高手们的学习经验试题纠错2012年后9细胞增殖

1、细胞周期和细胞分裂细胞周期和细胞分裂细胞增殖细胞增殖(cell proliferation)(cell proliferation)的意义的意义细胞增殖细胞增殖(cell proliferation)(cell proliferation)是细胞生命活动的重要特征是细胞生命活动的重要特征之一之一, ,是生物繁育的基础。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多细胞生物由一个单细胞( (受精卵受精卵) )分裂发育而来，分裂发育而来， 细胞增细胞增殖是多细胞生物繁殖基础。殖是多细胞生物繁殖基础。成体生物仍然需要细胞

2、增殖，主要取代衰老死亡的细胞，成体生物仍然需要细胞增殖，主要取代衰老死亡的细胞， 维持个体细胞数量的相对平衡和机体的正常功能。维持个体细胞数量的相对平衡和机体的正常功能。机体创伤愈合、组织再生、病理组织修复等，机体创伤愈合、组织再生、病理组织修复等，细胞的命运：细胞的命运：Cell division; Cell deathCell division; Cell death So, cell proliferation is one of the most So, cell proliferation is one of the most important characters for lif

3、eimportant characters for lifeIf damaged seriously by UV, mouse will die within several days.一、概念一、概念概念：细胞从一次分裂结束到下一次分裂完成所经历的一概念：细胞从一次分裂结束到下一次分裂完成所经历的一个有序连续的过程。其间细胞遗传物质和其他内含物分配个有序连续的过程。其间细胞遗传物质和其他内含物分配给子细胞。（给子细胞。（cell cyclecell life cyclecell cell cyclecell life cyclecell reproductivereproductive）间期

4、间期(interphase): G1 phase，S phase，G2 phaseM phase: 有丝分裂期有丝分裂期(Mitosis), 胞质分裂胞质分裂期期(Cytokinesis) 细胞沿着细胞沿着G1SG2MG1周期性周期性运转，在间期细胞体积增大运转，在间期细胞体积增大(生长生长)，在，在 M 期细胞期细胞 先是核分裂，接着胞质分裂，先是核分裂，接着胞质分裂，完成一个细胞周期。完成一个细胞周期。细胞周期细胞周期细胞周期时间细胞周期时间根据增殖状况，细胞分类三类根据增殖状况，细胞分类三类连续分裂细胞连续分裂细胞(cycling cell) Dividing continuouslyS

5、tem (cycling cell) Dividing continuouslyStem cells cells 如：动物干细胞、植物分生组织、上皮基底层如：动物干细胞、植物分生组织、上皮基底层休眠细胞休眠细胞(Go(Go细胞细胞) Do not divide normally, but divide ) Do not divide normally, but divide when given an : liver cells, lymphocytes when given an : liver cells, lymphocytes 如：成纤维细如：成纤维细胞胞, ,肝细胞肝细胞终末分化细胞

6、终末分化细胞 Highly specialized, have lost the ability Highly specialized, have lost the ability to divide until they die: muscle cells, red blood cells, to divide until they die: muscle cells, red blood cells, nerve cells nerve cells 如：神经细胞、骨骼肌细胞、血液多核白细胞、如：神经细胞、骨骼肌细胞、血液多核白细胞、有核红细胞有核红细胞 G0 G0期细胞和终末分化细胞的界限

7、有时难以划分，期细胞和终末分化细胞的界限有时难以划分，有的细胞过去认为属于终末分化细胞，目前可能被认为有的细胞过去认为属于终末分化细胞，目前可能被认为是是G0G0期细胞。期细胞。iPSC (induced pluripotential Stem Cell)技术利用iPSC进行疾病的治疗2007 Jeanisch Science 应用iPS诱导产生造血干细胞治疗镰刀性贫血症iPSC的全能型iPSC的 应用：替代治疗性克隆人iPSC细胞系的建立-如何提高效率？2007 Yamanaka Cell2007 Thomson Science2007 George Daley Nature2007年世界上

8、三家实验室先后建立的人iPSC！增殖方式增殖方式有丝分裂有丝分裂体细胞体细胞无丝分裂无丝分裂减数分裂减数分裂性细胞性细胞无丝分裂无丝分裂直接分裂；最简单的一种细胞分类直接分裂；最简单的一种细胞分类方式方式核伸长，中部内凹陷，形成两个子核伸长，中部内凹陷，形成两个子核，整个细胞进一步缢缩为两个子核，整个细胞进一步缢缩为两个子细胞。细胞。1841年在鸡胚的血细胞中年在鸡胚的血细胞中发现，是最早发现的一种发现，是最早发现的一种细胞分裂模式。细胞分裂模式。在高等植物营养比较丰富在高等植物营养比较丰富的部分；在高等动物的上的部分；在高等动物的上皮组织、疏松结缔组织、皮组织、疏松结缔组织、肌肉组织及肝脏等

9、处肌肉组织及肝脏等处近近20年没有被提及，也许年没有被提及，也许前例是假象，研究很少。前例是假象，研究很少。二、有丝分裂细胞的自我繁殖二、有丝分裂细胞的自我繁殖G1期：期：DNA合成预备期；复制前期。代谢旺盛，与合成预备期；复制前期。代谢旺盛，与DNA合成合成启动相关，开始合成细胞生长需要的多种蛋白质、启动相关，开始合成细胞生长需要的多种蛋白质、RNA、糖类、糖类、脂类等，同时染色质去凝集。有些脂类等，同时染色质去凝集。有些G1期的细胞（如营养缺乏）期的细胞（如营养缺乏）进入进入G0期，细胞停止分裂，执行一定的生物学功能。期，细胞停止分裂，执行一定的生物学功能。S期：期：DNA合成期。合成期。

10、DNA和组蛋白同步合成，组成核小体串和组蛋白同步合成，组成核小体串珠结构珠结构 G2期：期： DNA复制完成，在复制完成，在G2期合成一定数量的蛋白质和期合成一定数量的蛋白质和RNA分子，特别是微管蛋白的合成，为分子，特别是微管蛋白的合成，为M期纺锤体组装提供期纺锤体组装提供了原材料。了原材料。M期：期： M期即细胞分裂期，是连续变化的过程，可以人为期即细胞分裂期，是连续变化的过程，可以人为地分为前、前中、中、后、末和胞质分裂时期。最终遗传地分为前、前中、中、后、末和胞质分裂时期。最终遗传物质和细胞内其他物质平均分配给子细胞。物质和细胞内其他物质平均分配给子细胞。细胞周期中不同时相及其主要事件

11、细胞周期中不同时相及其主要事件细胞周期长短测定标记有丝分裂百分率法标记有丝分裂百分率法PLM利用利用3H-TdR（胸腺嘧啶核苷）（胸腺嘧啶核苷）掺入掺入DNA和放射自显影技术。和放射自显影技术。每隔一定时间取样做细胞放射自显影，找出正处于有丝分裂的每隔一定时间取样做细胞放射自显影，找出正处于有丝分裂的细胞，计算其中带细胞，计算其中带3H3H标记的细胞占有丝分裂细胞的百分数，绘标记的细胞占有丝分裂细胞的百分数，绘制曲线即可测得各时相持续时间。制曲线即可测得各时相持续时间。从洗脱，更换培养液开始计时，隔一定时间测从洗脱，更换培养液开始计时，隔一定时间测PLMPLM。很显然，。很显然，在被标记细胞进

12、入在被标记细胞进入M M期之前，期之前，PLM=0 PLM=0 ；从洗脱（；从洗脱（0 0时）到标记细时）到标记细胞开始进入胞开始进入M M期的时间是期的时间是G2G2期持续的时间，记作期持续的时间，记作TG2TG2。 标记细胞将陆续进入标记细胞将陆续进入M M期，期，PLMPLM相应升高；当最早进入相应升高；当最早进入M M期的标期的标记细胞结束记细胞结束M M期时，期时，PLMPLM达到理论最大值达到理论最大值=1=1；所以，从标记细胞；所以，从标记细胞开始进入开始进入M M期到这一时刻所持续的时间即为期到这一时刻所持续的时间即为M M期，记作期，记作TM TM 直到最晚进入直到最晚进入M

13、 M期的标记细胞开始进入期的标记细胞开始进入M M期时，期时，PLMPLM始终保持理始终保持理论最大值论最大值=1=1，然后，随着周期运转，然后，随着周期运转PLMPLM值将下降。那从标记细值将下降。那从标记细胞开始进入胞开始进入M M期到期到PLMPLM开始下降，所持续的时间段即为开始下降，所持续的时间段即为S S期长，期长，记作记作TSTS。在实际工作中测定在实际工作中测定TsTs时，由于各种因素的影响，时，由于各种因素的影响，PLMPLM的最大值的最大值达不到达不到1 1。为减少误差，常采用半高度法读数。即从。为减少误差，常采用半高度法读数。即从PLMPLM值上升值上升到到0.50.5时

14、开始，经历最大值，再下降到时开始，经历最大值，再下降到0.50.5时为止，所经历的时时为止，所经历的时间计为间计为TSTS。 一个细胞周期的总时间，一个细胞周期的总时间，TCTC。 从从M M期开始出现标记细胞并逐期开始出现标记细胞并逐渐消失，到下次渐消失，到下次M M期再次出现标记细胞，所历经时间。期再次出现标记细胞，所历经时间。 事实上由于一个细胞群体中事实上由于一个细胞群体中TCTC和各时相不尽相同，第一个峰和各时相不尽相同，第一个峰常达不到常达不到100%100%，以后的峰会发生衰减，以后的峰会发生衰减，PLMPLM不一定会下降到零，不一定会下降到零，所以实际测量时，常以（所以实际测量

15、时，常以（TG2+1/2TMTG2+1/2TM）-TG2-TG2的方式求出的方式求出TMTM。用用 3H-TdR 给待测细胞以脉冲给待测细胞以脉冲标记（即给动物一次标记（即给动物一次3H-TdR 注射，或加注射，或加3H-TdR 于细胞培于细胞培养液中短暂培养然后洗脱），养液中短暂培养然后洗脱），使在该段时间内已处于使在该段时间内已处于S期不期不同阶段的全部细胞其同阶段的全部细胞其DNA被被3H标记，而处于其它时相的标记，而处于其它时相的细胞则不被标记。细胞则不被标记。有丝分裂具体过程有丝分裂具体过程分裂间期：分裂间期：DNA的复制和有关蛋白质的合成，细胞核内的的复制和有关蛋白质的合成，细胞核

16、内的DNA增加一倍。也是前次形成的细胞的生长期。细胞核中增加一倍。也是前次形成的细胞的生长期。细胞核中的的DNA的量增加一倍，由的量增加一倍，由2n变成变成4n，每个染色体包含一对，每个染色体包含一对4个拷贝的个拷贝的DNA（姐妹染色单体）。（姐妹染色单体）。分裂期：伴随着细胞的核相变化，遗传物质和其他物质平分裂期：伴随着细胞的核相变化，遗传物质和其他物质平均分配给子代细胞。转录和翻译过程暂停。一旦均分配给子代细胞。转录和翻译过程暂停。一旦DNA复制复制结束，如没有外界干扰，细胞的分裂是必然的结果。可人结束，如没有外界干扰，细胞的分裂是必然的结果。可人为地分为前、早中、中、后、末五个时期。为地

17、分为前、早中、中、后、末五个时期。Chromosome replication Chromosome replication during S phase of cell cycleduring S phase of cell cycle前期（前期（prophase） ：染色质螺旋浓缩形成染色体，光镜下可辨染色质螺旋浓缩形成染色体，光镜下可辨早期染色体结构早期染色体结构中心体分开，向两极移动，出现星体，形中心体分开，向两极移动，出现星体，形成纺锤体微管（纺锤丝），形成纺锤体成纺锤体微管（纺锤丝），形成纺锤体在着丝粒处组装另一种蛋白质复合体结构在着丝粒处组装另一种蛋白质复合体结构（动粒）（动粒）

18、前中期前中期(prometaphase)(prometaphase)：始于核膜破裂：始于核膜破裂GolgiGolgi体、体、ERER等细胞器解体，形成小的膜泡等细胞器解体，形成小的膜泡核仁解体，核膜消失，星体发出的微管与染色体的动粒核仁解体，核膜消失，星体发出的微管与染色体的动粒结合，动粒微管、极微管和辅助分子构成纺锤体。结合，动粒微管、极微管和辅助分子构成纺锤体。捕捉住染色体不断运动移向赤道板捕捉住染色体不断运动移向赤道板赤道直径从大到小，两极直径从短到拉长赤道直径从大到小，两极直径从短到拉长不断运动的染色体开始移向赤道板。细胞周期也由前中期逐渐向中期运转。动粒动粒动粒微管动粒微管极微管极微

19、管核膜解体核膜解体星体微管vNuclear envelopes breakdown (Lamin phosphorylation)纺锤体：微管和微管结合蛋白组成包括：星体微管、动粒微管（中心体-动粒）和极微管（中心体-游离）Assembly of kinetochore at the end of prophasev动粒：附着于着丝粒的一种细胞结构，动粒：附着于着丝粒的一种细胞结构，外侧与纺锤体微管附着，内侧与着丝粒外侧与纺锤体微管附着，内侧与着丝粒交织，染色体上连两个动粒。分裂结束交织，染色体上连两个动粒。分裂结束时分别进入子细胞。时分别进入子细胞。S期动粒复制。期动粒复制。v着丝粒：染色体

20、主缢痕部位的染色质。着丝粒：染色体主缢痕部位的染色质。主要由卫星主要由卫星DNA构成构成Schematic representation of the kinetochore中期（中期（metaphase ）：纺锤丝牵引着染色体运动，使每条染色体）：纺锤丝牵引着染色体运动，使每条染色体的着丝点排列在赤道板。染色体整列（染色体中板聚合）的着丝点排列在赤道板。染色体整列（染色体中板聚合）是什么机制确保染色体正确排列在赤道板上？着丝粒微管动态平是什么机制确保染色体正确排列在赤道板上？着丝粒微管动态平衡形成的拉力。衡形成的拉力。侧面观极面观后期（后期（anaphase ）：始于着丝粒纵裂，排列在赤道面

21、上的）：始于着丝粒纵裂，排列在赤道面上的染色体的姐妹染色单体分离成为两条子染色体。染色体的姐妹染色单体分离成为两条子染色体。纺锤丝牵引着子染色体分别向两极移动。（后期纺锤丝牵引着子染色体分别向两极移动。（后期A和后期和后期B）末期末期(telophase) ：?染色体解聚变成染色质染色体解聚变成染色质?动粒微管消失极性微管加长，纺锤丝解聚有丝分裂器动粒微管消失极性微管加长，纺锤丝解聚有丝分裂器逐渐消失逐渐消失?核膜和核仁出现核膜和核仁出现 ，RNARNA合成功能逐渐恢复合成功能逐渐恢复 胞质分裂胞质分裂胞质分裂开始时，大量肌动蛋白和肌球蛋白在中体处组装成微丝胞质分裂开始时，大量肌动蛋白和肌球蛋

22、白在中体处组装成微丝并相互组成微丝束，环绕细胞，称为收缩环（并相互组成微丝束，环绕细胞，称为收缩环（contractile contractile ring)ring)。收缩环收缩、收缩环处细胞膜融合并形成两个子细胞。中。收缩环收缩、收缩环处细胞膜融合并形成两个子细胞。中体也在缢缩过程中越来越小，细胞分开前消失。体也在缢缩过程中越来越小，细胞分开前消失。分裂沟的位置与纺锤体极性微管和钙离子浓度升高的变化有关分裂沟的位置与纺锤体极性微管和钙离子浓度升高的变化有关后期开始，末期结束中体：核中体：核分裂后，分裂后，赤道面周赤道面周围开始聚围开始聚集稠密物集稠密物质，逐渐质，逐渐布满整个布满整个赤道面

23、，赤道面，形成中体形成中体在细胞板两侧不断积累多糖，最后发育成细胞壁。动物细胞和植物细胞不同的特点动物细胞和植物细胞不同的特点n1前期纺锤丝的形成过程前期纺锤丝的形成过程:动物细胞间期动物细胞间期中心体复制，前期一个中心体移向细胞中心体复制，前期一个中心体移向细胞另一极，中心体发出星体，形成纺锤体。另一极，中心体发出星体，形成纺锤体。n2末期胞质分裂末期胞质分裂:动物细胞向内凹陷缢裂；动物细胞向内凹陷缢裂；植物细胞则形成细胞板，向外形成细胞植物细胞则形成细胞板，向外形成细胞壁。壁。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G1期期, G2期非常短期非常短,S

24、期也短期也短(所所有复制子都激活有复制子都激活), 以至认为仅含有以至认为仅含有S期和期和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G1、G2期并不生长，越分裂体积越期并不生长，越分裂体积越小小 细胞周期调控因子和调节机制与一般体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标准的细胞周期基本是一致的几种特殊的有丝分裂几种特殊的有丝分裂酵母细胞的细胞周期酵母细胞的细胞周期n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似n芽殖酵母和裂殖酵母芽殖酵母和裂殖酵母n酵母细胞周期明显特点酵母细胞周期明

25、显特点: :n 酵母细胞周期持续时间较短；酵母细胞周期持续时间较短；n 封闭式细胞分裂封闭式细胞分裂 ，即细胞分裂时核膜不解聚；，即细胞分裂时核膜不解聚；n 纺锤体位于细胞核内；纺锤体位于细胞核内；n 在一定环境下，也进行有性繁殖在一定环境下，也进行有性繁殖植物细胞的细胞周期植物细胞的细胞周期有丝分裂前中期染色体如何依靠有丝分裂前中期染色体如何依靠动粒捕捉纺锤极发出的微管？动粒捕捉纺锤极发出的微管？有丝分裂中的几个问题有丝分裂中的几个问题组成纺锤体的微管：组成纺锤体的微管： 动粒微管：一端与中心体相动粒微管：一端与中心体相连（连（-），另一端与动粒相连），另一端与动粒相连（+） 极微管：一端与

26、中心体相连极微管：一端与中心体相连（-），另一端游离（），另一端游离（+）动粒动粒动粒微管动粒微管极性微管极性微管1。末端捕捉：晚前期，纺锤体的微管通过其末端交替出现聚合（生长）。末端捕捉：晚前期，纺锤体的微管通过其末端交替出现聚合（生长）和解聚（退缩），来随机的探寻染色体。有时微管末端在正向运动（和解聚（退缩），来随机的探寻染色体。有时微管末端在正向运动（+）中，刚好与动粒直接接触，幸运打中。中，刚好与动粒直接接触，幸运打中。2。侧面捕捉：多数情况下，动粒是接触到微管侧面，动粒沿着微管滑动，。侧面捕捉：多数情况下，动粒是接触到微管侧面，动粒沿着微管滑动，这个过程包含染色质动粒蛋白和动粒上的有

27、丝分裂驱动蛋白作用。接着染这个过程包含染色质动粒蛋白和动粒上的有丝分裂驱动蛋白作用。接着染色体滑向微管（色体滑向微管（+）末端，使纺锤体微管稳定下来。）末端，使纺锤体微管稳定下来。使染色体动粒连结在微管（使染色体动粒连结在微管（+）末端，给动粒戴上了微管（）末端，给动粒戴上了微管（+）末端帽子。）末端帽子。v有丝分裂前期微管马达蛋白如何参与中心体极向运动？有丝分裂前期微管马达蛋白如何参与中心体极向运动？极微管向极的相反方向随意生长，经过（极微管向极的相反方向随意生长，经过（-）末端的定向）末端的定向马达蛋白帮助，微管得到正确排列；马达蛋白在微管之间马达蛋白帮助，微管得到正确排列；马达蛋白在微管

28、之间搭桥，并向负极运动，造成纺锤体拉长，中心体分离。搭桥，并向负极运动，造成纺锤体拉长，中心体分离。微管排列后，位于两两微管间的（微管排列后，位于两两微管间的（+）末端）末端-定向有丝分裂定向有丝分裂驱动蛋白，在此时双驱动蛋白驱动蛋白，在此时双驱动蛋白BimC，由它产生的推力使，由它产生的推力使两极分离。此外，定位于质膜上的细胞质动力蛋白则发挥两极分离。此外，定位于质膜上的细胞质动力蛋白则发挥出（出（-）末端）末端-定向力，将星体拉向两极。定向力，将星体拉向两极。b.”踏车踏车”模式：通过此模式，微管模式：通过此模式，微管ap亚基均匀地在动粒微管上解聚，亚基均匀地在动粒微管上解聚，从而达到维持

29、有丝分裂中期纺锤体微管长度的稳定。从而达到维持有丝分裂中期纺锤体微管长度的稳定。通过马达蛋白极向拉力；染色体驱动蛋白推力；纺锤体微管的组装通过马达蛋白极向拉力；染色体驱动蛋白推力；纺锤体微管的组装-去组装，使纺锤体微管保持一定长度，使染色体保持在赤道面上去组装，使纺锤体微管保持一定长度，使染色体保持在赤道面上v有丝分裂中期染色体如何维持在赤道面上？有丝分裂中期染色体如何维持在赤道面上？a.马达蛋白产生的力马达蛋白产生的力牵拉和外推假说牵拉和外推假说 细胞质动力蛋白，其（细胞质动力蛋白，其（-）末端）末端-定向马达定向马达蛋白是位于动粒上，而（蛋白是位于动粒上，而（+）末端）末端-定向马定向马达

30、蛋白是位于纺锤极上，它们相互牵拉着达蛋白是位于纺锤极上，它们相互牵拉着染色体走向纺锤极。染色体走向纺锤极。CENP-E是一种驱动是一种驱动蛋白，不直接介入运动，只是起到将染色蛋白，不直接介入运动，只是起到将染色体动粒微管拴在一起的作用。体动粒微管拴在一起的作用。CENP在有在有丝分裂前中期与微管结合；以后逐渐转移丝分裂前中期与微管结合；以后逐渐转移到动粒上；到有丝分裂后期，到动粒上；到有丝分裂后期，CENP离开离开动粒，转移到纺锤体中间区。动粒，转移到纺锤体中间区。后期后期A：动粒微管变短，（由于马达蛋白的作用造成动粒微管极部运动）染色：动粒微管变短，（由于马达蛋白的作用造成动粒微管极部运动）

31、染色体逐渐向动粒微管的负极运动。当动粒微管越过动粒后，微管的正极末端开体逐渐向动粒微管的负极运动。当动粒微管越过动粒后，微管的正极末端开始解聚，使微管变短，但是靠近极部的动粒微管不发生解聚。始解聚，使微管变短，但是靠近极部的动粒微管不发生解聚。后期后期B：纺锤体拉长和星体极向运动。在重叠区纺锤体驱动蛋白与反向平行的：纺锤体拉长和星体极向运动。在重叠区纺锤体驱动蛋白与反向平行的极性微管蛋白连结，并沿着另一根微管滑行向（极性微管蛋白连结，并沿着另一根微管滑行向（+）末端；在细胞中集合着星）末端；在细胞中集合着星体，细胞质动力蛋白，即（体，细胞质动力蛋白，即（-）末端定向马达蛋白锚定在质膜上，并沿着

32、星体）末端定向马达蛋白锚定在质膜上，并沿着星体微管滑行，从而将极向质膜方向推开；极性微管（微管滑行，从而将极向质膜方向推开；极性微管（+）末端长度增加，由）末端长度增加，由ATP供能，微管发生聚合作用，微管亚基同时加到所有极性微管末端上，从而使供能，微管发生聚合作用，微管亚基同时加到所有极性微管末端上，从而使纺锤体拉长。纺锤体拉长。两极之间的距离逐渐拉长。两极之间的距离逐渐拉长。v有丝分裂后期纺锤丝如何拉着染色体走向极部？有丝分裂后期纺锤丝如何拉着染色体走向极部？动粒微管缩短动粒微管缩短姐妹染色单体向两极运动，姐妹染色单体向两极运动，作用力主要位于动粒处作用力主要位于动粒处从两极发出的极微管在

33、重叠处从两极发出的极微管在重叠处产生的滑动力将两极外推产生的滑动力将两极外推星体微管上产生的拉力粘接将星体微管上产生的拉力粘接将两极拉向两端两极拉向两端细胞分裂后期由ATP驱动的马达蛋白沿微管向极运动使染色体分开ATP驱动的马达驱动的马达蛋白沿微管行走蛋白沿微管行走动粒微管动粒微管染色体染色体动粒动粒vAnaphase B:纺锤体驱动蛋白和细胞质动力蛋白作用纺锤体驱动蛋白和细胞质动力蛋白作用MetaphaseLate anaphase重叠区纺锤体驱动蛋白纺锤体驱动蛋白细胞质动力蛋白细胞质动力蛋白星体星体微管微管极性微管极性微管v有丝分裂后期姐妹染色单体之间的连结如何断开？有丝分裂后期姐妹染色单

34、体之间的连结如何断开？Cohesin 细胞周期中细胞周期中SCF与与APC的活性。的活性。SCF和和APC是多亚基复合体，它们将底物蛋白泛素化，致使底物是多亚基复合体，它们将底物蛋白泛素化，致使底物由蛋白酶体降解。（由蛋白酶体降解。（a）SCF主要在间期有活性，而主要在间期有活性，而APC主要在有丝分裂期有活性。主要在有丝分裂期有活性。APC有两种，有两种，它们的区别在于分别含它们的区别在于分别含Cdc20或或Cdh1亚基，亚基改变亚基，亚基改变APC识别的底物。有丝分裂中，识别的底物。有丝分裂中，APCCdc20比比APCCdh1早激活。早激活。 （b） APCCdc20负责降解抑制后期的蛋

35、白，如负责降解抑制后期的蛋白，如securin，它们的降解促使细，它们的降解促使细胞由中期转至后期。胞由中期转至后期。APCCdh1负责蛋白泛素化（如负责蛋白泛素化（如 M-cyclin）,M-cyclin抑制细胞脱离有丝分裂，抑制细胞脱离有丝分裂，泛素化底物蛋白的降解促使细胞泛素化底物蛋白的降解促使细胞 M-G1期转换。期转换。 Mad2vThe spindle-attachment checkpoint: v Anaphase is delayed until all chromosoms are positioned at the metaphase plate已发现Mad2与Cdc20

36、结合，抑制APC的激活;只有当Mad2分子从所有的染色体上失去后，APC才能被激活，后期才能开始. 三、减数分裂三、减数分裂(Meiosis)(Meiosis)概念：减数分裂是细胞仅进行一次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减数分裂的类型： 配子减数分裂（终端减数分裂）：动物 合子减数分裂（始端减数分裂）：藻类 孢子减数分裂（中间减数分裂）：高等植物减数分裂的遗传学意义减数分裂的遗传学意义既保证了遗传物质的稳定性，又增加了变异。既保证了遗传物质的稳定性，又增加了变异。（1）是二倍体遗传物质减为单倍体的机制。单倍体）是二倍体遗传物质减为单倍体的机制。单倍体的配子互相

37、结合后又恢复了二倍体的形式，保证了的配子互相结合后又恢复了二倍体的形式，保证了遗传的稳定性。遗传的稳定性。（2）形成的单倍体细胞中只含有来自父本和母本的）形成的单倍体细胞中只含有来自父本和母本的其中一条同源染色体。父本和母本的染色体自由组其中一条同源染色体。父本和母本的染色体自由组合可形成多种形式的子细胞。（合可形成多种形式的子细胞。（n对染色体能形成对染色体能形成2n种组合）种组合）（3）同源染色体之间的交换（）同源染色体之间的交换（crossing over）使来）使来自父本和母本的遗传基因有机会重新组合。增加了自父本和母本的遗传基因有机会重新组合。增加了后代的变异（后代的变异（varia

38、tion）。）。减数分裂特点 减减 数数 分分 裂裂 前前 S S 期期 有有 丝丝 分分 裂裂 前前 S S 期期 蝾蝾螈螈 1 10 0天天 1 12 2小小时时 小小鼠鼠 1 14 4小小时时 5 56 6小小时时 小小麦麦 1 12 2小小时时 3 3. .8 8小小时时 酵酵母母 1 1. .0 0小小时时 0 0. .5 5小小时时 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1.减数分裂前间期减数分裂前间期较长的生长期，较长的生长期，G1、S、G2S期较长，是由于每单体长度期较长，是由于每单体长度DNA复制单位的启动复制单位的启动数量减少。数量

39、减少。S期合成期合成DNA总量总量99.7%，剩余在减，剩余在减I前期才进行复前期才进行复制。（发现这些制。（发现这些DNA被分割为被分割为5000-10000个小片段，个小片段，分布于整个基因组中，分布于整个基因组中，L蛋白与上述片段结合，阻蛋白与上述片段结合，阻止复制，这些小片段与前期染色体联会有关）止复制，这些小片段与前期染色体联会有关）G2期是由有丝分裂向减数分裂发展不可逆转的时期。期是由有丝分裂向减数分裂发展不可逆转的时期。但但G2期较短（因其前期长，相当于期较短（因其前期长，相当于G2 期的作用，期的作用，为分裂期作准备）。为分裂期作准备）。 此期较长，较复杂，明显的特征是核体积增

40、加，核内染色体形态变化较大此期较长，较复杂，明显的特征是核体积增加，核内染色体形态变化较大 前期前期I分为细线期，偶线期，粗线期，双线期，终变期等五个阶段分为细线期，偶线期，粗线期，双线期，终变期等五个阶段形成联会复合体形成联会复合体(Synaptonemal Complex, SC)同源染色体间遗传物质重组同源染色体间遗传物质重组,产生新的基因组合产生新的基因组合2.分裂期：分裂期：（1）减数第一次分裂：前期）减数第一次分裂：前期I：持续时间长：持续时间长细线期（凝集期）：染色质凝集为细长线状的染色体，但辨不出细线期（凝集期）：染色质凝集为细长线状的染色体，但辨不出两条染色单体，核体积大，核

41、仁也大。两条染色单体，核体积大，核仁也大。偶线期（配对期）：同源染色体配对偶线期（配对期）：同源染色体配对(区别于有丝分裂的重要特区别于有丝分裂的重要特征征) ，联会结果是，联会结果是2n条单价体变成条单价体变成n条二价体条二价体 。配对部位，沿两。配对部位，沿两对同源染色体长轴形成一特殊结构对同源染色体长轴形成一特殊结构联会复合体（联会复合体（SC）；合）；合成成0.3%的的DNA（Z-DNA）粗线期（重组期）：持续时间长，联会的两同源染色体紧密结合，粗线期（重组期）：持续时间长，联会的两同源染色体紧密结合，同源非姊妹染色单体发生局部交换，形成新的等位基因组合。同源非姊妹染色单体发生局部交换

42、，形成新的等位基因组合。双线期（合成期）：联会的两同源染色体开始分开双线期（合成期）：联会的两同源染色体开始分开 ，但尚未完全分开，但尚未完全分开，连接部位称为交叉。使两条同源染色体在后期分开之前仍保持在一起。连接部位称为交叉。使两条同源染色体在后期分开之前仍保持在一起。交叉结向末端移动并逐渐减少，称为交叉端化交叉结向末端移动并逐渐减少，称为交叉端化 终变期：染色体收缩到最大限度。终变期：染色体收缩到最大限度。 染色体凝集为短棒状，是计数的理染色体凝集为短棒状，是计数的理想时期，（但该期持续的时间较短）。形成环形二价体，十字型二价体想时期，（但该期持续的时间较短）。形成环形二价体，十字型二价体

43、等。等。 核仁消失，核膜开始解体，四分体较均匀分布在细胞核中。核仁消失，核膜开始解体，四分体较均匀分布在细胞核中。早中期早中期I和中期和中期I：核仁核膜消失，纺锤体形成，是中期：核仁核膜消失，纺锤体形成，是中期开始开始的标志。二价体排列于赤道板，着丝粒朝向两极（不同于有丝分的标志。二价体排列于赤道板，着丝粒朝向两极（不同于有丝分裂）。二价体因着丝点位置不同和交叉的情况呈现不同形态。配裂）。二价体因着丝点位置不同和交叉的情况呈现不同形态。配对的同源染色体在染色体微管的牵引下，向赤道面移动，至中期对的同源染色体在染色体微管的牵引下，向赤道面移动，至中期排列于赤道面上。排列于赤道面上。后期后期I：配

44、对的同源染色体分离，在染色体微管牵引下分开，向：配对的同源染色体分离，在染色体微管牵引下分开，向两极移动，同时发生异源染色体的重新组合两极移动，同时发生异源染色体的重新组合末期末期I：染色体解旋，核膜和核仁重现，通过胞质分裂形成两个：染色体解旋，核膜和核仁重现，通过胞质分裂形成两个子细胞，也有的细胞形成两个子核，不进行胞质分裂。子细胞，也有的细胞形成两个子核，不进行胞质分裂。减数分裂间期：有些有一个短暂的间期，但不进行减数分裂间期：有些有一个短暂的间期，但不进行DNA的复制的复制减数第二次分裂：也分为前、早中、中、后、末减数第二次分裂：也分为前、早中、中、后、末前期前期：较短。中期：较短。中期

45、：染色体排列于赤道板上，且染色体由：染色体排列于赤道板上，且染色体由两条染色单体组成的。后期两条染色单体组成的。后期：2条染色单体分开，移向两极。条染色单体分开，移向两极。末期末期：染色体解螺旋，核仁核膜出现。胞质分裂，完成减数：染色体解螺旋，核仁核膜出现。胞质分裂，完成减数分裂的过程。分裂的过程。 1. Chromosomes thicken and e visible but the chromatids remain invisible.2. Centrosomes begin to move towards opposite poles.Meiosis I: A reduction d

46、ivisionProphase I: Leptotene1. Homologous chromosomes enter synapsis.2. The synaptonemal complex forms.Prophase I: ZygoteneMeiosis I: A reduction division1. Synapsis is complete.2. Crossing-over, genetic exchange between nonsister chromatids of a homologous pair, occurs.Prophase I: PachyteneMeiosis

47、I: A reduction division1. Synaptonemal complex dissolves.2. A tetrad of four chromatids is visible.3. Crossover points appear as chiasmata, which hold nonsister chromatids together.4. Meiotic arrest occurs at this time in many species.Prophase I: DiploteneMeiosis I: A reduction division1. Synaptonem

48、al complex dissolves.2. A tetrad of four chromatids is visible.3. Crossover points appear as chiasmata, which hold nonsister chromatids together.4. Meiotic arrest occurs at this time in many species.Prophase I: DiploteneMeiosis I: A reduction division1. Chromatids thicken and shorten.2. At the end o

49、f prophase I, the nuclear membrane (not shown earlier) breaks down and the spindle begins to form.Prophase I: DiakinesisMeiosis I: A reduction division1. Tetrads line up along The metaphase plate.2. Each chromosome of a homologous pair attaches to fibers from opposite poles.3. Sister chromatids atta

50、ch to fibers from the same pole.Metaphase IMeiosis I: A reduction division1. The centromere does not divide.2. The chiasmata migrate off chromatid ends.3. Homologous chromosomes move to opposite poles.Anaphase IMeiosis I: A reduction division1. The nuclear envelope re-forms.2. Resultant cells have h

51、alf the number of chromosomes, each consisting of two sister chromatids.Telophase IMeiosis I: A reduction division1. This is similar to interphase with one important exception: No chromosomal duplication takes place.2. In some species, the chromosomes decondense; in others, they do not.InterkinesisM

52、eiosis I: A reduction divisionMeiosis II: An equational divisionProphase II1.2.3.Chromosomescondense.Centriolesmove toward the poles.The nuclearenvelope breaks1.2.Chromosomesalign at themetaphaseplate.Sisterchromatidsattach to spindlefibers fromopposite poles.Metaphase IIMeiosis II: An equational di

53、visionAnaphase IICentromeresdivide and sisterchromatidsmove toopposite poles.Meiosis II: An equational division1.2.Chromosomesbegin to uncoil.Nuclearenvelopes andnucleoli (notshown) re-form.Telophase IIMeiosis II: An equational divisionCytokinesisThe cytoplasmdivides, formingfour new haploidcells.Me

54、iosis II: An equational division同源染色体分离同源染色体分离非同源染色体自由组合非同源染色体自由组合细线期细线期偶线期偶线期粗线期粗线期减减1中期中期减减1后期后期减减2前期前期减减2末期末期减减2中期中期减减2间期间期减减2后期后期双线期双线期终变期终变期减减1末期末期偶线期偶线期细线期细线期分裂期分裂期终变期终变期双线期双线期粗线期粗线期减数分裂过程的重要特减数分裂过程的重要特征为什么染色体数目征为什么染色体数目减少一半？减少一半？ 1.同源染色体联会。同源染色体联会。 2.每条同源染色体的每条同源染色体的两条染色单体的着丝点两条染色单体的着丝点在减数分裂在

55、减数分裂时不分开，时不分开，直到减数分裂直到减数分裂时才分时才分离。离。 3.减数分裂减数分裂和减数和减数分裂分裂是连续进行的，是连续进行的，其间无间期或间期很短，其间无间期或间期很短，不进行不进行DNA和染色体的和染色体的复制。复制。 比较有丝分裂和减数分裂比较有丝分裂和减数分裂减数分裂减数分裂 I间期间期前期前期I(细线期细线期) 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2.二价体形成二价体形成同源染色体：大小形态相同、结构相似、一条来自父亲一条来自母亲，上面载有等位基因的一对染同源染色体：大小形态相同、结构相似、一条来自父亲一条来自母亲，上面载有等位基因的一对

56、染色体色体前期前期I(粗线期粗线期)1.二价体二价体四分体四分体2.非姐妹染色单非姐妹染色单体之间出现交叉。体之间出现交叉。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.同源染色体某同源染色体某些部分分离些部分分离前期前期I(终变期终变期)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减数分裂减数分裂 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前期前期 II精子和卵

57、子的发生精子和卵子的发生 精子的发生精子的发生1、部位：、部位：睾丸曲精细管中睾丸曲精细管中 2、过程：、过程：(1)增殖期：增殖期：精原细胞精原细胞(2n)，多次有丝分裂，多次有丝分裂(2)生长期：生长期： 体积增大为初级精母细胞体积增大为初级精母细胞(2n)(3)成熟期：成熟期：减数分裂减数分裂第一次：第一次：2个次级精母细胞（个次级精母细胞（n）第二次：第二次：4个精细胞个精细胞(n)(4)变形期：变形期：雄性个体性成熟后，连续进行雄性个体性成熟后，连续进行3、时间：、时间：46XY46XY46XY46XY 46XY 46XY 46XY46XY23X23Y23X23X23Y23Y23X2

58、3X23Y23Y精子发生精子发生精原细胞精原细胞 (2n)初级精母细胞初级精母细胞 (2n)次级精母细胞次级精母细胞 (n)精细胞精细胞 (n)精子精子 (n)增殖期增殖期生长期生长期成熟期成熟期 减数分裂减数分裂变形期变形期卵子的发生卵子的发生1、部位：卵巢、部位：卵巢2、过程：、过程：(1)增殖期：卵原细胞增殖期：卵原细胞(2n)(2)生长期：初级卵母细胞生长期：初级卵母细胞(3)成熟期：减数分裂成熟期：减数分裂第一次：一个次级卵母细胞第一次：一个次级卵母细胞(n) 一个第一极体一个第一极体(n)第二次：一个卵细胞第二次：一个卵细胞(n) 三个第二极体三个第二极体(n)3、 时间：时间：卵

59、原细胞增殖在胚胎早期进行卵原细胞增殖在胚胎早期进行 前期前期I双线期双线期(停顿停顿)性成熟后，每月排放一个卵泡处于中期性成熟后，每月排放一个卵泡处于中期II 受精后，则继续发育受精后，则继续发育未受精，则退化消失未受精，则退化消失46XX46XX46XX46XX 46XX 46XX 46XX46XX23X23X卵子发生卵子发生卵原细胞卵原细胞 (2n)初级卵母细胞初级卵母细胞 (2n)次级卵母细胞次级卵母细胞 (n)卵细胞卵细胞 (n)增殖期增殖期生长期生长期成熟期成熟期 减数分裂减数分裂23X23X 23X 23X第第一一极极 (n)第第二二极极 (n)（一）、细胞周期调控系统的主要作用（

60、一）、细胞周期调控系统的主要作用四、真核细胞周期调控模式四、真核细胞周期调控模式(Cell-Cycle Control) The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2001for their discoveries of key regulators of the cell cycle Leland H. Hartwell R. Timothy (Tim) Hunt Sir Paul M. Nurse USA United Kingdom United Kingdom b. 1939 b. 1943 b. 1949（二）细胞周期检验点（二）细胞周期检验点真核细胞中存在