第五章细胞的分裂和分化.ppt

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第五章细胞的分裂和分化,2,主要内容,一、细胞周期与有丝分裂二、减数分裂将染色体数由2n减为n三、个体发育中的细胞,3,一、细胞周期与有丝分裂,细胞分裂：

是细胞增殖周期的重要阶段，即通过分裂的方式，将细胞的遗传物质及其它组分等量分配到两个子细胞的过程。

无丝分裂（amitosis）：

又称直接分裂，不涉及纺锤体形成及染色体变化。

有丝分裂（mitosis）：

又称为间接分裂。

减数分裂（meiosis）：

染色体复制一次，细胞连续分裂两次。

4,细胞分裂时，环状DNA分子附着在细胞膜上复制为二，然后随细胞膜的延长，2个DNA分子彼此分开，分别进入2个子细胞。

（一）原核细胞以二分分裂增殖,5,

（二）有丝分裂（Mitosis）可分为5期,1.前期2.前中期3.中期4.后期5.末期细胞质分裂,6,细胞从一次分裂开始到第二次分裂开始所经历的全过程。

细胞周期,7,1.前期染色质浓缩，折叠，包装，形成光镜下可见的染色体，每条染色体含两条姊妹染色单体；核仁开始解体并逐渐消失，分裂极确立与纺锤体开始发育。

8,2.前中期核膜开始解体形成小泡，分散于纺锤体周围，染色体在动粒微管的作用下向赤道面（equatorialplane）移动。

9,3.中期染色体的着丝点排列在纺锤体的赤道平面上。

10,4.后期姊妹染色体单体分开并移向两极的时期。

分为后期A、后期B两个过程。

11,12,5.末期分离的子染色体到达两极时，动粒微管消失，极微管进一步延伸。

核膜重新装配，染色体伸展为染色质丝，核仁出现。

13,细胞质分裂（cytokinesis）,核分裂与胞质分裂是相互联结但又可分的过程，如：

大多数昆虫的卵，核可多次分裂而无胞质分裂，某些真菌和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。

正常的细胞分裂中，细胞质分裂通常发生在后期或末期，并延续至分裂间期。

14,动物细胞的胞质分裂：

细胞膜在两极之间的“赤道”上形成一个由肌动蛋白微丝和肌球蛋白构成的收缩环，收缩环的收缩实现胞质分离。

15,植物细胞的胞质分裂：

a.残留的极纺锤体微管在赤道面中央密集形成成膜体；b.高尔基体囊泡在赤道面融合，形成早期细胞板；c.早期细胞板向外延伸至质膜，两个子细胞分隔。

16,有丝分裂,17,（三）有丝分裂过程中核被膜、纺锤体、染色体等都有变化,1、核被膜裂解并再生,18,中心粒在S期完成复制，在前期形成两个中心体，与外围的微管构成星体，然后开始形成纺锤体。

星体微管：

由中心体向外放射，末端结合有分子马达，负责两极的分离,动粒微管：

中心体发出，连接染色体着丝点的动粒，着丝点上具有马达蛋白。

极体微管：

由中心体发出，在纺锤体中部重叠，重叠部位结合有分子马达，负责将两极推开,2、纺锤体形成,19,3、染色体的行为,前期：

紧密并列的2个染色单体。

前中期：

每一染色单体的动粒各与一组纺锤体纤维动粒微管结合。

中期：

动粒微管产生的向极力处于平衡，使染色体排列在赤道面上。

后期：

完成复制的着丝粒分裂，染色单体分离，在动粒纤维和极纤维的作用下移向两极。

20,4、细胞器的增殖,线粒体和叶绿体等一些细胞器，通过原有的细胞器进行分裂增生，不能在细胞质中重新产生。

高尔基体和内质网在细胞分裂时破成碎片或小泡，进入到子细胞。

各种细胞器的增生都在间期发生。

21,分裂间期：

细胞形态未变，生化上变化极大。

G1期：

与DNA复制有关的酶明显增加，细胞器增多。

动物细胞的2个中心粒彼此分离开始复制。

S期：

合成DNA和组蛋白，复制染色体。

G2期：

新复制的染色体开始螺旋化而缩短，中心粒完成复制，微管蛋白及与细胞分裂有关的物质大量合成。

（四）分子机制控制细胞周期,22,细胞周期调控的关键在分裂间期。

2个调控点：

G1S；G2M，由成熟促进因子（maturation-promotingfactor,MPF）调控。

酶,酶,磷酸化的酶,MPF：

由Cdk和细胞周期蛋白组成,1、细胞周期的调控机制,23,MPF的发现,1971年，Masui等非洲爪蟾卵母细胞,24,2、外部信号对细胞周期的控制,外部因素：

化学因素、物理因素生长因子：

一类通过与特异的、高亲和的细胞膜受体结合，调节细胞生长与其他细胞功能等多效应的多肽类物质。

存在于血小板和各种成体与胚胎组织及大多数培养细胞中，对不同种类细胞具有一定的专一性。

25,癌细胞的形成：

细胞的遗传物质或基因组成发生变化导致细胞的分裂失去控制。

接触抑制：

正常细胞在分裂时，只要和相邻细胞接触就停止分裂的现象。

癌细胞特征：

细胞生长与分裂失去控制，无接触抑制；具有侵润性和扩散性；体外培养时，可长期分裂，如HeLa细胞。

癌细胞的分裂,26,27,（五）染色质和染色体,都由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成，是同一种物质在细胞周期中不同时期的不同表现形式。

染色质：

细胞分裂间期细胞内的线性复合结构，是间期细胞遗传物质存在的形式。

染色体：

细胞有丝分裂或减数分裂过程中，由染色质丝卷曲、折叠而成的结构。

next,28,DNA到染色体要经过4级包装，总共压缩了8400倍。

DNA分子盘绕组蛋白，形成核小体（直径10nm）,多个核小体串在一起形成染色质,染色质高度卷曲、折叠，形成染色体。

DNA分子,29,1、染色体的一般形态,着丝粒：

位于主缢痕中，异染色质，染色体最后复制的部分。

在染色体上的位置固定，依其位置分为等臂染色体、近端着丝粒染色体和端着丝粒染色体。

在高等生物中，其外围有动粒。

端粒：

线性染色体两端保证染色体正常复制的一段碱基序列.,30,性染色体：

决定性别的染色体。

通常用X、Y来表示常染色体：

性染色体以外的染色体。

各种生物的染色体数目是恒定的。

染色体数目异常就会引起生物性状的改变。

物种染色体数目物种染色体数目人46豌豆14小鼠40玉米20爪蟾36小麦42果蝇8酵母32,2、性染色体和常染色体,3、染色体数目,31,核型：

指染色体组在有丝分裂中期的表型,包括染色体数目、大小、形态特征的总和。

核型模式图：

将一个染色体组的全部染色体逐个按其特征绘制下来,再按长短、形态等特征排列起来的图象,它代表一个物种的核型模式。

4、核型（karyotype）,32,染色体带：

用染料给分裂中期的染色体染色时，染色体上出现的横带。

荧光染料阿的平染色：

Q带。

Giemsa染色：

富含A-T核苷酸片断的G带和富含G-C核苷酸片断的R带。

各个染色体的带型是稳定的，根据带型可区分不同的染色体；不同的物种，染色体的带型各有特点，相近的物种相应染色体上的带型基本相同。

5、染色体带型,33,人的体细胞染色体,34,染色体显带技术的应用,主要用于明确鉴别一个核型中的任何一条染色体，乃至某一个易位片段。

也用于染色体基因定位和研究物种的核型进化及可能的进化机制。

35,二、减数分裂将染色体数由2n减为n,减数分裂（Meiosis）：

是有性生殖个体的生殖细胞在形成过程中所进行的特殊分裂方式。

特征：

细胞连续分裂两次，DNA只复制一次。

结果形成染色体数目减半的生殖细胞。

（配子：

精子或卵子）,36,减数分裂,第一次减数分裂,第二次减数分裂,前期：

持续时间较长。

进行染色体配对和基因重组，合成一定量的蛋白质。

中期：

同源染色体排列在赤道面。

后期：

同源染色体分离，移向细胞两极。

末期：

核仁、核膜重新出现，形成两个子细胞。

：

姐妹染色单体分离，移向细胞两极,37,细线期：

染色体开始凝集,偶线期：

出现联会和SC，二价体,粗线期：

出现交换和重组,双线期：

交叉。

交叉端化。

持续时间长。

终变期：

前期,核仁、核膜消失，纺锤体形成。

同源染色体向赤道面移动。

38,联会（synapsis）:

同源染色体配对的过程。

同源染色体（homologouschromosome）:

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。

联会复合体（synaptonemalcomplex）:

联会过程中，配对的同源染色体之间侧面紧密相贴形成了一种蛋白质的复合物。

联会的结果，每对染色体形成一个二价体，如人形成23个二价体,39,Chromosomerecombination,40,间期,前期I（细线期）,前期I（偶线期）,前期I（粗线期）,前期I（双线期）,前期I（终变期）,中期I,后期I,末期I,间期,前期II,中期II,后期II,末期II,减数分裂示意图,41,细胞分裂,42,减数分裂的生物学意义,维持了遗传物质的稳定（体细胞2n=46，生殖细胞配子：

精子和卵子n=23，受精后受精卵为2n=46）,是遗传学三大定律的细胞学基础（分离律、自由组合律、连锁互换律）,是遗传和变异的细胞学基础（同源染色体上的非姐妹染色单体的交换；非同源染色体以及非同源染色体之间的非姐妹染色单体的自由组合。

）,43,三、个体发育中的细胞,

（一）细胞分化（differentiation）概念：

细胞分裂后形成的子细胞，彼此间逐渐出现差异，发育成各形态不同、功能不同的成熟细胞的过程。

（二）细胞凋亡（apoptosis）（三）细胞全能性和干细胞（四）细胞衰老,44,

（二）细胞凋亡（apoptosis）,1、概念：

为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序的死亡。

2、生物学功能：

（1）清除无用的或多余的细胞，人脑在发育过程中有95%的细胞死亡。

（2）除去不再起作用的细胞。

如蝌蚪变态时的尾部细胞死亡；（3）除去发育不正常的细胞。

如脊椎动物视觉系统的发育，没有形成正确神经元连接的神经元被清除掉。

（4）除去一些有害细胞，胸腺细胞在离开胸腺之前被诱导死亡。