《细胞周期》PPT课件.ppt
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1、 细胞增殖是生命的基本特征,种族繁衍、个体发育、细胞增殖是生命的基本特征,种族繁衍、个体发育、机体修复等都离不开细胞增殖。细胞增殖是通过机体修复等都离不开细胞增殖。细胞增殖是通过来完成的。来完成的。初生婴儿有初生婴儿有1012个细胞,成人个细胞,成人61013个,约个,约200种类型。种类型。成人体内每秒钟有数百万新细胞产生,以补偿衰老和死亡的细胞。成人体内每秒钟有数百万新细胞产生,以补偿衰老和死亡的细胞。第一节第一节 基本概念基本概念一、什么是细胞周期一、什么是细胞周期 由细胞分裂结束开始到下一次细胞分裂终了所经历的全过程,由细胞分裂结束开始到下一次细胞分裂终了所经历的全过程,叫细胞周期。分
2、为叫细胞周期。分为4 4个期:个期:G1G1期期(gap1)(gap1):指从有丝分裂完成到期:指从有丝分裂完成到期DNADNA复制之前的间隙时间。复制之前的间隙时间。S S期期(synthesis phase):(synthesis phase):指指DNADNA复制的时期。复制的时期。G2G2期期(gap2):(gap2):指指DNADNA复制完成到有丝分裂开始之前的一段时间。复制完成到有丝分裂开始之前的一段时间。M M期又称期又称D D期期(mitosis or division):(mitosis or division):细胞分裂开始到结束。细胞分裂开始到结束。Eucaryotic
3、Cell Cycle A typical mammalian cell has a cell cycle time of 24 hours,with 12 hr G1,6-8 hr S,3-4 hr G2,and 1 hr M 从增殖的角度来看,可将高等动物的细胞分为三类:从增殖的角度来看,可将高等动物的细胞分为三类:连续分裂细胞连续分裂细胞,如表皮生发层细胞、部分骨髓细胞。,如表皮生发层细胞、部分骨髓细胞。休眠细胞暂不分裂休眠细胞暂不分裂,但在适当的刺激下可重新进入细胞周期,称,但在适当的刺激下可重新进入细胞周期,称G G0 0期细胞,如淋巴细胞、肝、肾细胞等。期细胞,如淋巴细胞、肝、肾细胞
4、等。不分裂细胞不分裂细胞,指不可逆地脱离细胞周期,不再分裂的细胞,又称,指不可逆地脱离细胞周期,不再分裂的细胞,又称终端细胞,如神经、肌肉、多形核细胞等终端细胞,如神经、肌肉、多形核细胞等第二节第二节 细胞分裂细胞分裂一、细胞分裂的类型一、细胞分裂的类型 无丝分裂无丝分裂(amitosis)(amitosis):又称直接分裂,由:又称直接分裂,由RemarkRemark(18411841)发现于鸡胚血细胞,不涉及纺锤体形成及染色体变化发现于鸡胚血细胞,不涉及纺锤体形成及染色体变化 。有丝分裂有丝分裂(mitosis)(mitosis):又称为间接分裂,由:又称为间接分裂,由Fleming Fl
5、eming(1882)(1882)年首次发现于动物,年首次发现于动物,Strasburger(1880)Strasburger(1880)发现于植发现于植物。物。减数分裂减数分裂(meiosis(meiosis):染色体复制一次,细胞连续分裂两):染色体复制一次,细胞连续分裂两次。次。二、有丝分裂二、有丝分裂为了便于描述人为的划分为五个时期:为了便于描述人为的划分为五个时期:间期(间期(interphaseinterphase););前期前期(prophase)(prophase);中期中期(metaphase)(metaphase);后期后期(anaphase)(anaphase);末期末期
6、(telophase)(telophase)。其中间期包括其中间期包括G G1 1期、期、S S期和期和G G2 2期,主要进行期,主要进行DNADNA复制、中复制、中心体复制、细胞体积增大等准备工作。心体复制、细胞体积增大等准备工作。细胞周期各时相的动态及特点细胞周期各时相的动态及特点(一)(一)G1 G1 期期 细胞生长的主要阶段,为进入细胞生长的主要阶段,为进入S S 期准备必要期准备必要的物质基础。此期是各种细胞的物质基础。此期是各种细胞耗时差异最大耗时差异最大的一个的一个时期。时期。特点:特点:三种三种RNARNA合成,各种蛋白质合成。合成,各种蛋白质合成。细胞体积迅速增大。细胞体积
7、迅速增大。检控点检控点1 1:DNADNA损伤修复的检验损伤修复的检验。(二)(二)S S 期期 DNADNA复制,组蛋白和非组蛋白等染色质蛋白的合成。复制,组蛋白和非组蛋白等染色质蛋白的合成。完成完成中心粒中心粒的的复制复制。此过程有此过程有S S期活化因子期活化因子的参与。的参与。特点:特点:1 1)、)、DNADNA的复制(核内)的复制(核内)2 2)、)、组蛋白组蛋白的合成(质内合成后转运到核内)的合成(质内合成后转运到核内)(三)(三)G2 G2 期期 为为M M期进行多种物质结构与功能的准备。期进行多种物质结构与功能的准备。特点:特点:1 1)、)、RNARNA和和蛋白质蛋白质(促
8、进染色质凝集的成熟(促进染色质凝集的成熟促进因子、有丝分裂因子)的合成。促进因子、有丝分裂因子)的合成。2 2)、构成有丝分裂器的)、构成有丝分裂器的微管蛋白微管蛋白(S S期起,期起,G2G2期完)。期完)。3 3)、中心粒开始移向两级,体积膨大,表明)、中心粒开始移向两级,体积膨大,表明纺锤体微管已经开始组装。纺锤体微管已经开始组装。检控点检控点2 2:检验细胞的大小、检验细胞的大小、DNADNA的复制是否正确的复制是否正确(四)(四)M M 期期 确保亲本细胞核染色体能够精确、均等地确保亲本细胞核染色体能够精确、均等地分配给两个子细胞,使分裂后的子细胞保持遗分配给两个子细胞,使分裂后的子
9、细胞保持遗传上的一致性。传上的一致性。M M期占用的时间期占用的时间最短最短,但细胞的形态变化,但细胞的形态变化最最大。大。检控点检控点3 3:分裂检控点(纺锤体组装检控点)分裂检控点(纺锤体组装检控点)纺锤体组装是否完成,纺锤丝是否与纺锤体组装是否完成,纺锤丝是否与 染色体着丝粒相连。染色体着丝粒相连。1、前期、前期染色质凝缩,染色质凝缩,分裂极确立与纺锤体开始形成,分裂极确立与纺锤体开始形成,核仁核仁解体,解体,核膜消失。核膜消失。S期中心粒已完成复制,在前期移向两极,两对中心粒之期中心粒已完成复制,在前期移向两极,两对中心粒之间形成纺锤体微管,核膜解体时,中心粒已到达两极,并间形成纺锤体
10、微管,核膜解体时,中心粒已到达两极,并形成纺锤体。形成纺锤体。纺锤体有三种微管结构:纺锤体有三种微管结构:极体微管极体微管(polar mt)两极间的微管)两极间的微管,在纺锤体中部重叠,重,在纺锤体中部重叠,重叠部位结合有分子马达叠部位结合有分子马达。着丝点微管(着丝点微管(kinetochore mt),是从着丝点到另一极的微管;),是从着丝点到另一极的微管;星体微管星体微管(astral mt),由中心粒放射出来的微管),由中心粒放射出来的微管。植物没有植物没有中心粒和星体,其纺锤体称无星纺锤体。中心粒和星体,其纺锤体称无星纺锤体。Two centrosomes,and their fo
11、rming radial arrays of astral microtubules separating on the surface of an early prophase newt lung cell nucleus.图片来自http:/www.wadsworth.org/2、前中期、前中期核膜解体到染色体排列到赤道面核膜解体到染色体排列到赤道面(equatorial plane)上上。3、中期、中期染色体排列到赤道面上。染色体排列到赤道面上。4、后期、后期指妹妹染色体单体分开并移向两极的时期。分为后指妹妹染色体单体分开并移向两极的时期。分为后期期A、后期、后期B两个过程。两个过程。A
12、naphase A:separation of the sister chromatids.Anaphase B:separation of the poles.5、末期 从子染色体到达两极,至从子染色体到达两极,至形成两个新细胞为止的形成两个新细胞为止的时期。涉及子核的形成时期。涉及子核的形成和胞质分裂两个方面。和胞质分裂两个方面。末期子核的形成,大体经历了与前期相反的过程,即末期子核的形成,大体经历了与前期相反的过程,即染色体解聚缩,核仁出现和核膜重新形成。核纤层蛋染色体解聚缩,核仁出现和核膜重新形成。核纤层蛋白去磷酸化,介导核膜重新装配。白去磷酸化,介导核膜重新装配。核分裂与胞质分裂(核
13、分裂与胞质分裂(cytokinesiscytokinesis)是相继发生的,属)是相继发生的,属于两个分离的过程,如:于两个分离的过程,如:大多数昆虫的卵,核可进行多次分裂而无胞质分裂,某些藻类大多数昆虫的卵,核可进行多次分裂而无胞质分裂,某些藻类的多核细胞可长达数尺,以后胞质才分裂形成单核细胞。的多核细胞可长达数尺,以后胞质才分裂形成单核细胞。子核的形成与胞质分裂子核的形成与胞质分裂 动物细胞的胞质分裂通过胞质收缩环的收缩实现,收缩环动物细胞的胞质分裂通过胞质收缩环的收缩实现,收缩环由大量平行排列的肌动蛋白组成。由大量平行排列的肌动蛋白组成。用细胞松弛素处理这一时期的细胞,会出现什么现象?用
14、细胞松弛素处理这一时期的细胞,会出现什么现象?Dividing Muscle Myoblast(primative muscle cell)(SEM x8,000)植物细胞末期近两极处纺锤植物细胞末期近两极处纺锤丝消失,丝消失,中间微管中间微管保留,并保留,并数量增加,数量增加,形成成膜体形成成膜体。来自来自高尔基体囊泡高尔基体囊泡沿微管转沿微管转运到成膜体中间。融合形成运到成膜体中间。融合形成细胞板细胞板(cell plate),囊泡的内,囊泡的内含物形成初生壁和中胶层,含物形成初生壁和中胶层,囊泡膜形成质膜,融合留下囊泡膜形成质膜,融合留下的管道形成胞间连丝。的管道形成胞间连丝。植物细胞的
15、有丝分裂第三节第三节 减数分裂减数分裂MeiosisMeiosis由连续两次分裂构成:由连续两次分裂构成:通常减数分裂通常减数分裂I I分离的是同源染色体,所以称为分离的是同源染色体,所以称为异型分裂异型分裂(heterotypic divisionheterotypic division)或减数分裂()或减数分裂(reductional reductional divisiondivision)。)。减数分裂减数分裂IIII分离的是姊妹染色体,类似于有丝分裂,所以称为分离的是姊妹染色体,类似于有丝分裂,所以称为同同型分裂型分裂(homotypic divisionhomotypic divi
16、sion)或均等分裂()或均等分裂(equational equational divisiondivision)。)。为了描述方便将减数分裂分为几个期和亚期。为了描述方便将减数分裂分为几个期和亚期。Meiosis减数分裂间期的特点:减数分裂间期的特点:也可分为也可分为G1G1期、期、S S期和期和G2G2期。期。G2G2期期是有丝分裂向减数分裂转化的关键时期。是有丝分裂向减数分裂转化的关键时期。减数分裂的减数分裂的S S期具有两大特点期具有两大特点:时间较长,时间较长,部分部分DNADNA(约(约0.3%0.3%左右)是在合(偶)线期合成的。此种左右)是在合(偶)线期合成的。此种DNADNA
17、称为称为Z-DNAZ-DNA.减数分裂细胞有有减数分裂细胞有有高度的同步性高度的同步性;而有丝分裂的细胞;而有丝分裂的细胞不具不具同步性,同步性,是陆续进行。是陆续进行。一、间期一、间期二、分裂期二、分裂期(一)减数分裂(一)减数分裂I I 1 1、前期、前期I I 减数分裂的特殊过程主要发生在前期减数分裂的特殊过程主要发生在前期I I,通常分为,通常分为5 5个时个时期:期:细线期(细线期(leptotene leptotene),),合线期(偶线期)合线期(偶线期)(zygotene zygotene),),粗线期(粗线期(pachytenepachytene),),双线期双线期(dipl
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