细胞生物学教学精.pptx
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1、 细胞生物学教学课件细胞生物学教学课件细胞生物学教学课件细胞生物学教学课件山西医科大学汾阳学院生物学教研室山西医科大学汾阳学院生物学教研室山西医科大学汾阳学院生物学教研室山西医科大学汾阳学院生物学教研室张明亮张明亮 编写编写l第一节第一节细胞增殖的意义细胞增殖的意义l第二节第二节细胞增殖方式细胞增殖方式l第三节第三节细胞增殖周期细胞增殖周期l第四节第四节有丝分裂有丝分裂l第五节第五节生殖细胞的发生与减数分裂生殖细胞的发生与减数分裂 第一、生命不断地延续、繁衍,最主要的第一、生命不断地延续、繁衍,最主要的基础是依靠细胞的生长和繁殖;基础是依靠细胞的生长和繁殖;第二、生物机体的生长发育依赖细胞增殖
2、;第二、生物机体的生长发育依赖细胞增殖;第三、补充生命活动过程中衰老死亡的细胞;第三、补充生命活动过程中衰老死亡的细胞;第四、有机体创伤的修复依靠细胞增殖实现。第四、有机体创伤的修复依靠细胞增殖实现。细细胞胞增增殖殖的的方方式式无丝分裂(直接分裂)无丝分裂(直接分裂)有丝分裂(间接分裂)有丝分裂(间接分裂)减数分裂减数分裂 细胞增殖:细胞增殖:细胞通过分裂使细胞数目增加,并且使子细胞通过分裂使细胞数目增加,并且使子细胞获得和母细胞相同遗传特性的过程。细胞获得和母细胞相同遗传特性的过程。一、无丝分裂一、无丝分裂(直接分裂)(直接分裂)细胞分裂过程中,没有出细胞分裂过程中,没有出现细胞分裂器,由细
3、胞核和细胞质直接分裂成两个子现细胞分裂器,由细胞核和细胞质直接分裂成两个子细胞,故又称直接分裂。细胞,故又称直接分裂。过程:过程:核先延长,从核中部向内凹陷;核先延长,从核中部向内凹陷;断裂成两个细胞核;断裂成两个细胞核;整个细胞从中部缢裂成两个部分,形成整个细胞从中部缢裂成两个部分,形成两个子细胞。两个子细胞。分裂快,时间短、耗能少,如高等动物迅速分裂快,时间短、耗能少,如高等动物迅速分裂的器官组织分裂的器官组织(如口腔上皮如口腔上皮),创伤修复,病理性代,创伤修复,病理性代偿(肝炎、肝癌等)。偿(肝炎、肝癌等)。特点:特点:二二 .有丝分裂(间接分裂)有丝分裂(间接分裂)有有丝丝分分裂裂核
4、分裂核分裂胞质分裂胞质分裂有丝分裂有丝分裂:其分裂过程包括核的分裂、染色体和纺锤体的形成以其分裂过程包括核的分裂、染色体和纺锤体的形成以及核分裂之后随既而来的胞质分裂。有丝分裂的主要特征是:有及核分裂之后随既而来的胞质分裂。有丝分裂的主要特征是:有丝分裂装置的产生丝分裂装置的产生有丝分裂器。有丝分裂器。特点特点:有有丝分裂器;有有丝分裂器;保证复制的遗传物质平均地分配给两个子细胞,并保证复制的遗传物质平均地分配给两个子细胞,并诱导胞质分裂;诱导胞质分裂;是真核生物体细胞增殖的主要方式。是真核生物体细胞增殖的主要方式。三三 、减数分裂(、减数分裂(meiosismeiosis)它是有性生殖的生物
5、体在配子发生过程中产生精子它是有性生殖的生物体在配子发生过程中产生精子和卵子的一种特殊的有丝分裂。和卵子的一种特殊的有丝分裂。生殖是生命的特征之一,通过生殖,生命才得以延生殖是生命的特征之一,通过生殖,生命才得以延续、繁衍、并完成进化过程。续、繁衍、并完成进化过程。它是染色体数目减半的有丝分裂它是染色体数目减半的有丝分裂 DNADNA复制一次,细复制一次,细胞连续分裂两次,结果形成四个子细胞,染色体数目减胞连续分裂两次,结果形成四个子细胞,染色体数目减半。半。一一 、细胞增殖周期的概念细胞增殖周期的概念细胞增殖周期(细胞周期)(细胞增殖周期(细胞周期)(cell cyclecell cycle
6、):):是指是指连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束开始,到下一连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束开始,到下一次有丝分裂完成所经历的整个连续过程。次有丝分裂完成所经历的整个连续过程。细细胞胞周周期期间期间期丝裂期(丝裂期(MM期)期)DNADNA合成前期(合成前期(G G1 1期)期)DNADNA合成期(合成期(S S期)期)DNADNA合成后期(合成后期(G2G2期)期)前期前期中期中期后期后期末期末期细胞周期细胞周期中的细胞中的细胞G G1 1期期G G2 2期期S S期期MM期期 建立细胞增殖周期概念主要的细胞代谢基础是建立细胞增殖周期概念主要的细胞代谢基础是DNADNA含量的周期性变化。含量
7、的周期性变化。二、细胞周期的新概念二、细胞周期的新概念细胞周期室示意图细胞周期室示意图细胞周期细胞周期中的细胞中的细胞G1期期G2期期S期期M期期G0G1TG1TS0STSTG20G2TG2T三、细胞周期同步化三、细胞周期同步化 细胞周期同步化:是指自然的、或经人为选择细胞周期同步化:是指自然的、或经人为选择或诱导获得大量同周期阶段的细胞。或诱导获得大量同周期阶段的细胞。细胞周期同步化细胞周期同步化选择同步化选择同步化诱导同步化诱导同步化1.G1.G1 1期(期(DNADNA合成前期)合成前期)(1)G1期细胞的生长期细胞的生长VnVcVn=0.30.5NP=正常的核质比值大致稳定在正常的核质
8、比值大致稳定在0.30.30.50.5之间之间NP NP 0.30.3,细胞越过细胞越过R R点点 分裂分裂NP NP 0.50.5,细胞经生长,等体积达到阈值,细胞经生长,等体积达到阈值 越过越过R R点点 分裂分裂GG1 1期时间变化较大的根本原因具有一个调节细胞增期时间变化较大的根本原因具有一个调节细胞增殖周期开和关的殖周期开和关的“阀门阀门”,称为限制点(,称为限制点(restriction restriction pointpoint,R R点)点)如如RNARNA阈值成为细胞由阈值成为细胞由G G1 1 A A态进入态进入G G1 1 B B 态的控制点态的控制点(即即R R点点)
9、。RR点:点:G G1 1期细胞对外界各种因素(如期细胞对外界各种因素(如RNARNA、蛋白质、氨、蛋白质、氨基酸、某些离子、温度、基酸、某些离子、温度、pHpH值)的敏感点。值)的敏感点。(2 2)G G1 1期的滞留期的滞留由于由于R R点的限制作用,点的限制作用,G G1 1期有三种不同增殖状态期有三种不同增殖状态 继续增殖细胞:继续增殖细胞:始终保持旺盛的分裂活始终保持旺盛的分裂活性,对外界环境信号敏感,分化程度低,周期性,对外界环境信号敏感,分化程度低,周期时间稳定,如造血干细胞、睾丸精原细胞、消时间稳定,如造血干细胞、睾丸精原细胞、消化道黏膜细胞、胚胎早期细胞。化道黏膜细胞、胚胎早
10、期细胞。由于由于R R点的限制作用,点的限制作用,G G1 1期有三种不同增殖状态期有三种不同增殖状态 暂不增殖细胞:暂不增殖细胞:G G1 1期合成具有特殊功能的期合成具有特殊功能的RNARNA和蛋白质,使细胞结构和功能发生分化,一般和蛋白质,使细胞结构和功能发生分化,一般情况下,不进行分裂,处于情况下,不进行分裂,处于G G0 0期,在适当条件下如期,在适当条件下如组织受到损伤或淋巴细胞接受植物凝集素的刺激以组织受到损伤或淋巴细胞接受植物凝集素的刺激以后,可以恢复增殖状态。如肝、肾、胰的实质性细后,可以恢复增殖状态。如肝、肾、胰的实质性细胞、结缔组织中的成纤维细胞、血液中的淋巴细胞胞、结缔
11、组织中的成纤维细胞、血液中的淋巴细胞等都属此类细胞。等都属此类细胞。不再增殖细胞:不再增殖细胞:结构和功能高度分化,丧结构和功能高度分化,丧失增殖能力,如多形性白细胞、角质细胞、神经失增殖能力,如多形性白细胞、角质细胞、神经元细胞、骨骼肌细胞、成熟红细胞等,这些细胞元细胞、骨骼肌细胞、成熟红细胞等,这些细胞终身处于终身处于G G0 0期,通过衰老期,通过衰老死亡。死亡。由于由于R R点的限制作用,点的限制作用,G G1 1期有三种不同增殖状态期有三种不同增殖状态(3 3)DNADNA复制的准备复制的准备 加速合成加速合成DNADNA复制所必须的各种前复制所必须的各种前体物质及各种酶类。如胸腺嘧
12、啶核苷激酶、体物质及各种酶类。如胸腺嘧啶核苷激酶、脱氧胸腺嘧啶核苷酸合成酶、脱氧胸腺嘧啶核苷酸合成酶、DNADNA聚合酶、聚合酶、各种脱氧核苷、各种脱氧核苷、DNADNA解旋酶,以及解旋酶,以及DNADNA合成合成启动因子启动因子 。2、S期(期(DNA合成期(合成期(DNA synthetic phase)(1)DNA复制的启动:与复制的启动:与S期激活因子有关。期激活因子有关。实验:实验:S S期和期和G G1 1早期细胞融合早期细胞融合诱发诱发G G1 1细胞合成细胞合成DNADNAG G2 2期和期和G G1 1期细胞融合期细胞融合不能诱导不能诱导G G1 1细胞合成细胞合成DNADN
13、AG G2 2期和期和S S期细胞融合期细胞融合 S S期细胞继续合成期细胞继续合成DNADNA(2)DNA复制的严格程序性控制复制的严格程序性控制 人体每个细胞中人体每个细胞中DNADNA总长度为总长度为2m2m;平均每条染色体平均每条染色体DNADNA长度为长度为40mm40mm;一个复制子约为一个复制子约为30um30um;每条染色体平均约有每条染色体平均约有12001200个复制子;个复制子;复制速度为复制速度为0 09/min9/min,每个复制子完成复制,每个复制子完成复制需需1717分钟;分钟;哺乳类动物细胞的哺乳类动物细胞的T TS S一般是一般是6 68 8小时。小时。(3)
14、DNA合成与组蛋白合成强度同步进行合成与组蛋白合成强度同步进行 实验:在实验:在S S期的细胞中加入抑制蛋白质合期的细胞中加入抑制蛋白质合成的药物成的药物(如嘌呤霉素如嘌呤霉素),阻断蛋白质合成,阻断蛋白质合成,就会使就会使DNADNA合成速度明显减慢,以至于完全停合成速度明显减慢,以至于完全停止。止。3、G2期(期(gap2或或DNA post-synthe tic)主要为有丝分裂期准备物质条件主要为有丝分裂期准备物质条件1.1.合成一些与合成一些与M M期结构、功能有关的蛋白质,与核期结构、功能有关的蛋白质,与核膜破裂、染色体凝聚相关的成熟促进因子膜破裂、染色体凝聚相关的成熟促进因子;2.
15、2.微管蛋白合成达高峰微管蛋白合成达高峰;3.3.合成有丝分裂的因子和骨架系统的蛋白质合成有丝分裂的因子和骨架系统的蛋白质;4.4.中心粒逐渐长大中心粒逐渐长大,向两极移动向两极移动;5.5.复制因子失活复制因子失活6.6.合成合成M M期所需的物质和能源。期所需的物质和能源。4、M期(有丝分裂期,期(有丝分裂期,Mitotie phase)有丝分裂期是细胞周期中占时间最短的时期,有丝分裂期是细胞周期中占时间最短的时期,但细胞形态结构变化很大。但细胞形态结构变化很大。一、有丝分裂的一、有丝分裂的过程过程二、有丝分裂的二、有丝分裂的调控调控1.前期前期(prophase)四大事件:四大事件:一、
16、有丝分裂的一、有丝分裂的过程过程 染色质凝集:染色质凝集:在染色体凝集因子的作用下,染在染色体凝集因子的作用下,染色质逐渐螺旋化,变短增粗,形成染色体;每一染色质逐渐螺旋化,变短增粗,形成染色体;每一染色体由两条染色单体并列在一起。此时,出现主缢色体由两条染色单体并列在一起。此时,出现主缢痕,在主缢痕的着丝粒外侧,在晚期各形成一个成痕,在主缢痕的着丝粒外侧,在晚期各形成一个成熟的动粒。熟的动粒。确定分裂极:确定分裂极:在在S S期,中心粒经复制成为两对,期,中心粒经复制成为两对,G G2 2期期时,两对中心粒彼此分开,前期时,两对中心粒移向两时,两对中心粒彼此分开,前期时,两对中心粒移向两极,
17、并组织形成纺锤丝和星体,确定了分裂极。极,并组织形成纺锤丝和星体,确定了分裂极。核仁解体:核仁解体:随染色质的凝集随染色质的凝集RNARNA核仁解体核仁解体核膜解体:核膜解体:作为有丝分裂前期结束的标志。核膜解体作为有丝分裂前期结束的标志。核膜解体与核纤层蛋白磷酸化有关。与核纤层蛋白磷酸化有关。核纤层蛋白磷酸核纤层蛋白磷酸化为可溶状态化为可溶状态lamin Alamin A:分散在细胞质中分散在细胞质中lamin Blamin B:结合在核膜囊泡上结合在核膜囊泡上lamin Clamin C:分散在细胞质中分散在细胞质中主要事件是有丝分裂器形成和染色体排列在赤道面上形成赤主要事件是有丝分裂器形
18、成和染色体排列在赤道面上形成赤道板。道板。2.中期(中期(metaphase)有丝分有丝分裂器裂器染色体染色体纺锤体纺锤体星体(星体微管)星体(星体微管)围绕中心体向四周辐射的微管围绕中心体向四周辐射的微管极微管极微管(连续丝连续丝)从一极伸到另一极从一极伸到另一极染色体微管染色体微管(动粒微管动粒微管)()(染色体丝染色体丝)连接连接极和染色体着丝点的微管极和染色体着丝点的微管区间微管区间微管(中间丝中间丝)连接后、末期染色连接后、末期染色单体间的微管单体间的微管确保遗传物质平均分到两个子细胞中。确保遗传物质平均分到两个子细胞中。功能:功能:中心粒中心粒星体微管星体微管中心体中心体纺纺锤锤体
19、体微微管管极微管极微管(连续丝)(连续丝)横桥横桥染色体微管染色体微管着丝点着丝点极微管极微管染色体微管染色体微管区间微管区间微管3.后期(后期(anaphase)后期的特征:后期的特征:是着丝粒复制和染色体的运动。是着丝粒复制和染色体的运动。微管作用过程:微管作用过程:第一,动粒微管(染色体丝)正极不断解聚,染第一,动粒微管(染色体丝)正极不断解聚,染色体丝缩短,使染色体向极移动。色体丝缩短,使染色体向极移动。第二,区间微管组装延长,将染色体推至两极。第二,区间微管组装延长,将染色体推至两极。4.末期末期(telophase)末期的主要特征:末期的主要特征:子细胞核重建和细胞质分裂。子细胞核
20、重建和细胞质分裂。子细胞核重建:子细胞核重建:有丝分裂抑制因子被激活,染色体有丝分裂抑制因子被激活,染色体染色质;纺锤丝消失;核仁重建;核纤层蛋白去磷酸化染色质;纺锤丝消失;核仁重建;核纤层蛋白去磷酸化组成核纤层;形成核膜。组成核纤层;形成核膜。细胞质分裂:细胞质分裂:收缩环:收缩环:在分裂末期的细胞质中,肌动蛋白组装成大在分裂末期的细胞质中,肌动蛋白组装成大量平行排列的微丝,它们在分裂沟的质膜下方,卷曲量平行排列的微丝,它们在分裂沟的质膜下方,卷曲形成的环状结构。形成的环状结构。有丝分裂过程有丝分裂过程间间 期期核核 膜膜核核 仁仁染色质染色质中心粒中心粒前前 期期中中 期期后后 期期末末
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