《細胞增殖多媒體》PPT課件.ppt

1、第十二章 細胞周期與細胞分裂,第五節(jié) 細胞增殖與醫(yī)學,第一節(jié) 細胞增殖的方式,第二節(jié) 細胞增殖的周期性,第三節(jié) 周期各時相的特點,第四節(jié) 細胞增殖的調節(jié),思考題,第六節(jié) 減數(shù)分裂和生殖.,人來源于人 人的繁殖 “一切細胞來自細胞” 細胞的增殖,細胞增殖是細胞生命活動的基本特征之一,何為細胞增殖?,細胞增殖(cell proliferation)是細胞通過生長和分裂使細胞數(shù)目增加的過程。,細胞增殖的意義:,1、細胞增殖是一切生物機體結構建立的基礎。 一個受精卵細胞 約1.51012個細胞的嬰兒 約 201.51012個細胞的成人機體 2、細胞增殖是機體維持正常生命活動的必要方式之一 如衰老死亡細

2、胞的更新。 3、細胞增殖是機體損傷的修復基礎。 4、細胞增殖是生命延續(xù)的一種必需的生物學行為。 產生生殖細胞,繁殖后代。 產生免疫細胞,抵抗病菌的侵襲,維持機體的生存。,細胞增殖有十分精確的調控機制，表現(xiàn)出嚴格的時 間和空間的順序性，如果異常就會產生疾病。 如造血細胞生成的速率小于血液中細胞死亡的速率，就會造成貧血； 機體局部細胞無休止的分裂就會產生腫瘤； 細胞增殖過程中染色體分配異常就會導致染色體病。 所以探討細胞增殖的機理對于醫(yī)學的理論和實踐有十分重要的意義。,第一節(jié) 細胞增殖的方式,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

3、等動物（如細菌）增殖的主要方式。,（間期的細胞直接一分為二）,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制一次，細胞連續(xù)分裂兩次，結果染色體數(shù)目減半，故名減數(shù)分裂。,第二節(jié) 細胞增殖的周期性,一、細胞周期及各時相的劃分 細胞增殖具有周期性：,細胞增殖周期概念,DNA合成前期(G1期) 間期 DNA合成期(S期) DNA合成后期(G2期) 前期 分裂期（M） 中期 后期 末期,細胞增殖周期 ：指連續(xù)分裂

4、的細胞從親代細胞分裂結束開始到子代細胞分裂結束為止所經歷的全過程，簡稱細胞周期 (cell cycle)。,細胞周期,每次細胞周期活動必須完成四項任務:,DNA復制 細胞結構和功能性物質的合成 細胞分裂器和信息傳遞機制的建立 細胞核和細胞質分裂,人們習慣于用“園”表示具有周期性的事件,細胞周期各時相的劃分,合成前期（期） 細胞增殖周期 （TC ） 合成期（期） 合成后期（期） 分裂期（M） 細胞周期各個階段所需時間分別為： TG1、TS 、TG2、TM TC = TG1 + TS + TG2 + TM 單位:小時,二、細胞周期時間,不同生物或不同組織細胞的周期時間有很大差別: 有的只需幾十分鐘

5、，如早期胚胎細胞； 有的要幾十個小時，如某些上皮細胞和離體培養(yǎng)細胞； 有的要1-2年（肝、腎實質細胞）甚至更長的時間。,細胞周期時間：(cycle time，TC) 細胞增殖過程所經歷的時間則稱為細胞周期時間。,不同細胞的周期時相差別很大：,TC TG1 TS TG2 TM TC-TG1 小鼠食道上皮 87 75 7.2 4.1 0.7 12 小鼠腹壁上皮 151 139 6.2 5.3 0.5 12 人大腸粘膜 24 10 11.5 2 0.5 14 人宮頸癌 20 8 6.8 4.5 1.5 12 人羊膜 19.4 9.8 6.8 2.2 0.6 9.6 大鼠肝 47.5 28 16 1.

6、8 1.7 15.5 人肺成纖維細胞 16.8 6 6 4 0.8 10.8,細胞,時相(小時),從表中可看出:,不同細胞的TC差別很大 TC與 TG1的變化一致 TS + TG2 + TM 值比較穩(wěn)定,約12-24小時 TM 較小,約1小時左右,三、新的細胞周期概念,細胞周期室(cell cycle conpartments)：指在依DNA含量變化劃分為四個時期的基礎上，又依據(jù)RNA含量變化將周期劃分為個室。,ST,細胞周期概念的發(fā)展,分期 分期根據(jù) 靜止期 染色體形態(tài)的變化 分裂期 DNA合成前期(G1期) 染色體形態(tài)的變化 DNA合成期(S期) 和DNA含量的變化 DNA合成后期(G2期

7、) 分裂期 染色體形態(tài)的變化 DNA含量的變化 細胞周期室(12室) RNA和蛋白質含量的變化,細胞周期各時相DNA含量的變化,第三節(jié) 細胞周期各時相的特點,特點： 大量合成物質 決定細胞周期時間 決定細胞的前途,一、期（合成前期）,期的物質合成,是細胞的生長期，大量合成物質，結構和功能逐漸成熟。 主要是及蛋白質的合成， 如復制所需要的酶及各種前體物質、有絲分裂抑制因子及復制因子、啟動蛋白質的合成等。,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、射線等，可調控細胞周期進程。 G1早期啟動蛋白質(trigger protein)的合成速率決定細胞周期時間，因為其合

8、成速率不同，達到閾值的時間不同。,控制點(restriction point，R)：G1早期與G1晚期之間及G1期末對壞境因素的敏感點，是調節(jié)細胞周期開和關的”閥門”，控制著細胞周期的進程，也稱限制點 。,期細胞的增殖狀態(tài),通過1期控制點的調節(jié)，1期細胞可有三種去向：,分化： 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細胞。如紅細胞、肌 細胞、神經元等。 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：又稱期細胞，如肝腎胰的實質細胞等。 肝切除后開始分裂修復。,1期細胞的三種去向：,0 期細胞的特點： 表型分化的細胞，其性質與1期相似，

9、因此，可視為延長了的1期細胞 暫停分裂 可恢復增殖能力 對藥物的敏感性差,期細胞：即部分G1期細胞離開周期暫停分裂, 當給予適宜的刺激時又可進入周期開始分裂，這類細胞稱為0期細胞。,二、期（合成期）,期是復制的時期，是細胞增殖的基礎。 增殖的物質基礎是細胞質和遺傳物質的倍增，前者貫穿整個細胞周期，后者僅限于S期。 S期的特點： 復制。 組蛋白、非組蛋白等蛋白質的合成。 包括 與復制相關的酶如聚合酶、胸苷 激酶、胸苷酸合成酶等的合成；,DNA復制的特點: 半保留性(半保留復制) 雙向復制（復制方向為53） 半不連續(xù)性 不對稱性 互補性（遵循堿基互補配對原則）。,示半保留復制,半保留復制：復制后的

10、子代DNA分子與原DNA分子完全相同，而且子代DNA分子的兩條核苷酸鏈中，一條是親代的，一條是新合成的，故名半保留復制。,DNA復制為多起點雙向復制（由起始點向兩側推進）。 復制單位為復制子（含有一個復制起點，能獨立進行復制的DNA區(qū)段）。復制方向為53。,復制時，在起點的兩側各形 成一個復制叉。,三、（合成后期）,復制完畢到細胞分裂之前的時期，此期含量為，比1期高一倍。 特點： 復制因子的失活； 為進入期作準備。 有絲分裂促進因子的活化， 細胞骨架系統(tǒng)（如微管蛋白）蛋白合成。,四、期（有絲分裂期）,期時間短， 特點：細胞核發(fā)生急劇而明顯的形態(tài)學變化。 分裂期是一個連續(xù)的過程，為便于敘述而分為

11、四個時期，即前、中、后、末期。,動畫,各期特點如下：,前期 中期 后期 末期 染色質凝集 染色體形成 著絲粒分離 染色體解旋 分裂極確定 紡錘體形成 染色體移向兩極 核膜核仁形成 核膜核仁消失 “赤道板”形成 胞質分裂,動畫,M期發(fā)生的主要事件有：,（1）染色質組裝形成染色體；,（2）有絲分裂器形成；,（3）核膜和核仁的消失與重建；,（4）收縮環(huán)形成及胞質分裂。,有絲分裂器:,有絲分裂器是由紡錘體、染色體和中心體共同組成的臨時性結構。,胞質分裂,試想一想，46條染色質（每條染色體DNA長度約40000 m）繞在一個很小的范圍內(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

12、的平均分配,只有繞成一個個線團，才能平均分配。,M+G1G1 PCC M+S S PCC M+G2 G2 PCC,超前凝集染色體(PCC)：將間期和期細胞融合，由于的作用，可使間期細胞出現(xiàn)染色質凝集，核被膜破裂及核仁消失等類似于有絲分裂期的形態(tài)變化。這種經過誘導，在間期形成的染色體稱為超前凝集染色體。,細胞周期各時相生化特點的總結,G1 S G2 M G1A G1B RNA合成 S期需要的酶 DNA復制 有絲分裂因子 染色質組裝為 蛋白質合成 及前體物質 組蛋白、 及微管蛋白的合成 染色體，均等 核糖體形成 的合成 非組蛋白合成 分配入子細胞 （細胞生長 （為DNA復 （為細胞分裂 胞質分裂

13、物質積累） 制做準備） 做準備）,五、細胞周期的順序性,細胞增殖周期各階段的生化活動有條不紊、分階段、按順序進行。 總的蛋白質合成在細胞周期中連續(xù)進行，但各階段蛋白的種類、數(shù)量及功能活性又有其順序性。 DNA含量順序性的變化。,六、細胞質周期和中心體周期,細胞核周期：細胞核在細胞周期中的變化過程 (如前述)。 細胞質周期：細胞質在細胞周期中的變化過程。 包括各細胞器的周期性變化。 即細胞體積的生長和胞質分裂過程的交替發(fā)生。 中心體周期：中心體在細胞周期中經歷復制、分離、移動、形成紡錘體，進入子細胞等周期性變化過程。 如果核分裂而細胞質不分裂時就形成多核體；當只有DNA復制沒有中心體復制和紡錘體

14、形成時就形成多倍體；,第四節(jié) 細胞增殖的調節(jié),一、環(huán)境因子 (一)生長因子的調節(jié) 生長因子(growth factor)：刺激細胞生長增殖的因子，多為多肽類物質。生長因子通過與特異性的細胞膜受體結合而對細胞增殖活動進行調節(jié)作用。 調節(jié)特點： 1、多樣性：種類多樣,受體多樣,效應多樣,作用途徑多樣 2、協(xié)同性：多種生長因子協(xié)同作用 3、競爭性：如接觸抑制。,(二)細胞增殖抑制因子,抑素（chalone ）是由細胞自體產生的、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節(jié)途徑類似，但作用結果是相互拮抗性的，但又相互協(xié)調。抑素的作用無毒且可逆，有細胞系特異性。 （三）成熟促進因子

15、 成熟促進因子（MPF）是一種在G2期形成、能促進M期啟動的調控因子。,二、遺傳因子的調節(jié),（一）細胞分裂周期基因,細胞分裂周期基因（cdc）：有一類基因，其表達具細胞周期依賴性或其產物直接參與了細胞周期的調控，這些基因被稱為細胞周期基因。,酵母的細胞分裂周期基因,在酵母中已發(fā)現(xiàn)30多種細胞分裂周期基因(CDC gene)。這些基因的產物可以調節(jié)細胞周期的進程。,動物細胞的細胞周期基因,動物的細胞也同樣有cdc基因，因為許多基因的表達明顯地依賴于細胞周期，如細胞周期蛋白基因、細胞周期素依賴性蛋白激酶基因、癌基因、抑癌基因、核心組蛋白基因、胸苷激酶基因,鈣調蛋白基因、肌動蛋白基因等。只是現(xiàn)在還未

16、明確它們的具體調節(jié)點。,細胞周期各時相MPF、P34、P56的變化,（二）癌基因和原癌基因,原癌基因被激活成為癌基因，并導致細胞的惡性轉化。 現(xiàn)已知原癌基因具有調節(jié)正常細胞增殖的功能，它 的產物有如下四類： 細胞生長因子； 細胞生長因子的相應受體； 細胞內部有關的信號分子； 核內調節(jié)蛋白。,通過其產物質和量的變化調節(jié)細胞的增殖活動。,癌基因：能引起細胞惡性轉化的核酸片段。,（三）抑癌基因,抑癌基因的產物可以抑制細胞的生長和分裂，當這種抑癌基因發(fā)生突變或丟失，解除了對細胞增殖的抑制作用后，就成為誘發(fā)腫瘤的重要因素，如RB基因，野生型P53基因等。,抑癌基因：正常細胞中含有抑制細胞惡性增殖的基因稱

17、抑癌基因。,第五節(jié) 細胞增殖與醫(yī)學,細胞增殖理論具有廣泛的醫(yī)學意義。 一、組織再生的基礎 組織再生可以分為三種類型： 1、更新型 2、穩(wěn)定型 3、恒定型,二、細胞增殖與腫瘤,腫瘤的病因、病理等諸多方面都與細胞增殖有關。 （一） 腫瘤的惡性增殖 有機體局部器官組織的細胞超常增殖，其所形成的贅生物稱為腫瘤。 腫瘤組織的細胞也有三種增殖狀態(tài)： 、增殖型 、暫不增殖型 、永不增殖型,（二）細胞周期和腫瘤治療 0期的腫瘤細胞對化療藥物不敏感，又具有腫瘤復發(fā)的潛在危險性。根據(jù)細胞增殖的調控機理，可以利用血小板源生長因子激活0期細胞，將它們驅入期，進入增殖狀態(tài)，再用理化療法就可以收到較為理想的效果。 、細胞

18、周期和用藥 根據(jù)細胞周期代謝活動特點選用不同的治療藥物是臨床治療的常規(guī)方法。 、用細胞或基因植入進行治療 抑癌基因的導入或原癌基因的置換等進行基因治療被認為有深遠前景。,第六節(jié) 減數(shù)分裂和生殖細胞的發(fā)生,意義：產生單倍體的精了和卵子,經過受精恢復為二倍體, 維持遺傳物質的穩(wěn)定。,減數(shù)分裂是有性生殖生物的生殖細胞成熟過程中進行的一種特殊的有絲分裂。分裂過程中，染色體復制一次，細胞連續(xù)分裂兩次，結果染色體數(shù)目減半，故名。,一、減數(shù)分裂過程：,間期 （1、 、2） 分裂 前期 細線期 偶線期(聯(lián)會) 粗線期(四分體 互換) 雙線期(交叉) 終線期 中期 后期 末期 間期 （不進行復制） 分裂 前期

19、中期 后期 末期,第一次減數(shù)分裂,減數(shù),四分體,聯(lián)會,交換,末期,中期,后期,末期,第二次減數(shù)分裂,減數(shù)分裂前期的特征性變化： 細線期 核中染色體已復制但看不清。 偶線期 染色體仍為細線狀,同源染色體配對形成二價體。 二價體：一對同源染色體。 同源染色體：大小及著絲粒位置相同的一對染色體， 其中一條來自父親,一條來自母親。 聯(lián)會: 同源染色體的配對又稱聯(lián)會。 聯(lián)會復合體:聯(lián)會時同源染色體之間形成的一種 蛋白質的復合結構。,聯(lián)會復合體,同源染色體,L-C纖維,聯(lián)會復合體的作用是識別并穩(wěn)定同源染色體， 便入非姐妹染色單體之間的交換和重組。,非姐妹染色單體互換：聯(lián)會后四條染色單體在一起，會發(fā)生非姐妹

20、染色單體間交換，即部分片斷裂后重融合，使染色體片斷發(fā)生交換而改變原有的遺傳結構。,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 粗線期 染色體變粗變短,復制的染色體已能看清,二價體可見為 條染色單體，也稱四分體。 二價體 四分體 內容 一對同源染色體 一對同源染色體 時間 偶線期 粗線期 形態(tài) 看似兩條染色體 看似四條染色單體 雙線期 同源染色體開始分開，交叉仍存在。 終變期 染色體變短變粗，核仁核膜消失。,中期：配對的同源染色體由紡錘絲牽引排列于細胞的中 央，形成赤道板。 后期：由紡錘絲牽引，同源染色體分離向細胞的兩極移 動，此時沒有著絲粒的分裂（由于染色體的計數(shù) 是以著絲粒為標準，因此細胞染色體數(shù)目減半）。 末期：同源染色體趨向兩極，胞質分裂成為兩個細胞。,分裂與有絲分裂過程相同： 前期：每個二分體凝集，核膜消失。 中期：各二分體排列于赤道面上形成赤道板，著絲粒縱裂而形成二條染色體。 后期：各染色體被紡錘絲拉向兩極。 末期：各染色體移至兩極后，核膜、核仁形成，胞質分裂。,減數(shù)分裂與三大遺傳規(guī)律,（1）同源染色體彼此分開,是分離律的基礎。 （2）同源染色體中的兩條染色體向哪一個方向移動，是隨機的，是自由組合律的基礎。 （3）非姐妹染色單體間的互換是連鎖與互換律的基礎。 自由組合與互換構成生物變