最新第16章细胞周期与分裂PPT文档.ppt
第一节 细胞分裂,细胞增殖方式：无丝分裂：低等生物增殖的主要方式。有丝分裂：真核生物增殖的主要方式。减数分裂：有性生殖个体产生生殖细胞特有的分裂方式,生命的重要特征。有机体形成、生长、发育和生命延续的基本保证。,有丝分裂器(mitotic apparatus),有丝分裂时由微管及其结合蛋白组成的星体(aster)和纺锤体(spindle)组成。,动粒(kinetochore),中心体周期,中心体：与微管装配、细胞分裂密切相关的细胞器，静止期细胞通常含有一个中心体。,中心体,中心粒周围无定型物质,中心体周期,G1期:有一对相互垂直中心粒.G1期末开始复制。S期:两中心粒稍有分离，各自在其垂直方向长出一个子中心粒，复制完成。G2期：复制的中心粒延长完成，连同它组装的星体开始向两极分离。M期末：每个子细胞各获得一对中心粒。,细胞增殖周期,小时,G1期,S期(DNA合成),G2期,M期,G0期,有丝分裂(mitosis),染色质组装为染色体 有丝分裂器形成，遗传物质均分 核仁、核膜的消失和重建,一.有丝分裂过程：前期、中期、后期、末期,前期(prophase)1.染色体组装 染色质经过多级螺旋折叠组装成染色体。每条染色体包含两条姐妹染色单体。主缢痕出现。着丝粒外测形成动粒。,2.纺锤体形成：两对中心粒连同组装的星体延核膜彼此远离。向两极移动，达到相对位置决定了细胞分裂极，每一极中心体发出的微管构成半个纺锤体。,3.核仁缩小消失分散在细胞质中4.核膜崩解 裂解成小膜泡分散到细胞质中。,中期(metaphase)：核膜崩解 早中期。纺锤体微管侵入细胞中心区。染色体剧烈旋转、振荡、徘徊于两极之间。纺锤体自由端分别“捕获”染色体二侧动粒，形成动粒微管。纺锤体微管牵拉力量均衡，使染色体移至细胞中部形成赤道板。,赤道面(equatorial plane),赤道面(equatorial plane),后期（anaphase):染色体在着丝粒发生纵向断裂，姐妹染色单体彼此分离，沿动粒微管向两极移动，并达到两极。极间微管正极加速聚合伸长产生推动两极分离力量。,后期(anaphase),着丝粒分开，染色单体向两极移动。,末期(telophose)：染色体解螺旋成染色质 核纤层重组 核膜小泡相互融合形成核膜核仁重新出现，RNA合成恢复胞质分裂收缩环(contractile ring)分裂沟(cleavage furrow),细胞质分裂：从后期开始，肌动蛋白和肌球蛋白聚合的微丝，在细胞膜下形成的收缩环，将细胞缢缩，使细胞质均匀地分成两部分，形成两个子细胞。,微管动力蛋白与有丝分裂,1.在极间微管重叠区间相互滑动使中心体向两极分开。2.沿动粒微管运动，在其解聚时将染色体锚定在微管上。,分裂后期：纺锤体极间微管()端组装延长。动粒微管动粒端()去组装。,The pushing and pulling forces drive the chromosomes to the metaphase plate,MT behavior during formation of the metaphase plate.Initially,MT from opposite poles are different in length.,Experimental demonstration of the importance of mecha-nical tension in metaphase checkpoint control.,第二节 减数分裂(meiosis),第二节 减数分裂,意 义 1.保证生物染色体数目的恒定，维 持稳定的遗传基础。2.生殖细胞遗传基础多样化，后代变异机会扩大，提高对环境的适应能力。,有性生殖形成生殖细胞(配子)时的一种特殊分裂方式，特点是DNA复制一次，细胞分裂两次。,减数分裂,减数分裂,减数分裂前间期(G1、S、G2),第一次减数分裂（meiosis）(前期、中期、后期、末期),减数分裂间期(没有DNA复制),第二次减数分裂(meiosis)(前期、中期、后期、末期),减数分裂,一、第一次减数分裂 1.前期：(染色质凝聚，同源染色体片断交换)细线、偶线、粗线、双线、终变期,1）细线期：染色质染色体,2）偶线期（合线期）,同源染色体配对联会合成Z-DNA（偶线期DNA）,联会部位形成一种特殊结构，沿同源染色体纵轴分布，宽0.15-0.2um，参与了配对和重组机制。,联会复合体(SC),联会复合体(synaptonemal complex),侧成分(lateral element),中央成分(central element),重组节(recombination nodule),L-C纤维,3）粗线期（重组期）,染色体变短、变粗,结合紧密。非姊妹染色单体间发生交换，等位基因重组。,每一配对结构中共有4条紧密结合在一起的染色单体，称四分体。,四分体(tetrad),减数分裂(meiosis),Sister chromatidNonsister chromatid,Tetrad,4）双线期,联会复合体消失同源染色体分离 以交叉点相连染色体与核膜脱离四分体明显,交叉端化(chiasma terminalization),减数分裂(meiosis),减数分裂(meiosis),5）终变期,染色体凝集至最高程度，同源染色体相互排斥端化。核仁消失，核膜破裂，纺锤体形成。,减数分裂(meiosis),2.中期：形成赤道板3.后期：同源染色体分离，非 同源染色体自由组合，分别向两极移动。4.末期I：胞质分裂两个子细胞,同源染色体的分离，非同源染色体的自由组合是分离定律和自由组合定律的细胞学基础。,二、第二次减数分裂(meiosis),前期：如染色体去凝集则重新凝集，中心体向两极移动。中期：形成赤道板后期：姐妹染色单体分离末期：形成核膜，染色体去凝集，形成4个单倍体的子细胞,前期偶线期(配对),前期粗线期(重组),前期细线期(凝集),前期双线期,前期终变期,中期,后期,末期,前期,中期,后期,末期,有丝分裂与减数分裂的异同,Telophase I,Prophase II,Telophase II,有丝分裂 vs 减数分裂,有丝分裂 vs 减数分裂,位于卵周间隙（perivitelline space）退化消失,初级卵母细胞（停滞于第一次成熟分裂前期）,次级卵母细胞（secondary oocyte）,第一极体（first polar body）,停留在第二次成熟分裂中期,排卵前3648 小时,完成第一次成熟分裂,卵原细胞,排卵后24小时,未受精退化,受精，完成第二次成熟分裂,卵细胞（ovum）23，X；1n DNA,第二极体（secondary polar body）退化消失,支持细胞,初级精母细胞,精原细胞,精子细胞,精子,生精小管,间质细胞,细胞增殖周期,第二节 细胞增殖周期,细胞周期(cell cycle)连续分裂细胞从上一次分裂结束到下一次分裂完成所经历的全过程。,第二节 细胞增殖周期,细胞增殖周期,后期,有丝分裂间期,有丝分裂期(M期),DNA合成前期(Gap1,G1),DNA synthesis(S期),DNA合成后期(Gap2,G2),前期,中期,末期,G1期子细胞,间期(interphase):G1G2 S有丝分裂期(M phase),第二节 细胞增殖周期,细胞周期时间(Tc)：TG1、TS、TG2和TM。,小鼠消化道上皮干细胞的周期时间,周期中细胞（cycling cell）静止期细胞（暂不增殖，G0期细胞）终末分化细胞,细胞的增殖状态,G0期(静止期细胞)：暂时脱离细胞周期，停止分裂，去执行一定的生物学功能。在适当刺激下重新进入细胞周期的细胞。,细胞周期(cell cycle),G0期,G0期：细胞暂时脱离细胞周期，不增殖；在适当刺激下，可重新进入细胞周期。,细胞周期各时相的动态,一、G1期(DNA合成前期),rRNA、mRNA、tRNA、核糖体合成结构蛋白、酶蛋白合成细胞体积增大,G1期晚期合成DNA复制所需各种酶类：,DNA聚合酶，解旋酶等细胞周期蛋白触发蛋白，钙调蛋白,细胞周期各时相的动态,二、S期（DNA synthesis）,蛋白质、组蛋白合成，非组蛋白合成,DNA复制具有高度的顺序性,先GC，后AT,rDNA在S期前半程复制,X染色体长臂在S期末期复制,中心粒开始复制,细胞周期各时相的动态,三、G2期(DNA合成后期)染色体凝集相关蛋白，微管蛋白合成有丝分裂因子，合成RNA和蛋白质，为M期作准备。0.3DNA 复制完成细胞内DNA含量由2n增至4n,细胞周期各时相的动态,四、M期,亲本细胞分裂成2个相等的子细胞RNA合成抑制细胞蛋白合成停止,细胞周期各时相的动态,第三节 细胞周期的调控,一、细胞周期调控蛋白 1.细胞周期蛋白（cyclin）2.细胞周期蛋白依赖激酶(Cyclin-dependent kinase,Cdk）3.Cdk 抑制因子（Cdk inhibitor,CKI）,细胞周期调控蛋白的发现,1.细胞周期蛋白(Cyclin)：一类随细胞周期时相变化呈周期性合成和降解的蛋白质。分类：A、B、C、D、E、F、G、H、T。,分子中存在约100氨基酸组成的保守序列周期蛋白框，介导与Cdk 结合。,2.细胞周期蛋白依赖激酶(Cyclin-dependent kinase,Cdk)：催化靶蛋白质的Ser和Thr的磷酸化，作用于不同的细胞周期事件。在整个细胞周期中表达量较为恒定。按发现顺序命名:Cdk 18,不同cyclinCdk复合物启动细胞周期的不同步骤,S期,M期,每种不同的cyclin-Cdk复合物都作为触发某个特定细胞周期事件的分子开关。,G1b,G1c,G1d,S,G2,M,G0,PDGFR,EGFR,G1a,Cyclin D,CDK4,6,Cyclin E,CDK2,Cyclin E,CDK2,Cyclin A,CDK2,Cyclin A,B,CDK2,E2F,Cdk1,cyclinB,weel,WeelCAK,Cdk活化激酶（Cdk activating kinase,CAK）cyclinH Cdk7 p36 作用：使Cdk 上Thr161磷酸化（活性磷酸化）Weel激酶：使Cdk 上Tyr15磷酸化（抑制性磷酸化）,M-Cdk活化,M-Cdk,核纤层蛋白P 核膜崩解,染色体凝集蛋白P染色体凝集,CM130-P纺锤体形成,M phase,3.CDK激酶抑制因子(Cyclin-dependent kinase inhibitors,CKI),1.CIP/KIP家族：p21、p27对G1期CDK起抑制作用，直接 抑制 DNA复制。2.INK4家族：p16、p15主要抑制CDK4和CDK6活性，阻止G1S。,Cdk抑制物蛋白能使细胞周期阻滞于G1期,激活,活化的p53结合到p21基因的调控区,转录,翻译,胞外调控因素生长因子的调节,生长因子的调节血小板衍生生长因子(PDGF)、表皮生长因子(EGF)、成纤维细胞生长因子、转化生长因子(TGF)、促红细胞生成素、胰岛素样生长因子。生长因子无种属特异性，而有组织特异性。不同种类的细胞具有不同的生长因子受体。多种生长因子共同调节细胞增殖。,细胞周期检测点（checkpoint）,R点：G1期晚期的一特定时期。是调节细胞增殖周期的开关。接受多种环境信号的调节，控制细胞是否进入下一个周期。,1.G1期 检测点(R点),Cdk抑制物蛋白能使细胞周期阻滞于G1期,激活,活化的p53结合到p21基因的调控区,转录,翻译,本节重点：1减数分裂和有丝分裂各期形态学变化标志。2.减数分裂和有丝分裂意义及异同。3.细胞周期各时相生物化学变化特点。4.细胞周期调控因素，如何调控。,G1b,G1c,G1d,S,G2,M,G0,PDGFR,EGFR,G1a,p53,p16,p15,p21p27,pRB,p21p27,Cyclin D,CDK4,6,Cyclin E,CDK2,Cyclin E,CDK2,Cyclin A,CDK2,Cyclin A,B,CDK2,E2F,三、细胞增殖与医学(一)、组织再生1.更新型：造血干细胞，红细胞120天全部更新；小肠绒毛上皮隐窝细胞、表皮基底层细胞、骨髓细胞，不断分裂增殖和分化。2.稳定型(G0期)：免疫淋巴细胞、肝、肾、骨骼是分化组织，一般不增殖，刺激时出现增殖能力。3.恒定型：神经和肌肉组织，无更新能力。靠未分化的间质细胞的增值来修复组织。,(二)、细胞增殖与肿瘤1.增殖性群体：连续增殖，组织迅速增长。对环境因素和药物高度敏感。2.暂不增殖群体：静止，增长速度缓慢。对环境因素和药物不敏感。3.不育细胞群体：丧失增殖能力，经过分化后衰老、死亡。细胞增殖比值=3HTdR标记细胞数/细胞总数细胞增殖比值(GF)=增殖群体/三种群体总和,
