《第一節(jié) 細(xì)胞通過不同的方式進(jìn)行增殖》課件-高中生物-必修1 分子與細(xì)胞-滬教版

細(xì)胞增殖方式

主講人：目錄01細(xì)胞增殖概述02無絲分裂增殖03有絲分裂增殖04細(xì)胞周期與調(diào)控05細(xì)胞增殖的異常06細(xì)胞增殖技術(shù)應(yīng)用細(xì)胞增殖概述01增殖的定義細(xì)胞周期是細(xì)胞從形成到分裂成兩個新細(xì)胞的完整過程，包括間期和有絲分裂期。細(xì)胞周期概念01細(xì)胞分裂分為有絲分裂和無絲分裂，有絲分裂常見于體細(xì)胞增殖，無絲分裂則在某些特殊細(xì)胞中發(fā)生。細(xì)胞分裂類型02細(xì)胞增殖是生物體生長、發(fā)育、組織修復(fù)和維持穩(wěn)態(tài)的基礎(chǔ)，是生命活動的重要組成部分。細(xì)胞增殖的生物學(xué)意義03增殖的重要性細(xì)胞增殖是生物體生長和發(fā)育的基礎(chǔ)，如胚胎發(fā)育過程中細(xì)胞的快速分裂。維持生物體生長細(xì)胞分裂確保遺傳信息在生物體的后代中得以準(zhǔn)確傳遞，如DNA復(fù)制過程中的精確性。遺傳信息的傳遞受損組織通過細(xì)胞增殖進(jìn)行修復(fù)，例如肝臟在部分切除后能夠再生。組織修復(fù)與再生010203增殖的類型有絲分裂有絲分裂是細(xì)胞分裂的一種方式，通過復(fù)制染色體并平均分配給兩個子細(xì)胞，保持遺傳信息的一致性。無絲分裂無絲分裂是一種不涉及染色體復(fù)制和分離的細(xì)胞增殖方式，常見于原核生物和某些特殊細(xì)胞。細(xì)胞質(zhì)分裂細(xì)胞質(zhì)分裂是細(xì)胞分裂過程中的一個環(huán)節(jié)，主要負(fù)責(zé)將細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器等分配給新形成的子細(xì)胞。無絲分裂增殖02無絲分裂的定義無絲分裂是一種細(xì)胞核分裂方式，不伴隨有絲分裂中的紡錘體形成和染色體排列。無絲分裂的基本概念無絲分裂過程中，細(xì)胞核直接分裂，細(xì)胞質(zhì)隨后分裂，形成兩個新細(xì)胞，過程相對簡單快速。無絲分裂的特點無絲分裂過程細(xì)胞質(zhì)分裂核內(nèi)物質(zhì)的復(fù)制在無絲分裂中，細(xì)胞核內(nèi)的DNA首先進(jìn)行復(fù)制，為細(xì)胞分裂做準(zhǔn)備。無絲分裂的后期，細(xì)胞質(zhì)通過收縮環(huán)或細(xì)胞板的方式進(jìn)行分裂，形成兩個新細(xì)胞。染色體的分配無絲分裂過程中，染色體不形成可見的絲狀結(jié)構(gòu)，而是直接均勻分配到兩個子細(xì)胞中。無絲分裂的特點01無絲分裂中，細(xì)胞核直接進(jìn)行分裂，不通過形成可見的染色體結(jié)構(gòu)，過程相對簡單快速。細(xì)胞核直接分裂02在無絲分裂過程中，細(xì)胞質(zhì)的分裂與核分裂同步進(jìn)行，確保細(xì)胞器和細(xì)胞質(zhì)均勻分配給子細(xì)胞。細(xì)胞質(zhì)分裂同步03無絲分裂常見于原核生物如細(xì)菌，因為它們沒有復(fù)雜的細(xì)胞核結(jié)構(gòu)，不需要復(fù)雜的分裂機(jī)制。常見于原核生物有絲分裂增殖03有絲分裂的定義有絲分裂是細(xì)胞周期的一部分，包括間期、前期、中期、后期和終期。細(xì)胞周期的階段有絲分裂末期，細(xì)胞質(zhì)分裂形成兩個新的細(xì)胞，每個都包含完整的細(xì)胞器和遺傳物質(zhì)。細(xì)胞質(zhì)的分裂在有絲分裂過程中，細(xì)胞核內(nèi)的染色體復(fù)制并平均分配到兩個子細(xì)胞中，確保遺傳信息的完整性。染色體的復(fù)制與分離有絲分裂過程紡錘體形成細(xì)胞進(jìn)入有絲分裂的前期，中心體分裂并向細(xì)胞兩極移動，形成紡錘體結(jié)構(gòu)。姐妹染色單體分離有絲分裂后期，姐妹染色單體分離，各自向細(xì)胞的兩極移動。染色體復(fù)制在有絲分裂的S期，細(xì)胞內(nèi)的DNA復(fù)制，每條染色體形成兩個姐妹染色單體。染色體排列在有絲分裂的中期，復(fù)制的染色體排列在細(xì)胞赤道面，形成中央板。細(xì)胞質(zhì)分裂有絲分裂末期，細(xì)胞膜在中央板處形成，最終分裂為兩個子細(xì)胞。有絲分裂的特點有絲分裂過程中，細(xì)胞周期檢查點確保DNA復(fù)制和細(xì)胞分裂的正確順序和完整性。細(xì)胞周期的嚴(yán)格調(diào)控在有絲分裂末期，細(xì)胞質(zhì)分裂成兩部分，保證兩個新細(xì)胞在大小和細(xì)胞器分配上的均等性。細(xì)胞質(zhì)的均等分配有絲分裂中，姐妹染色單體通過紡錘絲精確分離，確保每個子細(xì)胞獲得完整的一套染色體。染色體的精確分離細(xì)胞周期與調(diào)控04細(xì)胞周期概念細(xì)胞周期是指細(xì)胞從形成到分裂成兩個新細(xì)胞的完整過程，包括間期和有絲分裂期。細(xì)胞周期定義01細(xì)胞周期分為四個主要階段：G1期、S期、G2期和M期，每個階段都有特定的細(xì)胞活動。周期階段劃分02細(xì)胞周期檢查點是細(xì)胞周期中的關(guān)鍵調(diào)控點，確保細(xì)胞在進(jìn)入下一階段前完成必要的過程。細(xì)胞周期檢查點03細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制細(xì)胞周期檢查點確保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。細(xì)胞周期檢查點01CDKs與周期蛋白結(jié)合，調(diào)控細(xì)胞周期進(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)02p53蛋白在DNA損傷時激活，可導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯或啟動細(xì)胞凋亡程序。腫瘤抑制蛋白p5303細(xì)胞周期抑制因子如p21和p27，能夠阻止細(xì)胞周期進(jìn)程，防止異常細(xì)胞增殖。細(xì)胞周期抑制因子04細(xì)胞周期檢查點G1期檢查點確保細(xì)胞大小、營養(yǎng)和生長因子適宜，決定細(xì)胞是否進(jìn)入S期。G1期檢查點紡錘體組裝檢查點確保所有染色體正確附著在紡錘絲上，防止染色體非整倍體。紡錘體組裝檢查點G2期檢查點評估DNA復(fù)制完整性，若檢測到損傷則阻止細(xì)胞進(jìn)入有絲分裂。G2期檢查點有絲分裂檢查點監(jiān)控染色體分離，確保姐妹染色單體正確分離至兩極。有絲分裂檢查點細(xì)胞增殖的異常05增殖異常的后果細(xì)胞增殖失控導(dǎo)致腫瘤形成，如乳腺癌、肺癌等，是增殖異常最嚴(yán)重的后果之一。癌癥的發(fā)生某些遺傳性疾病，如唐氏綜合征，是由于染色體異常復(fù)制導(dǎo)致的細(xì)胞增殖問題。遺傳性疾病細(xì)胞增殖異?？蓪?dǎo)致組織結(jié)構(gòu)紊亂，影響器官功能，如肝硬化時肝細(xì)胞的異常增生。組織功能障礙癌細(xì)胞的增殖癌細(xì)胞通過突變避開正常細(xì)胞周期的調(diào)控，導(dǎo)致無限增殖，形成腫瘤。失控的細(xì)胞周期癌細(xì)胞常常通過改變信號傳導(dǎo)途徑，如激活生長因子受體，促進(jìn)自身增殖。細(xì)胞信號傳導(dǎo)異常癌細(xì)胞能夠逃避免疫系統(tǒng)的監(jiān)視，避免被免疫細(xì)胞識別和清除，從而持續(xù)增殖。免疫逃逸機(jī)制抑制增殖的機(jī)制細(xì)胞周期檢查點細(xì)胞周期中的檢查點確保DNA復(fù)制和細(xì)胞分裂的正確進(jìn)行，異常時會啟動修復(fù)機(jī)制或誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。細(xì)胞接觸抑制細(xì)胞在接觸其他細(xì)胞時會停止增殖，這是防止組織過度生長的重要機(jī)制，如腫瘤細(xì)胞常失去此功能。細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡是程序性細(xì)胞死亡，有助于去除異常或不再需要的細(xì)胞，維持組織穩(wěn)態(tài)，如癌細(xì)胞逃避免疫監(jiān)視。細(xì)胞增殖技術(shù)應(yīng)用06細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)體外細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)允許科學(xué)家在實驗室環(huán)境中研究細(xì)胞生長，廣泛應(yīng)用于藥物測試和疾病模型。體外細(xì)胞培養(yǎng)組織工程結(jié)合細(xì)胞培養(yǎng)與生物材料，用于構(gòu)建人工組織和器官，以治療組織損傷或器官衰竭。組織工程干細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是再生醫(yī)學(xué)的關(guān)鍵，通過培養(yǎng)干細(xì)胞來研究組織修復(fù)和器官再生的可能性。干細(xì)胞培養(yǎng)010203干細(xì)胞研究再生醫(yī)學(xué)治療性克隆通過克隆技術(shù)制造干細(xì)胞，用于治療疾病，如帕金森病和糖尿病。干細(xì)胞在再生醫(yī)學(xué)中用于修復(fù)或替換受損組織，如皮膚、心臟組織等。藥物測試?yán)酶杉?xì)胞技術(shù)建立疾病模型，進(jìn)行新藥測試和毒理學(xué)評估?；蚬こ虘?yīng)用01通過基因編輯技術(shù)，如CRISPR-Cas9，科學(xué)家能夠修正遺傳疾病中的缺陷基因，為治療提供可能。基因治療02利用基因工程技術(shù)，科學(xué)家能夠培育出抗蟲害、耐藥性更強(qiáng)的轉(zhuǎn)基因作物，提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量。轉(zhuǎn)基因作物03基因工程在生產(chǎn)重組蛋白藥物方面發(fā)揮重要作用，如胰島素和生長激素等，改善疾病治療效果。生物制藥細(xì)胞增殖方式(1)

有絲分裂01有絲分裂

1.前期2.中期3.后期在這個階段，染色體開始縮短、變厚，并逐漸排列在細(xì)胞中央的赤道板上。同時，核膜和核仁逐漸消失，紡錘體形成。染色體排列在赤道板上，成為X型，這時染色體是最容易觀察和研究的階段。染色體開始向兩極移動，紡錘體縮短，染色體逐漸分離。有絲分裂染色體到達(dá)兩極后，核膜和核仁重新形成，細(xì)胞質(zhì)分裂，形成兩個子細(xì)胞。4.末期

減數(shù)分裂02減數(shù)分裂

1.減數(shù)分裂I這個階段包括四個階段：前期、中期、后期和末期。與有絲分裂相比，減數(shù)分裂I的特點是同源染色體發(fā)生交叉互換，增加了遺傳多樣性。2.減數(shù)分裂II這個階段與有絲分裂相似，但染色體數(shù)目減半，每個子細(xì)胞只有一套染色體。

細(xì)胞增殖的意義03細(xì)胞增殖的意義細(xì)胞增殖可以補(bǔ)充衰老、損傷或死亡的細(xì)胞，保持組織器官的結(jié)構(gòu)和功能。1.維持生物體的穩(wěn)態(tài)細(xì)胞增殖是生物體生長發(fā)育的基礎(chǔ)，使得生物體不斷增大和成熟。2.促進(jìn)生物體生長發(fā)育細(xì)胞增殖過程中，遺傳信息得到復(fù)制和傳遞，保證了生物體的遺傳穩(wěn)定性。3.實現(xiàn)遺傳信息的傳遞

細(xì)胞增殖的意義細(xì)胞增殖過程中的減數(shù)分裂，使得生物體能夠產(chǎn)生具有遺傳多樣性的生殖細(xì)胞，有利于物種的進(jìn)化。4.產(chǎn)生生殖細(xì)胞

細(xì)胞增殖方式(2)

有絲分裂01有絲分裂

1.前期2.中期3.后期在這一階段，細(xì)胞的染色體開始凝聚，形成紡錘體。同時，細(xì)胞核膜逐漸解體，核仁也隨之消失。到了中期，染色體的形態(tài)和數(shù)目最為清晰，因此常通過觀察有絲分裂中期的細(xì)胞來研究染色體的結(jié)構(gòu)。在這一階段，染色體的姊妹染色單體開始分離，它們之間的連接逐漸斷裂。在紡錘絲的牽引下，這些染色單體會移動到細(xì)胞的兩極。有絲分裂

4.末期在末期，染色體會變成染色絲，核膜和核仁重新出現(xiàn)。同時，細(xì)胞質(zhì)也會分裂，形成兩個新的細(xì)胞核。無絲分裂02無絲分裂

1.細(xì)胞核的分裂首先，細(xì)胞核會發(fā)生分裂，形成一個較小的核區(qū)。

2.染色體的復(fù)制在細(xì)胞核分裂的同時，染色體也會進(jìn)行復(fù)制，使得每條染色體都形成兩條相同的染色單體。

3.染色單體的分離當(dāng)細(xì)胞核分裂完成后，染色單體會在細(xì)胞質(zhì)中移動，直到它們到達(dá)細(xì)胞的兩極。無絲分裂

4.新細(xì)胞的形成最后，細(xì)胞質(zhì)繼續(xù)分裂，形成兩個新的細(xì)胞核，每個新細(xì)胞核中都含有一個復(fù)制好的染色體。有絲分裂和無絲分裂的比較03有絲分裂和無絲分裂的比較

1.過程2.速度3.生物學(xué)意義有絲分裂包括四個階段，而無絲分裂則相對簡單，主要包括細(xì)胞核的分裂、染色體的復(fù)制和染色單體的分離等步驟。有絲分裂的速度相對較快，通常需要數(shù)小時到數(shù)天才能完成；而無絲分裂的速度則較慢，一般需要數(shù)天甚至數(shù)周的時間。有絲分裂是生物體生長、發(fā)育和再生的基礎(chǔ)，它能夠產(chǎn)生與親代遺傳物質(zhì)完全相同的子代細(xì)胞；而無絲分裂則主要出現(xiàn)在原核生物中，對于它們的生長和繁殖具有重要意義。細(xì)胞增殖方式(3)

有絲分裂01有絲分裂

染色體開始凝聚，核膜逐漸消失，紡錘體形成。1.準(zhǔn)備期

紡錘體牽引染色體向兩極移動，染色體分離。3.后期

染色體排列在細(xì)胞中央的赤道板上，紡錘體牽引染色體。2.初期有絲分裂染色體到達(dá)兩極，核膜重新出現(xiàn)，細(xì)胞質(zhì)分裂。4.末期

無絲分裂02無絲分裂

細(xì)胞核分裂成兩個，細(xì)胞質(zhì)也相應(yīng)分裂。2.中期兩個子細(xì)胞形成。3.后期細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)開始分裂，但染色體不凝聚。1.前期

減數(shù)分裂03減數(shù)分裂

1.減數(shù)分裂I染色體復(fù)制，同源染色體配對，交換部分遺傳物質(zhì)，然后分離。

2.減數(shù)分裂II染色體分離，形成四個具有一半染色體數(shù)目的子細(xì)胞。細(xì)胞增殖方式(4)

有絲分裂01有絲分裂著絲點分裂，染色體移向細(xì)胞的兩極，紡錘體纖維縮短并相互靠近，最終在兩極形成兩個獨立的紡錘體。3.后期

染色質(zhì)凝縮成染色體，核膜開始解體，核仁逐漸消失。紡錘體開始形成，由兩根相互平行的中心紡錘體纖維組成。1.前期

染色體排列在赤道板上，染色體的著絲點被拉向兩極，紡錘體的中心體到達(dá)兩極。2.中期

有絲分裂染色體解旋成染色質(zhì)，核膜重新形成，核仁重建，細(xì)胞質(zhì)分裂，最終形成兩個子細(xì)胞。4.末期

無絲分裂02無絲分裂

無絲分裂主要存在于一些原核生物和某些低等真核生物中，如細(xì)菌、酵母菌等