细胞的分裂和分化课件

第五章细胞的分裂和分化一、细胞分裂和细胞周期生命活动的重要特征之一

单细胞增殖导致生物个体数增加

多细胞生物的繁殖基础

取代衰老和死亡的细胞

创伤愈合、组织再生、病理修复1.细胞增殖的意义2.细胞周期概念

细胞从前一次分裂开始到后一次分裂开始，这段时间称为一个细胞周期。期间细胞遗传物质和其它内含物分配给子细胞。细胞周期：可分为间期和分裂期间期:DNA合成，DNA合成前期（G1）

DNA合成期（S）

DNA合成后期（G2）分裂期（M）

前期前中期中期后期末期细胞质分裂细胞周期各期示意图间期时间总是长于分裂期（M期）不同细胞的细胞周期时间差异很大，主要差别在G1期

细胞类型细胞周期时间早期蛙胚胎细胞30分钟酵母菌细胞 1.5~3小时小肠上皮细胞 12小时细胞培养成纤维细胞 20小时人肝细胞 １年（一）细胞分裂的方式A、有丝分裂（真核细胞分裂的普遍形式）B、直接分裂（无丝分裂）C、减数分裂有丝分裂（M期）前期起始标志：染色质凝集成染色体终止标志：核膜解体①染色质凝缩;光学显微镜下可以分辨的染色体，每条染色体包含2个染色单体。②分裂极确立与纺锤体开始形成;③核仁解体;有丝分裂前期染色体变化中期终止标志：染色单体分离事件：染色质达到最大凝集，染色体排列在赤道面形成赤道板。后期起始标志：着丝点分开终止标志：染色体到达两极事件：染色体向两极移动动粒微管缩短，而极微管延长姊妹染色体移向两极，与此同时，细胞被拉长，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。

染色单体到达两极并去凝缩，重新出现染色质丝和核仁；核膜重组装高尔基体与内质网形成胞质分裂有丝分裂后期赤道板形成分裂沟微丝构成收缩环1动物细胞的胞质分裂有丝分裂动物细胞的有丝分裂直接分裂（无丝分裂）特点：分裂过程中不出现染色体和纺锤丝；速度快，能耗少。方式：横缢、出芽……（原核细胞的分裂，愈伤组织的细胞分裂，胚乳的形成……）细菌细胞分裂—无丝分裂（横缢）

酵母菌的无丝分裂（出芽）减数分裂概念和意义概念：细胞进行一次DNA复制，随后进行两次分裂，染色体数目减半的一种特殊的有丝分裂。体细胞(双倍体2n)生殖细胞(单倍体n)意义：生物进行有性生殖的基础确保世代间遗传的稳定性增加变异机会，生物进化与多样性的基础（二）有丝分裂过程中的某些重要事件1、核被膜的裂解与再生2、纺锤体的形成3、染色体的行为4、细胞器的分配（三）分裂间期与细胞周期的控制机制1、G1期G1期细胞的三种去向：

增殖细胞不增殖细胞（不育细胞）暂不增殖细胞（G0期细胞）2、S期（1）DNA复制：2C4C。（复制具有严格的时间顺序性）（2）蛋白质合成：组蛋白、非组蛋白。3、G2期（1）加速合成新的RNA和蛋白质（非组蛋白、微管蛋白、成熟促进因子）。（2）进行能量储备，合成ATP。（四）染色体根据人类染色体着丝粒的位置可将染色体分为3种类型

中央着丝粒染色体亚中央着丝粒染色体近端着丝粒染色体性染色体和常染色体性染色体：就是决定性别的染色体女人：XX男人：XY常染色体：就是男女都一样的染色体人类染色体的数目：46条（23对）染色体组、核型染色体分组

A、B、C、D、E、F、G七组核型（karyotype）

一个体细胞中的全部染色体，按其大小、形态特征顺序排列所构成的图像人类核型分组与各组染色体形态特征（非显带标本）组号染色体号大小着丝粒位置次溢痕随体可鉴别程度A1~3最大中（1、3号）亚中（2号）1号常见

可鉴别B4~5次大亚中

难鉴别C6~12、X中等亚中9号常见

难鉴别E16~18小中（16号）亚中（17、18号）

16号可鉴别，17、18难鉴别F19~20次小中

难鉴别G21~22、Y最小近端

21、22号有，Y无难鉴别人类染色体非显带核型图染色体带型Q显带（Qbanding）

G显带（Gbanding）

R显带（Rbanding）

T显带（Tbanding）

C显带（Cbanding）

N显带

高分辩染色体显带技术人类G显带染色体模式图二、细胞分化细胞分化（celldifferentiation）：指多细胞有机体在个体发育过程中，由同一种相同的细胞类型经细胞分裂后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异，产生不同的细胞类群的过程称为细胞分化。实质：是基因选择性表达的结果人成体有200多种细胞细胞组织器官系统个体

多细胞生物通过受精卵发育而来受精卵细胞的分化外胚层中胚层内胚层生殖细胞管家基因与奢侈基因每个细胞均含有一套完整的遗传信息每种特定类型细胞只有一部分特定基因表达细胞分化和发育是基因选择性表达的结果基因组中可表达基因分成两类管家基因：在各种细胞中均需都表达的基因，其产物对维持细胞的基本结构和代谢活动所必需。组织特异性基因（奢侈基因）：不同细胞类型中特异性表达的基因。组合调控组合调控：是指几种调控因子组合，发挥对特定基因的调控作用。组合调控是组织特异性基因（奢侈基因）表达的主要调控方式。影响细胞分化的因素信号分子环境因素细胞质DNA与组蛋白的修饰干细胞与细胞全能性细胞全能性指细胞经分裂和分化，能发育成完整有机体的潜能或特性。

对于植物来说，分化成熟的植物细胞体，仍保持全能性，仍有可能发育成完整植株。

对于动物来说，随着分化的演进，细胞逐渐丧失其分化潜能。全能性多能性单能性分化成熟的体细胞。

分化成熟的动物细胞已失去全能性。不可能发育成为完整的动物个体。原因何在？

陆续出现一些探索动物细胞全能性丧失原因的实验。

Illmensee&Hoppe的克隆小鼠实验（1981）细胞核受体细胞核供体收集受精卵去核融合甲品种小鼠乙品种小鼠收集囊胚期细胞团分散成单细胞取核融合将核注入已去核的受精卵中在培养皿中培养至细胞团植入假母子宫产出小鼠核移植小鼠（克隆小鼠）长成成鼠，呈核供体小鼠性状实验得出的结论：细胞核仍具有全能性——可能发育成完整个体。关键在于细胞质。细胞质中有着决定细胞分化全能性的物质，称为分化决定子。

分化决定子通过细胞分裂被不均等地分配到子细胞，不同性质的决定子影响细胞向不同方向分化干细胞干细胞（stemcell）：在一般情况下，随着胚胎发育，细胞逐渐丧失了发育成为个体的能力，仅有少数细胞仍然具有分化成其他细胞类型和构建组织与器官的能力，这类细胞称之为干细胞。干细胞的基本特征：分化潜能和自我更新干细胞分类根据其分化特征分为全能干细胞（具有形成完整个体的分化潜能）多能干细胞（失去了发育成完整个体的能力，但具有分化出多种细胞组织的潜能）成体组织中也存在具有分化成某些细胞类型能力的细胞，总称为组织干细胞如：人造血干细胞分化产生8种类型血细胞单能干细胞（只具有向一种类型或密切相关的两种类型细胞分化的能力）。胚胎干细胞可以定向诱导分化为几乎所有种类的细胞，甚至形成复杂的组织和器官；有助于人体发育、基因功能以及药物开发等研究临床意义：细胞替代疗法和组织器官移植的最佳资源。造血干细胞主要位于骨髓，是各种血细胞和免疫细胞的始祖；造血干细胞移植成为恶性肿瘤大剂量放疗后造血支持的主要措施；造血干细胞可分化出神经细胞、骨骼肌细胞、肝脏细胞等多种非造血组织细胞。造血干细胞所有的血细胞都是来自多功能造血干细胞的。返回人血细胞的分化多能性干细胞T细胞

B细胞嗜酸白细胞嗜硷白细胞

中性白细胞巨噬细胞血小板

红细胞皮肤干细胞皮肤的更新：皮肤干细胞位于基底部，与基底膜相接触。分裂后的细胞脱离基底膜后逐步分化为角质细胞，最终从皮肤表面脱落。

牙齿干细胞

澳大利亚阿德莱德大学的科学家近日表示，他们在人类的牙齿中找到了干细胞。这些干细胞可以用来帮助牙齿自行修复破损部分，也可以在将来让牙齿掉光的老人长出新牙来。牙髓中含有生成牙齿主体部分的“成牙质干细胞”三、细胞衰老与凋亡衰老是人们永恒的议题，至今仍是一个迷。

人体衰老时，身体各部分功能都发生衰老。

身体的衰老是以细胞衰老为基础的。实验证明，细胞有着明显的衰老过程。

亦有人强调，人体衰老时，并非全身细胞均衡衰老，而是部分细胞衰老，导致整体机能失调。激素系统和神经系统的衰老对全身的影响最大。细胞衰老：一般指复制性的细胞衰老，即细胞经过有限次数的分裂后，进入不可逆转的增殖抑制状态，其结构与功能发生衰老性的改变。细胞来源人胚肺成纤维细胞中年人成纤维细胞老年人成纤维细胞可增殖代数50202～4不同年龄来源的人成纤维细胞的增殖代数衰老细胞结构变化细胞核随分裂次数增加且增大，核膜呈现内折，染色质固缩化内质网弥散性分散于核周胞质中，粗面内质网减少线粒体减少，体积膨胀膜流动性降低，膜内颗粒分布变化细胞骨架变化，信号传递系统变化衰老症状与原因分析

衰老症状

原因分析皮肤干燥、发皱细胞水分减少，体积减小头发变白细胞内的酶活性降低老人斑细胞内色素的累积饮食减少细胞膜通透性功能改变、细胞呼吸减弱染色质收缩细胞衰老的分子机理端粒与衰老 ◆有人发现端粒长度确实与衰老有着密切的关系氧化性损伤学说该理论认为，代谢过程中产生的活性氧基团或分子（reactiveoxygenspecies，ROS）引发的氧化性损伤的积累，最终导致衰老。人的衰老是一个复杂的综合过程，是在遗传因素、社会因素、营养因素、医疗条件、环境因素、个人主观因素等综合因素作用下逐渐发展而形成的。迄今为止，有300多种学说来阐明衰老的机理。细胞凋亡细胞凋亡/细胞编程性死亡（PCD）：指由细胞自身基因编程的一种主动的死亡过程。生物学意义个体发育模式的需要根据需要调节细胞数量保持成体器官的正常体积更新衰老耗损的细胞蝌蚪尾巴的消失发育中的神经细胞手和足的形成过程细胞坏死（necrosis）：是指细胞受到强烈理化或生物因素作用引起细胞无序变化的死亡过程。表现为：细胞胀大，胞膜破裂，细胞内容物外溢，DNA随机降解，常引起局部严重的炎症反应。细胞凋亡与细胞坏死不同，细胞凋亡不是一件被动的过程，而是主动过程，它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用。细胞裂解成由完整膜包被的凋亡小体，被细胞吞噬而清除细胞增殖、细胞分化、细胞衰老与细胞凋亡是细胞生命活动的基本内容。细胞生命活动是构建在细胞的物质代谢和能量转换的基础上。而这一切均受控于生物体的信息系统。对细胞而言，则直接受细胞信号转导网络的调控，它不仅将物质和能量代谢与细胞生命活动紧密关联，而且也将细胞增殖、分化、凋亡和衰老等整个生命过程从时间与空间上整合成为一个有序的、严格调控的有机整体。再见！返回返回返回细胞器分配线粒体、叶绿体通过原有的细胞器分裂增生。内质网、高尔基体等则是在细胞分裂时裂成碎片或小泡，能分别进入子细胞中。返回返回早衰症是人体衰老中的一种病症一名男子从36岁到75岁味觉丧失64％肾小球减少44％肾小球过滤率减少31％脊神经元减少