细胞增殖与细胞周期学习教案

1、会计学1第一页，共61页。 细胞生长和分裂也称细胞增殖，是 生命活动的重要特征。 生长表现在细胞体积(tj)的增大。 分裂表现在细胞数目的增多。第1页/共61页第二页，共61页。 细胞完成生长(shngzhng)和分裂的全过程称为细胞增殖周期，简称细胞周期。 细胞周期包括细胞分裂的物质准备和细胞分裂两个相互连续的过程。 第2页/共61页第三页，共61页。v细胞增殖是生物繁育的基础。v成体生物通过细胞增殖来弥补(mb)生命活动过程中的细胞损失。v细胞增殖受到严密的调控。第3页/共61页第四页，共61页。v对细胞增殖和细胞周期的研究具有重要的理论与实践意义。v 理论上，如组织和器官的形成(xngc

2、hng)。v 实践上，肿瘤的治疗。第4页/共61页第五页，共61页。第一节第一节 细胞分裂是细胞增殖主要细胞分裂是细胞增殖主要(zhyo)(zhyo)方式方式1.1.细胞分裂的概念细胞分裂的概念 一个细胞分裂成两个子代细胞的过程。在真核一个细胞分裂成两个子代细胞的过程。在真核细胞中通常包括细胞中通常包括(boku)(boku)细胞核分裂和紧随其后的细胞核分裂和紧随其后的细胞质分裂。细胞质分裂。第5页/共61页第六页，共61页。第6页/共61页第七页，共61页。2. 细胞分裂的方式(fngsh) 有丝分裂 mitosis 是体细胞分裂的主要方式(fngsh)无丝分裂 amitosis 是一种少见

3、的细胞分裂方式(fngsh)减数分裂 miosis 是发生于生殖细胞成熟阶段的细胞分裂方式(fngsh)第7页/共61页第八页，共61页。一、有丝分裂一、有丝分裂(yu s fn li)是体细胞分裂是体细胞分裂的主要方式的主要方式有丝分裂有丝分裂(yu s fn li)是体细胞分裂的主要方是体细胞分裂的主要方式，其特点是细胞通过纺锤体将遗传物质精确式，其特点是细胞通过纺锤体将遗传物质精确地等分到两个子细胞中去，以保证细胞在增殖地等分到两个子细胞中去，以保证细胞在增殖的过程中保持遗传稳定。的过程中保持遗传稳定。有丝分裂有丝分裂(yu s fn li)可分为前期、中期、后可分为前期、中期、后期和末

4、期四个过程。期和末期四个过程。在有丝分裂在有丝分裂(yu s fn li)前是分裂间期前是分裂间期(interphase) ，包括，包括G1期、期、S期和期和G2期，主要期，主要进行进行DNA复制等准备工作。复制等准备工作。第8页/共61页第九页，共61页。动物细胞有丝分裂动物细胞有丝分裂(yu s fn li)过程过程第9页/共61页第十页，共61页。植物植物(zhw)细胞有丝分细胞有丝分裂过程裂过程第10页/共61页第十一页，共61页。1.前期（prophase）（1）染色质凝集成染色体染色质凝集是细胞进入有丝分裂前期的标志(biozh)。前期开始时，染色质开始浓缩，由原来的线性染色质，经

5、过进一步螺旋化、折叠和包装，形成光镜下可辨的早期染色体结构。第11页/共61页第十二页，共61页。 早期染色体由两条棒状的染色单体并列早期染色体由两条棒状的染色单体并列(bngli)(bngli)而成，中间有着丝粒而成，中间有着丝粒(centromere)(centromere)相连。着丝粒相连。着丝粒的外侧部附有动粒（的外侧部附有动粒（kinetochorekinetochore），动粒是染），动粒是染色体与纺锤体中的动粒微管相连的部位。色体与纺锤体中的动粒微管相连的部位。第12页/共61页第十三页，共61页。第13页/共61页第十四页，共61页。(2) (2) 核膜破裂和核仁消失核膜破裂和

6、核仁消失核纤层纤维磷酸化，降解为可溶的核纤层蛋白。核纤层纤维磷酸化，降解为可溶的核纤层蛋白。核膜失去核膜失去(shq)(shq)核纤层的支持，裂解成小泡，核纤层的支持，裂解成小泡，分散到胞质中。由于染色体的凝集，核仁中的分散到胞质中。由于染色体的凝集，核仁中的DNADNA分别参加到各自所属的染色体的组装中，核分别参加到各自所属的染色体的组装中，核仁中的仁中的RNARNA和蛋白质分散在细胞质中。和蛋白质分散在细胞质中。第14页/共61页第十五页，共61页。(3) (3) 分裂分裂(fnli)(fnli)极的确定和纺锤体的形极的确定和纺锤体的形成成中心体在间期也进行了复制。前期两个中心体彼此分开，

7、并分别(fnbi)向两极移动。第15页/共61页第十六页，共61页。中心体具有微管组织中心的作用，其周围聚集大中心体具有微管组织中心的作用，其周围聚集大量量(dling)的放射状排列的微管，称为星体。星的放射状排列的微管，称为星体。星体周围微管可分为三种：体周围微管可分为三种：极间微管，是两个星体之间的微管，在赤道附极间微管，是两个星体之间的微管，在赤道附近相互重叠，形成重叠区，重叠区微管之间有动近相互重叠，形成重叠区，重叠区微管之间有动力蛋白。重叠区微管的游离端加长，在动力蛋白力蛋白。重叠区微管的游离端加长，在动力蛋白的作用下相互滑动，可不断把星体推向两极。的作用下相互滑动，可不断把星体推向

8、两极。动粒微管，是从中心体发生并与染色体动粒相动粒微管，是从中心体发生并与染色体动粒相连的微管。动粒微管与染色体动粒相连处微管可连的微管。动粒微管与染色体动粒相连处微管可缩短，将染色单体拉向两极。缩短，将染色单体拉向两极。第16页/共61页第十七页，共61页。星体微管，位于星体周围，其游离端伸向周围星体微管，位于星体周围，其游离端伸向周围胞质。胞质。由两端由两端(lin dun)(lin dun)星体、星体微管、极间微管星体、星体微管、极间微管和动粒微管组合形成的纺锤形结构称为纺锤体或和动粒微管组合形成的纺锤形结构称为纺锤体或有丝分裂器。有丝分裂器。第17页/共61页第十八页，共61页。第18

9、页/共61页第十九页，共61页。l组成：中心粒(一对)、无定形基质。 l周期变化：在间期（S期）完成(wn chng)复制，在前期移向两极，参与形成纺锤体。l功能：生成星体周围微管。第19页/共61页第二十页，共61页。中心中心(zhngxn)体周体周期期第20页/共61页第二十一页，共61页。中心中心(zhngxn)体周期体周期第21页/共61页第二十二页，共61页。2.2.中期中期(zhngq)(zhngq)（ metaphase metaphase ）前期前期(qinq)动画动画v所有染色体排列在赤道板上，标志中期的开始。v纺锤体呈典型的纺锤样。位于染色体两侧的动粒微管长度(chngd)

10、相等，作用力均衡。第22页/共61页第二十三页，共61页。纺锤体纺锤体第23页/共61页第二十四页，共61页。纺锤体和中期纺锤体和中期(zhngq)染色体染色体第24页/共61页第二十五页，共61页。中期中期(zhngq)染染色体色体第25页/共61页第二十六页，共61页。中期中期(zhngq)染染色体色体第26页/共61页第二十七页，共61页。中期中期(zhngq)染染色体色体中期中期(zhngq)动画动画第27页/共61页第二十八页，共61页。3.3.后期后期(huq)(huq)（ anaphase anaphase ）l标志(biozh)：两个染色单体完全分开，向两极移动。l当染色单体到

11、达两极，标志(biozh)后期结束。第28页/共61页第二十九页，共61页。v在后期A，动粒微管变短，两个染色单体向两极运动。v在后期B，极间微管长度增加(zngji)，纺锤体两极之间的距离逐渐拉长。v 后期后期(huq)动动画画v后期可分为(fn wi)两个连续的阶段：后期A和后期B。第29页/共61页第三十页，共61页。l染色单体到达纺锤体两极即进入末期。染色单体到达纺锤体两极即进入末期。l主要标志是两个子细胞核的形成主要标志是两个子细胞核的形成(xngchng)和和胞质分裂。胞质分裂。l主要形态学变化：主要形态学变化：l（1）染色体的解聚和细胞核的重新形成）染色体的解聚和细胞核的重新形成

12、(xngchng)l 染色单体开始去浓缩，在每个染色单体的周围染色单体开始去浓缩，在每个染色单体的周围核膜开始重建，核孔复合体、核膜开始重建，核孔复合体、Golgi体和体和ER重新重新形成形成(xngchng)。另外，核仁也重新形成。另外，核仁也重新形成(xngchng)。至此，有丝分裂的细胞核分裂过。至此，有丝分裂的细胞核分裂过程已经完成。程已经完成。第30页/共61页第三十一页，共61页。（2 2）胞质分裂最后将细胞）胞质分裂最后将细胞(xbo)(xbo)分成两个子细胞分成两个子细胞(xbo)(xbo)l胞质分裂开始于细胞分裂的后期，完成胞质分裂开始于细胞分裂的后期，完成于细胞分裂的末期。

13、于细胞分裂的末期。l胞质分裂开始时，在赤道板周围细胞膜胞质分裂开始时，在赤道板周围细胞膜及相应的胞质开始下陷及相应的胞质开始下陷(xi xin)(xi xin)，形，形成环形缢缩，称为分裂沟成环形缢缩，称为分裂沟(furrow)(furrow)。分。分裂沟逐渐加深，直至两个子代细胞完全裂沟逐渐加深，直至两个子代细胞完全分开。分开。第31页/共61页第三十二页，共61页。胞质分裂胞质分裂(fnli)沟沟第32页/共61页第三十三页，共61页。l肌动蛋白和肌球蛋白参与了分裂沟的形成和整个胞质分裂过程(guchng)。l大量的肌动蛋白和肌球蛋白装配形成微丝束，环绕细胞，称为收缩环(contracti

14、le ring)。收缩环收缩，分裂沟加深，直至两个子细胞相互分离。第33页/共61页第三十四页，共61页。收缩收缩(shu su)环环第34页/共61页第三十五页，共61页。收缩收缩(shu su)环环第35页/共61页第三十六页，共61页。胞质分裂胞质分裂(fnli)第36页/共61页第三十七页，共61页。l胞质分裂可简单归纳为4个步骤(bzhu)：分裂沟位置确定、肌动蛋白聚集和收缩环形成、收缩环收缩、收缩环处细胞膜融合形成两个子细胞。l 第37页/共61页第三十八页，共61页。l有丝分裂包括(boku)核分裂、胞质分裂。l三个最重要的特征：l染色质凝集l纺锤体出现l收缩环出现有丝分裂有丝分

15、裂(yu s fn li)全过程动画全过程动画第38页/共61页第三十九页，共61页。染色体准确(zhnqu)等分机制l纺锤体产生的合力-决定染色体运动的方向l1.极间微管重叠区微管之间相互滑动对两极星体(xngt)产生的推力。l2.动粒微管与染色体动粒之间的相互作用对染色体产生拉力。l3.星体(xngt)微管与细胞膜之间相互作用使星体(xngt)稳定在细胞两极的作用力。l4.两条姐妹染色单体在着丝粒处形成的粘着力。l姐妹染色单体分开是染色体向两极运动的重要条件l动粒与微管的连接处是染色体向两极运动的重要作用点l微管动力蛋白是染色体运动的动力第39页/共61页第四十页，共61页。二、减数分裂二

16、、减数分裂(jin sh fn li)概念：概念：减数分裂是细胞仅进行一次减数分裂是细胞仅进行一次DNADNA复制，复制，随后进行两次分裂，染色体数目减半随后进行两次分裂，染色体数目减半(jin bn)(jin bn)的一种特殊的有丝分裂。的一种特殊的有丝分裂。减数分裂主要是生殖细胞的分裂方式。减数分裂主要是生殖细胞的分裂方式。第40页/共61页第四十一页，共61页。减数分裂的意义：保证染色体数目稳定(wndng)；物种适应环境变化不断进化。通过受精作用，恢复二倍体。同源染色体间发生交换，使配子多样化，增加了后代的适应性。第41页/共61页第四十二页，共61页。减数分裂减数分裂(jin sh

17、fn li)(jin sh fn li)特点特点v遗传物质只复制一次，细胞连续分裂两次，导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致染色体数目减半vS S期持续时间较长期持续时间较长v减数分裂的第一次分裂主要标志是同源染色体减数分裂的第一次分裂主要标志是同源染色体的分开，第二次分裂是姐妹染色单体的分开，第二次分裂是姐妹染色单体(dn t)(dn t)分开。分开。v同源染色体在减数分裂期同源染色体在减数分裂期I(MeiosisI)I(MeiosisI)配对联配对联会、基因重组会、基因重组第42页/共61页第四十三页，共61页。l前期I-染色质凝集，同源染色体间片段交换l 细线期l

18、 偶线期l 粗线期l 双线期l 终变期l中期I染色体排列在赤道面上l后期I染色体分离向两极运动l末期(mq)I及间期染色体到达两极第43页/共61页第四十四页，共61页。l与有丝分裂(yu s fn li)过程类似l不发生DNA复制l子细胞中，有23条以单体为单位的染色体，DNA含量为n第44页/共61页第四十五页，共61页。第45页/共61页第四十六页，共61页。第46页/共61页第四十七页，共61页。三、无丝分裂三、无丝分裂(fnli)在低等动物中较常见，而在哺乳动物和人中少见在低等动物中较常见，而在哺乳动物和人中少见。也进行也进行DNADNA复制，但染色质不凝集。复制，但染色质不凝集。主

19、要是细胞核拉长，中间变窄成核颈，最后形成主要是细胞核拉长，中间变窄成核颈，最后形成(xngchng)(xngchng)哑铃状，核颈进一步变细，最后断哑铃状，核颈进一步变细，最后断开形成开形成(xngchng)(xngchng)两个子核。细胞膜和细胞质两个子核。细胞膜和细胞质在中间形成在中间形成(xngchng)(xngchng)环状缢缩，最后断开形环状缢缩，最后断开形成成(xngchng)(xngchng)两个子细胞。两个子细胞。无丝分裂不能将遗传物质等分给子细胞。无丝分裂不能将遗传物质等分给子细胞。第47页/共61页第四十八页，共61页。第二节第二节 细胞周期为细胞细胞周期为细胞 有丝分裂有

20、丝分裂(yu s fn (yu s fn li)li)所经历的过程所经历的过程一、细胞周期的概念一、细胞周期的概念(ginin)细胞细胞(xbo)(xbo)周期，又称细胞周期，又称细胞(xbo)(xbo)生命周期生命周期或细胞或细胞(xbo)(xbo)增殖周期，是指细胞增殖周期，是指细胞(xbo)(xbo)从从上一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂结束所上一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂结束所经历的过程。经历的过程。第48页/共61页第四十九页，共61页。哺乳动物细胞标准的细胞周期包括(boku)G1期，S期，G2期，M期。细胞沿着G1S G2MG1周期性运转，其中S期进行DNA的合成，又称DNA

21、合成期； M期即有丝分裂期。 （一）细胞周期时相组成（一）细胞周期时相组成(z (z chn)chn)第49页/共61页第五十页，共61页。第50页/共61页第五十一页，共61页。1. 细胞周期时间(shjin)测定2. 基本原理是选择细胞周期中有变化规律的物质作标记，通过观察这些标记物在细胞周期中的变化，间接计算细胞周期各时相的时间(shjin)。3. （1） 3H-TdR（胸腺嘧啶核苷）标记的有丝分裂标记法第51页/共61页第五十二页，共61页。 流式细胞分选仪测定 通常与细胞同步化方法相结合，监测细胞DNA含量在不同时间的变化，从而确定(qudng)细胞周期时间的长短。第52页/共61页

22、第五十三页，共61页。概念：细胞周期同步化是指自然发生或人工(rngng)造成的使细胞群体处于同一细胞周期时相的过程。(cell synchronization)第53页/共61页第五十四页，共61页。同步化方法：同步化方法：（1 1）选择性细胞同步化）选择性细胞同步化如震荡法（有丝分裂摇落法）收集如震荡法（有丝分裂摇落法）收集M M期期细胞细胞（2 2）化学法）化学法利用利用(lyng)(lyng)化学药物，将细胞阻断在化学药物，将细胞阻断在细胞周期的某一时相，使细胞同步化。细胞周期的某一时相，使细胞同步化。第54页/共61页第五十五页，共61页。第55页/共61页第五十六页，共61页。（三

23、）细胞（三）细胞(xbo)在体内的增殖特在体内的增殖特性性根据增殖特点，细胞分三类：根据增殖特点，细胞分三类：（1 1）GoGo期细胞期细胞 ( (休眠细胞休眠细胞) ) 一般情况下不增殖，当受到损伤后，又重新进入一般情况下不增殖，当受到损伤后，又重新进入(jnr)(jnr)细胞周期，如肝细胞、血管内皮细胞等。细胞周期，如肝细胞、血管内皮细胞等。（2 2）终末分化细胞）终末分化细胞 完全失去了增殖能力，如成人心肌细胞、神经细完全失去了增殖能力，如成人心肌细胞、神经细胞等。胞等。（3 3）连续不断分裂的细胞）连续不断分裂的细胞 主要包括造血干细胞、皮肤的表皮细胞、消化道主要包括造血干细胞、皮肤的表皮细胞、消化道、阴道上皮等。、阴道上皮等。第56页/共61页第五十七页，共61页。二、细胞周期各时相的细胞形态二、细胞周期各时相的细胞形态(xngti)和分子和分子事件事件一是在一是在G1G1期、期、S S期和期和