2022年醫(yī)學(xué)專題-第5章.細(xì)胞的分裂和分化1

第五章細(xì)胞(xìbāo)的分裂和分化一、細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期二、細(xì)胞(xìbāo)分化三、細(xì)胞衰老與細(xì)胞凋亡細(xì)胞周期及有絲分裂期各期的特征、細(xì)胞(xìbāo)分化的本質(zhì)、細(xì)胞(xìbāo)凋亡的生物學(xué)意義。重點第一頁，共四十六頁。個體正常發(fā)育過程中——細(xì)胞(xìbāo)數(shù)目增加——有控制的細(xì)胞分裂細(xì)胞類型的增加——有序的細(xì)胞分化細(xì)胞分化的關(guān)鍵在于特異性蛋白質(zhì)的合成--->基因選擇性表達(dá)（基因組保持相同）第二頁，共四十六頁。一、細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期1.有絲分裂有絲分裂過程的某些(mǒuxiē)重要事件2.分裂間期與細(xì)胞周期的調(diào)控機(jī)制3.染色體第三頁，共四十六頁。一、細(xì)胞分裂與細(xì)胞周期細(xì)胞周期（cellcycle）：細(xì)胞從一次有絲分裂(yǒusīfēnliè)開始到下一次有絲分裂(yǒusīfēnliè)開始所經(jīng)歷的一個有序過程。期間細(xì)胞遺傳物質(zhì)和其它內(nèi)含物分配給子細(xì)胞。分為：分裂間期(interphase):G1,S(DNA合成期）,G2分裂期（mitosis,M期）:有絲分裂期,胞質(zhì)分裂期細(xì)胞沿著G1→S→G2→M周期性運(yùn)轉(zhuǎn)。第四頁，共四十六頁。細(xì)胞分裂周期(zhōuqī)第五頁，共四十六頁。1.有絲分裂(yǒusīfēnliè)1)前期染色質(zhì)凝縮形成染色體，核仁解體(jiětǐ)，紡錘體開始裝配，細(xì)胞器解體染色體由兩條染色單體組成,有著絲粒、動粒第六頁，共四十六頁。2)前中期

核膜(hémó)破裂：核纖層的磷酸化解體紡錘體微管與染色體動粒結(jié)合染色體移向赤道板紡錘體的形成

中心粒、中心體、星狀體第七頁，共四十六頁。3)中期(zhōngqī)

染色體排列(páiliè)于赤道板

4)后期(hòuqī)姐妹染色體向兩極分離（隨機(jī)取向）第八頁，共四十六頁。染色體行為(xíngwéi)

紡錘體微管與動粒結(jié)合(jiéhé)動力微管縮短、極微管伸長極微管(wēiɡuǎn)動力微管第九頁，共四十六頁。5)末期

染色單體到達(dá)兩極并去凝縮,紡錘體消失核膜重組裝：核纖層的去磷酸化聚合、裝配核仁(hérén)出現(xiàn)高爾基體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成⑴子核的形成(xíngchéng)第十頁，共四十六頁。

（2）胞質(zhì)分裂(fēnliè)

有絲分裂(yǒusīfēnliè)后期赤道板形成分裂溝微絲構(gòu)成收縮環(huán)動物細(xì)胞的胞質(zhì)分裂(fēnliè)第十一頁，共四十六頁。植物細(xì)胞(xìbāo)的胞質(zhì)分裂

細(xì)胞內(nèi)形成(xíngchéng)新的細(xì)胞膜和細(xì)胞壁而將細(xì)胞分開第十二頁，共四十六頁。返回(fǎnhuí)

動物細(xì)胞有絲分裂，注意觀察細(xì)胞內(nèi)染色體變化：復(fù)制、出現(xiàn)(chūxiàn)、排列、分開、解旋，還有核膜消失與重現(xiàn)等。前、中、后、末第十三頁，共四十六頁。2.分裂(fēnliè)間期分裂間期：G1期：DNA復(fù)制的酶、細(xì)胞器增加、中心粒開始復(fù)制S期：DNA復(fù)制G2：完成中心粒復(fù)制、微管蛋白等合成從增殖角度，細(xì)胞可分為三類a.連續(xù)分裂的細(xì)胞：周期性細(xì)胞，如小腸絨毛上皮,骨髓干細(xì)胞b.休眠(xiūmián)細(xì)胞（G0期細(xì)胞）：暫時脫離細(xì)胞周期，如肝、腎細(xì)胞c.終端分化細(xì)胞：如神經(jīng)、肌肉細(xì)胞第十四頁，共四十六頁。不同細(xì)胞細(xì)胞周期的長短主要是G1期的變化，其它期較穩(wěn)定，一般(yībān)M期1小時、G2期3小時、S期7小時。間期：主要完成染色體復(fù)制：DNA復(fù)制、有關(guān)(yǒuguān)蛋白質(zhì)合成、細(xì)胞器的增加分裂期：染色體、紡錘體出現(xiàn)，染色體平均分配到兩個子細(xì)胞中。——分前期、中期、后期和末期。細(xì)胞周期時間(shíjiān)長短取決于G1期。第十五頁，共四十六頁。

不同細(xì)胞(xìbāo)的細(xì)胞(xìbāo)周期時間差異很大，主要差別在G1期細(xì)胞類型細(xì)胞周期時間早期蛙胚胎細(xì)胞30分鐘酵母菌細(xì)胞 1.5~3小時小腸上皮細(xì)胞 12小時細(xì)胞培養(yǎng)成纖維細(xì)胞 20小時人肝細(xì)胞 １年第十六頁，共四十六頁。3.細(xì)胞周期的控制(kòngzhì)機(jī)制細(xì)胞周期及其控制(kòngzhì)機(jī)制兩個調(diào)控點：G1/S檢驗點、G2/M檢驗點參加調(diào)控的兩類蛋白：CDK-依賴細(xì)胞周期的蛋白激酶、周期蛋白（cyclin)不同的周期蛋白與不同的CDK結(jié)合，引發(fā)不同的細(xì)胞周期事件第十七頁，共四十六頁。4.染色體染色體的一般(yībān)形態(tài)：分裂期可見，有著絲粒、主溢痕、動粒、端粒。染色質(zhì)和染色體是同一物質(zhì)在細(xì)胞周期的不同時期不同的形態(tài)表現(xiàn)根據(jù)著絲粒、主溢痕的位置，染色體分為：等臂染色體、近端著絲粒染色體、端著絲粒染色體第十八頁，共四十六頁。染色體的一般(yībān)形態(tài)特征染色單體在著絲粒處相連,互稱為姐妹染色單體。著絲粒和動粒

著絲粒位于兩條染色單體連接處,將染色體分為兩個臂。動粒（著絲點）是著絲粒周圍有蛋白質(zhì)性質(zhì)的盤狀結(jié)構(gòu)，可直接(zhíjiē)連接紡綞絲，是紡綞絲的附著區(qū)域。主縊痕和次縊痕染色體臂

長臂（q)短臂（p）。端粒：是染色體末端的特化部位。第十九頁，共四十六頁。性染色體和常染色體染色體數(shù)目：各種生物的染色體數(shù)目是恒定的,是物種的特征染色體組型：是指染色體組在有絲分裂中期(zhōngqī)的表型，包括染色體數(shù)目、大小和形態(tài)等所特有的染色體特征。染色體帶型：染色體經(jīng)處理染色而呈現(xiàn)的橫帶，有Q、G、R、C、N、T帶等。第二十頁，共四十六頁。細(xì)胞分化概念：在個體發(fā)育中，同一種相同的細(xì)胞經(jīng)細(xì)胞分裂逐漸在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上形成穩(wěn)定性差異,產(chǎn)生不同細(xì)胞類型的過程。每個細(xì)胞均含有一套完整的遺傳信息。細(xì)胞分化是特定基因在一定時間、空間(kōngjiān)表達(dá)的結(jié)果。

細(xì)胞分化本質(zhì)：基因的選擇表達(dá)分化的細(xì)胞，基因組相同，但基因表達(dá)有所不同，從而在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能和生物學(xué)行為上表現(xiàn)差異。二、細(xì)胞(xìbāo)分化第二十一頁，共四十六頁。細(xì)胞的形態(tài)(xíngtài)與功能相適應(yīng)細(xì)胞(xìbāo)分化的特征2.1形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生(fāshēng)差異第二十二頁，共四十六頁。2.2細(xì)胞分化的前提基礎(chǔ)—差別基因選擇性表達(dá)每個細(xì)胞均含有一套完整的遺傳信息每種特定類型細(xì)胞只有一部分特定基因表達(dá)細(xì)胞分化和發(fā)育是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果基因組中可表達(dá)基因分成兩類持家基因：維持細(xì)胞生存所必需的、在各種細(xì)胞中都表達(dá)的基因組織(zǔzhī)特異性基因：不同細(xì)胞中專一性表達(dá)的基因第二十三頁，共四十六頁。2.3分化(fēnhuà)細(xì)胞的表型保持穩(wěn)定—分化狀態(tài)的穩(wěn)定性動物細(xì)胞發(fā)生分化后，遺傳(yíchuán)表型保持穩(wěn)定，而且不可逆人血細(xì)胞的分化(fēnhuà)多能性干細(xì)胞T細(xì)胞B細(xì)胞嗜酸白細(xì)胞嗜鹼白細(xì)胞中性白細(xì)胞巨噬細(xì)胞血小板紅細(xì)胞第二十四頁，共四十六頁。1、管家基因與組織特異性基因2、組合調(diào)控是組織特異性基因表達(dá)的主要調(diào)控方式3、影響細(xì)胞(xìbāo)分化的因素（了解）4、干細(xì)胞與細(xì)胞全能性講述(jiǎngshù)內(nèi)容第二十五頁，共四十六頁。1.管家基因與組織(zǔzhī)特異性基因管家基因(housekeepinggene)：是所有細(xì)胞中均要表達(dá)的一類基因，其產(chǎn)物對維持細(xì)胞基本生命活動是必需的。組織特異性基因（tissuespecificgene):是不同的細(xì)胞類型進(jìn)行(jìnxíng)特異性表達(dá)的基因，其產(chǎn)物賦予各種類型細(xì)胞特異的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征與特異的生理功能。也稱奢侈基因（luxurygene）。第二十六頁，共四十六頁。2.組合調(diào)控(diàokònɡ)是組織特異性基因表達(dá)的主要調(diào)控(diàokònɡ)方式組合(zǔhé)調(diào)控引發(fā)組織特異性基因的表達(dá)，是細(xì)胞分化的基本機(jī)制。幾種基因調(diào)節(jié)蛋白以不同的組合調(diào)節(jié)不同的專一基因表達(dá)，產(chǎn)生不同的細(xì)胞分化。12221333311,2ABCDEFGH第二十七頁，共四十六頁。3.影響細(xì)胞分化(fēnhuà)的因素（１）胞外信號分子遠(yuǎn)距離細(xì)胞間相互作用：激素調(diào)節(jié)近端組織的相互作用：信號分子旁泌素（細(xì)胞分化因子）（2）受精卵細(xì)胞質(zhì)的不均一性來自(láizì)于卵母細(xì)胞胞質(zhì)的不均一性。（3）細(xì)胞間的相互作用與位置效應(yīng)（4）環(huán)境對性別決定的影響第二十八頁，共四十六頁。4.干細(xì)胞(xìbāo)與細(xì)胞(xìbāo)全能性細(xì)胞全能性(celltotipotency)

：細(xì)胞經(jīng)分裂(fēnliè)和分化后仍具有產(chǎn)生完整有機(jī)體的潛能或能力。細(xì)胞全能性的遺傳學(xué)基礎(chǔ)是體細(xì)胞內(nèi)存在一套完整的遺傳信息干細(xì)胞：（高等）動物細(xì)胞隨著胚胎的發(fā)育，細(xì)胞逐漸喪失發(fā)育成個體的能力，僅有一部分未分化細(xì)胞，具有分化成其他細(xì)胞類型、構(gòu)建組織器官的能力。第二十九頁，共四十六頁。全能干細(xì)胞：具有發(fā)育成整個個體的能力，如受精卵多潛能性干細(xì)胞：具有分化成各種組織細(xì)胞類型的潛能，如胚胎(pēitāi)干細(xì)胞

組織干細(xì)胞：具有分化成有限組織細(xì)胞類型的潛能，如造血干細(xì)胞單能干細(xì)胞（定向干細(xì)胞）：僅能使后代細(xì)胞發(fā)育成為一種細(xì)胞的特性，形成終末分化細(xì)胞干細(xì)胞的基本特征：分化潛能、自我更新轉(zhuǎn)分化：細(xì)胞失去分化后，再分化成另一種細(xì)胞的現(xiàn)象分化：細(xì)胞經(jīng)歷從全能到多能再到專能，彼此間在結(jié)構(gòu)、功能和形態(tài)產(chǎn)生穩(wěn)定性差異的過程。第三十頁，共四十六頁。多能性具有分化出多種組織或細(xì)胞（但是不能形成(xíngchéng)完整個體）的潛能的細(xì)胞稱多能性細(xì)胞。例如：人造血干細(xì)胞分化產(chǎn)生8種類型血細(xì)胞單能性僅能使后代細(xì)胞分化成為一種(yīzhǒnɡ)細(xì)胞的特性稱為細(xì)胞單能性。

例如，單能生血干細(xì)胞全能性受精卵能夠分化(fēnhuà)出各種細(xì)胞、組織，形成一個完整的個體，所以把受精卵的分化(fēnhuà)潛能稱為全能性。單個細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后仍具有形成完整有機(jī)體的潛能或特性。

植物細(xì)胞具有全能性第三十一頁，共四十六頁。細(xì)胞分化的發(fā)育(fāyù)潛能

---細(xì)胞分化能力的強(qiáng)弱稱為發(fā)育潛能

全能性

多能性

單能性

對于植物來說，分化成熟的植物細(xì)胞體，仍保持全能性，仍有可能發(fā)育成完整植株(zhízhū)。

對于動物來說，隨著分化的演進(jìn)，細(xì)胞逐漸喪失其分化潛能。全能性多能性單能性分化成熟的體細(xì)胞。第三十二頁，共四十六頁。c

Dolly羊的誕生(dànshēng)說明高度分化的哺乳動物體細(xì)胞核也具有發(fā)育全能性。多莉的出生與三只母羊有關(guān)(yǒuguān)，而多莉與提供細(xì)胞核的母羊最相似。第三十三頁，共四十六頁。三、細(xì)胞衰老(shuāilǎo)與細(xì)胞凋亡1.細(xì)胞衰老（senescence)細(xì)胞衰老:細(xì)胞增殖能力減弱的現(xiàn)象，細(xì)胞隨著年齡的增加，機(jī)能和結(jié)構(gòu)(jiégòu)發(fā)生退行性變化，趨向死亡的不可逆的現(xiàn)象。衰老和死亡是生命的基本現(xiàn)象，衰老過程發(fā)生在生物界的整體水平、種群水平、個體水平、細(xì)胞水平以及分子水平等不同的層次第三十四頁，共四十六頁。細(xì)胞(xìbāo)的衰老

衰老是人們永恒的議題，至今仍是一個迷。

人體衰老時，身體各部分功能都發(fā)生衰老。身體的衰老是以細(xì)胞衰老為基礎(chǔ)的。實驗證明，細(xì)胞有著明顯的衰老過程。亦有人強(qiáng)調(diào)，人體衰老時，并非全身細(xì)胞均衡衰老，而是部分細(xì)胞衰老，導(dǎo)致整體(zhěngtǐ)機(jī)能失調(diào)。激素系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)的衰老對全身的影響最大。第三十五頁，共四十六頁。一名男子從36歲到75歲味覺(wèijué)喪失64％腎小球減少44％腎小球過濾率減少31％脊神經(jīng)元減少37％神經(jīng)傳導(dǎo)速度減慢10％腦供血量減少20％肺活量減少

44％返回(fǎnhuí)第三十六頁，共四十六頁。衰老細(xì)胞結(jié)構(gòu)變化細(xì)胞核隨分裂次數(shù)增加而增大，核膜呈現(xiàn)內(nèi)折，染色質(zhì)固縮化內(nèi)質(zhì)網(wǎng)彌散性分散于核周胞質(zhì)中，粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)減少(jiǎnshǎo)線粒體減少，體積膨脹致密體的生成：脂褐素、老年色素膜流動性降低，韌性減小細(xì)胞骨架變化，信號傳遞系統(tǒng)變化第三十七頁，共四十六頁。細(xì)胞(xìbāo)衰老的機(jī)制（了解）●●遺傳學(xué)派如端粒與細(xì)胞衰老(shuāilǎo) 有人發(fā)現(xiàn)端粒長度確實與衰老有著密切的關(guān)系，隨著細(xì)胞的每次分裂，端粒不斷縮短，當(dāng)端粒長度縮短達(dá)到一個閾值時，細(xì)胞就進(jìn)入衰老?！癫铄e學(xué)派如氧化性損傷與細(xì)胞衰老該理論認(rèn)為，代謝過程中產(chǎn)生的活性氧基團(tuán)或分子（reactiveoxygenspecies，ROS）引發(fā)的氧化性損傷的積累，最終導(dǎo)致衰老。ROS主要有三種類型：◆O2-,即超氧自由基；◆OH-，即羥自由基◆H2O2ROS的作用：高度活性引發(fā)脂類、蛋白質(zhì)和核酸分子的氧化性損傷，從而導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)的損傷乃至破壞最終導(dǎo)致衰老。清除ROS，就可以延長壽命。SOD基因抗氧化。第三十八頁，共四十六頁。2.細(xì)胞(xìbāo)凋亡細(xì)胞凋亡(apoptosis)：是一個主動的由自身基因決定的自動結(jié)束生命的過程。由于它受嚴(yán)格的遺傳機(jī)制控制，所以(suǒyǐ)也稱之為細(xì)胞編程性死亡(programmedcelldeath,PCD）。第三十九頁，共四十六頁。細(xì)胞凋亡過程中，細(xì)胞膜反折，包裹斷裂(duànliè)的染色質(zhì)片段或細(xì)胞器，形成眾多凋亡小體，凋亡小體為附近的細(xì)胞吞噬。整個過程中細(xì)胞膜保持完好，細(xì)胞內(nèi)容物不泄露，不引起炎癥。凋亡細(xì)胞被吞噬細(xì)胞所吞噬。細(xì)胞壞死時，細(xì)胞膜發(fā)生滲漏，細(xì)胞內(nèi)容物被釋放到細(xì)胞外，導(dǎo)致炎癥反應(yīng)。細(xì)胞(xìbāo)壞死細(xì)胞(xìbāo)凋亡第四十頁，共四十六頁。細(xì)胞色素c誘導(dǎo)的凋亡細(xì)胞DNA電泳圖1．細(xì)胞色素c誘導(dǎo)0h2．細(xì)胞色素c誘導(dǎo)1h3．細(xì)胞色素c誘導(dǎo)2h4．細(xì)胞色素c誘導(dǎo)3h5．細(xì)胞色素c誘導(dǎo)4h6．陰性(yīnxìng)對照7．Marker

細(xì)胞(xìbāo)凋亡的生化特征

染色質(zhì)核小體間發(fā)生斷裂，形成電泳上大小(dàxiǎo)為180-200bp特征性的DNA梯型的梯狀條帶；（核酸內(nèi)切酶降解DNA產(chǎn)生）組織轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶(tTG)累積并達(dá)到較高水平（依賴于Ca++)第四十一頁，共四十六頁。細(xì)胞凋亡的生物學(xué)意義：（1）保證個體