生命科学导论 第三章共47页PPT资料
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•染色体：细胞在分裂过程中，由染色质 聚缩而成的棒状结构（见后图）
染色质的基本结构单位
——核小体
DNA 组蛋白H1
组蛋白 八聚体
染色体
短臂 着丝粒
DNA 长臂
染色单体
有丝分裂
前期 中期 后期 末期 子细胞
减数分裂
前期I 中期I 后期I 末期I 子细胞
减数分裂
前期II 中期II 后期II 末期II 子细胞
细胞在体内条件下的衰老
在机体内，细胞的衰老和死亡是常见的现象， 甚至在个体发育的早期也会发生;
正常情况下终生保持分裂的细胞，其分裂能力 是否随着有机体年龄的增高而下降？它们会不 会衰老？ ◆衰老动物体内，细胞分裂速度显著减慢，其原因
主要是G1期明显延长; ◆衰老个体内的环境因素影响了细胞的增殖和衰老; ◆随着年龄的增加，干细胞 增殖速度也趋缓慢.
衰老细胞的特征
◆细胞内水分减少
◆色素生成和色素颗粒沉积 细胞核的变化 内质网的变化: 衰老动物内质网成分弥散性地
分散于核周胞质中，粗面内质网的总量似乎是 减少了 线粒体的变化: 通常，细胞中线粒体的数量随 龄减少，而其体积则随龄增大 致密体的生成 膜系统的变化
细胞核的变化
体外培养的二倍体细胞，细胞核随着细胞分 裂次数的增加不断增大
细胞衰老
人的寿命应该有多长？
哺乳类动物的寿命应该是其生长期的7倍。 人的生长期是最后一颗牙齿长出来的时间
(20-25岁)。 因此人的寿命应该为100-175岁，正常应该
是120岁。
Hayflick界限：细胞，至少是培养的细胞， 不是不死的，而是有一定的寿命；它们的 增殖能力不是无限的，而是有一定的界限。
4. 细胞凋亡与损伤修复
当DNA损伤不可逆转时，可通过细胞凋亡清除 损伤细胞。
5. 细胞凋亡与肿瘤
细胞增殖与凋亡的速度平衡失调可造成肿瘤的 发生。
癌细胞主要特征
脱分化 无限增殖 失去接触抑制现象（见后图） 对生长因子需求降低 细胞骨架紊乱（见后图） 细胞表面和粘附性质改变
细胞工程的应用
细胞分化
•细胞分化表现为细胞间产生稳定差异 •分化方向的确定往往早于形态差异的出现 •细胞生理状态随分化水平提高而变化
影响细胞分化的因素
胞外信号分子对细胞分化的影响 细胞记忆与决定 受精卵细胞质的不均一性对细胞分化的影
响 细胞间的相互作用与位置效应 环境对性别决定的影响 染色体变化与基因重排对细胞分化的影响
广泛的溶酶体酶自我消化作用 规则性的 DNA 片段化不存在
有
二、细胞凋亡的生物学意义
1. 细胞凋亡与个体发育
在个体发育过程中的细胞凋亡是保证个体正常 发育所必需的。（图）
2. 细胞凋亡与免疫
形成自身抗原耐受、防止过高的免疫应答、激
活淋巴细胞对靶细胞的凋亡。
3. 细胞凋亡与衰老
通过凋亡可及时清除衰老细胞，降低机体癌变 的危险。
不同年龄来源的人成纤维细胞的增殖代数
细胞来源
人胚肺成纤 维细胞
中年人成 纤维细胞
可增殖
代数
40-60
20
老年人成 纤维细胞
2-4
体外培养的年轻和老的人成纤维细胞的显微形态
左边是只分裂了几代的年轻成纤维细胞，呈现薄层、 细长的形态；右边是分离了50次的老的成纤维细胞， 开始衰退，并很快死亡。
早老症儿童与正常儿童的比较
二、细胞的增殖与分化
细胞增殖、分化、死亡是多细胞生物的个体发育 过程中三项基本的生命活动。
•细胞繁殖（cell reproduction）： 细胞生命的一个基 本特征，单细胞生物以此繁殖后代，而多细胞生物是 依赖它来完成个体发育，它是细胞分化的基础，即组 织、器官、系统形成的基础。
•细胞分化（cell differentiation）： 胚胎细胞分裂后的 未定型细胞或简单可塑性细胞，在形态和化学组成上 向专一性或特异性方向转化，演变为特定细胞类型的 过程。
一、细 胞 分 裂
•无丝分裂 •有丝分裂 •减数分裂
细胞分裂周期(重点)
G0期：休ຫໍສະໝຸດ Baidu期
S
G1期：DNA合
成前期
G1
G2 S 期：DNA合
成期
G0
G2期: DNA合
成后期
M 期：细胞分
M
裂期
染色质与染色体
•染色质 (核染质) ：间期细胞内由 DNA ， 组蛋白,非组蛋白及少量 RNA 组成的线性 复合结构（见后图）
细胞核的核膜内折（invagination）、染色 质固缩化
膜系统的变化
衰老的细胞，其膜流动性降低、韧性减小 衰老细胞间间隙连接;
细胞膜内（P面）颗粒的分布也发生变化
细胞凋亡的概念（重点）
细胞死亡有两种形式：细胞凋亡和细胞坏死
细胞凋亡（apoptosis): apoptosis为希腊语， 原指秋天时树叶自然凋零。细胞凋亡指细胞在 一定的生理和病理条件下，遵循自身的程序， 自己结束生命的过程。 细胞坏死(necrosis): 外来致病因素作用下使 得细胞正常代谢活动被强行中断而引起的“意 外”的、被动性死亡过程，只见于病理情况下。
克隆可根据其研究或操作的对象的层次分为： 基因克隆 细胞克隆 个体克隆
克隆
Dolly
植物细胞培养
单个 细胞
营养培养基
克隆植株
工业化植物细胞培养系统主要有两大类： 悬浮细胞培养系统和固定化细胞培养系统
Dolly的身世
“多莉”的产生与三只母羊有关；一只是怀孕三个月 的芬兰多塞特母绵羊，两只是苏格兰黑面母绵羊。 芬兰多塞特母绵羊提供了全套遗传信息，即提供了 细胞核（称之为供体）；一只苏格兰黑面母绵羊提 供无细胞核的卵细胞；另一只苏格兰黑面母绵羊提 供羊胚胎的发育环境 —子宫，是“多莉”羊的“生” 母。
细胞培养 细胞融合——单克隆抗体技术
动物克隆
植物细胞工程
致癌因子
物理致癌因子：紫外线、电离辐射 化学致癌因子：石棉、砷化物、铬化物等
无机物；联苯胺、亚硝胺、黄曲霉素等有 机物。 病毒致癌因子：致癌病毒。
什么是克隆？
“克隆”一 “ Clone ” ，它既可作名词也可做动词 用。当作名词用时，克隆是指一个无性繁殖系； 当用作动词用时，克隆则是指利用不同方法产生 无性繁殖系所进行的工作。
细胞坏死
细胞凋亡
坏死
凋亡
细胞凋亡与细胞坏死的区别
凋亡
坏死
触发因素 生理性或病理性
病理性
形态特征
细胞核变化显著： 核固缩 染色质浓聚和边集 核碎裂 质膜完整、形成凋亡小体
细胞浆变化显著： 细胞体肿胀 线粒体肿胀、破裂 细胞器空泡变 质膜崩解
生化特征 规则性的 DNA 片段化 无溶酶体酶作用
周围炎症反应 无或轻微
染色质的基本结构单位
——核小体
DNA 组蛋白H1
组蛋白 八聚体
染色体
短臂 着丝粒
DNA 长臂
染色单体
有丝分裂
前期 中期 后期 末期 子细胞
减数分裂
前期I 中期I 后期I 末期I 子细胞
减数分裂
前期II 中期II 后期II 末期II 子细胞
细胞在体内条件下的衰老
在机体内，细胞的衰老和死亡是常见的现象， 甚至在个体发育的早期也会发生;
正常情况下终生保持分裂的细胞，其分裂能力 是否随着有机体年龄的增高而下降？它们会不 会衰老？ ◆衰老动物体内，细胞分裂速度显著减慢，其原因
主要是G1期明显延长; ◆衰老个体内的环境因素影响了细胞的增殖和衰老; ◆随着年龄的增加，干细胞 增殖速度也趋缓慢.
衰老细胞的特征
◆细胞内水分减少
◆色素生成和色素颗粒沉积 细胞核的变化 内质网的变化: 衰老动物内质网成分弥散性地
分散于核周胞质中，粗面内质网的总量似乎是 减少了 线粒体的变化: 通常，细胞中线粒体的数量随 龄减少，而其体积则随龄增大 致密体的生成 膜系统的变化
细胞核的变化
体外培养的二倍体细胞，细胞核随着细胞分 裂次数的增加不断增大
细胞衰老
人的寿命应该有多长？
哺乳类动物的寿命应该是其生长期的7倍。 人的生长期是最后一颗牙齿长出来的时间
(20-25岁)。 因此人的寿命应该为100-175岁，正常应该
是120岁。
Hayflick界限：细胞，至少是培养的细胞， 不是不死的，而是有一定的寿命；它们的 增殖能力不是无限的，而是有一定的界限。
4. 细胞凋亡与损伤修复
当DNA损伤不可逆转时，可通过细胞凋亡清除 损伤细胞。
5. 细胞凋亡与肿瘤
细胞增殖与凋亡的速度平衡失调可造成肿瘤的 发生。
癌细胞主要特征
脱分化 无限增殖 失去接触抑制现象（见后图） 对生长因子需求降低 细胞骨架紊乱（见后图） 细胞表面和粘附性质改变
细胞工程的应用
细胞分化
•细胞分化表现为细胞间产生稳定差异 •分化方向的确定往往早于形态差异的出现 •细胞生理状态随分化水平提高而变化
影响细胞分化的因素
胞外信号分子对细胞分化的影响 细胞记忆与决定 受精卵细胞质的不均一性对细胞分化的影
响 细胞间的相互作用与位置效应 环境对性别决定的影响 染色体变化与基因重排对细胞分化的影响
广泛的溶酶体酶自我消化作用 规则性的 DNA 片段化不存在
有
二、细胞凋亡的生物学意义
1. 细胞凋亡与个体发育
在个体发育过程中的细胞凋亡是保证个体正常 发育所必需的。（图）
2. 细胞凋亡与免疫
形成自身抗原耐受、防止过高的免疫应答、激
活淋巴细胞对靶细胞的凋亡。
3. 细胞凋亡与衰老
通过凋亡可及时清除衰老细胞，降低机体癌变 的危险。
不同年龄来源的人成纤维细胞的增殖代数
细胞来源
人胚肺成纤 维细胞
中年人成 纤维细胞
可增殖
代数
40-60
20
老年人成 纤维细胞
2-4
体外培养的年轻和老的人成纤维细胞的显微形态
左边是只分裂了几代的年轻成纤维细胞，呈现薄层、 细长的形态；右边是分离了50次的老的成纤维细胞， 开始衰退，并很快死亡。
早老症儿童与正常儿童的比较
二、细胞的增殖与分化
细胞增殖、分化、死亡是多细胞生物的个体发育 过程中三项基本的生命活动。
•细胞繁殖（cell reproduction）： 细胞生命的一个基 本特征，单细胞生物以此繁殖后代，而多细胞生物是 依赖它来完成个体发育，它是细胞分化的基础，即组 织、器官、系统形成的基础。
•细胞分化（cell differentiation）： 胚胎细胞分裂后的 未定型细胞或简单可塑性细胞，在形态和化学组成上 向专一性或特异性方向转化，演变为特定细胞类型的 过程。
一、细 胞 分 裂
•无丝分裂 •有丝分裂 •减数分裂
细胞分裂周期(重点)
G0期：休ຫໍສະໝຸດ Baidu期
S
G1期：DNA合
成前期
G1
G2 S 期：DNA合
成期
G0
G2期: DNA合
成后期
M 期：细胞分
M
裂期
染色质与染色体
•染色质 (核染质) ：间期细胞内由 DNA ， 组蛋白,非组蛋白及少量 RNA 组成的线性 复合结构（见后图）
细胞核的核膜内折（invagination）、染色 质固缩化
膜系统的变化
衰老的细胞，其膜流动性降低、韧性减小 衰老细胞间间隙连接;
细胞膜内（P面）颗粒的分布也发生变化
细胞凋亡的概念（重点）
细胞死亡有两种形式：细胞凋亡和细胞坏死
细胞凋亡（apoptosis): apoptosis为希腊语， 原指秋天时树叶自然凋零。细胞凋亡指细胞在 一定的生理和病理条件下，遵循自身的程序， 自己结束生命的过程。 细胞坏死(necrosis): 外来致病因素作用下使 得细胞正常代谢活动被强行中断而引起的“意 外”的、被动性死亡过程，只见于病理情况下。
克隆可根据其研究或操作的对象的层次分为： 基因克隆 细胞克隆 个体克隆
克隆
Dolly
植物细胞培养
单个 细胞
营养培养基
克隆植株
工业化植物细胞培养系统主要有两大类： 悬浮细胞培养系统和固定化细胞培养系统
Dolly的身世
“多莉”的产生与三只母羊有关；一只是怀孕三个月 的芬兰多塞特母绵羊，两只是苏格兰黑面母绵羊。 芬兰多塞特母绵羊提供了全套遗传信息，即提供了 细胞核（称之为供体）；一只苏格兰黑面母绵羊提 供无细胞核的卵细胞；另一只苏格兰黑面母绵羊提 供羊胚胎的发育环境 —子宫，是“多莉”羊的“生” 母。
细胞培养 细胞融合——单克隆抗体技术
动物克隆
植物细胞工程
致癌因子
物理致癌因子：紫外线、电离辐射 化学致癌因子：石棉、砷化物、铬化物等
无机物；联苯胺、亚硝胺、黄曲霉素等有 机物。 病毒致癌因子：致癌病毒。
什么是克隆？
“克隆”一 “ Clone ” ，它既可作名词也可做动词 用。当作名词用时，克隆是指一个无性繁殖系； 当用作动词用时，克隆则是指利用不同方法产生 无性繁殖系所进行的工作。
细胞坏死
细胞凋亡
坏死
凋亡
细胞凋亡与细胞坏死的区别
凋亡
坏死
触发因素 生理性或病理性
病理性
形态特征
细胞核变化显著： 核固缩 染色质浓聚和边集 核碎裂 质膜完整、形成凋亡小体
细胞浆变化显著： 细胞体肿胀 线粒体肿胀、破裂 细胞器空泡变 质膜崩解
生化特征 规则性的 DNA 片段化 无溶酶体酶作用
周围炎症反应 无或轻微