1、第二章 生命的基本单位细胞,第五节 细胞增殖周期,Phone 13810988664,北京中医药大学基础医学院生物教研室,细胞增殖（cell proliferation） 细胞通过生长和分裂，获得与母细胞同样遗传信息的子细胞，细胞数量增加的过程。,一、细胞周期的一些概念,细胞周期（cell cycle） 对于连续分裂的细胞，细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂终了所经历的过程（生长、遗传物质复制、分裂）,细胞周期时间（Tc） 细胞周期过程所需要的时间,G1期（合成前期）,S期（DNA合成期）,G2期（合成后期）,有丝分裂期（M期）,静止期（间期，S期）,细胞周期时间（小时）,连续分裂的细胞（
2、周期细胞） 在细胞周期内连续运转（造血干细胞、皮肤基底层细胞） 静止期细胞（G0期细胞） 暂时脱离细胞周期，不再增殖，适当因素刺激下重新返 回细胞周期（肝、肾细胞和某些淋巴细胞） 终末分化细胞 不可逆脱离细胞周期，丧失分裂能力，保持生理功能（神经、肌肉细胞和多形核白细胞）,肿瘤细胞,体内正常生长的细胞失去控制，出现异常分化的细胞群。正常子宫颈细胞（hela细胞）被一种人类乳突状瘤病毒（Human Papillomavirus 18 或HPV18）转型成癌细胞的。1951年发现至今已有近60年历史，Tc=21小时。-正常细胞成为非周期细胞-肿瘤细胞是不断增殖的周期细胞化疗药物：-非周期特异性药物
3、：氮芥、丝裂霉素-周期特异性药物：秋水仙素、长春新碱，破坏纺锤体,停留在M期放射线照射：G2期细胞敏感,6,(一）G1期（合成前期）,二、细胞周期各时相的动态及特点,1、rRNA、mRNA、tRNA大量合成 2、核糖体装配 3、结构蛋白、酶蛋白大量合成，控制新细胞的代谢G1后期与DNA合成有关的酶活性增加(前复制复合物-执照蛋白）G1末期合成S期活化因子（SPF,CDK1-cyclinE)，启动DNA复制cyclin：细胞中呈周期性出现的蛋白质-调节亚基CDK：与周期蛋白结合后发挥蛋白激酶作用-催化亚基 4、 G1末期，中心粒开始复制,发动机,8,限制点（restriction point，R
4、点）在细胞周期各时相转换中存在着特定的时间点，或调节细胞继续沿周期运行，或停止于某一阶段。对细胞大小、DNA复制、纺锤体组装及染色体分离等事件进行调节、监控。,9,(二）S期（合成期）,1、DNA复制(SPF发挥作用，至S期结束消失） 2、组蛋白合成,并以DNA复制形成联动效应 3、染色质装配，形成两条完全相同的姐妹染色单体，借着丝粒相连 4、中心粒复制完成 5、微管蛋白开始合成,（三）G2期（合成后期）,1、继续合成mRNA和蛋白质，细胞生长 2、合成有丝分裂促进因子(mitosis promoting factor)MPF:CDK1-cyclinB 诱导间期染色质凝聚 3、微管蛋白合成完成
5、 4、cyclinA发挥作用此时细胞体积增加一倍，细胞器得到复制,12,（四）M期（分裂期）,1、 RNA停止合成 2、蛋白质合成减少 3、亲本细胞核染色体精确均等分配给两个子细胞 4、cyclinB发挥作用占细胞周期时间最短，但细胞的形态结构变化最大细胞核分裂细胞质分裂,三、有丝分裂M期的主要特征,（一）核分裂,1、前期（prophase）,染色质凝集染色质丝染色体（姐妹染色单体借着丝粒连接） 中心粒分开，分裂极确定初步形成纺锤体 晚前期，核仁消失，核膜崩解,15,16,2、中期（metaphase）,染色体排列在纺锤体的中央形成赤道板 有丝分裂器完全形成有丝分裂器：是由中心粒、纺锤体和染色
6、体构成的临时性细胞结构，专门执行有丝分裂功能，确保完全相同的两套染色体均匀的分配给两个子细胞。,18,星体微管,极微管,动粒微管,19,3、后期（anaphase）,染色体着丝粒纵裂 成对的动粒分离，将染色体拉向两极 后期末，染色体在两极合并成团,4、末期（telophase）,染色体解压缩伸长为细丝状的染色质 核膜重建 核仁重现,22,23,24,25,（一）核分裂,（二）细胞质分裂核分裂后期开始微管中间体肌动蛋白和肌球蛋白收缩环分裂沟,连接桥,细胞增殖有丝分裂,G1 期（gap1 phase ) S 期（synthetic phase) 间期(interphase)G2 期（gap2 ph
7、ase ) 或静止期细胞周期 (cell cycle) 前期 中期 M 期(mitosis) 后期 分裂期末期,第三章 生命的延续第三节 减数分裂 P76,减数分裂：在有性生殖细胞成熟过程中（又称为成熟分裂 Maturation division）， DNA复制一次，细胞连续分裂两次，最终产生4个只含有单倍数的染色体(n)的细胞，染色体的数目减半，这种特殊的有丝分裂叫作减数分裂。,1 细线期 2 偶线期 3 粗线期 4 双线期 5 终变期 6 中期I 7 后期I 8 末期I 减数I,9 前期II 10 中期II 11 后期II 12 末期II减数II,前期I,减数间期,一、第一次减数分裂 （一
8、）前期（Prophase I ）,前期发生的主要变化是进行同源染色体配对联会和基因重组。根据细胞形态的变化分为：细线期、偶线期、粗线期、双线期、终变期5个阶段。,1、细线期（leptotene）,染色质凝集，显微镜下呈细丝状，分辨不出两条染色单体，每条染色体呈一条细线，称为染色线（chromonema） 。细纤维状的染色体上，盘旋凝缩的部分染色较深，为染色粒(chromomere)。染色体端部与核膜附着斑相连利于同源染色体配对。,细线期,同源染色体（homologous chromosome）大小、形态结构相同，一条来自父方，一条来自母方的一对染色体。联会（synapsis）同源染色体从靠近核
9、膜的某一点开始互相靠拢在一起，在相同位置上染色粒准确地配对的过程。减数分裂有别于有丝分裂的一个重要特点。联会复合体（synaptonemal complex）联会时，配对的同源染色体之间形成一种蛋白质的复合结构二价体（bivalent）联会的结果，每对染色体形成一个紧密相伴的二价体，人类会形成多少个二价体？,2、偶线期（Zygotene ）,中央成分：蛋白质 横向纤维： 侧成分：染色单体(DNA),联会复合体（Synaptonemal Complex）,3、粗线期（Pachytene）,染色体进一步浓缩，变粗变短，结合紧密，在光镜下可 二价体（bivalent）。 每一对同源染色体都经过复制，
10、含四个染色单体，所以又称为四分体(tetrad)每个染色体包含两条染色单体，互称姐妹染色单体；同源染色体的染色单体之间称为非姐妹染色单体二价体某些区域上的两条非姐妹染色单体间存在交叉（chiasma），重组节形成，染色体发生交换和重组。,侧成分,重组节,姐妹染色单体1和2的染色质（父方）,姐妹染色单体3和4的染色质（母方）,中央成分,重组节,重组节：联会复合体中央区一些圆形、椭圆形或棒形的直径为90nm的多酶集合体，含有大量与DNA重组有关的酶，与染色体发生交换有关,37,4、双线期 （Diplotene ）,减数分裂时发生：染色体交叉/基因重组,染色体进一步缩短，联会复合体解体，电镜下看不到
11、联会复合体。 联会的同源染色体相互排斥、开始分离，交叉数目减少，交叉向端部移动，出现交叉端化。,39,5、终变期 （Diakinesis ）,二价体显著变短，并向核周边移动，在核内均匀散开，是观察染色体的良好时期。只有二价体的端部保留交叉。 核膜、核仁消失,前期（Prophase I ）小结,细线期（Leptotene ） 偶线期（Zygotene ） 粗线期（Pachytene） 双线期 （Dipleotene ） 终变期 （Diakinesis ）,染色质凝集 染色体细长如线称为染色线（chromonema） 染色粒（chromomere）,同源染色体联会 形成联会复合体（SC）,二价体（
12、四分体 ） 重组节 交叉 交换与重组,联会复合体解体 交叉端化,核膜、核仁消失,二价体排列在赤道板上，纺锤丝形成，并与着丝粒相连,（二）、中期（Metaphase I）,一对同源染色体的动原粒朝向两极,43,（三）、后期（Anaphase I）,二价体中的同源染色体彼此分开，分别向细胞两极移动。姐妹染色单体仍然由着丝粒相连,45,（四）、末期（Telophase I）,染色体到达两极，解旋、伸展，核膜重新形成,细胞质分裂形成两个子细胞，每个子细胞含有的染色体数目是母细胞的1/2,47,二、第二次减数分裂（Meiosis II）,前期II,中期II,后期II,末期II,二分体凝缩， 核膜消失,二
13、分体排列赤道 上，形成赤道板； 着丝粒纵裂,各染色体被纺锤 丝拉向两极,染色体移到两极，解旋、伸展，形成细胞核；最终形成4个在染色体数目和遗传物质上都是单倍体的细胞,细胞的有丝分裂(mitosis)与减数分裂（meiosis)的比较,生命史诗23部两个版本,整版交换,个别章节交换,神秘之手,有丝分裂的意义,1.生物学意义： （1）均等方式的有丝分裂促进细胞数目增加 （2）能维持个体正常生长和发育2.遗传学意义： （1）核内各染色体准确复制为二，均匀地分配到两个子细 胞，子母细胞具有同样质量和数量的染色体。子细胞的遗传基础与母细胞完全相同。 （2）子细胞的遗传基础与母细胞完全相同，保证物种的连续性和稳定性,减数分裂的意义,1、减数分裂造成染色体数目减半，产生单倍体的生殖细胞，精卵结合重新形成二倍体保证有性生殖过程中世代间染色体数目恒定 2、减数分裂过程中同源染色体配对，遗传物质交换、重组；非同源染色体可以进行自由组合丰富了基因组合，增加变异，形成生物的多样性 3、减数分裂同源染色体分离，是孟德尔分离定律的细胞学基础；非同源染色体随机组合进入同一个生殖细胞，是孟德尔自由组合定律的细胞学基础；同源染色体中非姐妹染色体之间DNA片段的互换是摩尔根连锁与互换定律的细胞学基础。从细胞学上证实了遗传学三大定律,
