普通生物学05细胞的分裂与分化

1、细胞的分裂和分化细胞的分裂和分化一、细胞周期与细胞分裂一、细胞周期与细胞分裂二、细胞分化二、细胞分化三、细胞衰老与细胞凋亡三、细胞衰老与细胞凋亡2个体正常发育过程中 细胞数目增加有控制的细胞分裂 细胞类型的增加有序的细胞分化 细胞分化的关键在于特异性蛋白质的合成-基因选择性表达（基因组保持相同）3一、细胞周期与细胞分裂一、细胞周期与细胞分裂细胞周期(cell cycle)：细胞从第一次分裂开始到第二次分裂开始所经历的全过程，期间细胞遗传物质和其它内含物分配给子细胞。有丝分裂细胞周期分为： 分裂间期(interphase): G1, S(DNA合成期), G2 有丝分裂期（mitosis,M期）

2、细胞沿着G1SG2M周期性运转。4细胞周期时间长短 取决于G1期。间期：主要完成染色体复制：DNA复制、有关蛋白质合成、细胞器的增加分裂期：染色体、纺锤体出现，染色体平均分配到两个子细胞中。 分前期、前中期、中期、后期和末期。5 不同细胞的细胞周期时间差异很大，主要差别在G1期 细胞类型 细胞周期时间 早期蛙胚胎细胞 30分钟 酵母菌细胞 1.53小时 小肠上皮细胞 12小时 细胞培养成纤维细胞 20小时 人肝细胞 年6 染色质凝缩形成染色体(chromosome)，核仁(nucleolus)解体，纺锤体(spindle)开始装配。 染色体由两条染色单体(chromatid)组成，有着丝粒(c

3、entromere)、动粒(kinetochore)。1、前期、前期7纺锤体的形成:中心粒(centriole)中心体(centrosome)星状丝(asterophysis)星体(aster)纺锤体(spindle)82、前中期 核膜破裂：核纤层的磷酸化 解体 纺锤体微管与染色体动粒(kinetochore)结合 染色体移向赤道板(equatorial plane )9动粒微管动粒微管极微管极微管103、中期、中期 染色体排列于赤道板(equatorial plane)上。11染色体行为染色体行为极微管极微管动力微管动力微管星体微管星体微管12姐妹染色单体向两极分离（随机取向）。 4、后期、

4、后期13u分离的两组染色体到达两极并去凝缩，纺锤体消失u核膜重组装：核纤层的去磷酸化 聚合、装配u核仁出现u高尔基体与内质网形成5、末期、末期14l有丝分裂后期赤 道板形成分裂沟l微丝构成收缩环 (1)动物细胞的胞质分裂6、胞质分裂、胞质分裂15(2)植物细胞的胞质分裂 细胞内形成新的细胞膜和细胞壁而将细胞分开。1617动物细胞有丝分裂，注意观察：细胞内染色体变化：复制、出现、排列、分开、解旋。还有核膜消失与重现等。1819二、细胞分化二、细胞分化 细胞分化（cell differentiation）：在个体发育中，同一种相同的细胞经细胞分裂逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异，产生不同细胞

5、类型的过程。 每个细胞均含有一套完整的遗传信息 细胞分化是特定基因在一定时间、空间表达的结果。 细胞分化本质：基因的选择表达 分化的细胞，基因组相同，但基因表达有所不同，从而在形态结构、生理功能和生物学行为上表现差异。201、管家基因(housekeeping gene)：是所有细胞中均要表达的一类基因，其产物对维持细胞基本生命活动是必需的。组织特异性基因（tissuespecific gene):是不同的细胞类型进行特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与特异的生理功能。也称奢侈基因（luxury gene) 。212、u细胞全能性(cell totipotency) ：

6、细胞经分裂和分化后仍具有产生完整有机体的潜能或能力。u干细胞（stem cell）：一类具有自我更新能力(self-renewing)的多潜能细胞，在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。 u根据干细胞所处的发育阶段分为胚胎干细胞(embryonic stem cell)和成体干细胞(somatic stem cell)。u根据干细胞的发育潜能分为三类：全能干细胞(totipotent stem cell)、多能干细胞(pluripotent stem cell)和单能干细胞(unipotent stem cell)。22植物体细胞培养产生完整植株示意图植物体细胞培养产生完整植株示意图2324

7、Dolly羊的诞生说明高度分化的哺乳动物体细胞核也具有发育全能性多莉的出生与三只母羊有关，而多莉与提供细胞核的母羊最相似 。25三、细胞衰老与细胞凋亡三、细胞衰老与细胞凋亡n 细胞衰老（cellular aging ,cell senescence)：多细胞生物体的细胞经过有限次数的分裂以后，细胞增殖能力减弱，结构和功能发生退行性变化，趋向死亡的不可逆的现象。n 衰老和死亡是生命的基本现象，衰老过程发生在生物界的整体水平、种群水平、个体水平、细胞水平以及分子水平等不同的层次。1、26衰老细胞结构变化： 细胞核随分裂次数增加而增大，核膜呈现内折，染色质固缩化 内质网弥散性分散于核周胞质中，粗面内

8、质网减少 线粒体减少，体积膨胀 致密体的生成：脂褐素、老年色素 膜流动性降低，韧性减小 细胞骨架变化，信号传递系统变化27l 细胞凋亡(apoptosis)：细胞在发育过程中由自身基因决定的自动结束生命的过程。由于它受严格的遗传机制控制，所以也称为细胞程序性死亡(programmed cell death, PCD)。l 细胞坏死(necrosis)则是极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激引起的细胞损伤和死亡。2、细胞凋亡28细胞坏死细胞坏死细胞凋亡细胞凋亡n 细胞凋亡过程中，细胞膜反折，包裹断裂的染色质片段或细胞器，形成众多凋亡小体，凋亡小体为附近的细胞吞噬。整个过程中细胞膜保持完好，细胞

9、内容物不泄露，不引起炎症。凋亡细胞被吞噬细胞所吞噬。n 细胞坏死时，细胞膜发生渗漏，细胞内容物被释放到细胞外，导致炎症反应。29 细胞凋亡的生物学意义： 细胞凋亡是生物体内无用的、老化的、或一些损伤的细胞死亡的一种形式，不引起局部组织损伤或炎症反应，主要意义在于生物进化的需要。是保证个体发育、成熟、和维持正常生理过程所必需。（1）清除多余的细胞、（2）清除无用的细胞、（3）清除有害的细胞、（4）清除衰老的细胞30英国人悉尼布雷诺尔、美国人罗伯特霍维茨和英国人约翰苏尔斯顿，因在细胞程序性死亡方面的研究获诺贝尔诺贝尔生理与医学奖。Sydney BrennerH. Robert HorvitzJohn E. Sulston 31细胞生命活动及其相互关系 细胞衰老 细胞增殖 细