《医学生物学》第九章 细胞的分裂增殖 PPT课件

细 胞 的 增 殖 (cell proliferation),细胞增殖是生命的基本特征,初生婴儿1012个细胞，成人1014个，约200种类型。成人体内每秒钟有数百万新细胞产生，以补偿衰老和死亡的细胞。一个大肠杆菌若按20分钟分裂一次，并保持这一速度，则两天即可超过地球的重量。,一、细 胞 增 殖 的 方 式,原核细胞增殖方式,真核细胞增殖方式,真核细胞增殖的方式,无丝分裂（直接分裂）,有丝分裂（间接分裂）,减数分裂,无丝分裂amitosis（直接分裂direct division）,无丝分裂：直接进行细胞核与细胞质的分裂方式。分裂过程中既无染色体、纺锤体的形成，也无核膜、核仁的解体。,有丝分裂mitosis（间接分裂）,有丝分裂,核分裂karyonitosis,胞质分裂cytokinesis,有丝分裂：其分裂过程包括核的分裂、染色体和纺锤体的形成以及核分裂之后随既而来的胞质分裂。,二、细胞增殖周期,（一 ）.细胞增殖周期(cell cycle)的概念 细胞增殖周期（细胞周期）：细胞从一次分裂结束开始生长，到下一次有丝分裂结束为止所经历的全过程。,细胞周期,间期interphase,分裂期（M期）mitotic phase,DNA合成前期（G1期）,DNA合成期（S期）,DNA合成后期（G2期）,前期prophase,中期premataphase,后期anaphase,末期telophase,细胞周期中的细胞,细胞周期时相图,不同细胞的细胞周期时间差异,不同细胞的细胞周期时间差异很大。,S+G2+M 的时间变化较小，细胞周期时间长短主要差别在G1期。,死亡,终末分化细胞（无增殖力细胞）,G0期暂不增殖细胞,根据细胞的分裂行为, 可将真核生物细胞分为三类:,三 .细胞周期各时相的生化变化,G1期,G1期 ：有丝分裂完成到DNA合成之前。G1初期：合成三种RNA、cAMP、cGMP、核糖体、蛋白质以及糖类。氨基酸及糖的转运迅速进行。G1晚期：急剧合成与DNA合成有关的酶（DNA聚合酶、胸苷激酶）以及一种重要的酶调节物钙调素，还进行H1组蛋白的磷酸化、组蛋白和非组蛋白RNA的合成。限制点（R点）：G1期对一些环境因素的敏感点，可限制正常细胞通过周期。是控制细胞增殖的关键。,S期,S期：从DNA合成开始到DNA合成结束的全过程，是细胞增殖周期的关键阶段。,S期活化因子：为DNA合成时所需要的启动信号（ DNA合成诱导者）。,主要特点：进行DNA的复制、染色体组成（组蛋白和非组蛋白）的合成，中心体的复制。,G2期,G2期 :从DNA复制完成到有丝分裂开始前的时期，为有丝分裂进行物质条件和能量的准备。,2.合成有丝分裂调控的重要因子成熟成熟促进因子（MPF）（其成分为CDK2和cyclinB，它们能促使间期核膜破裂，并使染色质凝聚为染色体。）,1.RNA和蛋白质的合成，微管蛋白的合成,G2期也是细胞周期中的一个R点,Leland H. Hartwell,R. Timothy (Tim) Hunt,Sir Paul M. Nurse,2001年10月8日美国人LelandHartwell、英国人Paul Nurse、TimothyHunt因对细胞周期调控机理的研究而获诺贝尔生理医学奖。,M期,M期 :染色质螺旋化变为染色体，并均匀分配到两个子细胞的过程。同时伴有核的一系列变化和胞质分裂。,有丝分裂过程,间 期,核 膜,核 仁,染色质,中心粒,前 期,中 期,后 期,末 期,赤道板,收缩环造成的分裂沟,动物细胞的有丝分裂,间期,前期,中期,后期,末期,植物细胞的有丝分裂,Microtubules and Motors in the spindle,核膜的解体与重建,动物细胞胞质分裂,植物的胞质分裂,细胞器的分裂和片段化,内质网、高尔基体等要伸长并断成片段, 这样增加了均等分配的机会。,有丝分裂不仅要保证新形成的子细胞得到全套的遗传物质, 同时要保证子细胞得到其他必备的细胞结构, 包括膜结合细胞器。,线粒体和叶绿体与细胞分裂同步, 使数量加倍。,细胞周期检验点及其作用,四 . 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。细胞连续分裂两次，DNA只复制一次结果产生染色体数目减半的生殖细胞（配子：精子或卵子）。,减数分裂,减数第一次分裂,减数第二次分裂,前期,中期,后期,末期,细线期,偶线期,粗线期,双线期,终变期,间期,减数分裂过程,1 .减数分裂 I,间期,前期I(细线期),前期I(偶线期),1.同源染色体配对 联会,2.二价体形成,前期I(粗线期),1.二价体四分体,2.非姐妹染色单体之间出现交叉。,前期I(双线期),1.联会复合体消失,2.同源染色体某些部分分离,前期I(终变期),中期I,后期I,1.同源染色体分离（四分体二分体）,2.非同源染色体随机组合,末期I,2 . 减数分裂 II,间期,前期 II,中期 II,后期 II,1.姐妹染色单体分离（二分体单分体）,2.非姐妹染色单体随机组合。,末期 II,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,减数分裂的生物学意义,1 .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）,2 .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）,3 .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。）,有丝分裂与减数分裂的比较,有丝分裂是体细胞的分裂方式，减数分裂主要是细胞产生配子的过程。,有丝分裂是DNA复制一次, 分裂一次, 染色体由2n2n;减数分裂是两次细胞周期, DNA复制一次, 细胞分裂两次, 染色体由2n1n。,有丝分裂中, 每个染色体是独立活动;在减数分裂中, 染色体要配对、联会、交换和交叉。,有丝分裂时间短, 1-2小时; 减数分裂时间长, 几十小时至几年。,细胞周期与临床医学,细胞周期调控与肿瘤发生, 现代医学研究证明，肿瘤的发生是多因素多基因多阶段的复杂过程。 包括：抑癌基因的失活 原癌基因的不正常激活 DNA转录表达失控 DNA损伤等 不论何种原因造成的细胞转化，其最终表现均为细胞周期调控机制紊乱、细胞增殖过度、分化受阻。,细胞周期与肿瘤治疗,从某种意义来看，肿瘤是一种细胞周期疾病。 细胞周期的研究成果为肿瘤治疗开辟了新途径。 针对整个纵横交错的细胞周期调控网络中的关键因子来控制细胞的生长、分裂，阻止癌细胞的增殖 依据周期理论进行放疗、化疗。,直接抑制细胞DNA合成和分裂, 抑制DNA聚合酶， 如阿糖胞苷抑制核苷二磷酸还原酶； 直接破坏DNA的结构或与DNA结合，影响其功能； 抑制有丝分裂器， 如秋水仙素破坏纺锤体； 影响转录过程，抑制RNA合成； 影响蛋白质和肿瘤细胞其他成分的合成； 抑制拓扑酶。抗癌药分为细胞周期非特异性药物和特异性药物,细胞周期与化疗,依据周期调控理论，确定药物作用靶点，开发新药。以周期调控理论作指导，进行化疗 杀伤G0期细胞 合理用药，增强疗效，保护正常细胞。,人的正常细胞于肿瘤细胞增殖周期的比较,急性白血病和正常骨髓细胞增殖周期的比较,抗癌药物,非周期特异性药,周期特异性药,周期阶段性药,细胞周期非特异性药物(CCNSA),主要作用于增殖细胞群中各期细胞，包括G0期细胞，均可起杀伤作用。其杀伤作用与剂量有关(剂量依赖性)，适用于增殖比率小、生长缓慢的肿瘤。烷化剂 : 环磷酰胺、异环磷酰胺氮甲、苯丙氨酸氮芥。抗癌抗生素 ，抑制DNA、RNA和蛋白质的合成发挥抗癌效能。主要药物有：放线菌素D、丝裂霉素、博来霉素(BLM)、阿霉素类。还有米托蒽醌(MTT)。铂类制剂：顺铂(DDP)，为铂制剂，可与DNA双链或单链交联，影响DNA链合成、复制，引起癌细胞死亡。多数烷化剂和抗生素类抗癌药物的选择性高。,周期特异性药物(CCSA),抗代谢药： 结构上与细胞内某些代谢物相似，氟尿嘧啶(5FU)、主要杀伤S期细胞。植物类 多数药物作用于M期和G2期细胞，阻止有丝分裂，使有丝分裂停顿，致死癌细胞。秋水仙素、长春新碱(VCR)、长春花碱(VLB)、长春地辛紫杉醇(泰素PTX)、泰素帝(Taxotere)，由紫杉醇树皮或针叶中提取，为新型抗微管药物，是目前惟一能促进微管聚合、抑制微管解聚的药物，对多种肿瘤具有抗癌活性，临床倍受关注。另外还有三尖杉酯碱(HRT)等。,细胞增殖与再生医学,再生医学：研究组织器官的构造、更新和修复。如干细胞工程和组织工程肝脏再生及调控胰腺再生及调控骨组织的再生