第二节细胞增殖与分裂文档资料.ppt

人体,讨论：生物体是如何形成、长大的？,（1）从新陈代谢角度分析：,（2）从细胞变化角度分析：,同化作用强于异化作用,细胞体积的增大是细胞生长的结果。,那么细胞的数目是如何增多的呢？,这就是我们今天要探讨的问题细胞的增殖分裂。,是细胞数目 增多和细胞体积增大的结果。,第二节 细胞增殖与分裂,二、细胞增殖的意义：,一、细胞增殖的方式：细胞生长和细胞分裂,生物体生长、发育、生殖和遗传的基础,三、细胞分裂的方式,有丝分裂,无丝分裂,减数分裂,有丝分裂:,无丝分裂:,减数分裂:,一种特殊方式的有丝分裂，主要发生在生殖细胞成熟阶段。,细胞分裂方式,与体细胞的形成有关，是体细胞分裂的主要方式。,不出现纺缍体，没有染色体等变化，少见的分裂方式。如蛙的红细胞。,一、细胞增殖周期,连续分裂的细胞，从一次细胞有丝分裂结束开始，直到下一次细胞有丝分裂完成为止的全过程，称为一个细胞周期或细胞生命周期。,细胞增殖周期的概念：,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G0期细胞,如淋巴细胞、肝、肾细胞等。,分期,间期,有丝分裂期（M期）,合成前期（G1期）,合成期（S期）,合成后期（G2期）,分类,连续分裂细胞（周期细胞）,暂不分裂细胞（G0期细胞）,终末分化细胞,合成前期（G1期）,暂不分裂细胞（G0期细胞）,二、细胞周期各时相的动态及特点,（一）间期 1、合成前期（G1期）从细胞分裂完成到DNA合成开始前的阶段。此期长短因细胞而异。体内大部分细胞在完成上一次分裂后，分化并执行各自功能，此G1期的早期阶段特称G0期。在G1期的晚期阶段，细胞开始为下一次分裂合成DNA所需的前体物质、能量和酶类等做准备。,3）染色质处于复制前感受态状态；4）DNA损伤修复的检验；5）为药物等理化因素作用的敏感时期；6）时间变化最大。,1）为S期DNA合成作物质、能量准备；2）具有限制点（R点）：指细胞在周期运行的过程中所具有的控制点，以调节细胞是继续沿周期运行，还是停止于某一阶段。,2、合成期（S期）从DNA合成开始到DNA合成结束的全过程。是细胞周期的关键时刻，DNA经过复制而含量增加一倍，使体细胞成为4倍体，每条染色质丝都转变为由着丝点相连接的两条染色质丝。与此同时需几个小时。1）DNA复制（S期活化因子）2）组蛋白和非组蛋白合成3）染色质的装配4）中心粒复制，还合成组蛋白，进行中心粒复制。S期一般DNA 合成期每个细胞的DNA含量增加一倍。,3、合成后期（G2期）DNA复制完成到有丝分裂之前的阶段，即细胞进入有丝分裂的准备阶段。为分裂期做最后准备。中心粒已复制完毕，形成两个中心体，还合成RNA和微管蛋白等。G2期比较恒定，需用11.5小时。1）染色质螺旋化，产生凝集（成熟促进因子、有丝分裂因子）。2）合成与有丝分裂有关的特殊蛋白质，如微管蛋白。3）合成使核膜解体的可溶性因子。4）合成促使细胞从G2期进入M期的可溶性蛋白激酶。5）R点,二 有丝分裂期（M期）,从G2期结束开始到有丝分裂完成为止这一时期。,真核细胞的染色质凝集成染色体、复制的姐妹染色单体在纺锤丝的牵拉下分向两极，从而产生两个染色体数和遗传性相同的子细胞核的一种细胞分裂类型。通常划分为前期、前中期、中期、后期和末期五个阶段。是一个连续变化过程，由一个母细胞分裂成为两个子细胞。一般需12小时。,1.形成有丝分裂器；2.细胞核产生一系列复杂的形态变化；3.由核分裂和胞质分裂组成，一个连续的分裂过程；4.时间最短，形态变化最大。,特点,染色质,姐妹染色单体,姐妹染色单体,着丝点,人类X染色体,人类Y染色体,姐妹染色单体,一条染色体复制后形成的两条完全一样的染色单体，由着丝点连在一起。,姐妹染色单体,注意,只有连接在一起的两条才能叫姐妹染色单体,分开就不是了。,染色质丝高度螺旋化，逐渐形成染色体（chromosome）。染色体短而粗，强嗜碱性。两个中心体向相反方向移动，在细胞中形成两极；而后以中心粒随体为起始点开始合成微管，形成纺锤体。随着核仁相随染色质的螺旋化，核仁逐渐消失。核被膜开始瓦解为离散的囊泡状内质网。,有丝分裂各期的主要特征,核分裂,1、前期（prophase）,染色质开始凝集核膜破裂为止：,1)染色质形成染色体,每条染色体含两条姊妹染色单体；2)核膨大；3)分裂极确定，纺锤体逐渐形成；4)核仁解体；5)核膜消失。,两现两消,细胞变为球形，核仁与核被膜已完全消失。染色体均移到细胞的赤道平面，从纺锤体两极发出的微管附着于每一个染色体的着丝点上。从中期细胞可分离得到完整的染色体群，共46个,其中44个为常染色体，2个为性染色体。男性的染色体组型为44+XY，女性为44+XX。分离的染色体呈短粗棒状或发夹状，均由两个染色单体借狭窄的着丝点连接构成。,2、中期（metaphase）,核膜解体有丝分裂器完全形成：,1）染色体最大程度压缩；2）纺锤体形成；3）有丝分裂器形成；4）染色体向赤道面运动和排列，形成赤道板；5）中期染色体结构典型，清晰可数，适合作分析。,染色体着丝粒排列在细胞中央的赤道板上（数目清晰）,由于纺锤体微管的活动，着丝点纵裂，每一染色体的两个染色单体分开，并向相反方向移动，接近各自的中心体，染色单体遂分为两组。与此同时，细胞波拉长，并由于赤道部细胞膜下方环行微丝束的活动，该部缩窄，细胞遂呈哑 铃形。,3、后期（anaphase）,姐妹染色单体开始分离染色体到达两极为止：,1）染色体着丝粒断裂，姐妹染色单体彼此分开；2）全部染色体平均地分成两组，分别向细胞两极移动。,着丝粒分裂，染色体数目加倍，染色体平均分配,染色单体逐渐解螺旋，重新出现染色质丝与核仁；内质网囊泡组合为核被膜；组胞赤道部缩窄加深，最后完全分裂为两个2倍体的子细胞。,4、末期（telophase）,染色体到达两极子细胞形成：,1）染色体染色质2）核仁重新出现3）核膜重新形成,“两消两重现”,动物细胞有丝分裂过程,一,二,三,五,四,六,【细胞有丝分裂记忆口诀】有丝分裂并不难 间前中后末相连 前期：膜仁消失现两体 中期：形定数晰赤道齐 后期：点裂数加均两极 末期：两消两现重开始,细胞周期与医学,1、G1期、S期使用化疗药物易收到良好的疗效；2、G2期的肿瘤细胞对放射线敏感，进行放射治疗，以大量杀死肿瘤细胞；3、M期的肿瘤细胞可用药物（如长春花碱等）阻碍其分裂增殖。,有丝分裂的重要意义:是将亲代细胞的染色体经过复制（实质为DNA的复制）以后，精确地平均分配到两个子细胞中去。由于染色体上有遗传物质DNA，因而在生物的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。可见，细胞的有丝分裂对于生物的遗传有重要意义。,三 减数分裂（meiosis）,减数分裂是指有性生殖的个体在形成生殖细胞过程中发生的一种特殊分裂方式，属于一种过程较特殊的有丝分裂。不同于有丝分裂和无丝分裂，减数分裂最终生成的生殖细胞中染色体数目减半。,概念,特点,细胞分裂两次，而DNA只复制一次；子细胞中染色体数目减半（2n n）；子细胞与母细胞之间的遗传性具有较大差异。,细胞连续分裂两次，染色体在细胞分裂的全部过程中只复制一次的细胞分裂方式。减数分裂的结果，新产生的生殖细胞中染色体数目比原来的减少了一半。,3、结 果：,1、发生的范围：,2、发生的时期：,进行有性生殖的生物,从原始的生殖细胞(如动物的精原细胞或卵原细胞)发展到成熟的生殖细胞(如精子或卵细胞)的过程中,新产生的生殖细胞中的染色体数目，比原始的生殖细胞减少了一半,减数分裂,分期,减数分裂,第一次,第二次,前间期,分裂期,前期,中期,后期,末期,分裂期,间期,前期,中期,后期,末期,细线期,偶线期,粗线期,双线期,终变期,减数分裂各期特点：,1、第一次减数分裂：（1）前期细线期（leptotene）染色质呈细丝状，且每条染色体已经过复制；核、核仁增大；细胞核内出现细长、线状染色体，细胞核和核仁体积增大。每条染色体含有两条姐妹染色单体。,偶线期（zygotene）同源染色体配对、联会，每对染色体形成一个二价体。人体23对染色体形成23个二价体。,同源染色体：一条来自父本，一条来自母本，其形态、大小、结构相同的一对染色体。联会：同源染色体的配对。配对是沿染色体纵长的各个不同部位开始，最后扩展到染色体的全长。,联 会:同源染色体两两配对。,联会是从染色体的行为上描述的,四分体：联会时每一对同源染色体中，含有四个染色单体，叫做一个四分体。,联会和四分体的关系：联会、四分体是同一时期的两种不同描述。,四分体是从染色单体的数目角度描述的。,两个四分体,联会与四分体,1个四分体=1对同源染色体=2个染色体=4个染色单体,同源染色体的识别依据：同源染色体的定义，即：大小（长度）相同 形状（着丝点的位置）相同 来源（颜色）不同 配对（减数第一次分裂）,例：下列几组染色体中，属于一对同源染色体的是：,同源染色体,粗线期（pachytene）,染色体进一步螺旋化，明显变粗变短；同源染色体非姊妹染色单体间发生DNA片断互换，光镜下可见交叉现象，产生新的等位基因组合。四分体形成。,交叉现象（交叉互换）：在四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间常常发生一段交换。并且相 互交换一部分染色体。,交叉互换,四分体时期同源染色体的交叉互换,一个染色体上可以有多个基因（基因的连锁）；减数分裂四分体时染色体的交叉互换（基因的互换）他们是基因的连锁互换定律的细胞学基础。,双线期（diplotene）同源染色体开始逐渐分开，交叉端化现象；联会复合体消失。,在双线期中,交叉数目逐渐减少,在着丝粒两侧的交叉向两端移动.这个现象称为交叉端化.(terminalization of chiasmata),终变期（diakinesis）染色体高度螺旋化缩短，交叉端化仍在进行，核膜、核仁消失，纺锤体开始形成。,细线期,粗线期,偶线期,双线期,终变期,中期,（2）中期 二价体排列在赤道面上，形成赤道板，纺锤体形成；同源染色体极向已定。各成对的同源染色体双双移向细胞中央的赤道板，着丝点成对排列在赤道板两侧，细胞质中形成纺锤体。,（3）后期同源染色体两极移动，二分体形成。非同源染色体自由组合。由纺锤丝的牵引，使成对的同源染色体各自发生分离，并分别移向两极。,（4）末期 两极各得到n条染色体，数目由2nn。到达两极的同源染色体又聚集起来，重现核膜、核仁，然后细胞分裂为两个子细胞。这两个子细胞的染色体数目，只有原来的一半。重新生成的细胞紧接着发生第二次分裂。,减数第一次分裂的目的是实现同源染色体的分离，染色体数目减半。DNA分子数目减半。（相对于复制后而言）,（1）间期（很短）：减数第二次分裂与减数第一次分裂紧接，也可能出现短暂停顿。染色体不再复制。每条染色体的着丝点分裂，姐妹染色单体分开，分别移向细胞的两极，有时还伴随细胞的变形。,2、第二次减数分裂,（2）前期：染色质重新螺旋化形成染色体；纺锤体形成，核膜、核仁消失；（3）中期:二分体通过着丝粒与纺锤体连接，形成赤道板；（4）后期：着丝粒分裂2条相连的姐妹单体分开，形成2条染色体；（5）末期：染色体到达两极，解旋伸展形成染色质，核膜形成，核仁重现，然后胞质分裂。至此，减数分裂结束。,减数分裂的生物学意义:,1 使生殖细胞染色体数目从2nn，精卵结合后受精卵恢复2n。提供了两个亲体的遗传物质得以结合的机会，保证了亲代与子代之间染色体数目的相对恒定，为后代的性状遗传和正常发育提供了物质基础。2 是遗传基本规律的细胞学基础。3 同源染色体的分离和非同源染色体之间自由组合进入不同的配子，使后代个体表现出多样性。为生物变异提供了丰富的原材料，推动在自然选择作用下的生物进化。,减数分裂与有丝分裂比较,如何辨别有丝分裂和减数分裂,1 看染色体的数目：单数的话一定是减数分裂.2 看有无同源染色体：有的话一定是减数分裂.3 若出现四分体，同源染色体分别排列在赤道板两侧就一定是减数分裂.4 没有以上情况出现就是有丝分裂.,四 配子发生,（一）精子的发生,1 增殖期：男性睾丸曲细精管上皮中的精原细胞经过有丝分裂数目大量增加。（2n)2 生长期：精原细胞体积增大，成长为初级精母细胞。（2n)3 成熟期：减数分裂期。4 变形期：第二次减数分裂后形成精子细胞，是没有减数分裂活性的圆形细胞。圆形的精子细胞经过复杂的显著变化转变为不同长度的精子细胞和精子。,精原细胞（2N）,复制,增大,初级精母细胞（2N）,第一次分裂,联会（四分体）同源染色体分离,次级精母 细胞（N）,次级精母 细胞（N）,精细胞（N）,精细胞（N）,精细胞（N）,精细胞（N）,第二次分裂,第二次分裂,着丝点分裂，姐妹染色单体分离。,变形,变形,变形,变形,精子（N）,精子（N）,精子（N）,精子（N）,精子的形成,精原细胞,初级精母细胞,次级精母细胞,精子,（减数第一次分裂）,（减数第二次分裂）,精子的形成过程：,各种细胞名称,精原细胞,精原细胞减数第一次分裂间期后，形成的细胞叫什么？减数第一次分裂和减数第二次分裂的结果，各生成了什么细胞？,精原细胞,初级精母细胞,次级精母细胞,精细胞,精子,减数分裂的染色体复制是在何期进行的？精子中的染色体数目比精原细胞中的染色体数目减少了一半，发生在何期？原因？,减数第一次分裂间期,减数第一次分裂末期，同源染色体的分离,（二）卵子的发生,1 增殖期：女性卵巢生发上皮中的卵原细胞经过有丝分裂数目大量增加。（2n）2 生长期：卵原细胞体积明显增成为初级卵母细胞（大量卵黄和核蛋白）。（2n）3 成熟期：减数分裂。卵细胞不经过变形，通过减数分裂形成的卵细胞即为成熟的卵。,卵子发生的生长期完成之后，卵母细胞准备进行减数分裂，但是卵母细胞不会自动进入成熟期，而是停滞在前期，直到有适当的激素进行刺激 一般来讲，女性一生成熟的卵子约为300400个，其余的卵母细胞便自生自灭了。一个卵子排出后约可存活48小时，在这48小时内等待着与精子相遇、结合。若卵子排出后由于多种原因不能与精子相遇形成受精卵，便在4872小时后自然死亡。失去这次受精的机会，就要等到1个月后另一个卵子成熟并被排出，重复同样的过程。左右两个卵巢通常是轮流排卵，少数情况下能同时排出两个或两个以上的卵子。如果分别与精子相结合，就出现了双卵双胞胎和多卵多胞胎。,卵细胞的形成过程特点：不均等分裂,卵原细胞,极体,次级卵母细胞,初级卵母细胞,退化,复制,减数第一次分裂,减数第二次分裂,减数第二次分裂,（减数第一次分裂）,卵细胞的形成过程：,卵细胞一种,卵细胞一种,各种细胞名称,第二极体,精子和卵细胞的形成过程有何异同？,染色体的行为变化相同。染色体先复制，第一次分裂时同源染色体联会、四分体（非姐妹染色体交叉互换），同源染色体分离，（非同源染色体自由组合），第一次分裂结束染色体数目减半。第二次分裂时着丝点分裂，姐妹染色单体分离。,精子的形成过程,卵细胞的形成过程,相同点,不同点,细胞质为分裂,变形,形成生殖细胞数,不变形,变形,一个精原细胞形成四个精细胞。,一个卵原细胞形成一个卵细胞。,两次分裂细胞质为不均等分裂。,两次分裂细胞质为均等分裂。,受精作用,受精卵染色体的来源,受精作用,受精卵中细胞核DNA分别来自父方和母方,受精卵中的 遗传物质,母方,父方：细胞核,细胞核,细胞质（线粒体）,受精卵中的染色体：父母双方各提供一半,受精卵中细胞核DNA分别来自父方和母方 细胞质DNA几乎全部来自母方,受精卵,精子的形成,卵细胞的形成,2N,2a,减数分裂和受精作用,判断下图：说出他们的名称。指出三者的不同？,减I后期,减II后期,有丝分裂后期,A B C,有丝分裂前期,减前期,减前期,D E F,有丝分裂中期,减中期,减中期,G H I,有丝分裂后期,减后期,减后期,A B C,减前期,有丝分裂中期,有丝分裂前期,G H I,减后期,减后期,减前期,A,B,C,D,1、右图画的是细胞减数分裂过程中某一时期的染色体。请根据此图回答下列问题。（1）图中所示的是细胞减数分裂过程中的哪一次分裂？（2）图中有几条染色体，几条染色单体？,（3）图中有几对同源染色体，它们各由哪两条染色体组成的？（4）在形成配子时，哪些染色体要分离？哪些染色体可以自由组合在一起？,第一次,4条,8条,2对,A和B,C和D,A和B分离，C和D分离；,A和C、A和D、B和C、B和D可以自由组合,课堂练习,配子数量计算,2、有一种精原细胞，含有4对同源染色体，共有8对等位基因分布在这4对同源染色体上。(1)若不考虑基因的交叉互换，则会形成几种精子？(2)若8对等位基因可以自由的发生交叉互换，则会形成几种精子？,1、有一个精原细胞，含有n对同源染色体，经减数分裂会形成几种精子？有一个卵原细胞，含有n对同源染色体，经减数分裂会形成几种卵细胞？,2种,1种,24种,28种,3.右图为细胞有丝分裂过程中某一时期的模式图.据图回答:（1).此图为 动物 细胞有丝分裂 分裂期的后期 细胞内共有 6条 染色体,12个 染色单体 和 12个 DNA分子.(2).此细胞的下一个时期细胞内共有 12条 染色体,1 2个 DNA分子，0个 染色单体.,