《医学细胞生物学》课件：第十一章 细胞分裂及细胞周期

1、第十一章 细胞的分裂与细胞周期,第一节 细胞增殖方式 第二节 细胞周期及其调控,细胞分裂的意义,单细胞生物：形成新生物体,多细胞生物：维持细胞的新陈代谢，或者用于生物组织损伤的修复,一、无丝分裂（ amitosis),核膜、核仁始终存在， 无染色体形成，子细胞遗传物质分配不均等,高等动物的生命周期基础:细胞生长与增殖,分裂方式： 有丝分裂(Mitosis) 减数分裂（Meiosis),二、有丝分裂（Mitosis),前期(Prophase) 前中期(Prometaphase) 中期(Metaphase) 后期（Anaphase) 末期（Telophase),1、前期（Prophase),2个中

2、心体分开，向两极移动(分裂极的确定）；纺缍体形成 染色质浓集成染色体（组蛋白H1等磷酸化）； 核仁、核纤层及核膜解体（核纤层蛋白及核孔复合体亚基等蛋白磷酸化）,绿色示纺锤丝，蓝色示染色体，紫色示着丝点,中心体向两极移动,动物细胞中心粒随细胞周期的变化,中心体在有丝分裂中的重要作用,肿瘤细胞的中心体数目异常,电镜示 S期的 中心体,2、前中期,染色体进一步凝集、变粗成X形结构 动粒微管形成,3、中期（Metaphase),染色体以着丝粒排列在纺锤体中央的赤道板上 每条染色体纵裂为两条姐妹染色单体（Chromatin),中期,左图及右图：绿色示纺锤丝，蓝色示染色体，紫色示着丝点,中图：电镜示高电子

3、密度的纺锤丝及低电子密度的染色体,有丝分裂装置（Mitotic apparatus),有丝分裂装置（Mitotic apparatus),星体 纺锤体 极间微管 动粒微管 星体微管 中间微管,着丝点（Kinetochore)与着丝粒(Centromere)的区别,染色体的主缢痕区,着丝点（动粒，Kinetochore)与着丝粒(Centromere)的区别,染色质的结构,着丝粒两侧的盘状蛋白结构,4、后期（anaphase),姐妹染色单体分成均等的两群，移向两极,后期姊妹染色单体分离,5、末期（Telophase）和胞质分裂（Cytokinesis),染色体解螺旋成染色质（组蛋白去磷酸化) 核

4、膜、核仁重新出现； 形成二个子细胞核，胞质分裂,肌动蛋白与肌球蛋白II形成收缩环,成肌细胞分裂,有丝分裂末期,有丝分裂末期胞质分裂时形成收缩环,三、减数分裂（Meiosis）,有性生殖细胞的成熟 意义：维持染色体数目恒定、生物变异与多样性,(一)第一次减数分裂 （Meiosis）,前期I、中期I、后期I、末期I 1 前期I 最复杂，细线、偶线、粗线、双线、终变期 完成标志：同源染色体分离 特征：持续时间长、核显著增大、染色体凝集、配对、片段交换,第一次减数分裂前期,细线期,中心粒,粗线期,双线期,终变期,四分体,偶线期,联会 复合体,细线期（凝集期，Leptotene)：染色体发生凝集 偶线期

5、（配对期，Zygotene)： 同源染色体开始联会 合成Z-DNA参与联会复合体 的组装 联会复合体： 侧生成分：蛋白质和DNA 中间区：中央成分及 SC纤维,上图：电镜示粗线期的联会复合体,下图：联会复合体模式图,粗线期（重组期，Pachytene)： 联会完成，染色体交换并重组。 特征：重组小结、合成粗线期专有组蛋白及少量pDNA（编码修复酶类）,偶线期 （左）和粗线期（右）,双线期（合成期，diplotene）：去联会（联会复合物解体），可见交叉(crossover),mRNA和rRNA转录十分旺盛，部分去凝集,双线期（合成期，diplotene）,终变期(再凝集期，Diakinesis

6、)：交叉端化（同源染色体间仅通过交叉相连） 染色体高度凝集成短棒结构，核仁开始消失,第一次减数分裂各期示意图,2 中期I 同源染色体排列在赤道面，但动粒位于姐妹染色单体同侧，并与同侧微管相连 3 后期I 同源染色体分开 4 末期I 染色体数目减半，但 每条有两条染色单体,(二)间期：不发生DNA合成，有的生物无间期 (三) 第二次减数分裂 前、中、后、末与有丝分裂类似,第一、二次减数分裂染色体分开的不同特点,减数分裂异常及其严重后果,二分体排列于赤道面上，动粒位于染色体的对侧,四分体排列于赤道面上，动粒位于染色体的同侧（中期I ）,一 细胞周期概述,定义：指细胞一次分裂结束开始，到下一次分裂结

7、束为止的全部过程： G1期 间期 S期 G2期 有丝分裂期：前、中、后、末期,细胞通过G1期时的不同命运,A 继续增殖：骨髓细胞和干细胞等 B 暂时不增殖（G0）：肝细胞和淋巴细胞等（暂时停留在G0期） C 不再继续增殖：神经元细胞和成熟红细胞等，称终末分化细胞（持续停留在G0期）,细胞周期中各期所占比例及其相应的细胞学行为,细胞的增殖比例,肿瘤细胞的周期并不比正常细胞短，为何肿瘤细胞的 增殖速度远超正常细胞？,答案：肿瘤细胞群体的增殖比例远超正常细胞,二、细胞周期的主要变化,G1期： DNA复制准备期，RNA和蛋白质合成旺盛，细胞膜的物质转运作用加强 S期：完成DNA复制，大量合成组蛋白和非

8、组蛋白，组蛋白持续磷酸化，完成中心粒复制 G2期：细胞分裂的准备期，加速合成RNA和蛋白质(微管蛋白)，中心粒体积增大，开始分离并移向两极 M期（见前述）,三、细胞周期调控,细胞周期调控的核心： 细胞周期蛋白(cyclin) 周期蛋白依赖性激酶(Cdk,cyclin-depedent kinase),2001年诺贝尔生理医学奖获得者,美国科学家利兰哈特韦尔与英国科学家蒂莫西亨特和保罗纳斯,细胞周期蛋白的种类,蛋白激酶与磷酸酶,一、蛋白激酶 可把ATP的磷酸根转移到底物蛋白的特定氨基酸上并使其磷酸化的一类磷酸转移酶。 根据其底物特异性，可分为： 酪氨酸激酶 丝/苏氨酸激酶 二、磷酸酶,相关概念,

9、为何常见的磷酸化主要发生在酪氨酸和丝苏氨酸上,Cyclin-cdk的调控作用,成熟促进因子（MPF）：G2晚期形成的cyclinB-CDK1(CDC2)复合物在G2-M转换中起关键作用，可促进M期的启动。 作用：组蛋白H1磷酸化（诱导染色体凝集）；核纤层蛋白磷酸化（核纤层解聚）；多种微管结合蛋白的磷酸化（纺锤体的形成）；降解securin并激活分离酶（姐妹染色单体分离）,连接姐妹染色单体的Scc1 被分离酶所切割,有丝分裂周期蛋白水平的调节,泛素化,APC (anaphase promoting complex,后期促进复合物）,CDK的激活机制,Cdc2即CDK1,细胞周期与不同的检测点,D

10、NA损伤检验点的激活模式图,生长因子及其受体的调节：癌细胞自分泌、旁分泌 抑素的调节 cAMP和cGMP的调节 激素的调节 Ca2+和钙调素的调节,细胞周期的调控因素,小结,基本概念：细胞分裂、有丝分裂、减数分裂、细胞周期、G0期、限制点 细胞分裂的方式及其分裂各期特点 细胞周期各时相的动态变化及其调控,1、在有丝分裂过程中，细胞内的结构要发生一系列的变化，其核心问题都是围绕均等分配遗传物质。 2、多细胞有机体中的各种细胞都能进行有丝分裂和减数分裂。 3、在有丝分裂丝裂期的中期, 有两个主要的特点, 即:染色体移向赤道板, 姐妹染色体的着丝粒分开。,4、骨髓干细胞和红细胞都是暂时失去分裂能力的

11、G0细胞,只要受到某种条件的诱导, 仍然可以重新进入周期 5、在细胞周期中，如果纺锤体装配不正常，则被阻止G2期,1、 肝细胞具有高度的特化性，但是当肝被破坏或者手术切除其中的一部分，组织仍会生长。那么，肝细胞属于哪一类细胞呢？a. 永久处于G0期的细胞 b. 可以被诱导进入S期的细胞 c. 持续再生的细胞 d. 无法从题目的条件中推出结果 2、在细胞周期中，（ ）处于一个相对恒定的合成状态，而只有（ ）仅在S期合成。 a. 大多数蛋白质；DNA复制酶 b. 组蛋白；DNA复制酶 c. 结构蛋白；功能蛋白 d. 大多数蛋白质；组蛋白,3、如果将一个处于S期的细胞与一个处于G1期的细胞融合，那么： a. G1期细胞核将会进入S期