现代生物科学导论细胞繁殖和和分化

现代生物科学导论细胞繁殖和和分化第一页，共66页。第一节细胞增殖的意义（一）生命活动的重要特征之（二）单细胞增殖导致生物个体数增加（三）多细胞生物的繁殖基础（四）取代衰老和死亡的细胞（五）创伤愈合、组织再生、病理修复第二页，共66页。第二节细胞周期（一）概念细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂完成所经历的一个有序过程.期间细胞遗传物质和其它内含物分配给子细胞.第三页，共66页。（二）细胞周期时相组成1.间期(interphase):G1期,S期,G2期2.M期•有丝分裂期(Mitosis)

•胞质分裂期(Cytokinesis)细胞沿着G1→S→G2→M→G1周期性运转。在间期,细胞体积增大(生长);在M期,细胞先是核分裂,接着胞质分裂,完成一个细胞周期。第四页，共66页。细胞分裂周期第五页，共66页。•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年第六页，共66页。（三）细胞周期不同时期的主要事件1.G1期与DNA合成启动相关，开始合成细胞生长所需要的多种蛋白质、RNA、碳水化合物、脂等，同时染色质去凝缩。2.S期DNA复制

第七页，共66页。

3.G2期DNA复制完成，在G2期合成一定数量的蛋白质和RNA分子。4.M期细胞分裂期有丝分裂——细胞核及染色体分裂胞质分裂——细胞质分裂第八页，共66页。第三节有丝分裂（一）前期

染色质凝缩形成染色体，纺锤体开始装配，细胞器解体.

染色体由两条染色单体组成,有着丝粒、动粒.第九页，共66页。有丝分裂前期染色体变化第十页，共66页。纺锤体第十一页，共66页。(二)前中期核膜破裂纺锤体维管与染色体动粒结合染色体移向赤道板第十二页，共66页。前中期纺锤体微管与动粒结合第十三页，共66页。(三)中期

染色体排列于赤道板第十四页，共66页。(四)后期姐妹染色体向两极分离（随机取向）第十五页，共66页。(五)末期染色单体到达两极并去凝缩核膜重组装高尔基体与内质网形成第十六页，共66页。第四节胞质分裂

有丝分裂后期,赤道板形成分裂沟.微丝构成收缩环(一)动物细胞的胞质分裂第十七页，共66页。(二)植物细胞的胞质分裂

细胞内形成新的细胞膜和细胞壁而将细胞分开

第十八页，共66页。第五节减数分裂(一)概念和意义1.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)2.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第十九页，共66页。（二）减数分裂和配子发生第二十页，共66页。

（三）减数分裂特点1.遗传物质复制一次,细胞连续分裂两次,导致染色体数目减半。仅存于生殖细胞.2.S期持续时间较长3.同源染色体在减数分裂期I(MeiosisI)配对联会、基因重组，使遗传物质多样性。4.第一次分裂时,同源染色体分开。

第二十一页，共66页。同源染色体重组产生新的基因组合第二十二页，共66页。第六节细胞的分化衰老与死亡

（一）细胞的分化（二）细胞分化的特征（三）细胞的分化发育潜能（四）细胞的衰老与死亡

第二十三页，共66页。

（一）细胞的分化

从受精卵开始的个体发育过程中，后代细胞间在形态、结构和生理功能上发生差异的过程为细胞分化，多细胞有机体由不同类型细胞组成.人成体有200多种细胞第二十四页，共66页。细胞的形态与功能相适应（二）细胞分化的特征1.形态结构发生差异第二十五页，共66页。2.差别基因表达•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*持家基因：维持细胞生存所必需的、在各种细胞中都表达的基因.*组织特异性基因：不同细胞中专一性表达的基因第二十六页，共66页。3.分化细胞的表型保持稳定动物细胞发生分化后，遗传表型保持稳定，而且不可逆.第二十七页，共66页。4.细胞决定•细胞从分化命运确定到出现特定形态的过程称为细胞决定。•在发生形态差异之前的一定时间，细胞分化命运已经确定。果蝇成虫盘第二十八页，共66页。5.去分化与转分化1.去分化

某些条件下，分化细胞基因表达模式发生可逆变化，又回到未分化状态，这一变化过程称为去分化（脱分化）。例如：植物的愈伤组织2.转分化细胞失去分化后，再分化成另一种细胞的现象称为转分化。例如：蝾螈肢体再生时，脱分化的肌细胞可生出软骨。

第二十九页，共66页。（三）细胞的分化发育潜能细胞分化能力的强弱称为发育潜能

全能性多能性单能性第三十页，共66页。1.全能性单个细胞经分裂和分化后仍具有形成完整 有机体的潜能或特性

植物细胞具有全能性•受精卵•胚胎干细胞•植物细胞第三十一页，共66页。动物细胞核移植证明：细胞核具有发育全能性第三十二页，共66页。鼠的８细胞胚胎非紧密化紧密化

胚胎干细胞从哺乳动物早期胚胎内细胞团来源，具有胚胎细胞的发育潜能，并能不断增生的未分化细胞。第三十三页，共66页。人胚胎的早期发育第三十四页，共66页。人工培育的嵌合鼠的诞生第三十五页，共66页。有六个父母的老鼠第三十六页，共66页。蛙皮肤细胞核移植发育成蝌蚪第三十七页，共66页。2.多能性仅具有分化成有限组织细胞类型的潜能

•人的造血干细胞能分化成各种细胞的原始细胞。有很强的增埴潜能,在一定条件下可反复分裂增殖,其中部分细胞经不断分化,最终形成8种不同的血细胞。第三十八页，共66页。多能性干细胞人造血干细胞的分化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第三十九页，共66页。3.单能性

仅能使后代细胞发育成为一种细胞的特性第四十页，共66页。(四)细胞的衰老与死亡细胞增殖能力减弱的现象称为细胞衰老，它与机体衰老有一定关系。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60-804030不同年龄来源的人成纤维细胞的增殖代数第四十一页，共66页。1.衰老细胞结构变化•细胞核随分裂次数增加而增大，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。第四十二页，共66页。2.细胞死亡

•细胞坏死机械损伤、毒物毒害.质膜、核膜破裂，胞质溢出，周围细 胞炎症.•细胞凋亡第四十三页，共66页。(一)细胞凋亡的概念与生物学意义1.概念主动的、由基因决定的自动结束细胞生命的过程.凋亡细胞被吞噬细胞所吞噬.2.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第七节细胞凋亡（细胞程序化死亡）第四十四页，共66页。蝌蚪尾巴的消失第四十五页，共66页。发育中的神经细胞第四十六页，共66页。线虫所有细胞的世系图第四十七页，共66页。手和足的形成过程第四十八页，共66页。坏死细胞凋亡细胞(二)凋亡细胞的特征

1.细胞凋亡与坏死的区别第四十九页，共66页。

2.细胞凋亡的形态学特征凋亡小体形成，被细胞吞噬而清除。第五十页，共66页。

a正常T细胞杂交瘤细胞b凋亡细胞(扫描电镜)c凋亡细胞(透射电镜)凋亡细胞的电镜图像第五十一页，共66页。1．细胞色素c诱导0h2．细胞色素c诱导1h3．细胞色素c诱导2h4．细胞色素c诱导3h5．细胞色素c诱导4h6．阴性对照7．Marker

3.细胞凋亡的生化特征核DNA断成片段，是主要的特征之一。形成大小为180-200bp的特征性DNA梯型电泳图谱。细胞色素c诱导的凋亡细胞DNA电泳图第五十二页，共66页。（三）基因调控细胞凋亡•

线虫1030个细胞，发育过程中131个细胞程序性死亡，成虫有959个体细胞和1000～2000个性细胞构成.6对染色体，～3000个基因.•Ced3,Ced4促进凋亡，Ced9阻止Ced3/Ced4的激活，抑制凋亡.第五十三页，共66页。（四）细胞凋亡的信号途径第五十四页，共66页。第八节脱离正常轨道的细胞

——癌细胞（一）癌的基本生物学特点（二）体外培养癌细胞的特征（三）致癌因素（四）基因突变与癌症发生（五）癌症治疗第五十五页，共66页。•

癌症是严重威胁人类生命安全的疾病动物体内细胞分裂调节失控而无限增殖的细胞称为肿瘤细胞，具有转移能力的肿瘤称为恶性肿瘤。第五十六页，共66页。（一）癌的基本生物学特征1.细胞生长与分裂失去控制，具有无限增殖能力。(HeLaCell)2.具有扩散性•恶性肿瘤细胞（癌细胞）的细胞间粘着性下降，具有侵润性和和扩散性，这是癌细胞的基本特征。•在分化程度上癌细胞低于良性肿瘤细胞，失去了许多原组织细胞的结构和功能。3.细胞间相互作用改变4.蛋白表达谱系或蛋白活性改变5mRNA转录谱系的改变6.染色体非整倍性第五十七页，共66页。癌细胞的扩散性第五十八页，共66页。染色体非整倍性第五十九页，共66页。（二）体外培养癌细胞的特征1.恶性转化细胞同癌细胞一样具有无限增殖的潜能2.在体外培养时贴壁性下降3.失去接触抑制4.培养时对血清依赖性降低5.当将恶性转化细胞注入易感动物体内，往往会形成肿瘤。第六十页，共66页。体外培养的接触抑制第六十一页，共66页。（三）致癌因素1.多种理化因子致癌第六十二页，共66页。2.肿瘤病毒致癌•按病毒所含遗