细胞增殖和其调控

四、减数分裂（MEIOSIS）

◆概念：减数分裂是细胞仅进行一次DNA复制，随即进行两次分裂，染色体数目减半一个特殊有丝分裂。◆发生分裂细胞生殖细胞进行产生配子分裂过程，其结果是产生了染色体组数目减半配子；◆连续两次分裂●第一次减数分裂●第二次减数分裂◆两个基本特点●染色体组数目减半●发生遗传重组1细胞增殖和其调控第1页减数分裂过程2细胞增殖和其调控第2页减数分裂特点◆遗传物质只复制一次，细胞连续分裂两次，造成染色体数目减半◆S期连续时间较长◆同源染色体在减数分裂期I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3细胞增殖和其调控第3页减数分裂意义◆确保了染色体数目在世代交替中恒定,先减半成1n,形成合子时,又成为2n（两性生殖细胞经过减数分裂，染色体数降低二分之一。再经过受精，形成合子，染色体数恢复到体细胞染色体数目）;◆染色体间分离时重组,提供了遗传多样性;◆同源染色体配对时交换重组,提升了基因内、基因间重组频率,加紧了进化速度。4细胞增殖和其调控第4页◆减数分裂是生物有性生殖基础，是生物遗传、生物进化和生物多样性确保。假如在有性生殖过程中没有减数分裂，生殖细胞染色体数不能减半，经过受精，其染色体数将倍增。细胞体积也会对应增加。代代相传，细胞将无法适应环境而受到自然淘汰。

5细胞增殖和其调控第5页

减

数

分

裂

前S期

有

丝

分

裂

前

S

期

蝾螈

10天

12小时

小鼠

14小时

5～6小时

小麦

12小时

3.8小时

酵母

1.0小时

0.5小时

减数分裂前S期与有丝分裂前S期长度比较6细胞增殖和其调控第6页

减数分裂I第一次减数分裂两个特点◆一对复制了同源染色体分开，分别进入两个子细胞，同源染色体分开之前通常要发生交换重组。◆在染色体组中，同源染色体分离是随机，同源染色体组要发生重组合。7细胞增殖和其调控第7页减数分裂染色体行为减数分裂前间期，染色体加倍8细胞增殖和其调控第8页前期I5个阶段9细胞增殖和其调控第9页TheStagesofmeiosisI前期I●主要事件是完成同源染色体配对，在此过程中要发生配对同源染色体间分子重组●该期细分为细线期、偶线期、粗线期、双线期、终变期等。10细胞增殖和其调控第10页StagesoftheprophaseofmeiosisIMicrographsillustratingthemorphologyofchromosomesofthelily.11细胞增殖和其调控第11页减数分裂前期I细线期中期I终变期双线期粗线期偶线期12细胞增殖和其调控第12页◆细线期(leptotenestage,leptonema)又称凝集期(condensationstage)此期主要特点：●染色体已加倍,并凝缩成单细线状,但2条染色单体臂并不分离。13细胞增殖和其调控第13页◆偶线期(zygotenestage,zygonema)又称配对期(Pairingstage)，此期主要特点是：●二价体与四分体▲二价体（bivalent)配对以后，两条同源染色体紧密结合在一起所形成复合结构，称为二价体（bivalent）

▲四分体(tetrad):●合成在S期未合成约0.3％DNA（偶线期DNA，即zygDNA）

14细胞增殖和其调控第14页●联会与联会复合体▲联会(synapsis):同源染色体配正确过程▲联会复合体(synatonemalcomplex):在联会部位形成一个特殊复合结构，称为联会复合体（synaptonemalcomplex）沿同源染色体长轴分布。15细胞增殖和其调控第15页同源染色体（homologouschromosome)（主要）【定

义】形态、结构、遗传组成基本相同和在减数分裂中彼此联会一对染色体，一个来自母方，另一个来自父方。普通在同源染色体上有相同基因座位，所以是二倍体细胞中基因都有两份。

16细胞增殖和其调控第16页同源染色体配对（联会）17细胞增殖和其调控第17页◆粗线期(pachytenestage,pachynema)又称重组期(recominationstage)，主要特点（主要）：●同源染色体之间发生DNA片段交换,产生重组基因组合●连续时间长（几天到几周）●可见重组节（Recombinationnoduble)●合成减数分裂期专有组蛋白18细胞增殖和其调控第18页同源染色体间交换重组19细胞增殖和其调控第19页联会与联会复合体20细胞增殖和其调控第20页◆双线期(diplotenestage)又称合成期(synthesisstage)，主要特点：●同源染色体分离不过不完全，显著可见四分体；●出现交叉：同源染色体依然相联络部位

●鱼类、两栖类、爬行类和鸟类雌性动物等在此期形成灯刷染色体，合成前体mRNA(hnRNA)21细胞增殖和其调控第21页22细胞增殖和其调控第22页◆终变期(diakinesis)又称再凝集期(recondensationstage)。

此期主要特点:●染色体变成紧密凝集状态；●大多数核仁消失,交叉出现端化,姐妹染色体只在着丝粒和端部连接在一起。23细胞增殖和其调控第23页中期I◆核被膜破裂是前期Ⅰ向中期Ⅰ转化标志。纺锤体侵入核区,分散于核中四分体开始向四分体中部移动。◆与有丝分裂不一样是,四分体上有四个着丝点,一侧纺锤体只和同侧两个着丝点相连。最终染色体排列在赤道板上。24细胞增殖和其调控第24页后期I◆同源染色体分开,发生数量减半,而且,染色体移向两极是随机。◆因为每条染色体仍含有两条染色单体,因而每个极仍含有两套染色体。◆不一样同源染色体对向两极移动是随机、独立、父方、母方起源染色体要发生随机组合,有利于减数分裂产物基因组变异。25细胞增殖和其调控第25页末期I及间期◆在自然界中,末期Ⅰ和间期类型有二,一个是没有显著可见染色体去凝集,另一个是完全逆转到间期核状态。◆大多数种类,末期Ⅰ和间期是在第一次及第二次减数分裂期之间短暂停顿,在所知生物中,未见有DNA合成。26细胞增殖和其调控第26页MeiosisII第二次减数分裂分为前期II、中期II、后期II、末期II，最终形成4个单倍体细胞。27细胞增殖和其调控第27页减数分裂I和减数分裂II28细胞增殖和其调控第28页比较有丝分裂与减数分裂

◆有丝分裂是体细胞分裂方式，减数分裂主要是产生配子过程;◆有丝分裂是一次细胞周期,DNA复制一次,分裂一次,染色体由2n→2n;减数分裂是两次细胞周期,DNA复制一次,细胞分裂两次,染色体由2n→1n;◆有丝分裂中,每个染色体是独立活动;减数分裂,染色体要配对、联会、交换和交叉。29细胞增殖和其调控第29页减数分裂与有丝分裂比较30细胞增殖和其调控第30页◆有丝分裂之前,经DNA合成,进入G2期,才进行有丝分裂;减数分裂之前,DNA合成时间很长(99.7%合成,0.3%未合成),一旦合成,即进入减数分裂期,G2期短或没有;◆有丝分裂时间短,1-2小时;减数分裂时间长,20多小时,至几年。31细胞增殖和其调控第31页同源染色体间遗传物质重组32细胞增殖和其调控第32页11.2细胞周期调控

33细胞增殖和其调控第33页细胞周期控制系统34细胞增殖和其调控第34页一、蛋白激酶在细

胞周期调控中作用35细胞增殖和其调控第35页MPF发觉

成熟促进因子(maturationpromotingfactor，MPF）,早期称为M-期促进因子(M-phasepromotingfactor,MPF)，是指M期细胞中存在促进细胞分裂因子36细胞增殖和其调控第36页卵细胞提取物注射试验37细胞增殖和其调控第37页细胞周期蛋白判定◆研究思绪◆试验设计（注意关键步骤用意！！！）●取得同时化受精海胆卵细胞●在有放射性氨基酸培养液中培养●每10分钟取一次样分离纯化蛋白质进行分析◆试验结果●发觉了周期蛋白B(cyclinB)：怎样发觉？●周期蛋白BcDNA克隆与周期蛋白B判定38细胞增殖和其调控第38页Accumulationanddegradationofcyclinsinseaurchinembryos

39细胞增殖和其调控第39页MPF结构组成◆是由两个不一样亚基组成异质二聚体:●催化亚基▲是丝氨酸/苏氨酸型蛋白激酶▲其活性有赖于周期蛋白，故蛋白称为周期依赖性蛋白激酶(cyclin-dependentproteinkinases,Cdks);●调整亚基：周期蛋白(cyclin)。40细胞增殖和其调控第40页MPF结构41细胞增殖和其调控第41页有丝分裂退出：周期蛋白B降解◆细胞周期蛋白基因cDNA分析●N端破坏框(destructionbox)42细胞增殖和其调控第42页

遍在蛋白与周期蛋白降解◆多遍在蛋白化作用(polyubiquitination)●遍在蛋白活化酶(ubiquitin-activatingenzyme,E1)●遍在蛋白缀合酶(ubiquitin-conjugatingenzyme,E2)●遍在蛋白连接酶(ubiquitinligase,E3)◆蛋白酶体降解作用◆促后期复合物(anaphase-promotingcomplex,APC)

43细胞增殖和其调控第43页Polyubiquitination44细胞增殖和其调控第44页APC活性调整控制周期蛋白B降解◆当MPF活性在有丝分裂中期到达最高峰时,它将APC磷酸化并将其激活；◆接着发生周期蛋白B遍在蛋白多聚化,引发周期蛋白B降解；◆因为周期蛋白B是MPF一个必需亚基,它降解势必造成MPF失活；◆在G1期后期,APC失活,使得周期蛋白B浓度升高,同时提升MPF活性,方便进入下一个有丝分裂期。45细胞增殖和其调控第45页Regulationofmitoticcyclinlevelsincyclingcells46细胞增殖和其调控第4