細(xì)胞的分裂和分化課件

Chapter4細(xì)胞的分裂和分化一、細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期二、細(xì)胞分化三、細(xì)胞衰老與細(xì)胞凋亡

細(xì)胞周期及有絲分裂期各期的特征、

細(xì)胞分化的本質(zhì)、細(xì)胞凋亡的生物學(xué)意義。重點(diǎn)一、細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期1.有絲分裂有絲分裂過(guò)程的某些重要事件2.分裂間期與細(xì)胞周期的調(diào)控機(jī)制3.染色體細(xì)胞周期細(xì)胞周期（cellcycle）：細(xì)胞從一次有絲分裂開(kāi)始到下一次有絲分裂開(kāi)始所經(jīng)歷的一個(gè)有序過(guò)程。期間細(xì)胞遺傳物質(zhì)和其它內(nèi)含物分配給子細(xì)胞。分為：分裂間期(interphase):G1,S(DNA合成期）,G2有絲分裂期（mitosis,M期）:有絲分裂期,胞質(zhì)分裂期細(xì)胞沿著G1→S→G2→M周期性運(yùn)轉(zhuǎn)。不同細(xì)胞細(xì)胞周期的長(zhǎng)短主要是G1期的變化，其它期較穩(wěn)定，一般M期1小時(shí)、G2期3小時(shí)、S期7小時(shí)。間期：主要完成染色體復(fù)制：DNA復(fù)制、有關(guān)蛋白質(zhì)合成、細(xì)胞器的增加分裂期：染色體、紡錘體出現(xiàn)，染色體平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中?！智捌?、中期、后期和末期。間期時(shí)間總是長(zhǎng)于分裂期（M期）紫鴨跖草根尖細(xì)胞周期約為20h

其中分裂間期17.5h（G1期4h，S期10.8h，G2期2.7h），M期2.5h（前期1.6h，中期0.3h，后期及末期0.6h）紡錘體的形成

中心粒、中心體、星絲中心體是微管生成的中心星絲星體極微管紡錘體前中期

核膜破裂成小泡：核纖層解體形成肽鏈紡錘體微管與染色體動(dòng)粒結(jié)合動(dòng)粒微管極微管動(dòng)粒著絲粒中期

染色體排列于赤道板（著絲粒位于細(xì)胞的中央）染色體行為

紡錘體微管與動(dòng)粒結(jié)合動(dòng)力微管縮短、極微管伸長(zhǎng)極微管動(dòng)力微管著絲粒

后期姐妹染色體向兩極分離、（動(dòng)粒纖維向兩極移動(dòng)推動(dòng)染色體越來(lái)越靠近兩極，而極纖維的延伸和滑動(dòng)，使兩極的距離越來(lái)越遠(yuǎn)）末期

染色單體到達(dá)兩極并去凝縮，紡錘體消失

動(dòng)粒微管消失，極微管進(jìn)一步延伸

核膜重組裝：核纖層的去磷酸化聚合、裝配核仁出現(xiàn)高爾基體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成

胞質(zhì)分裂

有絲分裂后期赤道板形成分裂溝微絲構(gòu)成收縮環(huán)動(dòng)物細(xì)胞的胞質(zhì)分裂植物細(xì)胞的胞質(zhì)分裂

細(xì)胞內(nèi)形成新的細(xì)胞膜和細(xì)胞壁而將細(xì)胞分開(kāi)成膜體：殘留的紡錘體微管在細(xì)胞赤道面的中央密集成圓柱狀結(jié)構(gòu)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體囊泡在赤道面上彼此融合而成有膜包圍的平板即細(xì)胞板注意觀察細(xì)胞內(nèi)染色體變化：復(fù)制、出現(xiàn)、排列、分開(kāi)、解旋，還有核膜消失與重現(xiàn)等。2.分裂間期與細(xì)胞周期的控制機(jī)制

分裂間期：G1期：DNA復(fù)制的酶、細(xì)胞器增加、中心粒開(kāi)始復(fù)制S期：合成DNA、染色質(zhì)組蛋白G2：完成中心粒復(fù)制2對(duì)、微管蛋白等合成從增殖角度，細(xì)胞可分為三類(lèi)a.連續(xù)分裂的細(xì)胞：周期性細(xì)胞，如小腸絨毛上皮,骨髓干細(xì)胞、根尖、莖尖的生長(zhǎng)細(xì)胞b.休眠細(xì)胞（G0期細(xì)胞）：暫時(shí)脫離細(xì)胞周期，但是在某些因子的刺激下又恢復(fù)分裂能力。如腎細(xì)胞、肝細(xì)胞、淋巴細(xì)胞c.終端分化細(xì)胞：如神經(jīng)、肌肉細(xì)胞細(xì)胞周期的控制機(jī)制為了確保細(xì)胞分裂分化的有序進(jìn)行，細(xì)胞內(nèi)必須對(duì)細(xì)胞周期嚴(yán)格監(jiān)控。近年來(lái)的研究獲得了許多突破性的進(jìn)展。2001年的諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)就給了在此方面研究中有突出貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家。細(xì)胞周期的調(diào)控關(guān)鍵在分裂間期的兩個(gè)調(diào)控點(diǎn)（G1期進(jìn)入S期，G2期進(jìn)入M期），由MPF（maturationpromomatingfactor）——成熟促進(jìn)因子對(duì)其進(jìn)行調(diào)控。參加調(diào)控的兩類(lèi)蛋白：CDK-依賴細(xì)胞周期的蛋白激酶、周期蛋白（cyclin)不同的周期蛋白與不同的CDK結(jié)合，引發(fā)不同的細(xì)胞周期事件染色體的一般形態(tài)特征染色單體在著絲粒處相連,互稱為姐妹染色單體。著絲粒和動(dòng)粒

著絲粒位于兩條染色單體連接處,將染色體分為兩個(gè)臂。動(dòng)粒（著絲點(diǎn)）是著絲粒周?chē)械鞍踪|(zhì)性質(zhì)的盤(pán)狀結(jié)構(gòu)，可直接連接紡綞絲，是紡綞絲的附著區(qū)域。端粒：是染色體末端的特化部位。3.染色體3.1染色體的一般形態(tài)：分裂間期染色質(zhì)成串珠狀的細(xì)絲分裂期可見(jiàn)，有著絲粒、主縊痕、動(dòng)粒、端粒。染色體分為：

根據(jù)著絲粒、主溢痕的位置，中著絲粒染色體、亞中著絲粒染色體、近端著絲粒染色體、端著絲粒染色體3.2性染色體和常染色體染色體數(shù)目：

各種生物的染色體數(shù)目是恒定的,是物種的特征染色體組型：

是指染色體組在有絲分裂中期的表型，包括染色體數(shù)目、大小和形態(tài)等所特有的染色體特征。

染色體帶型：

染色體經(jīng)處理染色而呈現(xiàn)的橫帶，有G、R、帶等。人類(lèi)的２３對(duì)染色體二、細(xì)胞分化

(celldifferentiation)1、管家基因與組織特異性基因2、組合調(diào)控是組織特異性基因表達(dá)的主要調(diào)控方式3、影響細(xì)胞分化的因素4、干細(xì)胞與細(xì)胞全能性二細(xì)胞分化

概念：在個(gè)體發(fā)育中，同一種相同的細(xì)胞經(jīng)細(xì)胞分裂逐漸在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上形成穩(wěn)定性差異,產(chǎn)生不同細(xì)胞類(lèi)型的過(guò)程。每個(gè)細(xì)胞均含有一套完整的遺傳信息細(xì)胞分化是特定基因在一定時(shí)間、空間表達(dá)的結(jié)果。

細(xì)胞分化本質(zhì)：基因的選擇表達(dá)分化的細(xì)胞，基因組相同，但基因表達(dá)有所不同，從而在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能和生物學(xué)行為上表現(xiàn)差異。1.管家基因與組織特異性基因管家基因(housekeepinggene)：是所有細(xì)胞中均要表達(dá)的一類(lèi)基因，其產(chǎn)物對(duì)維持細(xì)胞基本生命活動(dòng)是必需的。如微絲蛋白基因。組織特異性基因（tissuespecificgene):是不同的細(xì)胞類(lèi)型進(jìn)行特異性表達(dá)的基因，其產(chǎn)物賦予各種類(lèi)型細(xì)胞特異的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征與特異的生理功能。也稱奢侈基因（luxurygene）。如胰島素基因。2.組合調(diào)控是組織特異性基因表達(dá)的主要調(diào)控方式

組合調(diào)控引發(fā)組織特異性基因的表達(dá)，是細(xì)胞分化的基本機(jī)制。

幾種基因調(diào)節(jié)蛋白以不同的組合調(diào)節(jié)不同的專(zhuān)一基因表達(dá)，產(chǎn)生不同的細(xì)胞分化。3.影響細(xì)胞分化的因素

（1）胞外信號(hào)分子遠(yuǎn)距離細(xì)胞間相互作用：激素調(diào)節(jié)近端組織的相互作用：信號(hào)分子旁泌素（細(xì)胞分化因子）（2）環(huán)境對(duì)性別決定的影響全能干細(xì)胞：具有發(fā)育成整個(gè)個(gè)體的能力，如受精卵多潛能性干細(xì)胞：具有分化成各種組織細(xì)胞類(lèi)型的潛能，如胚胎干細(xì)胞

組織干細(xì)胞：具有分化成有限組織細(xì)胞類(lèi)型的潛能，如造血干細(xì)胞單能干細(xì)胞（定向干細(xì)胞）：僅能使后代細(xì)胞發(fā)育成為一種細(xì)胞的特性，形成終末分化細(xì)胞干細(xì)胞的基本特征：分化潛能、自我更新轉(zhuǎn)分化：細(xì)胞失去分化后，再分化成另一種細(xì)胞的現(xiàn)象4.干細(xì)胞與細(xì)胞全能性細(xì)胞全能性(celltotipotency)

：細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后仍具有產(chǎn)生完整有機(jī)體的潛能或特性。多利羊的誕生。植物體細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)生完整植株示意圖干細(xì)胞:（高等）動(dòng)物細(xì)胞隨著胚胎的發(fā)育，細(xì)胞逐漸喪失發(fā)育成個(gè)體的能力，僅有一部分未分化細(xì)胞，具有分化成其他細(xì)胞類(lèi)型、構(gòu)建組織器官的能力。動(dòng)物細(xì)胞未受精的卵皮膚細(xì)胞囊胚蝌蚪三、細(xì)胞衰老與細(xì)胞凋亡1.細(xì)胞衰老（senescence)細(xì)胞衰老:細(xì)胞增殖能力減弱的現(xiàn)象，細(xì)胞隨著年齡的增加，機(jī)能和結(jié)構(gòu)發(fā)生退行性變化，趨向死亡的不可逆的現(xiàn)象。衰老細(xì)胞結(jié)構(gòu)變化細(xì)胞核隨分裂次數(shù)增加而增大，核膜呈現(xiàn)內(nèi)折，染色質(zhì)固縮化內(nèi)質(zhì)網(wǎng)彌散性分散于核周胞質(zhì)中，粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)減少線粒體減少，體積膨脹致密體的生成：脂褐素、老年色素膜流動(dòng)性降低，韌性減小細(xì)胞衰老的機(jī)制●●遺傳學(xué)派如端粒與細(xì)胞衰老 有人發(fā)現(xiàn)端粒長(zhǎng)度確實(shí)與衰老有著密切的關(guān)系，隨著細(xì)胞的每次分裂，端粒不斷縮短，當(dāng)端粒長(zhǎng)度縮短達(dá)到一個(gè)閾值時(shí)，細(xì)胞就進(jìn)入衰老。●差錯(cuò)學(xué)派如氧化性損傷與細(xì)胞衰老該理論認(rèn)為，代謝過(guò)程中產(chǎn)生的活性氧基團(tuán)或分子（reactiveoxygenspecies，ROS）引發(fā)的氧化性損傷的積累，最終導(dǎo)致衰老。ROS主要有三種類(lèi)型：◆O2-,即超氧自由基；◆OH-，即羥自由基◆H2O2ROS的作用：高度活性引發(fā)脂類(lèi)、蛋白質(zhì)和核酸分子的氧化性損傷，從而導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)的損傷乃至破壞最終導(dǎo)致衰老。清除ROS，就可以延長(zhǎng)壽命。SOD基因抗氧化。2.細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡(apoptosis)是一個(gè)主動(dòng)的由自身基因決定的自動(dòng)結(jié)束生命的過(guò)程。由于它受?chē)?yán)格的遺傳機(jī)制控制，所以也稱為細(xì)胞編程性死亡(programmedcelldeath,PCD）。細(xì)胞凋亡過(guò)程中，細(xì)胞膜反折，包裹斷裂的染色質(zhì)片段或細(xì)胞器，形成眾多凋亡小體，凋亡小體為附近的細(xì)胞吞噬。整個(gè)過(guò)程中細(xì)胞膜保持完好，細(xì)胞內(nèi)容物不泄露，不引起炎癥。凋亡細(xì)胞被吞噬細(xì)胞所吞噬。細(xì)胞壞死時(shí)，細(xì)胞膜發(fā)生滲漏，細(xì)胞內(nèi)容物被釋放到細(xì)胞外，導(dǎo)致炎癥反應(yīng)。細(xì)胞壞死細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡的生物學(xué)意義：（1）保證個(gè)體正常發(fā)育（2）維持組織、器官細(xì)胞數(shù)目相對(duì)平衡（3）更新衰老耗損的細(xì)胞（4）對(duì)不良環(huán)境的自我性保護(hù)反應(yīng)，并與很多病理過(guò)程有關(guān)。2002年10月7日英國(guó)人悉尼·布雷諾爾、美國(guó)人羅伯特·霍維茨和英國(guó)人約翰·蘇爾斯頓，因在細(xì)胞程序性死亡方面的研究獲諾貝爾諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。SydneyBrennerH.RobertHorvitzJohn