大学精品课件：七年制细胞分裂与细胞周期.ppt

1、细胞分裂与细胞周期,Cell division & cell cycle,重要性 遗传物质精确分配，保持细胞的遗传稳定性。 类型：无丝分裂、有丝分裂、减数分裂、 amitosis mitosis meiosis,第一节 细胞分裂,过程简单、迅速，没有一系列细胞核的变化, 没有纺锤体的形成和染色体的组装。 遗传物质不能均等分配,一、 有丝分裂（mitosis) 分期 prophase ; metaphase ; anaphase; telophase , cytokinesis 主要事件 1. 核膜的解体和重建 2. 染色质凝集和重新形成 3. 纺锤体形成和染色体运动 4. 细胞质分裂（收缩环；

2、细胞板） 细胞分裂用时 0.52hr,1. 前期（prophase ） 染色质凝集 (组蛋白-P 核小体染色体袢环染色单体 凝缩蛋白-P) 核膜破裂和核仁解体 (lamin-P为可溶性,核膜断裂成小泡) 核仁DNA加入各自染色体中，核仁成分分散 确立分裂极和纺锤体形成 centrosome移动方向 微管组织中心(MTOC):- 中心体 星体周围微管 三种,中心粒 无定形基质,中心体,星 体 （astar) 星体微管,马达蛋白与中心体的极向移动,动粒微管 极间微管 星体微管 中心体 染色体,有丝分裂器 （ mitotic apparatus）,: 星体周围微管,* 染色体两侧动粒,纺锤体 (sp

3、indle),纺锤体拉长,3. 后期（anaphase） 姐妹染色单体分离、向细胞两极运动 二分体-单体（子代染色体） 动粒微管缩短 极间微管延长,细胞质分裂 （cytokinesis) 细胞分裂进入后期末或末期初，在中部质膜的下方，出现大量由肌动蛋白、肌球蛋白及其他多种结构蛋白、调节蛋白组装形成的环状结构，即收缩环（contractile ring）。 分裂沟，中间小体 加深、完全断开 细胞器大致分配,4. 末期（telophase） 标志 子细胞核形成; 细胞质、器分裂 染色体解聚、核膜形成、核仁形成,有丝分裂包括了核分裂和胞质分裂两个过程 染色质凝集、纺锤体和收缩环的出现是有丝分裂 的三

4、个重要特征 蛋白质的磷酸化与去磷酸化是细胞形态变化产生 的分子基础 （染色质的凝集与去凝集、核膜的 解聚与重建）,二 、减数分裂（meiosis) 时 间 生殖细胞形成时特有的分裂方式。 地 点 生殖腺 特 点 染色体复制一次，细胞分裂两次， 子细胞染色 体数目减半。 Mitosis meiosis转变机理？ 1. G2较长 2. 0.3%DNA 迟复制 3. 同步性,同源染色体： 在细胞中形态、大小相同，上面载有等位基因，一条来自父方，一条来自母方，减数分裂时可以配对的两条染色体。,减数分裂I 前期I 分 期 事 件 细线期（leptotone ) 凝集，染色线、染色粒 偶线期 (zygot

5、ene) 同源染色体联会 形成 联会复合体SC 2n二分体-n个四分体 Z-DNA 粗线期 (pachytene) 重组期 重组小结 交换与重组 P-DNA 双线期 (diplotene) 交叉 SC解体交叉端化 RNA合成 灯刷染色体 终变期 (diakinesis) 核膜、核仁消失， 四分体(n 个) 纺锤体形成,联会复合体的组装,同源染色体片断的交换和重组,6 染色体排列在赤道面上 后期I 同源染色体分离， 非同源染色体自由组合 末期I,3. 减数分裂间期 (没有DNA的合成),4. 减数分裂 II 减数分裂 II（meiosis II）和有丝分裂过程基本相同。 (前期 II 中期 II

6、 后期 II 末期 II) 减II 中II: 细胞内为n个二分体,减数分裂小结 1、减数分裂包括一次DNA复制、两次细胞分裂； 2、子细胞和母细胞之间的遗传性具有较大差异 （遗传物质重组与交换，自由组合） 3、由 1 个母细胞形成 4 个子细胞，染色体的数目减半。 卵细胞 1:1 精细胞 1: 4,思考题 遗传三大定律的细胞学证据？,减数分裂与有丝分裂的区别,一、细胞周期概念 细胞周期（cell cycle）：是指细胞从上一次分裂结束开始生长到下一次细胞分裂结束所经历的过程，又称细胞增殖周期。 细胞周期时间（TC） 细胞周期经历的时间,第二节 细胞周期及其进程,细胞周期划分 G1(gap1)

7、细胞有丝分裂完成DNA复制前 S(synthsis phase) DNA复制 2c-4c G2(gap2)： DNA复制完成到有丝分裂开始 M期(mitosis,division） 分裂开始到结束,细胞类型 增殖型细胞（周期性细胞） 始终保持旺盛的增殖活性。 G0期细胞 一般不分裂，暂不增殖细胞。 不增殖型细胞（终端分化细胞） 结构和功能高度特化,增殖型 细胞,不增殖细胞,（一） G1期（DNA合成前期） 体积、表面积、核质比 限制点（restriction point） RNA的合成活跃： 蛋白质合成活跃：DNA复制所需酶，G1/S转换所需蛋白 蛋白质的磷酸化：组蛋白、非组蛋白及某些蛋白激酶

8、磷酸化 细胞膜对物质的转运作用加强：,二、细胞周期各时相的细胞形态和分子事件,（二）S期（DNA合成期） 1.DNA复制 启动DNA合成 DNA复制（GC先复制，AT后复制； 常染色质复制在先，异染色质复制在后） 2.蛋白质合成 酶、蛋白（组蛋白、非组蛋白）组装核小体。 3.组蛋白持续磷酸化 4.中心粒复制,（三）G2期（有丝分裂准备期） 1. 大量合成与M期结构功能相关的蛋白质 （如微管蛋白、成熟促进因子等） 2. 合成 ATP 3. 中心粒的体积逐渐增大，开始分离,（四）M期,第三节 细胞周期的调控 细胞周期调控两大机制：启动 监控 细胞周期进程严格、有序-domino model 细胞内

9、外多因子、多层次-network,一、细胞周期调控蛋白种类 CDK类蛋白激酶 催化亚单位 细胞周期素（Cyclin) 调节亚单位 CDK抑制因子（CKI） 抑制,（一）细胞周期素(cyclin )-使CDK磷酸化或活化 是一类随细胞周期的变化呈现周期性出现和消失的蛋白质。（A、B、C、D、E 等几类，亚型，20多种） 表达时间不同，执行功能多种多样。,细胞周期蛋白类型,（二） CDK类蛋白激酶（cyclin-dependent kinase） CDK是一类必须与细胞周期蛋白结合才具有激酶活性的蛋白激酶，可将多种与细胞周期相关的蛋白磷酸化，在细胞周期调控中起关键作用。,分子的特性： 与cycli

10、n结合 具有磷酸激酶的活性 分类： CDK1CDK7等 G1、G1/S 、S期CDK M期CDK 功能： 启动DNA复制和终止， 染色体的凝集、运动和松解， 核膜、核仁的崩解和重建， 核纤层的降解和重新聚合， 纺锤体的形成和消失。,（三）CDK抑制物（CDK inhibitor, CKI） CDKI是对CDK激酶起负性调控作用的蛋白质。 已发现多种CDKI INK4家族: p16 抑制CDK4 (p15、p18、p19) CIP/KIP家族: P21、27、57 在G1期抑制多种CDK,p16,P21 p27 p57,cyclinD,cyclinE,cyclinB,（四）细胞周期检测点在细胞周

11、期调控中的作用,二、参与细胞周期中调控的其他因子 温度、pH、营养、药物、 感染、射线 细胞因子、激素、生长因子 1. 生长因子（growth factor): 细胞自分泌或旁分泌的，通过与细胞膜上特异 受体结合，调节细胞周期的多肽类物质。 包括：PDGF、EGF、IL、TGF、FGF NGF 等 作用阶段：G1期、S期,2.抑素（Hormone): 是细胞自分泌的，通过与细胞膜上特异受体结合， 抑制细胞周期进程的糖蛋白。 作用阶段：G1期、 G2期 3. cAMP与cGMP cAMP与cGMP均为细胞信号转导过程中重要的胞内信使，在细胞周期中，两者可相互拮抗，控制细胞周期的进程。 cGMP

12、促进细胞分裂 cAMP 抑制细胞分裂,细胞周期常用的研究方法 细胞同步化法 使处于细胞周期不同阶段的细胞，共同进入细胞 周期某一特定阶段，这一过程称为细胞的同步化。 有丝分裂摇落法 化学同步化法 DNA合成阻断法（氨甲蝶呤、大剂量胸苷） 中期阻断法,细胞周期调控的研究方法 免疫组化法 用特异抗体检测细胞周期调控相关蛋白的表达 显微注射法 将抗体、多肽、核苷酸的片段用显微注射的方法在显微镜 下直接注入到细胞周期特定阶段的细胞中，以观察这些物 质在细胞周期调控中所起的作用。 细胞融合法,3H-TdR掺入法： 3H标记DNA合成前体TdR培养放射自显影 根据细胞中银粒的多少和分布,判断在细胞周期不同

13、时相 的数量和比例，进行细胞周期的动态观察。,第四节 细胞周期与医学的关系,一、细胞周期调控异常与肿瘤 肿瘤基因 癌基因(oncogene)：能促使细胞无限增殖、癌变的 DNA序列。 分若干个基因家族（已发现近百种癌基因） 抑癌基因（suppression-oncogene)：存在于正常细胞中、能抑制细胞恶性增殖的基因。,肿瘤基因的基本类型（抑癌基因类） Rb （ 遗传性视网膜母细胞瘤基因） P 53 “基因组卫士” 与肿瘤产生密切相关的基因（基因突变导致肿瘤发生） P53 蛋白，与转录因子共同参与基因表达调控，G1期阻滞。 P16、21、27、57等,细胞周期与肿瘤 当细胞周期的R点消失而产

14、生大量的生长因子时，细胞的生长、分裂失去控制所形成的赘生物肿瘤。 1细胞周期与肿瘤的生长 A.增殖型细胞能连续进入细胞周期不断分裂的细胞 群体，其数量的多少决定肿瘤的恶性度。 B.暂不增殖型细胞G0期细胞，有潜在的分裂能力， 是肿瘤复法的根源 C.不增殖型细胞丧失分裂能力的细胞 增殖比例：GF=A/A+B+C (A：增殖型细胞 ；B：暂不增殖型细胞； C：不增殖型细胞）,肿瘤细胞中G0期的细胞极少，大部分的细胞都进入细胞周期，发生分裂。大多数肿瘤细胞的周期比正常的细胞要长。细胞周期不同时相的肿瘤细胞，其治疗方法也不同。如S期，以化疗为主，抑制DNA合成；G2期细胞对放射线敏感，以放疗为主。,细

15、胞周期与肿瘤治疗 S期肿瘤：化疗，作用于DNA合成的酶 G2期肿瘤：放射治疗 基因治疗：P53基因注入肺癌细胞,细胞周期的调控是肿瘤化疗的理论基础 抗肿瘤药物分类的依据 周期特异性，非特异性 周期理论指导联合化疗方案 为研制抗肿瘤药物提供新的靶点targets 周期理论推动肿瘤基因治疗的发展 反义寡核苷酸法 RNAi 抑癌基因、细胞因子导入肿瘤细胞和免疫细胞,* 细胞增殖抑制性疾病如贫血、不育、爱滋病等,细胞周期与组织再生 组织的生理性再生：骨髓、皮肤，补充衰老、死亡的细胞 补偿性再生：肝、肾，损伤后再生， 原来处于Go期的细胞重新进入细胞周期 干细胞：具增殖能力和分化潜能的原始细胞 组织工程：应用于器官移植,1. 什么是细胞周期？各时期主要特点是什么的？ 2. 比较有丝分裂和减数分裂的异同点。 3. 细胞周期调控蛋白的种类 ？作用？ 4. 举例说明细胞周期研究在医学领域的重要意义。 5. cyclin、 CDK、CKI、生长因子、癌基因、抑癌基 因、限制点。 6.体内细胞按增殖特点不同，分为哪几种类型？ 举 例说明。,思 考 题,联会复合体（synaptonemal complex) 中间部 横向纤维 侧生部分 致密 外侧为DNA SC成分：蛋白 RNA 少量DNA,四分体,