十二細(xì)胞增殖及其調(diào)控

十二細(xì)胞增殖及其調(diào)控第一頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五細(xì)胞增殖的意義◆細(xì)胞增殖(cellproliferation)是細(xì)胞生命活動的重要特征之一，是生物繁育的基礎(chǔ)?！魡渭?xì)胞生物細(xì)胞增殖導(dǎo)致生物個體數(shù)量的增加?！舳嗉?xì)胞生物由一個單細(xì)胞即受精卵分裂發(fā)育而來，細(xì)胞增殖是多細(xì)胞生物繁殖基礎(chǔ)。第二頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五◆成體生物仍然需要細(xì)胞增殖，主要取代衰老死亡的細(xì)胞，維持個體細(xì)胞數(shù)量的相對平衡和機(jī)體的正常功能?！魴C(jī)體創(chuàng)傷愈合、組織再生、病理組織修復(fù)等，都要依賴細(xì)胞增殖。第三頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五第一節(jié)細(xì)胞周期與細(xì)胞分裂

細(xì)胞周期（cellcycle）

細(xì)胞分裂（celldivision）第四頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五1.1細(xì)胞周期（cellcycle）

細(xì)胞周期概述細(xì)胞周期時間長短的測定細(xì)胞周期同步化細(xì)胞周期中各個不同時期及其主要事件特異的細(xì)胞周期第五頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五細(xì)胞周期概述◆細(xì)胞周期的概念:指從一次細(xì)胞分裂結(jié)束開始，到下一次細(xì)胞分裂結(jié)束所經(jīng)歷的整個過程。分為：物質(zhì)積累期（間期或靜止期）和細(xì)胞分裂期?！艏?xì)胞周期時相組成：G1SG2M第六頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五間期(interphase)G1期(Gap1phase),即從M期結(jié)束到S期開始前的一段間歇期;S期,即DNA合成期(DNAsyntheticphase);G2期(Gap2phase),即DNA合成后(S期)到有絲分裂前的一個間歇期;M期,即有絲分裂期(mitosisphase)。不一定每種細(xì)胞都有四個時期，如胚胎細(xì)胞沒有G1期。第七頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五第八頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五◆細(xì)胞周期和細(xì)胞類群(根據(jù)增殖狀況分類)：①周期中細(xì)胞（cyclingcell）：是指在細(xì)胞周期中連續(xù)運轉(zhuǎn)的細(xì)胞，又稱為連續(xù)分裂細(xì)胞或可育細(xì)胞，如表皮生發(fā)層細(xì)胞、部分骨髓細(xì)胞。②靜止期細(xì)胞（quiescentcell）：指的是暫時離開細(xì)胞周期，停止細(xì)胞分裂，去執(zhí)行一定的生物學(xué)功能，但在適當(dāng)?shù)拇碳は驴芍匦逻M(jìn)入細(xì)胞周期的細(xì)胞，又稱為G0期細(xì)胞或休眠細(xì)胞，如淋巴細(xì)胞、肝、腎細(xì)胞等。③終末分化細(xì)胞：指不可逆地脫離細(xì)胞周期，喪失分裂能力，保持生理機(jī)能活動的細(xì)胞，又稱終端細(xì)胞，如神經(jīng)、肌肉、多形核細(xì)胞等。第九頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五細(xì)胞周期時間同種細(xì)胞間周期時間長短相似或相同；不同種類細(xì)胞間，周期長短差別很大。S+G2+M的時間變化較小，細(xì)胞周期時間長短差別在G1期。部分細(xì)胞的細(xì)胞周期沒有G1、G2期。第十頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五細(xì)胞類型細(xì)胞周期時間早期的蛙胚細(xì)胞30分鐘酵母細(xì)胞1.5～3小時腸表皮細(xì)胞～12小時培養(yǎng)的哺乳動物成纖維細(xì)胞～20小時人的肝細(xì)胞～1年表

某些真核生物的細(xì)胞周期時間第十一頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五細(xì)胞周期長短的測定方法◆脈沖標(biāo)記DNA復(fù)制和細(xì)胞分裂指數(shù)觀察測定法◆流式細(xì)胞儀測定法(FlowCytometry)：流式細(xì)胞分選儀是一種快速測定和分析流體中細(xì)胞或顆粒物各種參數(shù)的大型實驗儀器。◆縮時攝像技術(shù)，可以得到準(zhǔn)確的細(xì)胞周期時間及分裂間期和分裂期的準(zhǔn)確時間。第十二頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五細(xì)胞周期同步化概念：細(xì)胞同步化是指在自然過程中發(fā)生的，或經(jīng)人為處理造成的細(xì)胞周期的同步化。類型：自然同步化：

人工同步化：選擇同步化：有絲分裂選擇法細(xì)胞沉降分離法誘導(dǎo)同步化：DNA合成阻斷法中期阻斷法第十三頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五自然同步化概念：自然界存在的細(xì)胞周期同步過程，稱為自然同步化。類型：多核體：粘菌、瘧原蟲。水生動物的受精卵：海膽、海參、兩棲類。增殖抑制解除后細(xì)胞的同步分裂：真菌的休眠孢子移入適宜環(huán)境后，一起發(fā)芽，同步分裂。第十四頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五人工同步化選擇同步化1）有絲分裂選擇法：M期細(xì)胞與培養(yǎng)皿的附著性低，振蕩脫離器壁收集?！獌?yōu)點：操作簡單，同步化程度高，細(xì)胞不受藥物的傷害。—缺點：獲得的細(xì)胞數(shù)量少。2）細(xì)胞沉降分離法：根據(jù)不同時期的細(xì)胞在體積和重量上存在差別進(jìn)行分離?！獌?yōu)點：可用于任何懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞?！秉c：同步化程度低。第十五頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五誘導(dǎo)同步化1）DNA合成阻斷法：選用DNA合成的抑制劑，可逆地抑制DNA合成，而不影響其他時期細(xì)胞的運轉(zhuǎn)，最終可將細(xì)胞群阻斷在S期或G/S交界處。5-氟脫氧尿嘧啶、羥基脲、高濃度ADR、GDR和TDR，均可抑制DNA合成使細(xì)胞同步化。在細(xì)胞處于對數(shù)生長期的培養(yǎng)基中加入過量TDR，S期細(xì)胞被抑制，其它細(xì)胞繼續(xù)運轉(zhuǎn)，最后停在G1/S交界處。移去TDR，洗滌細(xì)胞并加入新鮮培養(yǎng)液、細(xì)胞又開始分裂。當(dāng)釋放時間大于TS時，所有細(xì)胞均脫離S期，再次加入過量TDR，細(xì)胞繼續(xù)運轉(zhuǎn)至G1/S交界處，被過量TDR抑制而停止。第十六頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五第十七頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五優(yōu)點：同步化程度高，適用于任何培養(yǎng)體系。可將幾乎所有的細(xì)胞同步化。缺點：產(chǎn)生非均衡生長，個別細(xì)胞體積增大。2）分裂中期阻斷法：通過抑制微管聚合來抑制細(xì)胞分裂器的形成，將細(xì)胞阻斷在細(xì)胞分裂中期。常用的藥物有秋水仙素和秋水仙酰胺。優(yōu)點：操作簡便，效率高。缺點：藥物的毒性相對較大，可逆性較差。第十八頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五細(xì)胞周期中各個不同時期及其主要事件G1期S期G2期M期

第十九頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五G1期與DNA合成啟動相關(guān)，開始合成細(xì)胞生長所需要的多種蛋白質(zhì)、RNA、碳水化合物、脂等，同時染色質(zhì)去凝集。第二十頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五S期

DNA復(fù)制與組蛋白合成同步，組成核小體串珠結(jié)構(gòu)

S期DNA合成不同步DNA復(fù)制完成，在G2期合成一定數(shù)量的蛋白質(zhì)和RNA分子G2期第二十一頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五M期M期即細(xì)胞分裂期，真核細(xì)胞的細(xì)胞分裂主要包括兩種方式，即有絲分裂(mitosis)和減數(shù)分裂(meiosis)。遺傳物質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)分配給子細(xì)胞。第二十二頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五

特異的細(xì)胞周期是指那些特殊的細(xì)胞所具有的與標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞周期相比有著鮮明特點的細(xì)胞周期?！糇冈缙谂咛ゼ?xì)胞的細(xì)胞周期◆酵母細(xì)胞的細(xì)胞周期◆植物細(xì)胞的細(xì)胞周期◆細(xì)菌的細(xì)胞周期特異的細(xì)胞周期第二十三頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五爪蟾早期胚胎細(xì)胞的細(xì)胞周期細(xì)胞分裂快,無G1期,G2期非常短,S期也短(所有復(fù)制子都激活),以至認(rèn)為僅含有S期和M期無需臨時合成其它物質(zhì)子細(xì)胞在G1、G2期并不生長，越分裂體積越小細(xì)胞周期調(diào)控因子和調(diào)節(jié)機(jī)制與一般體細(xì)胞標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞周期基本是一致的。第二十四頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五第二十五頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五酵母細(xì)胞的細(xì)胞周期酵母細(xì)胞的細(xì)胞周期與標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)胞周期在時相和調(diào)控方面相似。酵母細(xì)胞周期的明顯特點:

細(xì)胞周期持續(xù)時間短；封閉式細(xì)胞分裂，即細(xì)胞分裂時核膜不解聚；紡錘體位于細(xì)胞核內(nèi)；在一定的環(huán)境下可以進(jìn)行有性繁殖。第二十六頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五

裂殖酵母細(xì)胞周期第二十七頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五芽殖酵母細(xì)胞周期第二十八頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五植物細(xì)胞的細(xì)胞周期植物細(xì)胞周期的時相和動物細(xì)胞的標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞周期非常相似，都含有G1、G2、S、M期。植物細(xì)胞沒有中心體，但細(xì)胞分裂時可以正常組裝紡錘體；植物細(xì)胞的形態(tài)不發(fā)生變化，以形成中間板的形式進(jìn)行胞質(zhì)分裂。第二十九頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五植物細(xì)胞成膜體的形成

第三十頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五細(xì)菌的細(xì)胞周期慢生長細(xì)菌細(xì)胞周期過程與真核細(xì)胞周期過程有一定相似之處。其DNA復(fù)制之前的準(zhǔn)備時間與G1期類似。分裂之前的準(zhǔn)備時間與G2期類似。再加上S期和M期，細(xì)菌的細(xì)胞周期也基本具備四個時期。細(xì)菌在快速生長情況下，如何協(xié)調(diào)快速分裂和最基本的DNA復(fù)制速度之間的矛盾。第三十一頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五1.2細(xì)胞分裂（celldivision）參與細(xì)胞分裂的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)胞分裂（celldivision）第三十二頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五參與細(xì)胞分裂的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中心體（centrosome）動粒（kinetochore）與著絲粒（centromere）紡錘體（splindle）第三十三頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五中心體（centrosome）中心體是動物細(xì)胞中的主要的微管組織中心。它由一對相互垂直的中心粒（centrioles）及其周圍的基質(zhì)構(gòu)成。中心粒由微管構(gòu)成，呈圓筒狀結(jié)構(gòu)，外圍基質(zhì)的主要成分是γ微管蛋白。中心體和外圍的微管合成為星體，星體參與紡錘體的裝配。中心體周期(centrosomecycle):G1期末復(fù)制；G2期移向細(xì)胞兩極,并組織星體和紡錘體；細(xì)胞分裂結(jié)束，分布在兩個子細(xì)胞中。第三十四頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五Centrosomecycle第三十五頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五動粒與著絲粒著絲粒：是指染色體主縊痕部位的染色質(zhì)，它把姊妹染色體單體連接在一起，并把染色體分成兩個臂。動粒：位于著絲粒兩側(cè)由蛋白質(zhì)構(gòu)成的三層盤狀或球狀結(jié)構(gòu)。和紡錘體相連，與染色體的向極移動有關(guān)。動粒的結(jié)構(gòu)：內(nèi)層（著絲粒染色質(zhì)）中層（細(xì)纖維橫跨）外層（微管）第三十六頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五第三十七頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五紡錘體（spindle）概念：由微管和微管蛋白組成的參與染色體向極移動的紡錘式的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)組成：動粒微管：一端和中心體相連，另一端和動粒相連。極性微管：一端和中心體相連，另一端游離或者是相互搭橋。裝配：微管在中心體周圍的裝配：γ微管蛋白中心體的分離：移動素類蛋白（KRPs）

胞質(zhì)動力蛋白（dynein）第三十八頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五紡錘體的形態(tài)結(jié)構(gòu)第三十九頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五紡錘體的裝配第四十頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五二、細(xì)胞分裂（celldivision）

細(xì)胞分裂的類型有絲分裂（mitosis）減數(shù)分裂（meiosis）

第四十一頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五細(xì)胞分裂分為無絲分裂(amitosis)、有絲分裂和減數(shù)分裂三種類型。

無絲分裂又稱為直接分裂（directdivision），由雷馬克1841年首次發(fā)現(xiàn)于雞胚血細(xì)胞。主要表現(xiàn)為細(xì)胞核伸長，從中部縊縮，然后細(xì)胞質(zhì)分裂，期間不涉及紡錘體形成及染色體變化，因此稱為無絲分裂。（一）細(xì)胞分裂的類型第四十二頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五第四十三頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五有絲分裂：又稱為間接分裂(indirectdivision)，由Fleming(1882)年首次發(fā)現(xiàn)于動物及Strasburger(1880)年發(fā)現(xiàn)于植物。特點是有紡錘體的出現(xiàn)和染色體的變化，最終子染色體被平均分配到子細(xì)胞，這種分裂方式普遍見于高等動植物。減數(shù)分裂：是指染色體復(fù)制一次而細(xì)胞連續(xù)分裂兩次的分裂方式，是高等動植物配子體形成的分裂方式。第四十四頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五（二）有絲分裂（mitosis）包括核分裂和胞質(zhì)分裂兩個過程。核分裂主要是通過紡錘絲的形成和運動，以及染色體的形成，把在S期已經(jīng)復(fù)制好了的DNA平均分配到兩個子細(xì)胞，以保證遺傳的連續(xù)性和穩(wěn)定性。由于這一時期的主要特征出現(xiàn)紡錘絲，故稱為有絲分裂。保證了染色體以相同的染色體數(shù)目傳遞下去，從而維持了遺傳的穩(wěn)定性。人為地劃分成分裂間期和分裂期，其中包括前期、前中期、中期、后期、末期、胞質(zhì)分裂期6個階段.第四十五頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五前中期

胞質(zhì)分裂期第四十六頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五Stagesofmitosisinananimalcell第四十七頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五前期（prophase）

第一個特征：染色質(zhì)凝縮，H1組蛋白的磷酸化誘導(dǎo)染色質(zhì)由線形經(jīng)過螺旋化，折疊和包裝等過程形成有絲分裂染色體---由兩條染色單體構(gòu)成。◆第二個特征：細(xì)胞骨架解聚，中心體復(fù)制完成并移向兩極，有絲分裂紡錘體開始裝配。前期末動粒形成。核仁和核膜解體、消失（這是前期結(jié)束、進(jìn)入中期的標(biāo)志）第四十八頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五有絲分裂染色體：第四十九頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五前期兩個中心體向兩極移動

第五十頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五 間期動物細(xì)胞含一個MTOC，即中心體，在S期末，兩個中心粒在各自垂直的方向復(fù)制出一個中心粒，形成兩個中心體。當(dāng)前期開始時，2個中心體移向細(xì)胞兩極，并同時組織微管生長，由兩極形成的微管通過微管結(jié)合蛋白在正極末端相連，最后形成有絲分裂紡錘體。第五十一頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五第五十二頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五概念：紡錘體（spindle）是由大量微管縱向排列組成的中間寬兩極小的細(xì)胞器，形狀象紡錘，因此稱為紡錘體。動物細(xì)胞的紡錘體兩端有星體（由中心粒構(gòu)成的）稱為有星紡錘體。植物細(xì)胞的紡錘體沒有星體稱無星紡錘體。組成：紡錘體由極間絲（連續(xù)絲、極間微管）、著絲點絲（染色體牽絲）、星體絲和區(qū)間絲四種微管組成。第五十三頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五第五十四頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五極間絲：指一極與另一極相連的紡錘絲，但絕大多數(shù)極間絲（連續(xù)絲）并非真正連續(xù)，而是來自兩極的微管在赤道面彼此相搭，側(cè)面結(jié)合。著絲點絲：是指一端由極部發(fā)出，另一端結(jié)合到著絲點上的微管，又稱為動粒微管。星體絲：是指圍繞中心粒向外輻射狀發(fā)射的微管。區(qū)間絲：是指在后期和末期時連接已經(jīng)分向兩極的染色單體或子核之間的微管。第五十五頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五前中期（premetaphase）前中期（premetaphase）：是指核膜破裂到染色體排列到赤道板之前的這段時間。染色體凝集變粗，形成X形染色體結(jié)構(gòu)，染色體作旋轉(zhuǎn)，震蕩等劇烈運動。核膜破裂，以小膜泡的形式分散在細(xì)胞質(zhì)中；核纖層蛋白的磷酸化使核纖層解聚成核纖層蛋白；

前期紡錘體形成：細(xì)胞核周圍的紡錘體侵入到細(xì)胞的中心區(qū)，部分紡錘體微管結(jié)合到染色體的動粒上。第五十六頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五第五十七頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五中期（metaphase）中期是指染色體排列到赤道面上，到姊妹染色單體開始分向兩極的一段時間，動物染色體呈輻射狀排列。染色體兩邊的牽引力達(dá)到平衡。

主要特征：形成典型的紡錘體（spindle）；染色體排列在赤道板上。染色體排列到赤道板上的機(jī)制第五十八頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五第五十九頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五牽拉假說：染色體向赤道板方向運動，是由于動粒微管牽拉的結(jié)果。動粒微管越長，拉力越大，當(dāng)來自兩極的動粒微管的拉力相等時，染色體被穩(wěn)定在赤道板上。外推假說：染色體向赤道板方向的移動，是由于星體的排斥力將染色體外推的結(jié)果。染色體距離中心體越近，星體對染色體的外推力越強(qiáng)，當(dāng)來自兩極的推力達(dá)到平衡時，染色體被穩(wěn)定在赤道板上。第六十頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五第六十一頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五后期（anaphase）◆排列在赤道面上的染色體的姐妹染色單體分離產(chǎn)生向極運動●主要特點是:著絲粒分開,染色單體移向兩極?！艉笃?anaphase)大致可以劃分為連續(xù)的兩個階段，即后期A和后期B。后期A：動粒微管去裝配變短，染色體產(chǎn)生兩極運動后期B：極間微管長度增加，兩極之間的距離逐漸拉長，介導(dǎo)染色體向極運動。第六十二頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五第六十三頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五第六十四頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五第六十五頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五第六十六頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五第六十七頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五末期（telophase）◆染色單體到達(dá)兩極，即進(jìn)入了末期，到達(dá)兩極的染色單體開始去濃縮；◆核膜開始重新組裝；◆Golgi體和ER重新形成并生長；◆核仁也開始重新組裝，RNA合成功能逐漸恢復(fù)，有絲分裂結(jié)束；●主要特點是：染色體解螺旋形成細(xì)絲，出現(xiàn)核仁和核膜。第六十八頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五

第六十九頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五胞質(zhì)分裂（cytokinisis）動物細(xì)胞胞質(zhì)分裂植物細(xì)胞胞質(zhì)分裂第七十頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五動物細(xì)胞胞質(zhì)分裂胞質(zhì)分裂(cytokinesis)開始于細(xì)胞分裂后期，在赤道板周圍細(xì)胞表面下陷，形成環(huán)形縊縮，稱為分裂溝(furrow)。分裂溝的位置與紡錘體和鈣離子濃度的變化有關(guān)。胞質(zhì)分裂開始時，大量肌動蛋白和肌球蛋白在中體處組裝成微絲并相互組成微絲束，環(huán)繞細(xì)胞，稱為收縮環(huán)（contractilering)。收縮環(huán)收縮、收縮環(huán)處細(xì)胞膜融合并形成兩個子細(xì)胞第七十一頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五分裂溝收縮環(huán)第七十二頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五植物細(xì)胞胞質(zhì)分裂

◆與動物細(xì)胞胞質(zhì)分裂不同的是，植物細(xì)胞胞質(zhì)分裂是因為在細(xì)胞內(nèi)形成新的細(xì)胞膜和胞壁而將細(xì)胞分開。第七十三頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五有絲分裂的變異①不進(jìn)行胞質(zhì)分裂，形成二核或多核細(xì)胞；②染色體后期不開，或者進(jìn)行核內(nèi)有絲分裂，形成多倍體；③姐妹染色單體不分離，形成雙份染色體；④細(xì)胞周期中缺少M期，核染色體反復(fù)加倍而不分開，形成多線染色體；⑤體細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂，形成單倍體；⑥多極分裂，由紡錘體極部縱裂并轉(zhuǎn)向，引起多極分裂。第七十四頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五

有絲分裂的機(jī)理

紡錘體微管類型及形成◆紡錘體又稱為有絲分裂器(mitoticapparatus)●Kinetochoremicrotubules●Polarmicrotubules●Astralmicrotubules◆中心?！裰行牧４_定分裂極●形成紡錘體第七十五頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五紡錘體微管的類型第七十六頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五中心粒的復(fù)制周期第七十七頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五染色體分離的兩個階段：后期A與后期B◆染色體分離的力●拉力：由動粒微管去裝配產(chǎn)生●推力：由極微管的聚合所產(chǎn)生◆后期可分為兩個階段∶●后期A●后期B◆力產(chǎn)生的機(jī)制：◆后期A，微管去聚合假說◆后期B，紡錘體微管滑動假說第七十八頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五AnaphaseAandAnaphaseB第七十九頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五

紡錘體微管運動機(jī)理◆微管去聚合作用假說●該假說的特點是∶動粒微管不斷解聚縮短,造成將染色體拉向兩極?！裨撃Ｐ偷目赡軝C(jī)理是∶微管的正端插入動粒的外層,微管蛋白分子與動粒蛋白分子有親和性,微管蛋白在此端去組裝。在動粒中,ATP分子水解可以提供能量,驅(qū)動微管上的馬達(dá)分子向極部移動,拉動染色體向極移動。第八十頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五后期A:微管去聚合假說第八十一頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五◆紡錘體微管滑動假說

這種假說認(rèn)為∶極-極分離是由極微管的兩種不同類型的變化引起的。首先,極微管在+端添加微管二聚體進(jìn)行聚合延長，使兩極的極微管產(chǎn)生重疊的帶(overlapzone)。第二，極微管產(chǎn)生滑動，產(chǎn)生將兩極分開的力。微管間的橫橋能夠提供機(jī)械-化學(xué)的活動。橫橋上有較高的ATP酶活性,推測是一種分子馬達(dá)。第八十二頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五紡錘體微管滑動假說第八十三頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五Re-formationoftheInterphaseNucleus第八十四頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五三、減數(shù)分裂（meiosis

）減數(shù)分裂的概念與過程

減數(shù)分裂的意義減數(shù)分裂的特點配子的發(fā)生過程第八十五頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五（一）減數(shù)分裂的概念與過程概念：減數(shù)分裂是細(xì)胞只進(jìn)行一次DNA復(fù)制，隨后進(jìn)行兩次分裂，染色體數(shù)目減半的一種特殊的有絲分裂。減數(shù)分裂的過程第八十六頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五減數(shù)分裂的過程減數(shù)分裂間期：S期持續(xù)的時間比較長，并且DNA進(jìn)行不完全復(fù)制，復(fù)制總量的99.7%—99.9%。減數(shù)分裂分裂期：減數(shù)分裂期Ⅰ：前期Ⅰ、前中期Ⅰ、中期Ⅰ、后期Ⅰ、末期Ⅰ和胞質(zhì)分裂期Ⅰ等6個階段。減數(shù)分裂期Ⅱ：前期Ⅱ、前中期Ⅱ、中期Ⅱ、后期Ⅱ、末期Ⅱ和胞質(zhì)分裂期Ⅱ等6個階段。第八十七頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五前期Ⅰ（prophaseⅠ）前期Ⅰ所發(fā)生的主要變化主是合成一定量的RNA和蛋白質(zhì)，并進(jìn)行染色體配對和基因重組。根據(jù)細(xì)胞形態(tài)的變化分為：細(xì)線期、偶線期、粗線期、雙線期、終變期5個階段。第八十八頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五第八十九頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五細(xì)線期（leptotene）染色質(zhì)凝集，顯微鏡下呈細(xì)絲狀，分辨不出兩條染色單體，細(xì)纖維狀的染色體上分布有念珠狀的染色粒。在這個時期，由于染色體細(xì)線交織在一起，偏向核的一方，所以又稱為凝線期（synizesis）。染色體端粒通過接觸斑和核膜相連，而其它部分以半環(huán)狀延伸到核基質(zhì)中，對于接觸斑位于細(xì)胞核一側(cè)的物種來說形似花束，稱為花束期（bouquetstage）。第九十頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五偶線期（zygotenen）特征：

①同源染色體配對，形成聯(lián)會復(fù)合體。在光鏡下可以看到兩條結(jié)合在一起的染色體，稱為二價體。每一對同源染色體都經(jīng)過復(fù)制，含四個染色單體，所以又稱為四分體。②合成偶線期DNA（zygDNA）。利于聯(lián)會發(fā)生的因素：

第九十一頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五同源染色體配對（聯(lián)會）第九十二頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五聯(lián)會復(fù)合體第九十三頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五邊側(cè)成份：蛋白質(zhì)和DNA中央?yún)^(qū)重組節(jié)L—C纖維第九十四頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五利于聯(lián)會的因素①染色體端部附著在核膜上；②合成的偶線期DNA分布在整個染色體表面，利于同源染色體準(zhǔn)確配對；③形成的聯(lián)會復(fù)合體位于同源染色體的空隙處；④聯(lián)會受遺傳因素的控制；⑤和微管有關(guān)，微管幫助染色體和核膜接觸及染色體之間的接近。第九十五頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五粗線期（pachytene）染色體進(jìn)一步濃縮，變粗變短，結(jié)合緊密，在光鏡下只在局部可以區(qū)分同源染色體。

重組節(jié)(Recombinationnoduble)形成，同源染色體之間發(fā)生DNA片段的交換,產(chǎn)生重組的基因組合合成一小部分未合成的DNA（P-DNA），保持染色體的完整性，防止斷裂。合成減數(shù)分裂期專用的組蛋白，并把體細(xì)胞類型的組蛋部分或全部置換下來。又稱重組期(recominationstage)，主要特點：第九十六頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五同源染色體間的交換重組第九十七頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五聯(lián)會與聯(lián)會復(fù)合體第九十八頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五雙線期（diplotene）

聯(lián)會的同源染色體相互排斥、開始分離，但在交叉點（chiasma）上還保持著聯(lián)系，明顯可見四分體。出現(xiàn)交叉染色體進(jìn)一步縮短，在電鏡下看不到聯(lián)會復(fù)合體。

又稱合成期(synthesisstage)，主要特點：第九十九頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五第一百頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五終變期（diakinesis）又稱再凝集期(recondensationstage)。此期的主要特點:●染色體變成緊密凝集狀態(tài)；●大多數(shù)核仁消失,出現(xiàn)交叉端化,姐妹染色體借著著絲粒連接在一起。第一百零一頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五第一百零二頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五中期I◆核被膜的破裂是前期Ⅰ向中期Ⅰ轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。紡錘體侵入核區(qū),分散于核中的四分體開始向四分體的中部移動?！襞c有絲分裂不同的是,四分體上有四個著絲點,一側(cè)紡錘體只和同側(cè)的兩個著絲點相連。最后染色體排列在赤道板上。第一百零三頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五后期I◆同源染色體分開,發(fā)生數(shù)量的減半,而且,染色體移向兩極是隨機(jī)的。◆由于每條染色體仍含有兩條染色單體.◆不同的同源染色體對向兩極的移動是隨機(jī)的、獨立的、父方、母方來源的染色體要發(fā)生隨機(jī)組合,有利于減數(shù)分裂產(chǎn)物的基因組變異。第一百零四頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五末期I及間期◆在自然界中,末期Ⅰ和間期的類型有二,一種是沒有明顯可見的染色體去凝集,另一種是完全逆轉(zhuǎn)到間期核的狀態(tài)?！舸蠖鄶?shù)種類,末期Ⅰ和間期是在第一次及第二次減數(shù)分裂期之間的短暫停頓,在所知的生物中,未見有DNA的合成。第一百零五頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五MeiosisII第二次減數(shù)分裂分為前期II、中期II、后期II、末期II，最后形成4個單倍體細(xì)胞。第一百零六頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五減數(shù)分裂I和減數(shù)分裂II第一百零七頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五減數(shù)分裂的過程第一百零八頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五（二）減數(shù)分裂的生物學(xué)意義保證了染色體數(shù)目在世代交替中的恒定,先減半成1n,形成合子時,又成為2n，確保了世代間遺傳的穩(wěn)定性；染色體間分離時的重組，提供了遺傳的多樣性；減數(shù)分裂是生物有性生殖的基礎(chǔ)，是生物遺傳、生物進(jìn)化和生物多樣性的重要基礎(chǔ)保證。同源染色體配對時交換重組，提高了基因內(nèi)、基因間重組的頻率，加快了進(jìn)化的速度。第一百零九頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五同源染色體間遺傳物質(zhì)重組第一百一十頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五遺傳物質(zhì)只復(fù)制一次，細(xì)胞連續(xù)分裂兩次，導(dǎo)致染色體數(shù)目減半；S期持續(xù)時間較長，進(jìn)行部分DNA的復(fù)制；同源染色體在減數(shù)分裂期Ⅰ配對聯(lián)會、基因重組；減數(shù)分裂同源染色體配對排列在中期板上，第一次分列時，同源染色體分開。（三）減數(shù)分裂的特點第一百一十一頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五減數(shù)分裂前S期與有絲分裂前S期長度比較第一百一十二頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五（四）配子的發(fā)生過程第一百一十三頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五有絲分裂是體細(xì)胞的分裂方式，減數(shù)分裂主要是產(chǎn)生配子的過程;有絲分裂是一次細(xì)胞周期,DNA復(fù)制一次,分裂一次,染色體由2n→2n;減數(shù)分裂是兩次細(xì)胞周期，DNA復(fù)制一次，細(xì)胞分裂兩次,染色體由2n→1n;有絲分裂中，每個染色體是獨立活動;減數(shù)分裂，染色體要配對、聯(lián)會、交換和交叉。減數(shù)分裂與有絲分裂的比較第一百一十四頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五第一百一十五頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五有絲分裂之前，經(jīng)DNA合成進(jìn)入G2期，才進(jìn)行有絲分裂；減數(shù)分裂之前，DNA合成時間很長(99.7%合成,0.3%未合成)，一旦合成，即進(jìn)入減數(shù)分裂期，G2期短或沒有;有絲分裂時間短，1-2小時；減數(shù)分裂時間長，20多小時至幾年。第一百一十六頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五第二節(jié)細(xì)胞周期的調(diào)控細(xì)胞周期的研究不僅是基礎(chǔ)細(xì)胞生物學(xué)的重要研究課題,而且對于癌癥的研究也有十分重要的意義，癌實際上是破壞了細(xì)胞分裂調(diào)控能力的一種疾病。2001年諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎授予了美國科學(xué)家利蘭.哈特韋爾和英國科學(xué)家蒂莫西.亨特、保羅.納西，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞周期的關(guān)鍵調(diào)節(jié)機(jī)制。第一百一十七頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五細(xì)胞周期的調(diào)控操作就象一部全自動的洗衣機(jī)。第一百一十八頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五■細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子的發(fā)現(xiàn)

細(xì)胞周期的控制有兩個主要事件：一個是對DNA復(fù)制起始的控制，發(fā)生在G1期和S期之間。第二個事件是對染色體凝集的控制，發(fā)生在G2期和M期之間。第一百一十九頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五第一百二十頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五細(xì)胞周期中的檢驗點G1/S檢驗點：start點或R點，控制細(xì)胞由靜止?fàn)顟B(tài)的G1進(jìn)入DNA合成期，檢查DNA是否損傷？細(xì)胞外環(huán)境是否適宜？細(xì)胞體積是否足夠大？G2/M檢驗點：是決定細(xì)胞一分為二的控制點，檢查DNA是否損傷？細(xì)胞體積是否足夠大？中-后期檢驗點：控制系統(tǒng)監(jiān)測所有的染色體是否都與紡錘體相連？是否都排列赤道板上？MPF是否失活了？否則不能進(jìn)行有絲分裂和胞質(zhì)分裂。第一百二十一頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五細(xì)胞周期除了受三個主要關(guān)卡的控制外,還有其他一些事件影響細(xì)胞周期的正常進(jìn)行。第一百二十二頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五第一百二十三頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五第一百二十四頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五一、MPF的發(fā)現(xiàn)及其作用能夠促使染色體凝集,使細(xì)胞由G2期進(jìn)入M期的因子。在結(jié)構(gòu)上它是一種復(fù)合物，由周期蛋白依賴性蛋白激酶(Cdk)和G2期周期蛋白組成，其中周期蛋白對蛋白激酶起激活作用，周期蛋白依賴性蛋白激酶是催化亞基，它能夠?qū)⒘姿峄鶊F(tuán)從ATP轉(zhuǎn)移到特定底物的絲氨酸和蘇氨酸殘基上。酵母細(xì)胞周期中只有一種Cdk，而哺乳動物的細(xì)胞周期中有多種Cdk，所以哺乳動物的MPF是由Cdk1和周期蛋白B組成的復(fù)合物。第一百二十五頁，共一百四十二頁，編輯于2023年，星期五圖MPF