細胞的生長和增殖ppt課件.ppt

分裂方式：有絲分裂（Mitosis)減數(shù)分裂（Meiosis)初生嬰兒有1012個細胞，成人1014個，約200種類型。成人體內(nèi)每秒鐘有數(shù)百萬新細胞產(chǎn)生，以補償衰老和死亡的細胞。,第十二章細胞的生長和增殖,1,細胞增殖的三種形式:,1、無絲分裂(amitosis),分裂過程中沒有紡錘體和染色體的形成，無紡錘絲的出現(xiàn)，故名無絲分裂。是低等動物（如細菌）增殖的主要方式。,（間期的細胞直接一分為二）,子細胞遺傳物質(zhì)分配不均等,2,2、有絲分裂(mitosis)分裂過程中有紡錘體和染色體的形成，有紡錘絲出現(xiàn)，故名有絲分裂。子細胞中遺傳物質(zhì)均等分配。是真核細胞主要的增殖方式。3、減數(shù)分裂(meiosis)有性生殖生物形成生殖細胞時的分裂分式。分裂過程中染色體復(fù)制一次，細胞連續(xù)分裂兩次，結(jié)果染色體數(shù)目減半，故名減數(shù)分裂。,3,第一節(jié)細胞增殖方式,一、細胞周期1.概念指連續(xù)分裂的細胞從親代細胞分裂結(jié)束開始到子代細胞分裂結(jié)束為止所經(jīng)歷的全過程.間期:G1期S期G2期M期：前、中、后、末期,4,5,2.細胞周期各時相的特點,細胞周期各時相DNA含量的變化,6,期（合成前期）,早期：三種RNA的合成，cAMP、cGMP及蛋白質(zhì)與糖類的合成。后期：DNA聚合酶，胸苷激酶等急劇合成，H1組蛋白的磷酸化，組蛋白、非組蛋白RNA的合成晚期：合成鈣調(diào)素S期：DNA復(fù)制，合成組蛋白和非組蛋白；G2期：加速合成RNA和蛋白質(zhì)(微管蛋白、有絲分裂因子)。M期（見后述）,7,期細胞的增殖狀態(tài),通過1期控制點的調(diào)節(jié)，1期細胞可有三種去向：,8,期的時間變化,影響1期細胞是否進入周期的因素很多，如各種生長因子、營養(yǎng)物質(zhì)、射線、鈣調(diào)素等，可調(diào)控細胞周期進程。,控制點(restrictionpoint，R)：G1期末對環(huán)境因素的敏感點，是調(diào)節(jié)細胞周期開和關(guān)的”閥門”，控制著細胞周期的進程，也稱限制點。,9,不再繼續(xù)增殖：即失去增殖能力，而合成其功能性蛋白走向分化，又稱不育細胞或終末分化細胞。如角質(zhì)細胞、紅細胞、肌細胞、神經(jīng)元等。持續(xù)增殖：越過R點，繼續(xù)增殖。如皮膚生發(fā)層細胞，骨髓造血細胞等。暫不增殖（期）：如淋巴細胞、肝腎胰的細胞等。肝切除后開始分裂修復(fù)。,1期細胞的三種去向：,10,M期前期(prophase):（1）染色質(zhì)的濃縮（2）分裂極的確定(3)核膜、核仁的解體。前中期(premetaphase):(1)紡錘體的形成(2)染色體排列到赤道面上，形成赤道板,11,中心粒S期以前:中心粒為一對S期:中心粒兩對。G2期:兩對中心粒分開，前期:兩對中心粒移向細胞的兩極。前中期：形成紡錘體。,有絲分裂裝置：星體和紡錘體。微管包括：著絲點微管、極微管、星體微管。,有絲分裂最主要的特點是：形成有絲分裂器,12,中期(metaphase)（1）所有染色體都以著絲粒排列在赤道面上，形成完整的有絲分裂器。（2）染色體達到最高程度地螺旋.著絲粒：在主縊痕處，兩條染色單體相互聯(lián)系在一起的特殊部位，由重復(fù)順序的DNA構(gòu)成著絲點：是著絲粒外側(cè)附加結(jié)構(gòu)，由蛋白質(zhì)組成，為盤狀的三層結(jié)構(gòu).,13,后期(anaphase)（1）著絲?？O裂為二，標志著后期的開始。（2）染色體單體向兩極移動5.末期(telophase)與胞質(zhì)分裂（1）兩組子染色體達到細胞兩極，即進入末期。（2）染色體解旋為染色質(zhì)。（3）核纖層蛋白去磷酸化，核膜、核仁重現(xiàn)。（4）形成二個子細胞核，細胞膜中部凹陷，分隔成二個子細胞（微絲的參與）,14,后期(anaphase)大致可以劃分為連續(xù)的兩個階段:后期A，著絲點微管去裝配變短，染色體產(chǎn)生兩極運動后期B，極微管長度增加，兩極之間的距離逐漸拉長，介導(dǎo)染色體向極運動。微管上的橫橋為動力蛋白，具有ATP酶的活性。,有絲分裂開始的標志：染色質(zhì)組裝成染色體,15,試想一想，46條染色質(zhì)（每條染色體DNA長度約40000m）繞在一個很小的范圍內(nèi)(細胞核直徑約30m），如何平均分配？,染色體形成的意義完成遺傳物質(zhì)的平均分配,只有繞成一個個線團，才能平均分配。,16,三.減數(shù)分裂:概念：減數(shù)分裂是細胞僅進行一次DNA復(fù)制，隨后進行兩次分裂，染色體數(shù)目減半的一種特殊的有絲分裂,17,同源染色體：指分別來自父方和母方，形狀和大小一般都相同的兩條染色體。,18,聯(lián)會：同源染色體配對的過程叫聯(lián)會。二價體：每對染色體形成一個二價體。,聯(lián)會復(fù)合體:在聯(lián)會的變化中，配對的同源染色體之間形成一種蛋白質(zhì)性的復(fù)合結(jié)構(gòu)，稱為聯(lián)會復(fù)合體。,S期合成99.7%DNA，Z-DNA：偶線期合成0.3%的DNA叫Z-DNA,前期偶線期,19,前期粗線期四分體：配對的同源染色體實際上含有四個染色單體。,姐妹染色單體：一條染色體的兩條染色單體互稱姐妹染色單體。非姐妹染色單體：同源染色體的染色單體之間互稱非姐妹染色單體,P-DNA：指粗線期發(fā)生交換部位合成的少量DNA。,非姊妹染色單體之間出現(xiàn)交叉。,20,粗線期,21,雙線期:聯(lián)會復(fù)合體消失，同源染色體在某些部位分離，但仍存在多處交叉。,22,終變期染色體高度凝集，核膜、核仁消失，紡錘體開始形成，四分體均勻分布，交叉端化。,23,四分體排列在細胞中央的赤道板上，每條染色體的著絲點都附著在紡錘絲上。注意四分體的排列方式是隨機的,非同源染色體自由組合到達兩極。,同源染色體彼此分離，并且在紡錘絲的牽引下移向兩極，結(jié)果細胞的每一極只得到各對同源染色體中的條。,24,25,26,27,卵細胞的形成過程,28,2.減數(shù)分裂特點,減數(shù)分裂和減數(shù)分裂是連續(xù)進行的，其間無間期或間期很短，不進行DNA和染色體的復(fù)制。同源染色體配對、聯(lián)會、基因重組每條同源染色體的兩條染色單體的著絲點在減數(shù)分裂時不分開，直到減數(shù)分裂時才分離。,29,3.減數(shù)分裂的生物學(xué)意義,1）是三大遺傳學(xué)規(guī)律的基礎(chǔ)同源染色體分離孟德爾分離律非同源染色體自由組合孟德爾自由組合律同源染色體之間聯(lián)會重組互換連鎖互換律2）保持遺傳的穩(wěn)定性精子（n）+卵子（n）=受精卵（zn）3）生物變異和進化的基礎(chǔ)同源染色體之間重組、互換非同源染色體之間自由組合,30,練習(xí),1、已知某動物的體細胞內(nèi)含2N條染色體，那么該動物經(jīng)過減數(shù)分裂產(chǎn)生的生殖細胞中含有染色體多少條（）A2NB4NCND3N,2、同源染色體分離發(fā)生在哪個時期（）A中期B中期C后期D末期,3、染色體數(shù)目減半發(fā)生在哪個時期（）A中期B中期C后期D末期,31,1下列有關(guān)四分體的敘述，正確的是（）A每個四分體包含一對同源染色體的四個染色單體B經(jīng)過復(fù)制的同源染色體都能形成四分體C基因互換現(xiàn)象發(fā)生在四分體時期D四分體出現(xiàn)在減數(shù)第一次分裂前期,練習(xí),32,2在減數(shù)分裂過程中，含有與體細胞染色體數(shù)目相同，但不含同源染色體的時期是（）A減數(shù)第一次分裂后期B減數(shù)第二次分裂后期C減數(shù)第二次分裂的間期D減數(shù)第二次分裂前期,練習(xí),33,思考題,1.細胞周期的概念及每期特點2.有絲分裂、減數(shù)分裂各期特點3.G1期細胞有哪三種去向4.減數(shù)分裂的意義何在？5.MPF是如何控制細胞G2/M過渡和M期進程6.區(qū)別下列名詞聯(lián)會/同源染色體二價體/四分體有絲分裂/減數(shù)分裂有絲分裂器/收縮環(huán),34,第二節(jié)細胞周期的調(diào)控(Cell-CycleControl)細胞周期調(diào)控系統(tǒng)的主要作用,35,細胞周期檢驗點(checkpoint),36,一、MPF的發(fā)現(xiàn)及其組成,1.1970sRao和Johnson發(fā)現(xiàn)與M期細胞(Hela)融合的間期細胞染色體發(fā)生凝縮，稱為早熟染色體凝集(prematurelycondensedchromosome，PCC)。,提示：M期可能存在一種誘導(dǎo)染色質(zhì)凝集因子,37,2.1971年Masui等用孕酮處理未成熟的非洲爪蟾卵母細胞誘導(dǎo)其成熟,38,實驗表明：成熟卵細胞質(zhì)，含有卵母細胞成熟的因子，稱做（maturationpromotingfactor，MPF）。,39,裂殖酵母Fissionyeast,芽殖酵母buddingyeast,3.1960sLelandHartwell，1970sPaulNurse建立了酵母細胞分裂周期溫度敏感突變株，分離了大量的cdc基因(celldivisioncyclegene,細胞分裂周期基因)，裂殖酵母cdc2和芽殖酵母cdc28都編碼一個34KD的蛋白激酶，作用于細胞G1/S與G2M的前進。,40,4.1980sTimothyHunt發(fā)現(xiàn)海膽的卵裂過程中兩種蛋白質(zhì)的含量隨細胞周期振蕩，命名為細胞周期蛋白(cyclinA和B)。后來發(fā)現(xiàn)將M期周期蛋白mRNA加入可使細胞進入M期，同時MPF被激活。,MPF的活性與周期蛋白一樣呈現(xiàn)周期性變化,41,1988年Lohka將MPF純化。經(jīng)鑒定MPF由32KD（cdc2基因產(chǎn)物）和45KD（周期蛋白B）兩種蛋白組成。p32與p34cdc2是同源物，是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶MPF=p34cdc2（催化亞基）+clyclinB（調(diào)節(jié)亞基）,42,LelandH.Hartwell,R.Timothy(Tim)Hunt,SirPaulM.Nurse,2001年10月8日美國人LelandHartwell、英國人PaulNurse、TimothyHunt因?qū)毎芷谡{(diào)控機理的研究而獲諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎,43,1.MPF是一種使多種底物蛋白磷酸化的蛋白激酶；由Cyclin-CDK(Cyclin-dependentproteinkinase)形成的復(fù)合物。MPF=CDK1（p34cdc2）+cyclinB,二、MPF是細胞周期蛋白-CDK復(fù)合物,44,45,2.CDK,CDC2又被稱為CDK1(cyclin-dependentkinase，)，可將特定蛋白磷酸化，促進細胞周期運行。如將核纖層蛋白磷酸化導(dǎo)致核纖層解體、核膜消失；將H1磷酸化導(dǎo)致染色體的凝縮等。,46,3、細胞周期蛋白cyclin,在中期當(dāng)MPF活性達到最高時，激活后期促進因子APC，將泛素連接在cyclinB上，cyclinB被蛋白酶體(proteasome)降解，完成一個細胞周期。分裂期周期蛋白N端有一段序列與其降解有關(guān)，稱降解盒(destructionbox)破壞框。共價結(jié)合泛素的蛋白質(zhì)能被蛋白酶體識別和降解，這是細胞內(nèi)短壽命蛋白和一些異常蛋白降解的普遍途徑。蛋白酶體是一個大型的蛋白酶，可將泛素化的蛋白質(zhì)分解成短肽。,47,48,49,4.Cyclin-CDK復(fù)合物的活化與功能,G2/M控制點M期CDK的激活起始于分裂期cyclin的積累。結(jié)合cyclinB的CDK1被Wee1將Thr14和Tyr15磷酸化而不具有活性，使CDK/cyclin不斷積累。在M期，Wee1的活性下降，CDC25使CDK去磷酸化，去除了CDK活化的障礙。功能：啟動細胞從G2期進入M期的相關(guān)事件CDK1使底物蛋白磷酸化、如將組蛋白H1磷酸化導(dǎo)致染色體凝縮，核纖層蛋白磷酸化使核膜解體。,50,CDK1的調(diào)節(jié)與活化;CAK=CDK1-ActivitingKinase,降解,51,52,G1/S期控制點在生長因子的刺激下，cyclinD表達，并與CDK4結(jié)合，使Rb（視網(wǎng)膜瘤細胞基因）磷酸化，Rb釋放出E2F，促進DNA復(fù)制。,53,54,55,56,細胞周期調(diào)控,57,58,59,60,三、細胞增殖的調(diào)節(jié),一、環(huán)境因子(一)生長因子的調(diào)節(jié)生長因子(growthfactor)：刺激細胞生長增殖的因子，多為多肽類物質(zhì)。生長因子通過與特異性的細胞膜受體結(jié)合而對細胞增殖活動進行調(diào)節(jié)作用。,61,(二)細胞增殖抑制因子,抑素（chalone）是由細胞自體產(chǎn)生的、終止細胞增殖的信號分子（糖蛋白）。抑素和生長因子對細胞增殖的調(diào)節(jié)途徑類似，但作用結(jié)果是相互拮抗性的，但又相互協(xié)調(diào)。抑素的作用無毒且可逆，有細胞系特異性。（三）成熟促進因子成熟促進因子（MPF）是一種在G2期形成、能促進M期啟動的調(diào)控因子。,62,二、遺傳因子的調(diào)節(jié),（一）細胞分裂周期基因（cdc）,63,（二）癌基因和原癌基因,原癌基因被激活成為癌基因，并導(dǎo)致細胞的惡性轉(zhuǎn)化。正常細胞中含有原癌基因，原癌基因具有調(diào)節(jié)正常細胞增殖的功能，它的產(chǎn)物