倍而不分开，形成多线染色体；形

26、成多线染色体； 体细胞进行减数分裂，形成单倍体；体细胞进行减数分裂，形成单倍体； 多极分裂，由纺锤体极部纵裂并转向，引起多极分多极分裂，由纺锤体极部纵裂并转向，引起多极分裂。裂。纺锤体微管类型及形成纺锤体微管类型及形成纺锤体又称为有丝分裂器纺锤体又称为有丝分裂器 (mitotic apparatus)Kinetochore microtubules Polar microtubules Astral microtubules中心粒中心粒中心粒确定分裂极中心粒确定分裂极形成纺锤体形成纺锤体染色体分离的两个阶段：后期染色体分离的两个阶段：后期A A与后期与后期B B染色体分离的力染色体分离的力拉力

27、：由动粒微管去装配产生拉力：由动粒微管去装配产生推力：由极微管的聚合所产生推力：由极微管的聚合所产生后期可分为两个阶段后期可分为两个阶段后期后期A A 后期后期B B力产生的机制：力产生的机制：后期后期A A，微管去聚合假说，微管去聚合假说后期后期B B，纺锤体微管滑动假说，纺锤体微管滑动假说纺锤体微管运动机理纺锤体微管运动机理微管去聚合作用假说微管去聚合作用假说该假说的特点是该假说的特点是动粒微管不断解聚缩短动粒微管不断解聚缩短, ,造成将造成将染色体拉向两极。染色体拉向两极。该模型的可能机理是该模型的可能机理是微管的正端插入动粒的外层微管的正端插入动粒的外层, ,微管蛋白分子与动粒蛋白分子

28、有亲和性微管蛋白分子与动粒蛋白分子有亲和性, ,微管蛋白微管蛋白在此端去组装。在动粒中在此端去组装。在动粒中,ATP,ATP分子水解可以提供能分子水解可以提供能量量, ,驱动微管上的马达分子向极部移动驱动微管上的马达分子向极部移动, ,拉动染色体拉动染色体向极移动。向极移动。 纺锤体微管滑动假说纺锤体微管滑动假说 这种假说认为这种假说认为 极极-极分离是由极微管的两种不同极分离是由极微管的两种不同类型的变化引起的。类型的变化引起的。首先首先,极微管在极微管在+端添加微管二聚体进行聚合延长，端添加微管二聚体进行聚合延长，使两极的极微管产生重叠的使两极的极微管产生重叠的带带(overlap zon

29、e)。第二，极微管产生滑动，产生将两极分开的力。第二，极微管产生滑动，产生将两极分开的力。微管间的横桥能够提供机械微管间的横桥能够提供机械-化学的活动。横桥上化学的活动。横桥上有较高的有较高的ATP酶活性酶活性, 推测是一种分子马达。推测是一种分子马达。三、减数分裂（三、减数分裂（ meiosis ）u 减数分裂的概念与过程减数分裂的概念与过程u 减数分裂的意义减数分裂的意义u 减数分裂的特点减数分裂的特点u 配子的发生过程配子的发生过程（一）减数分裂的概念与过程（一）减数分裂的概念与过程u概念：概念：减数分裂是细胞只进行一次DNA复制，随后进行两次分裂，染色体数目减半的一种特殊的有丝分裂。u

30、 减数分裂的过程减数分裂的过程减数分裂的过程u减数分裂间期：减数分裂间期：S期持续的时间比较长，并且DNA进行不完全复制，复制总量的99.7%99.9%。u减数分裂分裂期减数分裂分裂期：减数分裂期减数分裂期：前期、前中期、中期、后期、末期和胞质分裂期等6个阶段。 减数分裂期减数分裂期：前期、前中期、中期、后期、末期和胞质分裂期等6个阶段。前期前期（prophase prophase ）前期所发生的主要变化主是合成一定量的RNA和蛋白质，并进行染色体配对和基因重组。根据细胞形态的变化分为：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（细线期（leptotene）

31、u 染色质凝集，显微镜下呈细丝状，分辨不出两条染色单体，细纤维状的染色体上分布有念珠状的染色粒。在这个时期，由于染色体细线交织在一起，偏向核的一方，所以又称为凝线期（凝线期（synizesis）。）。u 染色体端粒通过接触斑和核膜相连，而其它部分以半环状延伸到核基质中，对于接触斑位于细胞核一侧的物种来说形似花束，称为花束期（花束期（bouquet stage）。 偶线期（偶线期（zygotenen） 特征特征： 同源染色体配对，形成联会复合体。在光镜下可以看到两条结合在一起 的染色体，称为二价体。每一对同源染色体都经过复制，含四个染色单体，所以又称为四分体四分体。 合成偶线期DNA（zygDN

32、A）。 利于联会发生的因素：利于联会发生的因素： 同源染色体配对（联会）同源染色体配对（联会）联会复合体联会复合体边侧成份：蛋白质和边侧成份：蛋白质和DNA 中央区中央区 重组节重组节 LC纤维纤维 利于联会的因素利于联会的因素l 染色体端部附着在核膜上；l 合成的偶线期DNA分布在整个染色体表面，利于同源染色体准确配对；l 形成的联会复合体位于同源染色体的空隙处；l 联会受遗传因素的控制；l 和微管有关，微管帮助染色体和核膜接触及染色体之间的接近。粗线期（粗线期（pachytene） 染色体进一步浓缩，变粗变短，结合紧密，在光镜染色体进一步浓缩，变粗变短，结合紧密，在光镜下只在局部可以区分同

33、源染色体。下只在局部可以区分同源染色体。 重组节重组节(Recombination noduble)形成，形成，同源染色体同源染色体之间发生之间发生DNA片段的交换片段的交换, 产生重组的基因组合合成产生重组的基因组合合成一小部分未合成的一小部分未合成的DNA（P-DNA），保持染色体的），保持染色体的 完整性，防止断裂。完整性，防止断裂。 合成减数分裂期专用的组蛋白，并把体细胞类型的合成减数分裂期专用的组蛋白，并把体细胞类型的组蛋部分或全部置换下来。组蛋部分或全部置换下来。又称重组期又称重组期(recomination stage)(recomination stage)，主要特点：，主要特

34、点：双线期（双线期（diplotene） 联会的同源染色体相互排斥、开始分离，但在交叉联会的同源染色体相互排斥、开始分离，但在交叉点（点（chiasma）上还保持着联系，明显）上还保持着联系，明显可见四分体。可见四分体。出现出现交叉交叉 染色体进一步缩短，在电镜下看不到联会复合体。染色体进一步缩短，在电镜下看不到联会复合体。 又称合成期又称合成期(synthesis stage)， 主要特点：主要特点：终变期（终变期（diakinesis） 又称再凝集期又称再凝集期(recondensation stage)。此期的。此期的主要特点主要特点:染色体变成紧密凝集状态；染色体变成紧密凝集状态；大多

35、数核仁消失大多数核仁消失,出现交叉出现交叉端化端化, 姐妹染色体借着姐妹染色体借着着丝粒连接在一起。着丝粒连接在一起。中期中期I I核被膜的破裂核被膜的破裂是前期是前期向中期向中期转化的标志。纺锤转化的标志。纺锤体侵入核区体侵入核区, ,分散于核中的四分体开始向四分体的分散于核中的四分体开始向四分体的中部移动。中部移动。与有丝分裂不同的是与有丝分裂不同的是, ,四分体上有四个着丝点四分体上有四个着丝点, , 一一侧纺锤体只和同侧的两个着丝点相连。最后染色体侧纺锤体只和同侧的两个着丝点相连。最后染色体排列在赤道板上。排列在赤道板上。后期后期I I同源染色体分开同源染色体分开, ,发生数量的减半发

36、生数量的减半, ,而且而且, ,染色体移染色体移向两极是随机的。向两极是随机的。由于每条染色体仍含有两条染色单体由于每条染色体仍含有两条染色单体. .不同的同源染色体对向两极的移动是随机的、独立不同的同源染色体对向两极的移动是随机的、独立的、父方、母方来源的染色体要发生随机组合的、父方、母方来源的染色体要发生随机组合, ,有利有利于减数分裂产物的基因组变异。于减数分裂产物的基因组变异。末期末期I I及间期及间期在自然界中在自然界中, ,末期末期和间期的类型有二和间期的类型有二, ,一种是没有一种是没有明显可见的染色体去凝集明显可见的染色体去凝集, , 另一种是完全逆转到间另一种是完全逆转到间期

37、核的状态。期核的状态。大多数种类大多数种类, ,末期末期和间期是在第一次及第二次减数和间期是在第一次及第二次减数分裂期之间的短暂停顿分裂期之间的短暂停顿, ,在所知的生物中在所知的生物中, ,未见有未见有DNADNA的合成。的合成。 第二次减数分裂分为前期第二次减数分裂分为前期IIII、中期、中期IIII、后期、后期IIII、末期末期IIII，最后形成，最后形成4 4个单倍体细胞。个单倍体细胞。减数分裂减数分裂I I和减数分裂和减数分裂IIII减数分裂的过程减数分裂的过程保证了染色体数目在世代交替中的恒定, 先减半成1n, 形成合子时, 又成为2n，确保了世代间遗传的稳定性；染色体间分离时的重

38、组，提供了遗传的多样性；减数分裂是生物有性生殖的基础，是生物遗传、生物进化和生物多样性的重要基础保证。同源染色体配对时交换重组，提高了基因内、基因间重组的频率，加快了进化的速度。同源染色体间同源染色体间遗传物质重组遗传物质重组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； 减数分裂同源染色体配对排列在中期板上，第一次分列时，同源染色体分开。减数分裂前减数分裂前S S期与有丝分裂前期与有丝分裂前S S期长度比较期长度比较 （四）配子的发生过程（四）配子的发生过程l 有丝分裂是体细胞的分裂方式，减数分裂主

39、要是产有丝分裂是体细胞的分裂方式，减数分裂主要是产生配子的过程生配子的过程; ;l 有丝分裂是一次细胞周期有丝分裂是一次细胞周期, DNA, DNA复制一次复制一次, , 分裂一分裂一次次, ,染色体由染色体由2n2n;2n2n;l 减数分裂是两次细胞周期，减数分裂是两次细胞周期，DNADNA复制一次，细胞分复制一次，细胞分裂两次裂两次, , 染色体由染色体由2n1n;2n1n;l 有丝分裂中，每个染色体是独立活动有丝分裂中，每个染色体是独立活动; ;l 减数分裂，染色体要配对、联会、交换和交叉。减数分裂，染色体要配对、联会、交换和交叉。减数分裂与有丝分裂的比较减数分裂与有丝分裂的比较l 有丝

40、分裂之前，经有丝分裂之前，经DNADNA合成进入合成进入G G2 2期，才进行有丝期，才进行有丝分裂；减数分裂之前，分裂；减数分裂之前，DNADNA合成时间很长合成时间很长(99.7%(99.7%合合成成,0.3%,0.3%未合成未合成) )，一旦合成，即进入减数分裂期，一旦合成，即进入减数分裂期，G G2 2期短或没有期短或没有; ;l 有丝分裂时间短，有丝分裂时间短，1-21-2小时；减数分裂时间长，小时；减数分裂时间长，2020多多小时至几年。小时至几年。第二节第二节 细胞周期的调控细胞周期的调控 细胞周期的研究不仅是基础细胞生物学的重要研究课题,而且对于癌症的研究也有十分重要的意义，癌

41、实际上是破坏了细胞分裂调控能力的一种疾病。 2001年诺贝尔生理学与医学奖授予了美国科学家利兰.哈特韦尔和英国科学家蒂莫西.亨特、保罗.纳西，以表彰他们发现了细胞周期的关键调节机制。细胞周期的调控操作就象一部全自动的洗衣机。细胞周期的调控操作就象一部全自动的洗衣机。细胞周期调节因子的发现细胞周期调节因子的发现 细胞周期的控制有两个主要事件两个主要事件：u一个是对DNA复制起始的控制，发生在G1期期和和S期之间。u第二个事件是对染色体凝集的控制，发生在G2期和期和M期期之间。细胞周期中的检验点细胞周期中的检验点 G1/S检验点：检验点：start点或点或R点点，控制细胞由静止状态控制细胞由静止状

42、态的的G1进入进入 DNA合成期，检查合成期，检查DNA是否损伤？细胞外是否损伤？细胞外环境是否适宜？细胞体积是否足够大？环境是否适宜？细胞体积是否足够大？G2/M检验点：检验点：是决定细胞一分为二的控制点，检查是决定细胞一分为二的控制点，检查DNA是否损伤？细胞体积是否足够大？是否损伤？细胞体积是否足够大？中中-后期检验点后期检验点：控制系统监测所有的染色体是否都：控制系统监测所有的染色体是否都与纺锤体相连？是否都排列赤道板上？与纺锤体相连？是否都排列赤道板上？MPF是否失活是否失活了？否则不能进行有丝分裂和胞质分裂。了？否则不能进行有丝分裂和胞质分裂。 细胞周期除了受三个主要关卡的控制外,

43、 还有其他一些事件影响细胞周期的正常进行。一、一、MPF的发现及其作用的发现及其作用能够促使染色体凝集,使细胞由G2期进入M期的因子。在结构上它是一种复合物，由周期蛋白依赖性蛋白激酶(Cdk)和G2期周期蛋白组成，其中周期蛋白对蛋白激酶起激活作用，周期蛋白依赖性蛋白激酶是催化亚基，它能够将磷酸基团从ATP转移到特定底物的丝氨酸和苏氨酸残基上。酵母细胞周期中只有一种Cdk，而哺乳动物的细胞周期中有多种Cdk，所以哺乳动物的MPF是由Cdk1和周期蛋白B组成的复合物。图 MPF活性测试实验(a)用非洲爪蟾M期的卵细胞细胞提取物注射非洲爪蟾的卵母细胞,注射的细胞提取物驱使卵母细胞进入M期, 使核破裂

44、, 并形成纺锤体。(b)用细胞间期的提取物注射卵母细胞, 不能驱使卵母细胞进入M期。cdc基因基因周期蛋白（周期蛋白（cyclin）不同类型的周期蛋白不同类型的周期蛋白激酶复合体脊椎动物芽殖酵母CyclinCDKCyclinCDKG1-CDKCyclin D*CDK4 、6Cln 3CDK1(CDC28)G1/S-CDKCyclin ECDK2Cln 1、2CDK1(CDC28)S-CDKCyclin ACDK2Clb 5、6CDK1(CDC28)M-CDKCyclin BCDK1(CDC2)Clb 1-4CDK1(CDC28)周期蛋白的结构周期蛋白的结构不同的周期蛋白与不同的CDK结合，调节

45、不同的CDK激酶的活性。MPF的结构组成的结构组成1. 核纤层的磷酸化与核被膜解体核纤层的磷酸化与核被膜解体核纤层蛋白的磷酸化 在有丝分裂早期，MPF使三种核纤层蛋白的特定丝氨酸残基磷酸化，引起核纤层的去聚合。 磷酸化的核纤层蛋白A和C被释放出来进入溶液中，而磷酸化的核纤层蛋白B由于异丙基的作用仍然与核膜相连。 核纤层的解体，导致核被膜破裂形成小囊泡。2. MPF参与多种有丝分裂早期事件的控制参与多种有丝分裂早期事件的控制实验表明，有丝分裂的一些早期事件都与MPF有直接或间接的关系。此外, MPF使微管结合蛋白磷酸化帮助纺锤体的形成。MPF的磷酸化作用也参与了内质网和高尔基体破裂形成小囊泡。

46、3. MPF与胞质分裂与胞质分裂 胞质分裂是细胞分裂的最后一步，肌动蛋白和肌球蛋白构成了胞质分裂的收缩环。在有丝分裂的早期, MPF的活性升高，使肌球蛋白的轻链磷酸化，抑制了与肌动蛋白的结合。 快到后期结束时，由于周期蛋白B的降解，MPF失活，一个组成型的磷酸酶使肌球蛋白轻链脱磷酸；结果，收缩机制被激活，形成收缩环，进行胞质分裂。 二、细胞周期运转调控二、细胞周期运转调控u G2/M期转化与期转化与CDK1激酶的关键性调控作用激酶的关键性调控作用u M期周期蛋白与分裂中期向分裂后期转化期周期蛋白与分裂中期向分裂后期转化u G1/S期转化与期转化与G1期周期蛋白依赖性期周期蛋白依赖性CDK激酶激

47、酶（一） G2/M期转化与期转化与CDK1激酶的关键性调控作用激酶的关键性调控作用周期蛋白在周期蛋白在CDK1激酶活性调节中的作用激酶活性调节中的作用CDK1激酶活性的调控激酶活性的调控（二） M期周期蛋白与分裂中期向分裂后期转化期周期蛋白与分裂中期向分裂后期转化 细胞周期运转到中期后，细胞周期运转到中期后，M期期周期蛋白周期蛋白A和和B降解，降解，CDK1激酶活性丧失，蛋白去磷酸化，细胞周期由中激酶活性丧失，蛋白去磷酸化，细胞周期由中期向后期转化。期向后期转化。（三）（三） G1/S期转化与期转化与G1期周期蛋白依赖性期周期蛋白依赖性CDK激酶激酶G1期周期蛋白主要包括周期蛋白期周期蛋白主要包括周期蛋白D、E和和A。q cyclinDCDK4复合物：Rb蛋白q cyclinECDK2复合物：p107E2Fq cyclinACDK2复合物：DNA复制因子RF-A146 结束语结束语