细胞的增殖与分化及细胞骨架的结构和基本作用

细胞增殖与分化什么是细胞周期？指连续分裂的细胞从上一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的整个过程。由分裂间期和分裂期组成。间期历时长，在前，分为G1期（主要是蛋白质合成，核糖体增生）S期（主要发生DNA的复制）和G2期（主要发生有丝分裂所必需的一些蛋白质的合成）；分裂期（M期）在后，历时较短，人为分为前中后末四个时期。有丝分裂的过程、特征和意义分别是什么？有丝分裂的过程及特征：植物细胞动物细胞主要特点间期完成DNA复制合成相关的蛋白质前期染色质形成染色体核膜解体，核仁消失细胞两极或中心体发出纺锤丝（星射线），形成纺锤体中期着丝粒排列在赤道面上染色体形态稳定，数目清晰后期着丝点分裂，染色体数目暂时加倍纺锤丝牵引染色体移向细胞两极末期（胞质分类）染色体重新变成染色质状态纺锤体消失出现新的核膜和核仁植物：出现细胞板，延伸形成细胞壁动物：“赤道”凹陷，形成环沟，直至细胞分开有丝分裂的意义：亲代细胞内的染色体经过复制后，平均分配到两个子细胞中，从而使细胞的亲代与子代之间保持遗传性抓观念的稳定性动植物细胞有丝分裂的主要不同？植物细胞动物细胞前期纺锤体的来源由细胞两极发出的纺锤丝直接产生由中心粒周围发出的纺锤丝形成末期细胞质的分裂细胞中部出现许多囊状聚集成一个细胞板发展成新的细胞壁将细胞隔开细胞中部的细胞膜向内凹陷形成环沟使细胞溢裂核DNA、染色体、每条染色体上DNA含量变化曲线？什么是细胞分化？本质？特点？意义？细胞分化：细胞的后代在形态结构、功能上发生差异的过程。本质：基因在特定时间和空间条件下有选择的表达（同一个体的不同细胞遗传物质是相同的）特点：持久性；稳定性；普遍性意义：使多细胞生物体的细胞趋于专门化，有利于提高各种生理功能的功率，生物个体发育就是通过细胞分化来实现。细胞的全能性含义？动植物举例比较？与分化程度的关系？同一生物体内全能性的比较？细胞的全能性：已分化的细胞仍具有发育成完整个体的能力植物细胞的全能性：eg：组织培养脱分化再分化（外植体——愈伤组织——胚状体——完整植株）动物细胞核的全能性：eg：核移植与分化程度的关系：细胞全能性高低与分化程度负相关，分化程度越大，全能性越低同一生物体内全能性比较：受精卵＞生殖细胞＞体细胞细胞的凋亡与衰老？细胞凋亡：原因：细胞凋亡是一种编程性细胞死亡，是由某种基因引发的，属于正常生命现象。例如：蝌蚪的尾和鳃的消失，人神经细胞数量的调整。细胞衰老特征：（1）细胞内多种酶的活性降低；（2）细胞呼吸变慢（3）随细胞年龄增大，线粒体数量减少，体积增大（4）细胞核体积增大、核膜不断向内折叠等细胞的癌变？含义：由于受到致癌因素的作用，变成不受控制而无限增殖的恶性增殖细胞特征：（1）有无限增殖的能力（2）能在体内转移，与正常细胞相比，癌细胞表面的粘连蛋白很少或缺失致癌因素：各种射线，许多种无机或有机化合物，许多种病毒等对比细胞的凋亡、衰老与癌变？项目细胞凋亡细胞衰老细胞癌变与基因的关系是基因控制的受基因控制受突变基因控制细胞膜的变化内陷通透性功能改变，运输功能降低粘连蛋白等减少，黏着性降低形态变化细胞变圆，与周围细胞脱离线粒体数量减少，体积增大，细胞核体积增大，核膜内折呈球形影响因素受严格的有遗传机制决定的程序性调控遗传程序控制，同时受环境影响分为物理、化学和病毒致癌因子对机体的影响对机体有利尽头是机体死亡对机体有害细胞骨架的结构及其生物学功能细胞骨架是由蛋白质与蛋白质搭建起的骨架网络结构，主要指真核细胞中的蛋白纤维网络结构，其主要成分包括微丝、微管和中间丝。广义的细胞骨架还包括核骨架、核纤层和细胞外基质，形成贯穿于细胞核、细胞质、细胞外的一体化网络结构。细胞骨架在细胞内发挥着重要的机械支撑与空间组织作用，不仅参与维持细胞形态，承受外力、保持细胞内部结构的有序性，而且还参与许多重要的生命活动和几乎所有形式的细胞运动，如：肌肉的收缩、细胞迁移、染色体向极运动、细胞器和生物大分子的运输以及细胞之内生物网大分子的不对称分布等。微丝又称肌动蛋白丝或纤维状肌动蛋白，存在于所有真核细胞中。是由肌动蛋白组成的直径约7nm的骨架纤维。高等动物细胞内的肌动蛋白分为3类，α分布于各种肌肉细胞中，β和γ分布于肌细胞和非肌细胞中。肌动蛋白纤维是由两条线性排列的肌动蛋白链形成的螺旋，状如双线捻成的绳子，每条丝都是由肌动蛋白单体头尾相连螺旋排列的。每个肌动蛋白单体周围都有4个单体，上、下各一，另外两个位于一侧，这种不对称性，使微丝在结构上具有极性。肌动蛋白的单体为球形分子，称为球形肌动蛋白，它的多聚体称为纤维形肌动蛋白。一般细胞中含量约占细胞内总蛋白质的1%-5%，在肌细胞中，含量可达10%左右。在适宜的温度，存在ATP、K+、Mg2+离子的条件下，肌动蛋白单体可自组装为纤维。微丝具有极性，肌动蛋白单体加到（+）极的速度要比加到（-）极的速度快5-10倍。组装过程中可表现出一种“踏车”现象。非肌肉细胞内微丝的结合蛋白，包括成核蛋白、单体隐蔽蛋白、封端蛋白、单体聚合蛋白、微丝解聚蛋白、纤维切断蛋白、交联蛋白、膜结合蛋白等都对微丝网络动态结构起调节作用。作用：在肌细胞组成粗肌丝、细肌丝，可以收缩，肌细胞的收缩主要是由肌球蛋白、肌动蛋白、原肌球蛋白和肌钙蛋白完成的。在非肌细胞中主要起支撑作用、非肌性运动和信息传导作用：细胞皮层中的微丝结构可影响膜蛋白的功能状态，为细胞质膜提供强度和韧性，并与形状维持和多种运动相关；应力纤维它通过黏着斑与细胞外基质相连，在细胞形态发生、细胞分化和组织建成等方面有重要作用；参与细胞伪足的形成与细胞的迁移运动；形成的微绒毛是肠上皮细胞的指状突起，用以增加肠上皮细胞表面积，利于营养的快速吸收；有丝分裂末期，两个即将分离的子细胞内产生收缩环，收缩环由反向平行排列的微丝和myosinII组成。随着收缩环的收缩，两个子细胞的胞质分离；参与顶体反应，在精卵结合时，微丝使顶体突出穿入卵子的胶质里，融合后受精卵细胞表面积增大。另外，细胞器运动、质膜的流动性、胞质环流均与微丝的活动有关，抑制微丝的药物（如细胞松弛素）可增强膜的流动、破坏胞质环流。微管微管在所有哺乳类动物细胞中存在，一般是由13条原纤维（protofilament）构成的中空管状结构，直径22~25nm。每一条原纤维由微管蛋白异二聚体线性排列而成。微管蛋白二聚体由结构相似的α和β球蛋白构成，两种亚基均可结合GTP，α球蛋白结合的GTP从不发生水解或交换，是α球蛋白的固有组成部分，β球蛋白结合的GTP可发生水解，结合的GDP可交换为GTP，可见β亚基也是一种G蛋白。微管具有极性，（+）极生长速度快，（-）极生长速度慢，也就是说微管蛋白在（+）极的添加速度高于（-）极。（+）极的最外端是β球蛋白，（-）极的最外端是α球蛋白。微管和微丝一样具有踏车行为。微管的动态不稳定性，随细胞生理状况需要而变化，受各种理化因素和细胞结构组分的影响。作用微管对细胞结构的组织作用：参与各种生物大分子和细胞器的分布及空间定位，神经细胞分化过程中轴突、树突的形成以及极性化细胞不对称结构的形成与维持。微管对细胞内物质运输的作用：在微管和膜泡之间存在一类既能与微管结合，又能与膜泡结合的分子马达，分为驱动蛋白和胞质动力蛋白两大类。驱动蛋白介导的物质运输方向通常朝微管的正极方向运动，而动力蛋白使其朝微管的负极运动。微管构成真核细胞胞质的网状支架，是细胞骨架的架构主干，维持细胞形态；形成纺锤体，在分裂细胞中牵引染色体到达分裂极，参与细胞分裂；参与细胞纤毛与鞭毛的运动。中间丝中间丝又称中间纤维、中等纤维，10nm纤维,因其直径介于肌粗丝和细丝之间,故被命名为中间纤维。IF几乎分布于所有动物细胞，往往形成一个网络结构，特别是在需要承受机械压力的细胞中含量相当丰富。如上皮细胞中。除了胞质中，在内核膜下的核纤层也属于IF。与微管不同的是中间纤维是最稳定的细胞骨架成分，它主要起支撑作用。中间纤维在细胞中围绕着细胞核分布，成束成网，并扩展到细胞质膜，与质膜相连结根据组织来源的免疫原性分为5类：角蛋白（keratin）、结蛋白（desmin）、胶质原纤维酸性蛋白（glialfibrillaryacidicprotein）、波形纤维蛋白（vimentin）、神经纤丝蛋白(neurofilamentprotein)，此外细胞核中的核纤层蛋白（lamin）也是一种中间纤维。中间纤维具有组织特异性，不同类型细胞含有不同IF蛋白质。肿瘤细胞转移后仍保留源细胞的IF，因此可用IF抗体来鉴定肿瘤的来源。如乳腺癌和胃肠道癌，含有角蛋白，因此可断定它来源于上皮组织。大多数细胞中含有一种中间纤维，但也有少数细胞含有2种以上，如骨骼肌细胞含有结蛋白和波形蛋白。中间纤维的功能◆增强细胞抗机械压力的能力◆角蛋白纤维参与桥粒的形成和维持◆结蛋白纤维是肌肉Z盘的重要结构组分，对于维持肌肉细胞的收缩装置起重要作用◆神经元纤维在神经细胞轴突运输中起作用◆参与传递细胞内机械的或分子的信息◆中间纤维与mRNA的运输有关核骨架核骨架或称核基质为真核细胞核内的网络结构，是指除核被膜、染色质、核纤层及核仁以外的在细胞核中存在的核骨架-核纤层体系。核基质的组成较为复杂，主要组分有三类：①非组蛋白性纤维蛋白。②少量RNA和DNA，RNA对维持核骨架的三维结构是必需的。③少量磷脂（1.6%）和糖类（0.9%）。核骨架纤维粗细不等，直径为3-30nm，形成三维网络结构与核纤层和核孔复合体相接，将染色质和核仁网络在其中。核骨架-核纤层-中间纤维三者相互联系形成一个贯穿于核、质间的统一网络系统。这一系统较微管、微丝具有更高的稳定性。核骨架的功能(1)为DNA的复制提供支架，DNA是以复制环的形式锚定在核骨架上的，核骨架上有DNA复制所需要的酶，如：DNA聚合酶α、DNA引物酶、DNA拓扑异构酶II等。DNA的自主复制序列也是结合在核骨架上。(2)是基因转录加工的场所，RNA的转