第九章 细胞分裂与细胞周期4

第九章细胞增殖与分化CellproliferationandcelldifferentiationMedicalCellBiology主讲庞实锋博士/讲师电话22896335Email:psf1975@基础学院生物学教研室细胞分裂Celldivision是细胞生命活动的重要特征之一增殖必须受到调控细胞增殖

cellproliferation重点内容细胞增殖

Cellproliferation

细胞分裂Celldivision细胞增殖的概念细胞增殖的方式有丝分裂mitosis减数分裂meiosis细胞增殖

cellproliferation概念

细胞通过生长和分裂，产生与母细胞具有相同遗传特性的子细胞，使细胞数目增加的过程。要点：实现方式：遗传物质的复制；细胞数目增加细胞分裂细胞增殖的意义第一、生命不断地延续、繁衍的基础；第二、生物机体的生长发育依赖细胞增殖；第三、补充生命活动过程中衰老死亡的细胞；第四、有机体创伤的修复依靠细胞增殖实现。

细胞增殖的方式cellproliferation无丝分裂(amitosis)[直接分裂(directdivision)]遗传物质无法平均分配有丝分裂(mitosis)[间接分裂(indirectdivision)]

减数分裂(meiosis)[成熟分裂(maturationdivision)]

细胞分裂

Celldivision有丝分裂mitosis又称间接分裂，特点是细胞通过有丝分裂装置即纺锤体将遗传物质精确的等分到两个细胞中，以保证细胞的遗传稳定性。核分裂胞质分裂前期、中期、后期、末期细胞分裂

Celldivision有丝分裂mitosis前期

prophase染色质凝集成染色体黏合素和凝集素共同作用的结果动粒又称着丝点是动粒微管与染色体相连的部位动粒着丝粒centromere动粒微管细胞分裂

Celldivision有丝分裂mitosis前期

prophase染色质凝集成染色体核膜破裂和核仁消失确定分裂极，形成早期纺锤体细胞分裂

Celldivision与有丝分裂直接相关的亚细胞器中心体centrosome具有微管组织中心的作用中心体与其周围的微管一起统称为星体是动物细胞内与微管组装和细胞分裂直接相关的一种亚细胞器有丝分裂器(mitoticapparatus)

由两端星体、星体微管、极间微管和动粒微管组合形成的临时性纺锤形结构，能确保将已复制好的两套遗传物质平均分配给两个子细胞。动粒星体微管动粒微管极间微管中心体细胞分裂

Celldivision有丝分裂mitosis中期metaphase形成完整的纺锤体染色体排列在赤道面

细胞分裂

Celldivision有丝分裂mitosis中期metaphase细胞分裂

Celldivision有丝分裂mitosis后期anaphase着丝粒一分为二姐妹染色单体分离,并移向两极细胞分裂

Celldivision有丝分裂mitosis末期telophase形成两个子核胞质分裂形成分裂沟,由收缩环由外而内收缩,缢裂细胞分裂

Celldivision分裂沟肌动蛋白肌球蛋白收缩环细胞分裂

Celldivision有丝分裂过程中染色体的动力机制染色体整列（排队）指染色体整齐的排列到赤道板上的过程是启动染色体分离并向两个子细胞中平均分配的先决条件染色体整列A.Mad和Bub蛋白聚集在动粒上B.微管与动粒结合,两蛋白消失A牵拉假说B外推假说染色体向赤道板方向移动的机理A.动粒微管的牵拉作用B.星体的排斥力作用细胞分裂

Celldivision有丝分裂过程中染色体的动力机制染色体分离后期染色单体分离和向两极移动的运动机制后期A和后期B两个阶段假说细胞分裂后期A和后期B产生染色体向两极运动的示意图有丝分裂过程小结前期：染色质凝集成染色体；核膜破裂和核仁消失；确定分裂极，形成早期纺锤体中期：染色体排列在赤道面；形成完整的纺锤体

后期：着丝粒一分为二；姐妹染色单体分离,并移向两极末期：形成两个子核；胞质分裂细胞分裂

Celldivision双倍体单倍体只有一套染色体组，一般是生殖细胞。如精子和卵子。细胞具有两套染色体组减数分裂meiosis减数分裂维持物种的稳定性细胞分裂

Celldivision减数分裂meiosis减数分裂是特殊的有丝分裂仅发生于有性生殖细胞形成过程中的某个阶段细胞仅进行一次DNA复制，随后进行两次细胞分裂减数分裂前间期：前期Ⅰ减数分裂I中期ⅠG1、S、G2末期Ⅰ后期Ⅰ减数分裂间期偶线期细线期双线期粗线期终变期减数分裂II中期

Ⅱ前期Ⅱ后期Ⅱ末期Ⅱ

细胞分裂

Celldivision减数分裂meiosis绝大部分染色质进行复制G1期G2期S期：特别长完成中心粒的复制细胞核在形态上约增大一倍细胞分裂

Celldivision减数分裂前间期细线期染色质凝集和同源染色体开始配对前期I

prophaseI偶线期同源染色体DNA序列不同、无着丝粒连接父方和母方的染色体之间姐妹染色体DNA序列一致、由着丝粒连接父方或母方的染色体，复制产生前期I

prophaseI偶线期同源染色体配对和联会，形成二价体和联会复合体（SynaptonemalComplex）。合成剩余的0.3%染色体DNA。联会：同源染色体配对的过程。二价体：

配对后，两条同源染色体紧密结合在一起形成的复合结构。前期I

prophaseI联会复合体联会复合体SynaptonemalComplex同源染色体在联会的部位形成的特殊复合结构与同源染色体联会和同源重组有关染色体缩短变粗,出现四分体。粗线期前期IprophaseI染色体缩短变粗,出现四分体。粗线期前期IprophaseI在联会复合体（SC）中部出现球状椭圆形重组结。染色体缩短变粗,出现四分体。粗线期前期IprophaseI非姐妹染色单体发生重组和交换。合成一小部分P-DNA，编码一些与DNA切口(nicking)和修复有关的酶。在联会复合体（SC）中部出现球状椭圆形重组结。合成减数分裂期专有的组蛋白。同源染色体间的联会复合体消失，大部分片断分开，仅留一些连接点，称交叉.双线期前期I

prophaseIRNA合成活跃。核仁、核膜消失，纺锤体形成染色体继续缩短变粗,同源染色体重组完成终变期前期I

prophaseI四分体较均匀的分布在细胞核中四分体同源染色体没有完全分开，端部仍有交叉成对的同源染色体排列于赤道面上中期I

metaphaseI同源染色体分开并向两极移动后期I

anaphaseI染色体数目减半223；1/8400000子细胞核重建，胞质分裂，形成两个间期子细胞；立即准备减数第二次分裂末期I

telophaseI减数分裂间期：前期II：短暂，没有DNA复制只有中心体的复制形成染色体和纺锤体，核膜核仁消失中期II染色体凝集，集中在赤道板上后期II姐妹染色单体分离，移向两极末期II核膜、核仁重建细胞质分裂，最后形成四个子细胞染色体数目与纺锤体的连接方式染色体的分离方式减数分裂的意义确保世代间遗传的稳定性.增加变异机会,确保生物的多样性并增强生物适应环境变化的能力.是生物有性生殖的基础.是生物遗传、进化和多样性的重要基础保证.前期I:细线期:染色质凝集，同源染色体开始配对偶线期:同源染色体配对，形成二价体和联会复合体。粗线期:出现四分体和重组结,

发生重组和交换。双线期:联会复合体消失，仅留一些连接点，称交叉。终变期:重组完成;核仁、核膜消失，纺锤体形成;四分体较均匀的分布在细胞核中。中期I：同源染色体排列于赤道面。后期I：同源染色体分开向两极移动，染色体数目减半。末期I：子细胞核重建，胞质分裂，形成两个子细胞。小结减数分裂间期：前期II：短暂，没有DNA复制，只有中心体的复制形成染色体和纺锤体，核膜核仁消失中期II：各染色体排列在赤道面上姐妹染色单体分开，并向两极移动后期II：形成四个子细胞（遗传物质减半）末期II：有丝分裂与减数分裂的区别所发生的细胞DNA复制次数分裂次数同源染色体的行为变化子细胞中染色体数目子细胞中DNA含量子细胞的数量复习思考题1.细胞增殖的概念和方式2.如何保证遗传物质的精确等分3.有丝分裂与减数分裂的区别第八章细胞增殖与分化CellproliferationandcelldifferentiationMedicalCellBiology基础学院生物学教研室cellcycle细胞周期主讲庞实锋讲师/博士电话22896335Email:psf1975@细胞周期

cellcycle细胞周期概述细胞周期运转调控机制检查点在细胞周期调控中的作用细胞周期概述从一次细胞分裂结束开始，经过物质积累过程，直到下一次细胞分裂结束为止，称为一个细胞周期(cellcycle)。概念：又称细胞生活周期或细胞增殖周期标准的细胞周期细胞周期间期有丝分裂期

DNA合成前期cellcycleinterphasemitoticphase

M期G1期

gap1phaseDNA合成期S期

synthesisphaseDNA合成后期G2期

gap2phase前期

prophase中期

metaphase后期anaphase末期

telophase细胞周期时间(cellcycletime,TC)

指一个细胞周期所经历的时间，用TC表示。

TG1

TSTG2TM

+++

=TC细胞类型细胞周期时间(h)TCTG1

TSTG2TM人宫颈癌细胞221073.51.5离体培养哺乳动物细胞20-3010-156-83-60.5-1人直肠上皮细胞48331041急性粒细胞2-10d1-9d202-31不同细胞的细胞周期时间1：G0期细胞：长期停留在G0期，暂不增殖细胞在体内的增殖特性：2：终末分化细胞：失去了增殖能力3：周期性细胞：连续不断分裂细胞周期概述成纤维细胞、平滑肌细胞、血管内皮细胞等心肌细胞、神经细胞、血红细胞等造血干细胞、表皮细胞、消化道上皮细胞等细胞周期各时相及其主要事件细胞周期概述G1期(gap1phase)DNA合成前期S期(synthesisphase)DNA合成期G2期(gap2phase)DNA合成后期M期(mitoticphase)

有丝分裂期G1期(gap1phase)细胞周期中时间最长,变化最大[DNA合成前期]细胞的生长R检查点主要是RNA、蛋白质、脂类和糖类的合成G1早期:G1晚期:为DNA合成作准备合成DNA聚合酶、触发蛋白存在检查点(checkpoint,R)

细胞周期各时相及其主要事件R

RNA和蛋白质的合成暂不增殖细胞(G0期细胞)继续增殖细胞(周期性细胞)不再增殖细胞(不育细胞)R

G1期控制点的作用

S期(synthesisphase)进行DNA复制，DNA含量增加一倍[DNA合成期]进行中心体的复制

合成组蛋白和非组蛋白细胞周期各时相及其主要事件成熟促进因子MPF合成新的RNA和蛋白质分子合成剩余的0.3%染色体DNA合成微管蛋白G2期(gap2phase)[DNA合成后期]细胞周期各时相及其主要事件周期蛋白(cyclin)周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependentkinase,CDK)MPFM期(mitoticphase)

时间最短，但形态结构变化最大包括核分裂和胞质分裂将遗传物质均等地分到两个子细胞中分为前期、中期、后期、末期[有丝分裂期]细胞周期各时相及其主要事件细胞周期各事件小结G1期:是细胞生长、细胞器形成、RNA和蛋白质合成时期；S期:是DNA合成期，合成染色质相关蛋白，中心粒复制。G2期：剩余DNA的复制，合成新的RNA和蛋白质。M期：包括前期、中期、后期和末期，将遗传物质均等地分到两个子细胞中。细胞周期调控细胞周期关键事件DNA复制细胞分裂细胞周期的运行是在严格的调控下进行的，这是一个精细而复杂的过程细胞周期调控系统细胞周期调控蛋白成熟促进因子(maturationpromotingfactor,MPF)发现细胞周期调控系统细胞周期调控蛋白发现Cdk

细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶（cyclin-dependentproteinkinase）（催化亚基）

Cyclin细胞周期蛋白（调节亚基）

MPF是控