细胞增殖与细胞周期.ppt
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1、关于细胞增殖与细胞周期现在学习的是第1页,共98页细胞分裂细胞分裂现在学习的是第2页,共98页细胞分裂的类型细胞分裂的类型无丝分裂无丝分裂(amitosis)有丝分裂有丝分裂(mitosis)减数分裂减数分裂(meiosis)现在学习的是第3页,共98页无丝分裂无丝分裂又称又称直接分裂直接分裂,由,由R.Remark(1841)首)首次发现于鸡胚血细胞。次发现于鸡胚血细胞。表现为细胞核伸长,从中部缢缩,然后细表现为细胞核伸长,从中部缢缩,然后细胞质分裂,其间胞质分裂,其间不涉及纺锤体形成及染色不涉及纺锤体形成及染色体变化体变化。无丝分裂可存在无丝分裂可存在原核原核生物及生物及高等高等动植物动植
2、物(植植物的胚乳细胞、动物的胎膜,间充组织及物的胚乳细胞、动物的胎膜,间充组织及肌肉细胞等肌肉细胞等)。现在学习的是第4页,共98页无丝分裂无丝分裂现在学习的是第5页,共98页有丝分裂有丝分裂真核生物细胞分裂的基本形式真核生物细胞分裂的基本形式,也称间接分裂。也称间接分裂。特点特点:1,出现由许多纺锤丝构成的纺锤体,出现由许多纺锤丝构成的纺锤体,2,染色质集缩成棒状的染色体染色质集缩成棒状的染色体,3,分裂中期形成临时性细胞结构:有丝分裂器分裂中期形成临时性细胞结构:有丝分裂器4,子染色体被平均分配到子细胞,子染色体被平均分配到子细胞,5,该分裂方式普遍见于高等动植物。该分裂方式普遍见于高等动
3、植物。现在学习的是第6页,共98页有丝分裂分期有丝分裂分期为了便于描述为了便于描述,人为地划分为六个时期:人为地划分为六个时期:间期(间期(interphase););前期前期(prophase);前中期前中期(premetaphase);中期中期(metaphase);后期后期(anaphase);末期末期(telophase)。其中间期包括其中间期包括G1期、期、S期和期和G2期,主要进行期,主要进行DNA复制、中心体复制、细胞体积增大等准备工作。复制、中心体复制、细胞体积增大等准备工作。现在学习的是第7页,共98页前期前期染色质凝缩染色质凝缩分裂极确立与纺锤体开始形成分裂极确立与纺锤体开
4、始形成:分裂极的确分裂极的确立即细胞分裂方向的确定,由纺锤体形成立即细胞分裂方向的确定,由纺锤体形成的方向决定,与的方向决定,与中心粒中心粒(centriole)的活)的活性有关性有关核仁解体核仁解体核膜消失核膜消失现在学习的是第8页,共98页现在学习的是第9页,共98页Twocentrosomes,andtheirformingradialarraysofastralmicrotubulesseparatingonthesurfaceofanearlyprophasenewtlungcellnucleus.现在学习的是第10页,共98页中心粒与中心体中心粒与中心体中心粒中心粒在细胞周期中合成
5、期(在细胞周期中合成期(S期)期)已完成复制,在前期移向两极,两对中心已完成复制,在前期移向两极,两对中心粒之间形成纺锤体微管,核膜解体时,中粒之间形成纺锤体微管,核膜解体时,中心粒已到达两极,并形成纺锤体;心粒已到达两极,并形成纺锤体;中心粒由中心粒由9组组3联微管构成;联微管构成;两个相互垂直的中心粒构成两个相互垂直的中心粒构成中心体中心体中心体(中心体(centrosome)周围是一些无定形)周围是一些无定形或纤维形、高电子密度的物质,叫做外中或纤维形、高电子密度的物质,叫做外中心粒物质(心粒物质(PCM,pericentriolarmaterial)现在学习的是第11页,共98页外中心
6、粒物质外中心粒物质中中心心体体结结构构模模型型现在学习的是第12页,共98页前中期前中期核膜解体到染色体排列到赤道面核膜解体到染色体排列到赤道面(equatorialplane)上上现在学习的是第13页,共98页中期中期1.染色体排列到赤道面上;染色体排列到赤道面上;2.纺锤体中心粒染色体有丝分裂纺锤体中心粒染色体有丝分裂器(临时性细胞结构)器(临时性细胞结构)现在学习的是第14页,共98页有丝分裂器有丝分裂器现在学习的是第15页,共98页纺锤体微管纺锤体微管纺锤体的三种纺锤体的三种微管微管结构:结构:极体微管(极体微管(polarmt)两极间的微管,)两极间的微管,在纺锤体中部重叠,重叠部位
7、结合有分子在纺锤体中部重叠,重叠部位结合有分子马达。马达。着丝点微管(着丝点微管(kinetochoremt):与染与染色质的色质的着丝粒着丝粒相连相连,是从着丝点到另一极的是从着丝点到另一极的微管;微管;星体微管(星体微管(astralmt),由中心粒放),由中心粒放射出来的微管。射出来的微管。现在学习的是第16页,共98页纺锤体微管纺锤体微管星体微管星体微管着丝点微管着丝点微管极体微管极体微管现在学习的是第17页,共98页着丝粒着丝粒(centromere)位于染色体主缢痕的染色质部位(大多数位于染色体主缢痕的染色质部位(大多数为异染色质);为异染色质);染色体中的一部分特异的核苷酸顺序染
8、色体中的一部分特异的核苷酸顺序;DNA顺序是高度重复的顺序是高度重复的,富含富含AT碱基;碱基;其上有特异的着丝点蛋白与之相结合;其上有特异的着丝点蛋白与之相结合;有丝分裂中期以前有丝分裂中期以前,两条染色单体靠着丝粒相两条染色单体靠着丝粒相连连,后期开始时后期开始时,着丝粒的分离两条姐妹染着丝粒的分离两条姐妹染色单体分开。色单体分开。现在学习的是第18页,共98页着丝粒着丝粒-动粒复合体动粒复合体纺锤丝微管束通过两个三层盘状结构纺锤丝微管束通过两个三层盘状结构,即即动粒动粒(Kinetochore)与着丝粒染色质相结合与着丝粒染色质相结合动粒内层紧贴动粒内层紧贴着丝粒异染色质着丝粒异染色质,
9、外层主要与微外层主要与微管束相联管束相联由着丝粒和动粒共同组成的功能单位称由着丝粒和动粒共同组成的功能单位称着丝着丝粒粒-动粒复合体动粒复合体(Centromere-kinetochorecomplex,CKC).现在学习的是第19页,共98页着丝粒着丝粒-动粒复合体结构动粒复合体结构动粒动粒结构域结构域中心结构域中心结构域配对结构域配对结构域卫星卫星DNA染染色色单单体体染染色色单单体体马达蛋白马达蛋白马达蛋白马达蛋白动粒动粒动粒动粒现在学习的是第20页,共98页后期后期姊妹染色体单体分开并移向两极姊妹染色体单体分开并移向两极现在学习的是第21页,共98页末期末期从子染色体到达两极,至形成两
10、个新细胞从子染色体到达两极,至形成两个新细胞为止的时期。涉及子为止的时期。涉及子核的形成核的形成和和胞质分裂胞质分裂两个方面。两个方面。现在学习的是第22页,共98页末期子核的形成与胞质分裂末期子核的形成与胞质分裂末期子核的形成,经历了染色体解聚缩,末期子核的形成,经历了染色体解聚缩,核仁出现和核膜重新形成核仁出现和核膜重新形成。核分裂与胞质分裂(核分裂与胞质分裂(cytokinesis)是)是相继发生的,属于两个分离的过程相继发生的,属于两个分离的过程.细胞的胞质分裂是通过胞质收缩环的收缩细胞的胞质分裂是通过胞质收缩环的收缩实现实现;收缩环处于细胞质的周边收缩环处于细胞质的周边,由由微丝微丝
11、(大量平行排列的大量平行排列的肌动蛋白肌动蛋白)组成组成.现在学习的是第23页,共98页现在学习的是第24页,共98页有丝分裂期细胞发生分裂障碍有丝分裂期细胞发生分裂障碍有丝分裂期细胞发生分裂障碍有生理和病理两种情况有丝分裂期细胞发生分裂障碍有生理和病理两种情况:病理状态下分裂障碍的细胞有可能触发有丝分裂危病理状态下分裂障碍的细胞有可能触发有丝分裂危象象(mitoticcatastrophe);有丝分裂危象是由异常的有丝有丝分裂危象是由异常的有丝分裂所导致的细胞死亡的一种形式,细胞可呈多倍体、分裂所导致的细胞死亡的一种形式,细胞可呈多倍体、非整倍体,可出现多核(奇数核)、巨核,胞浆移动障非整倍
12、体,可出现多核(奇数核)、巨核,胞浆移动障碍,额外的中心体及微核形成等碍,额外的中心体及微核形成等.生理状态的分裂障碍大多为胞质分裂滞后或无生理状态的分裂障碍大多为胞质分裂滞后或无胞质分裂胞质分裂.如大多数昆虫的卵,核可进行多次分裂而如大多数昆虫的卵,核可进行多次分裂而无胞质分裂,某些藻类的多核细胞可长达数尺,以无胞质分裂,某些藻类的多核细胞可长达数尺,以后胞质才分裂形成单核细胞。另外后胞质才分裂形成单核细胞。另外,许多真核生物的许多真核生物的血细胞也有上述特点血细胞也有上述特点.现在学习的是第25页,共98页减数分裂(减数分裂(Meiosis)特点:特点:DNA复制复制一次一次,细胞连续分裂
13、,细胞连续分裂两次两次,形成,形成单倍体单倍体的精子和卵子,通过受精作用又恢的精子和卵子,通过受精作用又恢复复二倍体二倍体分裂过程中同源染色体间发生分裂过程中同源染色体间发生交换交换,使配,使配子的遗传多样化,增加了后代的适应性,子的遗传多样化,增加了后代的适应性,是保证生物物种染色体数目稳定的机制,是保证生物物种染色体数目稳定的机制,也是物种适应环境变化不断进化的机制也是物种适应环境变化不断进化的机制。现在学习的是第26页,共98页减数分裂前期减数分裂前期I减数分裂的特殊过程主要发生在前期减数分裂的特殊过程主要发生在前期I该期人为划分为该期人为划分为5个时期:个时期:细线期(细线期(lept
14、otene)偶线期(偶线期(zygotene)粗线期(粗线期(pachytene)双线期(双线期(diplotene)终变期(终变期(diakinesis)现在学习的是第27页,共98页细线期细线期染色体呈细线状染色体呈细线状,持续时间最长,占减数,持续时间最长,占减数分裂周期的分裂周期的40%。细线期虽然染色体已经。细线期虽然染色体已经复制,但光镜下分辨不出两条染色单体。复制,但光镜下分辨不出两条染色单体。现在学习的是第28页,共98页偶线期偶线期同源染色体配对的时期,这种配对称为同源染色体配对的时期,这种配对称为联联会会(synapsis);这一时期同源染色体间形;这一时期同源染色体间形成
15、成联会复合体联会复合体(synaptonemalcomplex,SC);在光镜下可以看到两条结合在一起的染色在光镜下可以看到两条结合在一起的染色体,称为体,称为二价体二价体(bivalent););每一对同源染色体都经过复制,含四个染每一对同源染色体都经过复制,含四个染色单体,所以又称为色单体,所以又称为四分体四分体(tetrad)。)。现在学习的是第29页,共98页偶线期图偶线期图联会复合体联会复合体联会复合体联会复合体现在学习的是第30页,共98页联会复合体(联会复合体(SC)由两条同源染色体沿纵轴形成,外观呈由两条同源染色体沿纵轴形成,外观呈梯子梯子状状;能够帮助能够帮助交换交换的完成:
16、粗线期的完成:粗线期SC上有上有重组节重组节(与(与SC宽度相近,为电子致密球状小体),宽度相近,为电子致密球状小体),是交换发生(是交换发生(DNA重组)的部位;重组)的部位;主要由碱性蛋白质和主要由碱性蛋白质和RNA组成,并含有少量组成,并含有少量DNA;形成于偶线期,成熟于粗线期,消失于双线期形成于偶线期,成熟于粗线期,消失于双线期现在学习的是第31页,共98页联会复合体联会复合体姐妹染色单体姐妹染色单体和(父本的)和(父本的)姐妹染色单体姐妹染色单体和(母本的)和(母本的)中央成分中央成分侧体侧体现在学习的是第32页,共98页粗线期粗线期染色体变短,结合紧密,染色体变短,结合紧密,光镜
17、下只在局部可以区分同源染色体,光镜下只在局部可以区分同源染色体,同源染色体的非姊妹染色单体之间存在交叉同源染色体的非姊妹染色单体之间存在交叉(片断交换);联会复合体上的重组节与(片断交换);联会复合体上的重组节与DNA的重组有关。的重组有关。现在学习的是第33页,共98页粗粗线线期期图图现在学习的是第34页,共98页双线期双线期联会的同源染色体相互排斥、开始分离,但联会的同源染色体相互排斥、开始分离,但在交叉点在交叉点(chiasma)上还保持着联系上还保持着联系交叉交叉端化端化(terminalization)联会复合体开始消失联会复合体开始消失二价体二价体(四分体)(四分体)现在学习的是第
18、35页,共98页终变期终变期二价体显著变短,并向核周边移动,在核二价体显著变短,并向核周边移动,在核内均匀散开;内均匀散开;交叉端化过程发展交叉端化过程发展交叉数目减少,多只交叉数目减少,多只有一二个交叉;有一二个交叉;核仁开始消失;核仁开始消失;核被膜解体核被膜解体。现在学习的是第36页,共98页减数分裂分期减数分裂分期中期中期I后期后期I二价体的两条同源染色体分开,分别向两极移动二价体的两条同源染色体分开,分别向两极移动同源染色体随机分向两极,染色体重组,人类染色同源染色体随机分向两极,染色体重组,人类染色体重组概率有体重组概率有2的的23次方个次方个末期末期I减数分裂间期减数分裂间期减数
19、分裂减数分裂II分为前、中、后、末四个四期,与有丝分裂相似分为前、中、后、末四个四期,与有丝分裂相似结果:一个精母细胞形成结果:一个精母细胞形成4个精子;个精子;一个卵母细胞形成个卵子及一个卵母细胞形成个卵子及2-3个极体。个极体。现在学习的是第37页,共98页减数分裂模式图一减数分裂模式图一现在学习的是第38页,共98页减数分裂模式图二减数分裂模式图二减数分裂前的细减数分裂前的细胞胞父本的父本的母本的母本的染色单体染色单体联会联会现在学习的是第39页,共98页减数分裂后重组模式减数分裂后重组模式现在学习的是第40页,共98页Chromosome recombination Minimum n
20、umber of gamete types=2n,In humans,n=23现在学习的是第41页,共98页Chromosome recombination 现在学习的是第42页,共98页有丝分裂与减数分裂的比较有丝分裂与减数分裂的比较减数分裂前期有同源染色体配对(联会);减数分裂前期有同源染色体配对(联会);减数分裂遗传物质交换(非姐妹染色单体减数分裂遗传物质交换(非姐妹染色单体片段交换);片段交换);减数分裂中期后染色体独立分离,而有丝减数分裂中期后染色体独立分离,而有丝分裂则着丝点裂开后均衡分向两极;分裂则着丝点裂开后均衡分向两极;减数分裂完成后染色体数减半;减数分裂完成后染色体数减半;
21、分裂中期着丝点在赤道板排列有差异:分裂中期着丝点在赤道板排列有差异:减数分裂中同源染色体的着丝点分别排减数分裂中同源染色体的着丝点分别排列于赤道板两侧,而有丝分裂时则整齐地列于赤道板两侧,而有丝分裂时则整齐地排列在赤道板上排列在赤道板上现在学习的是第43页,共98页细胞周期细胞周期现在学习的是第44页,共98页2001年年诺贝尔生理医学生理医学奖获奖者(从左至右)者(从左至右)Leland Hartwell、Tim Hunt和和Paul Nurse。2001的诺贝尔生理医学奖授予了3位研究细胞周期并取得卓越成就的科学家现在学习的是第45页,共98页概念及分期概念及分期概念:概念:由细胞分裂结束
22、到下一次细胞分裂结束由细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束所经历的过程。所经历的过程。分期:分期:G1期期(gap1),指从有丝分裂完成到,指从有丝分裂完成到DNA复复制之前的间隙时间。制之前的间隙时间。S期期(synthesisphase),指,指DNA复制的时复制的时期。期。G2期期(gap2),指,指DNA复制完成到有丝分裂复制完成到有丝分裂开始之前的一段时间。开始之前的一段时间。M期期又称又称D期期(mitosisordivision),细胞,细胞分裂开始到结束。分裂开始到结束。现在学习的是第46页,共98页EucaryoticCellCycle现在学习的是第47页,共98页G1期期细胞生
23、长期,主要进行细胞生长期,主要进行RNA和蛋白质和蛋白质的的生物合成生物合成,为为S期的期的DNA合成做准备合成做准备,特特别是合成别是合成DNA的前身物质、的前身物质、DNA聚合酶聚合酶和合成和合成DNA所必不可少的其他酶系所必不可少的其他酶系,以及以及储备能量;储备能量;整个细胞周期中时间变化最大,各种细整个细胞周期中时间变化最大,各种细胞的周期时间的不同,其主要差别在于胞的周期时间的不同,其主要差别在于G1期长短不一期长短不一现在学习的是第48页,共98页S期期从从G1期进入期进入S期是细胞增殖的关键时刻,期是细胞增殖的关键时刻,与与S期激活因子期激活因子(SPF)有关;有关;S期最主要
24、的特征是期最主要的特征是DNA的合成的合成,进行,进行DNA分子的复制,且其合成与组蛋白合成分子的复制,且其合成与组蛋白合成强度同步;强度同步;DNA复制具有严格的程序性复制具有严格的程序性控制控制通常只要通常只要DNA的合成一开始的合成一开始,细胞增殖活细胞增殖活动就会进行下去动就会进行下去,直到分成两个子细胞直到分成两个子细胞现在学习的是第49页,共98页G2期期G2期又称期又称“有丝分裂准备期有丝分裂准备期”,主要为后主要为后面的面的M期做准备;期做准备;DNA的合成已终止的合成已终止,仍有仍有RNA和蛋白质的和蛋白质的合成合成,但其合成量逐渐减少但其合成量逐渐减少:1.微管蛋白的合成微
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