《第一節(jié) 細(xì)胞的增殖》課件-高中生物-必修1 分子與細(xì)胞-北師大版

細(xì)胞的增殖

主講人：目錄細(xì)胞增殖概述01有絲分裂過程03細(xì)胞增殖與疾病05細(xì)胞周期02細(xì)胞增殖的調(diào)控04實(shí)驗(yàn)技術(shù)與應(yīng)用06細(xì)胞增殖概述01增殖的定義細(xì)胞分裂類型細(xì)胞周期概念細(xì)胞周期是指一個(gè)細(xì)胞從形成到分裂成兩個(gè)新細(xì)胞的完整過程，包括間期和有絲分裂期。細(xì)胞分裂主要有無絲分裂和有絲分裂兩種類型，有絲分裂是真核細(xì)胞增殖的主要方式。細(xì)胞增殖的意義細(xì)胞增殖是生物體生長(zhǎng)、發(fā)育、組織修復(fù)和維持穩(wěn)態(tài)的基礎(chǔ)，對(duì)生物體健康至關(guān)重要。增殖的意義細(xì)胞增殖是生物體生長(zhǎng)和發(fā)育的基礎(chǔ)，通過細(xì)胞分裂，生物體能夠從單細(xì)胞發(fā)展到多細(xì)胞。維持生物體生長(zhǎng)01在生物體受傷或組織受損時(shí)，細(xì)胞增殖能夠促進(jìn)受損組織的修復(fù)和再生，維持機(jī)體功能。組織修復(fù)與再生02細(xì)胞增殖過程中，DNA復(fù)制確保遺傳信息準(zhǔn)確無誤地傳遞給子細(xì)胞，保證物種的遺傳連續(xù)性。遺傳信息的傳遞03增殖類型有絲分裂是細(xì)胞分裂的一種形式，通過復(fù)制染色體并平均分配給兩個(gè)子細(xì)胞，保持遺傳信息的一致性。有絲分裂01無絲分裂是一種不涉及染色體復(fù)制的細(xì)胞分裂方式，常見于原核生物和某些特殊細(xì)胞的快速增殖。無絲分裂02細(xì)胞核分裂是細(xì)胞周期中的一部分，涉及核膜的解體和染色質(zhì)的凝聚，為細(xì)胞質(zhì)分裂做準(zhǔn)備。細(xì)胞核分裂03細(xì)胞周期02細(xì)胞周期概念細(xì)胞周期是指從一個(gè)細(xì)胞的形成到它分裂成兩個(gè)新細(xì)胞的整個(gè)過程，包括間期和有絲分裂期。細(xì)胞周期定義細(xì)胞周期檢查點(diǎn)是細(xì)胞周期中的關(guān)鍵點(diǎn)，用于檢測(cè)DNA損傷和修復(fù)，保證細(xì)胞分裂的質(zhì)量和細(xì)胞的健康。細(xì)胞周期檢查點(diǎn)細(xì)胞周期受到多種調(diào)控蛋白和信號(hào)通路的精確控制，確保細(xì)胞分裂的正確進(jìn)行和遺傳信息的穩(wěn)定傳遞。周期調(diào)控機(jī)制010203各階段特點(diǎn)細(xì)胞在間期中積累必要的物質(zhì)和能量，為接下來的分裂做準(zhǔn)備，如DNA復(fù)制。間期的準(zhǔn)備階段有絲分裂的末期，細(xì)胞質(zhì)分裂為兩個(gè)新細(xì)胞，確保遺傳物質(zhì)均等分配。細(xì)胞質(zhì)分裂細(xì)胞周期的M期開始，細(xì)胞核開始分裂，染色體排列在細(xì)胞中央，準(zhǔn)備分離。分裂期的開始控制機(jī)制抑癌基因如p53和原癌基因如Ras通過信號(hào)傳導(dǎo)途徑控制細(xì)胞增殖和周期進(jìn)程。抑癌基因和原癌基因CDKs與周期蛋白結(jié)合，調(diào)控細(xì)胞周期的進(jìn)程，如CDK1在有絲分裂中的關(guān)鍵作用。細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶(CDKs)細(xì)胞周期檢查點(diǎn)確保DNA復(fù)制和細(xì)胞分裂的正確進(jìn)行，如G1/S和G2/M檢查點(diǎn)。細(xì)胞周期檢查點(diǎn)有絲分裂過程03前期變化在有絲分裂的前期，染色體開始凝聚，變得粗短可見，為后續(xù)的分離做準(zhǔn)備。染色體凝聚01細(xì)胞核內(nèi)的核仁在前期逐漸消失，這是細(xì)胞準(zhǔn)備進(jìn)入分裂狀態(tài)的標(biāo)志之一。核仁消失02前期末期，核膜開始解體，釋放出染色體，為染色體的排列和分離創(chuàng)造空間。核膜解體03中期事件染色體排列于細(xì)胞赤道面在有絲分裂的中期，染色體整齊排列在細(xì)胞的赤道面上，形成清晰可見的染色體結(jié)構(gòu)。0102紡錘體微管與著絲粒結(jié)合紡錘體的微管與染色體的著絲粒連接，確保染色體在細(xì)胞分裂時(shí)能正確分離。后期與終期染色體分離在有絲分裂的后期，姐妹染色單體分離，向細(xì)胞兩極移動(dòng)，為細(xì)胞分裂做準(zhǔn)備。細(xì)胞質(zhì)分裂終期開始時(shí)，細(xì)胞膜在赤道板處形成，最終將細(xì)胞質(zhì)分為兩部分，形成兩個(gè)新細(xì)胞。細(xì)胞增殖的調(diào)控04內(nèi)部調(diào)控因子細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶(CDKs)CDKs在細(xì)胞周期中起關(guān)鍵作用，通過磷酸化調(diào)控細(xì)胞周期進(jìn)程，確保細(xì)胞分裂的正確順序。抑癌基因產(chǎn)物抑癌基因如p53可監(jiān)控DNA損傷，若檢測(cè)到損傷則阻止細(xì)胞周期，防止受損DNA的復(fù)制和傳遞。原癌基因產(chǎn)物原癌基因如Ras在細(xì)胞增殖信號(hào)傳導(dǎo)中起作用，其異常激活可導(dǎo)致細(xì)胞失控增殖，與腫瘤發(fā)生相關(guān)。外部調(diào)控信號(hào)生長(zhǎng)因子如EGF和PDGF通過與細(xì)胞表面受體結(jié)合，激活信號(hào)傳導(dǎo)途徑，促進(jìn)細(xì)胞增殖。生長(zhǎng)因子的作用激素如胰島素和性激素通過血液循環(huán)到達(dá)靶細(xì)胞，影響細(xì)胞周期進(jìn)程，進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞增殖。激素信號(hào)調(diào)控細(xì)胞外基質(zhì)成分如膠原蛋白和纖維連接蛋白，通過與細(xì)胞相互作用，調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖和分化。細(xì)胞外基質(zhì)的影響病理狀態(tài)下的變化癌細(xì)胞通過突變繞過正常調(diào)控機(jī)制，導(dǎo)致無限制增殖，形成腫瘤。癌細(xì)胞的失控增殖在病理狀態(tài)下，細(xì)胞凋亡過程可能被抑制或過度激活，影響細(xì)胞增殖平衡。細(xì)胞凋亡的異常細(xì)胞周期檢查點(diǎn)在病理狀態(tài)下可能失效，導(dǎo)致DNA損傷細(xì)胞繼續(xù)增殖，引發(fā)疾病。細(xì)胞周期檢查點(diǎn)的失靈細(xì)胞增殖與疾病05癌細(xì)胞增殖01不受控的細(xì)胞分裂癌細(xì)胞通過不受控制的細(xì)胞分裂，快速增殖形成腫瘤，破壞正常組織結(jié)構(gòu)。03血管新生促進(jìn)增殖癌細(xì)胞通過促進(jìn)新血管的生成，獲取更多養(yǎng)分和氧氣，加速其增殖過程。02基因突變的作用基因突變導(dǎo)致細(xì)胞周期調(diào)控失常，是癌細(xì)胞增殖的關(guān)鍵因素之一。04免疫逃逸機(jī)制癌細(xì)胞通過各種機(jī)制逃避免疫系統(tǒng)的監(jiān)視，使得它們能夠無限制地增殖。增殖異常疾病癌癥01細(xì)胞增殖失控導(dǎo)致癌癥，如乳腺癌、肺癌等，是增殖異常疾病中最常見且致命的類型。遺傳性疾病02某些遺傳性疾病如唐氏綜合征，與細(xì)胞分裂時(shí)染色體不分離有關(guān)，導(dǎo)致細(xì)胞增殖異常。自身免疫疾病03自身免疫疾病如系統(tǒng)性紅斑狼瘡，可能與免疫細(xì)胞增殖異常有關(guān)，導(dǎo)致免疫系統(tǒng)攻擊自身組織。疾病治療策略利用藥物針對(duì)特定的細(xì)胞增殖信號(hào)通路，如癌癥治療中的酪氨酸激酶抑制劑。靶向藥物治療通過激活或增強(qiáng)人體免疫系統(tǒng)來識(shí)別和攻擊異常增殖的細(xì)胞，例如使用PD-1抑制劑。免疫療法運(yùn)用CRISPR/Cas9等基因編輯工具，精確修改導(dǎo)致細(xì)胞異常增殖的基因，治療遺傳性疾病。基因編輯技術(shù)實(shí)驗(yàn)技術(shù)與應(yīng)用06顯微鏡技術(shù)光學(xué)顯微鏡用于觀察細(xì)胞結(jié)構(gòu)，如細(xì)胞核、線粒體等，是生物學(xué)研究的基礎(chǔ)工具。光學(xué)顯微鏡的應(yīng)用共聚焦顯微鏡通過激光掃描和光點(diǎn)聚焦，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)特定層面的成像，常用于活細(xì)胞成像。共聚焦顯微鏡技術(shù)電子顯微鏡分辨率高，能觀察到細(xì)胞內(nèi)部的超微結(jié)構(gòu)，如病毒顆粒和細(xì)胞器的精細(xì)結(jié)構(gòu)。電子顯微鏡的優(yōu)勢(shì)010203增殖標(biāo)記物PCNA蛋白Ki-67蛋白Ki-67是細(xì)胞增殖的常用標(biāo)記物，其表達(dá)水平與細(xì)胞周期的活躍程度密切相關(guān)。增殖細(xì)胞核抗原（PCNA）是DNA合成過程中的關(guān)鍵蛋白，常用于評(píng)估細(xì)胞增殖狀態(tài)。EdU標(biāo)記法EdU（5-乙炔基-2'-脫氧尿苷）是一種新型的DNA合成標(biāo)記物，用于追蹤細(xì)胞增殖過程。增殖檢測(cè)方法通過檢測(cè)細(xì)胞線粒體酶活性，MTT比色法可以評(píng)估細(xì)胞增殖狀態(tài)，廣泛應(yīng)用于藥物篩選。MTT比色法01流式細(xì)胞術(shù)可以定量分析細(xì)胞周期分布，用于檢測(cè)細(xì)胞增殖和凋亡情況，是研究細(xì)胞動(dòng)力學(xué)的重要工具。流式細(xì)胞術(shù)02克隆形成實(shí)驗(yàn)通過計(jì)算細(xì)胞集落的數(shù)量來評(píng)估細(xì)胞的增殖能力，常用于評(píng)估細(xì)胞的生長(zhǎng)特性。克隆形成實(shí)驗(yàn)03細(xì)胞的增殖(2)

細(xì)胞周期01細(xì)胞周期

細(xì)胞周期是指細(xì)胞從一次分裂完成開始，到下一次分裂完成為止所經(jīng)歷的全過程。細(xì)胞周期通常分為四個(gè)階段：間期（G1期）、DNA合成期（S期）、有絲分裂期（M期）和分裂期（G2期）。在間期，細(xì)胞主要進(jìn)行生長(zhǎng)和準(zhǔn)備分裂。在S期，DNA復(fù)制發(fā)生，使得每個(gè)新細(xì)胞都能獲得一套完整的遺傳信息。在有絲分裂期，細(xì)胞核分裂，形成兩個(gè)子細(xì)胞。最后，在G2期，細(xì)胞繼續(xù)生長(zhǎng)并準(zhǔn)備下一次分裂。細(xì)胞周期的調(diào)控02細(xì)胞周期的調(diào)控

1.基因調(diào)控2.信號(hào)通路調(diào)控3.表觀遺傳調(diào)控細(xì)胞周期相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯調(diào)控是細(xì)胞周期調(diào)控的主要方式之一。例如，周期蛋白依賴性激酶（CDKs）和周期蛋白在細(xì)胞周期中發(fā)揮關(guān)鍵作用，它們的活性受到嚴(yán)格調(diào)控。多種信號(hào)通路參與細(xì)胞周期的調(diào)控，如生長(zhǎng)因子、激素、細(xì)胞外基質(zhì)等。這些信號(hào)通路可以通過調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)途徑，影響細(xì)胞周期相關(guān)蛋白的表達(dá)和活性。表觀遺傳調(diào)控是一種不改變基因序列的情況下，通過化學(xué)修飾和DNA甲基化等方式調(diào)控基因表達(dá)的方式。在細(xì)胞周期調(diào)控中，表觀遺傳調(diào)控可以影響細(xì)胞周期相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄激活或抑制。細(xì)胞增殖的意義03細(xì)胞增殖的意義

細(xì)胞增殖對(duì)于生物體的生長(zhǎng)發(fā)育、組織修復(fù)和再生等生理功能具有重要意義。細(xì)胞增殖不僅保證了生物體的正常生長(zhǎng)，還參與了免疫系統(tǒng)的更新、組織的修復(fù)和癌癥的發(fā)生等過程?？傊?xì)胞增殖是一個(gè)復(fù)雜且精細(xì)調(diào)控的過程，涉及到多種分子和細(xì)胞器的相互作用。細(xì)胞周期的精確調(diào)控對(duì)于維持正常的生物體發(fā)育和功能至關(guān)重要。細(xì)胞的增殖(3)

細(xì)胞增殖的過程01細(xì)胞增殖的過程

細(xì)胞增殖是一個(gè)復(fù)雜的過程，主要包括以下幾個(gè)階段：期（DNA合成前期）：細(xì)胞在此階段增長(zhǎng)、合成蛋白質(zhì)，為DNA復(fù)制做準(zhǔn)備。XXX期（DNA合成期）：細(xì)胞在此階段進(jìn)行DNA復(fù)制，使每條染色體復(fù)制成兩條。期（DNA合成后期）：細(xì)胞在此階段繼續(xù)增長(zhǎng)、合成蛋白質(zhì)，為細(xì)胞分裂做準(zhǔn)備。XXX期（有絲分裂期）：細(xì)胞在此階段進(jìn)行有絲分裂，將染色體平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中。細(xì)胞增殖的類型02細(xì)胞增殖的類型

1.有絲分裂2.無絲分裂3.減數(shù)分裂

生殖細(xì)胞通過減數(shù)分裂進(jìn)行增殖，產(chǎn)生具有遺傳多樣性的配子。大多數(shù)體細(xì)胞和某些生殖細(xì)胞通過有絲分裂進(jìn)行增殖，保證遺傳信息的穩(wěn)定傳遞。某些單細(xì)胞生物和某些高等生物的體細(xì)胞通過無絲分裂進(jìn)行增殖。細(xì)胞增殖的生物學(xué)意義03細(xì)胞增殖的生物學(xué)意義

1.維持生物體的生長(zhǎng)發(fā)育細(xì)胞增殖是生物體生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)，通過細(xì)胞增殖，生物體體積增大，組織器官逐漸形成。

細(xì)胞增殖使受損或衰老的組織得到更新與修復(fù)，維持生物體的正常生理功能。

細(xì)胞增殖是生物繁殖后代的重要途徑，通過減數(shù)分裂產(chǎn)生具有遺傳多樣性的配子，為后代提供豐富的遺傳資源。2.組織更新與修復(fù)3.繁殖后代細(xì)胞增殖的生物學(xué)意義

4.細(xì)胞分化細(xì)胞增殖是細(xì)胞分化的前提，通過細(xì)胞增殖，生物體形成不同形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的細(xì)胞群體。細(xì)胞的增殖(4)

細(xì)胞增殖的重要性01細(xì)胞增殖的重要性

1.生長(zhǎng)發(fā)育2.組織修復(fù)3.繁殖后代

對(duì)于多細(xì)胞生物來說，細(xì)胞增殖是繁殖后代的重要途徑。通過有絲分裂和無絲分裂，生物體能夠產(chǎn)生大量的后代，保證物種的延續(xù)。細(xì)胞增殖是生物體生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)。通過細(xì)胞的分裂和分化，生物體能夠不斷增大、完善其結(jié)構(gòu)，形成具有復(fù)雜功能的器官和組織。在生物體生長(zhǎng)發(fā)育過程中，細(xì)胞會(huì)不斷受到損傷。細(xì)胞增殖有助于修復(fù)受損組織，維持生物體的完整性。細(xì)胞增殖的機(jī)制02細(xì)胞增殖的機(jī)制

1.有絲分裂有絲分裂是細(xì)胞增殖的主要方式，分為間期、前期、中期、后期和末期五個(gè)階段。在有絲分裂過程中，染色體會(huì)復(fù)制并平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中，保證了遺傳信息的穩(wěn)定傳遞。

2.無絲分裂無絲分裂是原核生物和某些真核生物的一種細(xì)胞增殖方式，其過程相對(duì)簡(jiǎn)單，沒有明顯的染色體變化。無絲分裂主要發(fā)生在生物體發(fā)育早期或細(xì)胞分裂速度較快的組織。細(xì)胞增殖的調(diào)控因素03細(xì)胞增殖的調(diào)控因素

1.信號(hào)分子細(xì)胞增殖受到多種信號(hào)分子的調(diào)控，如生長(zhǎng)因子、激素、細(xì)胞因子等。這些信號(hào)分子可以激活或抑制細(xì)胞增殖相關(guān)的信號(hào)通路，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖。

2.遺傳因素細(xì)胞的增殖受到遺傳因素的影響，如基因突變、基因表達(dá)調(diào)控等。遺傳因素通過影響細(xì)胞周期蛋白、DNA聚合酶等關(guān)鍵蛋白的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞增殖。

3.環(huán)境因素細(xì)胞增殖受到外界環(huán)境因素的影響，如溫度、氧氣、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)