医学细胞生物学第13章细胞的分裂和细胞周期
医学细胞生物学-13章 细胞分裂与细胞周期
后期B通过使纺锤体拉长,细胞两极间的距离 增大,促使染色体发生极向运动。
后期A与后期B
(五)末期(telophase)
主要特点:
染染色色体体。移上动的到组两蛋极白,H1被发平生均去分磷配酸,化,
一、无丝分裂(amitosis)
又称直接分裂。细胞分裂过程中,核仁、核膜都不消 失,没有染色体的出现,细胞质中也不形成纺锤体, 看不到染色体复制和平均分配到子细胞中的过程。主 要见于低等生物。
高等动物细胞分布: 创伤、癌变及衰
老的细胞; 上皮组织、疏松
结缔组织、肌组 织及肝脏等组织 的细胞 。
主要特征:核膜的崩裂,纺锤体的形成, 染色体向赤道面运动。
1.核膜破裂、核仁消失
核纤层磷酸化降解-核膜消失
核纤层蛋白磷酸化使核纤层解体,核膜因此破裂,形成 许多断片及小泡,分布于胞质中。
2.纺锤体(spindle)
在前期末出现的临时性细胞器 。
纺锤体
由两端星体,包括极间微管、动粒微管和星 体微管组合形成纺锤样结构。
(四)后期(anaphase )
主要特征: 由于两条染色单体在主缢痕处分开,打断了中期纺锤 丝力量的平衡,染色单体开始向两极移动。
姐妹染色单体分离的原因主要与 其彼此间的连接消失相关,而动 粒微管的张力对其的影响不大。
分离染色单体的极向运动需依靠纺锤体微管的 牵引完成,包括两个独立但又相互重叠的过程,即 后期A与后期B。
细胞分裂与细胞周期
Cell division & cell cycle
细胞分裂(cell division)是一个细胞分 裂为两个子细胞的过程。细胞分裂是生物体 的重要生命活动特征之一,是所有生命个体 繁殖和生长发育的基础。通过细胞分裂,亲 本细胞的遗传物质复制后平均地分配到子代 细胞中,以保证遗传物质的相对稳定和物种 的延续。
细胞生物学中的细胞周期和细胞分裂
细胞生物学中的细胞周期和细胞分裂细胞生物学是研究细胞的结构、功能和生命过程的科学。
细胞周期和细胞分裂是细胞生物学中非常重要的概念,它们直接关系到细胞的增殖和遗传信息的传递。
本文将从细胞周期和细胞分裂的定义、细胞周期的阶段以及细胞分裂的过程进行详细阐述。
一、细胞周期和细胞分裂的定义细胞周期是指从一次细胞分裂开始,到下一次细胞分裂开始的整个过程。
细胞周期可以分为四个连续的阶段:G1期(细胞生长期)、S 期(DNA合成期)、G2期(前期)和M期(有丝分裂期)。
其中,G1、S、G2三个阶段合称为间期。
细胞分裂是指细胞通过复制染色体并均等分配到两个新的细胞中,从而使一个细胞分裂成为两个细胞的过程。
细胞分裂主要分为两种类型:有丝分裂和无丝分裂。
有丝分裂是大多数真核细胞的分裂方式,而无丝分裂主要发生在原核生物和有些真核生物的有特殊要求的细胞中。
二、细胞周期的阶段1. G1期(细胞生长期)G1期是细胞周期中最长的一个阶段,它通常占据整个周期的一半甚至更长的时间。
在G1期,细胞会进行各种生化代谢活动,例如合成蛋白质和增加细胞器的数量。
在这个阶段,细胞还会接受外界信号,判断是否具备进行DNA复制和细胞分裂的条件。
2. S期(DNA合成期)在S期,细胞会进行DNA的复制,这是细胞周期中至关重要的一个阶段。
DNA的复制过程是通过酶的作用,在细胞核内顺次复制每一个染色体。
这样,每个染色体会变成由两条完全相同的复制体组成的染色体。
3. G2期(前期)G2期是DNA复制完成后距离细胞分裂的前期。
在这一阶段,细胞会进行所必需的准备工作,例如合成蛋白质和其他细胞器的增殖。
细胞会通过检查自身是否具备正常状态来保证细胞分裂的成功进行。
4. M期(有丝分裂期)M期是细胞周期中用于有丝分裂的阶段。
有丝分裂是细胞分裂的一种重要方式,它包括核分裂(核分裂前期、核分裂中期和核分裂后期)和细胞质分裂。
在核分裂前期,细胞核会逐渐发育成具有两个核仁的核。
细胞生物学第四版(13至17章)
一、MPF的发现及其作用
一、MPF的发现及其作用
• M期细胞中可能存在细胞有丝分裂促进因子:
M期细胞可以诱导PCC,暗示在M期细胞中可 能存在一种诱导染色体凝缩的因子,称为细 胞有丝分裂促进因子(MPF)。
M期细胞与G1(A)、S(B)和G2(C)期细胞融合诱 导早熟染色体凝缩(PCC)(图14-1)
CycA/B- CDK1 CycA/B- CDKA
CDC: 细胞分裂周期蛋白
Cyclin的周期性变化
植物细胞周期控制的图示
p21抑制作用的机理
五、细胞周期运转调控
细胞周期调控系统(cell cycle control system) 是指调节细胞周期运行的蛋白质网络系统。 CDK因对 细胞周期运行起着核心调控作用而被称为周期引擎分子。 不同种类的周期蛋白与不同种类的CDK结合,构成不 同的MPF。不同的MPF在细胞周期的不同时期表现活 性,因而对细胞周期的不同时期进行调节。MPF又被称 作细胞周期引擎。 (一)G2/M期转化与CDK1的关键性调控作用 (二)M期周期蛋白与细胞分裂中期向后期转化 (三)G1/S期转化与G1期周期蛋白依赖性CDK
四、CDK和CDK抑制因子
• CDK的活性受磷酸化修饰调节:细胞内存在多 种因子,对CDK分子结构进行磷酸化修饰,从 而调节CDK的活性。 • CDK抑制蛋白(CDK inhibitor, CKI):指对 CDK起负调控作用的蛋白质,包括Cip/Kip家族 和INK家族。① Cip/Kip家族:包括p21、p27和 p57等,其中p21主要对G1期CDK(CDK2~4和 CDK6)起抑制作用 p21还与DNA聚合酶δ 的辅 助因子增殖细胞核抗原(PCNA)结合,抑制DNA 的复制;② INK家族:包括p16、p15、p18和 p19等,其中p16主要抑制CDK4和CDK6活性。
第13章 细胞周期与细胞分裂-细胞生物学
三、细胞周期时间的测定
• G1期差异较大。
• 周期长短与物种/细胞类型有关。 • 测定方法:标记有丝分裂细胞百分率法( PLM ),
用3H-TDR对测定细胞脉冲标记、定时取材,通过
统计标记有丝分裂细胞百分数来测定细胞周期。
PLM TG2 +1/2TM
100
50
0
TG2 TM Ts Tc T
流式细胞仪测定法
•(二)前中期
•从核膜解体到染色体排列到赤道面上。
•(三)中期
•染色体排列到赤道面上。
•(四)后期
•指妹妹染色体单体分开并移向两极的时期。 分为后期A、后期B两个过程。
• Anaphase A: separation of the sister chromatids.
• Anaphase B: separation of the poles.
• 间期包括G1期、S期和G2期,进行DNA、中 心体复制,细胞体积增大等准备工作。
•(一)前期 •①染色质凝缩,②分裂极确立与纺锤体开始形成, ③核仁解体,④核膜消失。
• S 期中心粒已完成复制,核膜解体时,中心 粒已到达两极,并形成纺锤体。 • 纺锤体的三种微管结构:
– ①极体微管(polar mt); – ②着丝点微管(kinetochore mt; – ③星体微管(astral mt)。
断细胞周期,然后释放。常用TdR双阻断法。
– 优点:同步化程度高;
– 缺点:产生非均衡生长,个别细胞体积增大。
• 2)中期阻断法
• 用秋水仙素等微管抑制剂将细胞阻断在中期。优
点是便于观察染色体,缺点是可逆性较差。
非洲爪蟾的卵细胞发育
非洲爪蟾的卵细胞较大,直径约 1-mm 其细胞质体积是普通人类细胞质的大约100,000 倍 受精后,细胞分裂迅速发生(不伴随细胞生长) • 第一次分裂: 90 min • 2nd – 12th 分裂: 每次 30 min • 七小时内产生 4096 个细胞 (没有 G1 和 G2 期)
细胞生物学 第十三章 细胞分裂与细胞周期
第十三章细胞分裂与细胞周期细胞分裂:指一个亲代细胞形成两个子代细胞的过程。
通过细胞分裂,亲代细胞的遗传物质和某些细胞组分可以相对均等地分配到两个子代细胞中,这有效保证了生物遗传的稳定性。
细胞周期:细胞上次分裂结束到下次分裂结束所经历的规律性变化过程,包含分裂间期和分裂期两个阶段,大多细胞周期都包含数个协调过程:细胞生长、DNA复制、倍增的染色体分配到子细胞中及细胞分裂。
有丝分裂(间接分裂):是高等真核生物细胞分裂的主要方式,特点是细胞在分裂的过程中有纺锤体和染色体出现,形成有丝分裂器,将遗传物质平均分配到两个子细胞中,有利于细胞在遗传上保持稳定。
根据分裂细胞形态和结构变化可分为前期、中期、后期和末期。
减数分裂:发生于有性生殖细胞的成熟过程中,主要特征是DNA只复制一次,而细胞连续分裂两次,因此子代细胞中染色体数目比亲代细胞减少一半,称为仅具单倍体遗传物质的配子细胞。
保证了有性生殖的生物上下代染色体数目的恒定,构成了生物变异及多样性的基础。
无丝分裂(直接分裂):低等生物主要增殖方式,主要特征是分裂期细胞的核膜不消失,也无纺锤丝形成及染色体组装,是由亲代细胞直接断裂形成子代细胞,这种分裂快速、能耗少。
中心体:动物或低等植物细胞中一种重要的无膜结构的细胞器,每个中心体含有一对相互垂直排列的中心粒。
它是细胞分裂时内部活动的中心,是细胞的微管组织中心之一,它总是位于细胞核附近的细胞质中,接近于细胞的中心,因此叫中心体。
星体:中心体周围放射状分布着大量微管,这些微管与中心体一起被合称为星体。
纺锤体:是一种出现于有丝分裂前期末,对细胞分裂及染色体分离有重要作用的临时性细胞器,由星体微管、动粒微管和重叠微管纵向排列构成,呈纺锤样外观。
星体微管:排列于中心体周围,在中心体向细胞两极的移动中起作用。
动粒微管:由纺锤体的一极发出,末端附着于染色体的动粒上。
重叠微管:一些来自纺锤体两极,彼此在纺锤体赤道面重叠、交叉的微管。
《细胞生物学》教学课件:13 细胞分裂与细胞周期
细胞周期
根据细胞分裂行为的不同,分为
• 增殖型细胞:能连续分裂,维持组织更新。
• G0期细胞:有时细胞可从G1期进入G0期,细胞 在该期暂不分裂。细胞可停留不同长短的时间, 然后在适当条件下返回细胞周期,继续细胞增殖 。
• 不增殖型细胞:结构和功能高度特化,始终不发 生分裂。
二、细胞周期各时相点的动态变化
G1期之末是细胞周期的一个关键时刻,细胞一旦 通过就可以进入S期。
核膜破裂后,游离于细胞质中的染色体不断振 动,捕捉纺锤体微管,如果一条染色体两侧的姊妹 着丝粒分别与两极来的微管相连,两侧的纺锤丝对 染色体产生拉力,两侧拉力达到平衡时,染色体就 排列在赤道面上。
染色体向赤道面的运动
(三)中期(metaphase )
主要特征: 染色体达到最大的凝集,
排列在赤道板上,小的在内 侧,大的在外侧。
有丝分裂
纺锤体
根据分裂细胞形态和结构的变化,可将连续 的有丝分裂过程认为地划分为前期、前中期、中 期、后期、末期及胞质分裂6个时期。
有丝分裂
有丝分裂
(一)前期(prophase)
主要事件: 染色质凝集、分裂极确定、核 仁缩小并解体。
1.染色质凝集成染色体
已复制的染色质纤维开始螺旋化,逐渐凝集成具有 棒状或杆状的染色体。
1.核膜破裂、核仁消失
核纤层磷酸化降解-核膜消失
与核纤层蛋白磷酸化有关。核纤层蛋白磷酸化使核 纤层解体,核膜因此破裂,形成许多断片及小泡,分布 于胞质中。
2.纺锤体(spindle) 在前期末出现的临时性细胞器 。
纺锤体
由两端星体,包括极间微管、动粒微管和星 体微管组合形成纺锤样结构。
3.染色体向赤道面的运动
后期A发生于染色体极向运动的起始阶段,与动 粒微管相关,当动粒微管正端的微管蛋白发生去组 装时,其长度将不断地缩短,由此带动染色体的动 粒向两极移动。
细胞生物学 -细胞-13章
细胞分裂
• 胞质分裂:
• 后期或末期初,中部质膜下方,出现由 大量肌动蛋白和肌球蛋白 聚集形成的 环状结构,即 收缩环contractile ring
• 纺锤体解聚,残存的微管、囊泡聚集于 中部,形成的 环形致密层称为 中体
细胞
• 收缩环中的 肌动蛋白和 肌球蛋白 组成的微丝束, 通过 互相滑动 使收缩环 不断缢缩,细胞膜内陷形 成分裂沟 cleavage furrow
(a) Actin filaments (red) are located at both the cleavage furrow and the cell periphery where they play a key role in cell movement (Section 9.7).
(b) (b) Myosin II (green) is localized at the cleavage furrow, where it is part of a contractile ring that encompasses the equator.
细胞分裂
组成的 板状复合结构——动粒
• 组蛋白发生 磷酸化,促进 染色质进一步 凝聚
• 核仁中的DNA 缩回各自所属的 染色体, rRNA合成停止,核仁中的蛋白质 和 RNA 分散在胞质,核仁逐渐解体消失
• 核膜下的 核纤层蛋白 磷酸化→核纤层解 体→核纤层蛋白A、B、C →核膜小泡-核 纤层B,分散到胞质中
• 第一次减数分裂 分为:前期Ⅰ、中期Ⅰ 、后期Ⅰ 、末期Ⅰ
• 1.前期I prophase I:持续时间长,不同种属变化很大;此期 染色质 凝 集、同源染色体之间 片段交换;分5个阶段
• 细线期 leptotene:染色质开始凝集和同源染色质配对, 是本期特点;细线状染色质通过端粒 附着于核膜上;核 与 核仁体积增大
细胞生物学中文课件-细胞周期与细胞分裂
• 1.2.1形態結構
中心粒
•
中心粒周圍物質
• 1.2.2. 功能:
1
中心體的功能
• 有絲分裂器由中心體形成,專門 執行有絲分裂功能,在ATP提能 量下產生推拉力量,以確保兩套 遺傳物質能均等地分配給兩個子 細胞。
1
三、減數分裂(Meiosis)
概念:減數分裂(meiosis)是有性 生殖個體形成生殖細胞過程中發生 的一種特殊分裂方式。 DNA只複製 一次,而細胞分裂兩次,因此子細 胞中染色體數目減半(2n → n)。
1
(四)、減數分裂特點
1.減數分裂前間期的S期持續時間較長。 2 DNA 的複製(S期、偶線期和粗線期) 3.前期I分為細線期,偶線期,粗線期,雙線期,
終變期等五個階段。 4·形 成 聯 會 複 合 體 Synaptonemal Complex,
SC)
1
減數分裂特點
5·同源染色體非姊妹染色單體間遺傳物質 重組,產生新的基因組合。
DNA合成阻斷法 : 如:G1/S-TdR雙阻斷法, 最終將細胞群阻斷
於G1/S交界處。 分裂中期阻斷法:
1
四、特殊的細胞週期
• 1.早期胚胎細胞:(從第2次卵裂到第12次卵裂)G1 期和G2 期非常短,以至認為早期胚胎細胞僅含S期和 M期。
• 2.酵母細胞週期:可分為4個時相。細胞分裂時,核 膜不解聚,參與細胞分裂的紡錘體位於細胞核內。
(有絲分裂器的概念) ◆Golgi體、ER等細胞器解體,形成小的膜泡。
1
紡錘體(mitotic spindle)開始裝配
1
2、前中期(prometaphase)
◆核膜已經破裂成小的膜泡 ◆紡錘體微管與染色體的動粒結合 ◆不斷運動的染色體開始移向赤道板。(染色體列隊) 細胞週期也由前中期逐漸向中期運轉。
第13章 细胞周期与细胞分裂(共92张PPT)
胞质分裂期
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30
H1组蛋白的磷酸化诱导染色质由线形经过
螺旋化、折叠和包装等过程形成
。
前期末 形成。
,分裂极确定,中心体复制完成, 移向
两极,参与纺锤体的装配。
核仁在前期末缩小并消失,rDNA缩回染色
体的次缢痕处。
31
前期两个中心体向两极移动
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前中期是指核膜破裂到染色体排列到赤道板之前的这段时间。
可以得到准确的细胞周期时间及分裂间 ② 染色体后期不开,或者进行核内有丝分裂,形成多倍体;
真核细胞的细胞分裂主要包括两种方式,即有丝分裂(mitosis)和减数分裂(meiosis)。
子细胞在G1期、G2期不生长,越分裂体积越小。
期和分裂期的准确时间。 G1期:与DNA合成启动相关,rRNA、蛋白质、糖类、脂质等开始合成;染色质去凝集.
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着丝粒:是指染色体主缢痕部位的染色质,它把姊妹染色体 单体连
接在一起,并把染色体分成两个臂。
动粒:是位于着丝粒两侧由蛋白质构成的三层盘状或球状结构。和纺锤 体相连,与染色体的向极移动有关。
动粒的结构:内层(着丝粒染色质) 中层(细纤维横跨)
外层(微管):
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➢ 概念: 由微管和微管蛋白组成的参与染色体向 极移动的纺 锤式结构。
◆细胞增殖(cell proliferation)是细胞生命 活动的重要特征之一,种族繁衍、个体发育、 机体修复等都离不开细胞增殖。
– 初生婴儿有1012个细胞,成人1014个,约200种细胞类型。
– 成人体内每秒钟有数百万新细胞产生,以补偿衰老和死亡的 细胞。
1
细胞周期 细胞分裂
2
细胞周期概述
医学细胞生物学第13章细胞的分裂和细胞周期
细胞分裂与细胞周期概述
——细胞分裂的生物学意义
细胞分裂缓解表面积/体积压力 有效保证了生物遗传的稳定性; 细胞分裂是个体发生的基础; 是多细胞生物个体生长的基础; 参与器官组织的维持和更新。 机体内细胞增殖与凋亡的生死平衡
细胞分裂与细胞周期概述
——细胞分裂的生物学意义
细胞分裂缓解表面积/体积压力 有效保证了生物遗传的稳定性; 细胞分裂是个体发生的基础; 是多细胞生物个体生长的基础; 参与器官组织的维持和更新。 机体内细胞增殖与凋亡的生死平衡
早前期 中前期 晚前期
早后期 晚后期
核仁解体、核膜破裂;染色质凝集成为染色体、 中心体放出微管形成纺锤体,并确定了分裂极, 染色体逐渐向纺锤体的赤道面移动
有丝分裂(mitosis)
有丝分裂过程——前期细胞内事件
核仁组织者组装至所属染色 体中,核仁分解并最终消失;
核纤层蛋白磷酸化,导致核 纤层降解,核膜随之破裂;
偶线期
粗线期
双线期
终变期
中期I
减数分裂(meiosis)
减数分裂的过程——第一次减数分裂
细线期
细线期染色体已复制,但仍呈单 条细丝状,彼此缠绕;通过端粒 附着于核膜上;染色体上出现大 小不一的珠状结构,称为染色粒
减数分裂(meiosis)
减数分裂的过程——第一次减数分裂
偶线期染色体缩短、 变粗;同源染色体发 生配对,即联会;在 粗线期,染色体再进 一步缩短变粗,联会 后的染色体发生片段 的交换。
细胞分裂及细胞周期的概述 细胞分裂 细胞周期及其调控 细胞周期与医学的关系
第一节 细胞分裂
无丝分裂(amitosis) 有丝分裂(mitosis) 减数分裂(meiosis)
医学细胞生物学:第十三章 细胞分裂与细胞周期
又称成熟分裂(maturation division),是生殖 细胞形成过程中的一种特殊的有丝分裂形式。
减数分裂形成的 子代细胞类型
精子 卵细胞
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精子的形成过程:
1个 精原 细胞
减Ⅰ 间期 长大
1个 减Ⅰ 初级
精母细胞
2个 次级 精母细胞
减Ⅱ
4个 变形 精细胞
4个 精子
有性生殖细胞的成熟
DNA复制1次,细胞连续分裂 2次,子代细胞中染色体数 目比亲代减少一半。
细线期(leptotene,leptonema) 也称凝集期(condensation
stage)
形成染色线或 染色粒(chromomere)
主要事件:染色质开始凝集,核及核仁体积增大。
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偶线期(zygotene)/配对期(pairing stage)
主要发生来自父母的同源染色体 (homologous chromosome) 配对(pairing)
(1) cyclin-Cdk复合物结构与功能
结构:调节亚单位: cyclin 催化亚单位: Cdk
功能:在细胞周期不同阶段,选择性地磷酸化不同蛋 白,进而对细胞周期进程进行调节。
(2)cyclin-Cdk复合物在G1/S转化中的作用 限制点:G1晚期的一个特定时期,只有越过
二价体(bivalent)(配对后) 四分体(tetrad)(4条 染色单体 )
联会(synapsis)
主要事件:同源染色体配对,形成联 会复合体。
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联会复合体(synaptonemal complex)
在电镜下显示为三 个平行的部分: 侧生成分位于复合 体两侧,电子密度 较高;两侧生成分 之间,为中央成分; 侧生成分与中央成 分之间由横向排列 的纤维相连。
细胞生物学:第13章 细胞周期与细胞分裂
(二)减数分裂过程
1. 减数分裂期I 分为前期、中期、后期、末期
两个特点: 一对同源染色体分开,分别进入两个子细胞,同 源染色体分开之前通常要发生交换和重组
在染色体组中,同源染色体的分离是随机的,也 就是说染色体组要发生重新组合
(1)前期I:
主要事件:完成同源染色体的配对,以及配对 的同源染色体间进行重组和交换
细胞周期的阶段(phase) :
G1期(gap1) 间期 S期(synthesis phase)
G2期(gap2)
前期(prophase)
前中期(prometaphase)
分裂期 M期 mitosis
中期(metaphase) 后期(anaphase) 末期(telophase)
胞质分裂(cytokinesis)
动物细胞胞质分裂的特征:
在赤道板周围细胞表面下陷,形成环形缢缩,称 为分裂沟(furrow)。分裂沟逐渐加深,直至两子细 胞分开;
在分裂沟下方,大量肌动蛋白和肌球蛋白组装成微 丝并相互组成微丝束,环绕细胞,称为收缩环 (contractile ring)。
分裂沟 收缩环
植物细胞胞质分裂
与动物细胞胞质分裂不同的是,植物细胞胞质 分裂是因为在细胞内形成新的细胞膜和细胞壁而 将细胞分开
分裂周期非常正常,进行连续分裂
终末分化细胞:
永久性失去了分裂能力的细胞、是高度特化的细胞, 如红细胞、肌细胞等
静止期细胞(或Go期细胞):
暂时脱离细胞周期,停止细胞分裂,但在某些条件的 诱导下重新进入细胞周期。多发生在G1期
如肝细胞, 平时不分裂,在外科手术切除部分肝组成 后可以诱导进入细胞分裂
G0期细胞多 在G1期发生
第13章 细胞周期与细胞分裂