第11章 细胞分裂与细胞周期

(b)
形 单倍体
减数分裂II
成 精细胞
过
程
图
分化/成熟
解
精精子子形成是一个十分高效的过程，成年男性
伴随着每1次心跳即可产生1000多个精子!
植物细胞的减数分裂
第1节 真核细胞的分裂
二、减数分裂
玉米的生活周期
大、小孢子母细 胞 (2n) 经 减 数 分 裂产生大、小孢 子 (1n) ， 再 经 有 丝分裂产生雌、 雄配子体
第1节 真核细胞的分裂
二、减数分裂
染色单体
减
染色单体
(同源染色体2)
数
(同源染色体1)
分
裂
中
染
色
体
与 纺
四分体(二价体)
中期I
锤
体
的
结
构
关
系
示
意 图
二分体
中期II
第1节 真核细胞的分裂
二、减数分裂
高 等 动
二倍体 生殖细胞
精(卵)原细胞
有丝分裂
物
精
子
(a)
减数分裂I 初级精(卵)
和
母细胞
卵 子
次级精(卵) 母细胞
（三）减数分裂与有丝分裂的主要差别
第1节 真核细胞的分裂
二、减数分裂
减 数 分 裂 与 有 丝 分 裂 过 程 的 对 比 图 解
减数分裂与有丝分裂的主要区别
第1节 真核细胞的分裂
二、减数分裂
(1) 有丝分裂是体细胞的分裂方式，而减数分裂仅限于生殖细胞。
(2) 有丝分裂是DNA复制1次细胞分裂1次，染色体数由2n→2n， DNA量由4C减为2C；减数分裂是DNA复制1次，细胞分裂2次， 染色体数由2n→1n，DNA量由4C变为1C。
第2节 细胞周期及其调控
细胞周期的时相图解
5h G2
G0
1h M
24h
8h S
第2节 细胞周期及其调控
一、细胞周期
G1 10h
哺乳动物培养细胞的细胞周期和各阶段持续时间图解
1. G1期
第2节 细胞周期及其调控
一、细胞周期
不稳定蛋白 (U蛋白)
触发蛋白(trigger protein)
膜运输增加
专一蛋白质合成
联会复合体开始解体，姊妹染色体清晰可见 同源染色体只靠一些交叉部位连在一起 RNA转录活跃，形成灯刷染色体
染色体更加变粗、变短 交叉通过端化而数量减少，各二价体彼此分开 核仁、核膜消失 在染色体区纺锤体微管清晰可见
第1节 真核细胞的分裂
二、减数分裂
染色单体1
减数分裂前期Ⅰ的分期及其所需时间图解
同源染色体发生联会 染色体进一步压缩，并连在核膜的固定板上 偶线期DNA的合成（ zygDNA)，转录zygRNA 形成联会复合体
染色体进一步缩短变粗，同源染色体配对完成 同源染色体间的非姊妹染色单体间发生交叉交换 装配成了重组小结, rDNA扩增,合成专有的组蛋白 合成了少量粗线期DNA (pDNA)
(3) 有丝分裂前，在S期进行DNA合成，然后经过G2期进入有丝分裂 期；减数分裂前DNA的合成时间长(减数分裂前DNA合成)，合成 后立即进入减数分裂，G2期很短或没有。
(4) 有丝分裂时每1条染色体独立活动，遗传物质不变；减数分裂中染 色体要发生联会、交叉和交换等，产生了遗传物质的多样性。
(5) 有丝分裂进行的时间短, 一般为1~2小时。减数分裂进行的时间长, 可达数月甚至数年。
第1节 真核细胞的分裂
极
驱动蛋白
一、有丝分裂
的
远
机制图解
离 机
驱动蛋白
质膜
制
两组极微管相互滑动机制图解
+
一极纺锤体微管
运输方向
-
媒介物 驱动蛋白
驱动蛋白
另一极纺锤体微管
-
运输方向
+
第1节 真核细胞的分裂
一、有丝分裂
（二）胞质分裂
第1节 真核细胞的分裂
一、有丝分裂
核分裂
胞质分裂
核分裂与胞质分裂时相协调的模式图解
DNA复制酶出现
与
RNA合成
脱氧核糖核苷 库存增加
DNA 抑素(chalone) 合成启
有丝 分裂
R G1期
S(D期NA动开合相始成关合) ， 成细胞
蛋白质合成
H磷1组酸蛋化白
微管蛋白
多核糖体重聚
对诱变剂敏感
组蛋白RNA的合成
生长所 需要 的多种
蛋白质、
哺乳动物细胞在G1期中的一些主要的生理、生化变化
5. G0期
第2节 细胞周期及其调控
一、细胞周期
G0期/G0态(G0 state)：有的细胞不进入下一周期而暂时 退出了细胞周期，处于的一种拘留状态。
细胞周期长短测定
◆脉冲标记DNA复制和细胞分裂指数观察测定法:对测定
细胞进行脉冲标记、定时取材、利用放射自显影技术显示标 记细胞，通过统计标记有丝分裂细胞百分数的办法来测定细 胞周期。放射标记物为3H或者14C标记的TDR。常以 （TG2+1/2TM)-TG2的方式求出TM.
讲授提纲
第一节 真核细胞的分裂 第二节 细胞周期及其调控
复习思考题
第
十
六
章
第一节 真核细胞的分裂
细
胞
分
裂
与
细
胞 周 期
★无丝分裂(amitosis)
✓不形成纺锤丝 ✓也不形成染色体
直接分裂 (direct division)
★有丝分裂 (mitosis)
✓形成纺锤丝 ✓出现细丝状染色质
★减数分裂 (meiosis)
镜
式
照
图
片
解
动粒微管与动粒的电镜图象及其连接关系图解
5、染色单体分离及其向两极的移动：
第1节 真核细胞的分裂
一、有丝分裂
(a) 染色体向两极移动的动力来 自动粒微管(+)端的逐渐解聚
(b) 两极的远离是两组极微管相互滑动 的结果。
1
1
2
2
电镜照片
(a)
(b)
染色体向两极移动与两极远离的模式图解
两
时，再次加入过量TDR。最终将细胞群阻断于G1/S交界处。优点：同步化效 率高，几乎适合于所有体外培养的细胞体系。缺点：诱导过程可造成细胞非 均衡生长· 分裂中期阻断法：通过抑制微管聚合来抑制细胞分裂器的形成，将细胞阻断在 细胞分裂中期。优点 是操作简便，效率高。缺点是这些药物的毒性相对较大
二、减数分裂
重组小结存在 部位示意图
中央成分
染色单体1和2
染色单体3和4
蝾螈卵母细胞双线 期的一个二价体
光镜照片 染色单体
着丝粒
交叉
模式图解
代与代之间的差异
第1节 真核细胞的分裂
二、减数分裂
同源染色体非姊妹染色单体间交叉、重组的模式图解
（二）减数分裂Ⅱ
第1节 真核细胞的分裂
二、减数分裂
减数分裂II过程 的模式图解
R: G1期的限制点(restriction point )
RNA、 碳水化 合物、
脂
等，
2. S期
DNA 复 制 :S 期
DNA合成不同步
合 成 组 蛋
白 :DNA 复 制 与 组 蛋
· 白合成同步，组成核 ·
小体串珠结构
合成非组蛋白
第2节 细胞周期及其调控
一、细胞周期
3. G2期
第2节 细胞周期及其调控
第1节 真核细胞的分裂
一、有丝分裂
正在进行胞质分裂的Sp2/0-Ag14骨髓瘤细胞
(樊廷俊等，1989)
第1节 真核细胞的分裂 一、有丝分裂
植物细胞末期近两极 处纺锤丝消失，中间 微管保留，并数量增 加，其中不断加入囊 状物和电子密度高的 物质，形成成膜体。 • 成膜体的囊泡来自高 尔基体。小囊泡不断 融合扩大形成质膜， 即细胞板(cell plate)， 将细胞一 分为二，最后在细胞 板两侧积累多糖，形 成细胞壁。
——成熟分裂
减数分裂：
第
第1次核分裂 减数分裂Ⅰ
1 次
第2次核分裂 减数分裂Ⅱ
减 数
分
裂
第 2 次 减 数 分 裂
减数分裂的主要分期图解
第1节 真核细胞的分裂
二 、 减 数 分 裂
（一）减数分裂Ⅰ
早前期I
中前期I
第1节 真核细胞的分裂
二、减数分裂
晚前期I
中期I
后期I
末期I
减数分裂II
第一次减数分裂各期的变化过程图解
前期Ⅰ
细线期
(leptonema)
偶线期
(zygonema)
前期I 粗线期 (pachynema)
双线期
(diplonema)
终变期
(diakinesis)
第1节 真核细胞的分裂
二、减数分裂
染色质开始凝缩，成细丝状(二分体) 染色体线上出现许多颗粒状染色粒 核的体积增大，核仁也变大 染色体在核中呈花束状
细线期
粗线期
染色单体2
染色单体3
染色单体4
间期
偶线期
双线期
减数分裂前期I中染色体联会和去联会的时空变化图解
第1节 真核细胞的分裂
二、减数分裂
同源染色体间联会复合体电镜图
联会复合体的一端结 合在核被膜上，边侧 成分上向外伸展出许 多细的染色质纤维
联会复合体结构模式图
重组小结
蛋白质性轴(边侧成分)
第1节 真核细胞的分裂
一、有丝分裂
第1节 真核细胞的分裂
肌动蛋白抗体的 免疫荧光照片
动物细胞的胞质分裂通过 胞质收缩环的收缩实现， 收缩环由大量平行排列的 肌动蛋白组成。
用细胞松弛素处理这一时 期的细胞，会出现什么现 象？
胞 质 分 裂 环
(a)
(b)
动物分裂细胞的胞质分裂环
胞质分裂环
分裂沟处胞质分裂环逐渐收缩引起胞质分裂的模式图解
第1节 真核细胞的分裂
一、有丝分裂
有丝分裂小结
前期 前中期
胞质分裂完成
核分裂 中期
有丝分裂
后期 末期
胞质分裂
有
丝
分
裂
各
期
的
免
疫
荧
光
前早晚后末中间中后前前期期期期期
照 片
二、减数分裂(meiosis)
第1节 真核细胞的分裂
染色质复制1次，细胞分裂2次 子细胞染色体数减半
性细胞成熟过程中的核分裂
◆流式细胞仪测定法(Flow Cytometry)
◆缩时摄像技术，可以得到准确的细胞周期时间及分 裂间期和分裂期的准确时间。
细胞周期同步化
1.自然同步化：
1、多核体：如：粘菌、疟原虫。 2、某些水生动物的受精卵：如海胆、海参、两栖类。 3、增殖抑制解除后的同步分裂：如真菌的休眠孢子移入适宜环境后，它们一 起发芽，同步分裂。
3.药物诱导法
DNA合成阻断法 ─ G1/S-TdR双阻断法：选用DNA合成的抑制剂，可逆地抑制DNA 合成。常用TDR双阻断法：
– 在细胞处于对数生长期的培养基中加入过量TDR（Hela 2mol/L； CHO 7.5mol/L）。S期细胞被抑制，停在G1/S交界处。移去TDR，释放时间大于TS
核 分 中期
☺ 所有染色体都排列在赤道面上
裂
后期
☺ 姊妹染色单体向两极移动 ☺ 细胞两极的远离
末期
☺ 染色体移动到两极(平均分配到两极) ☺ 核膜重建(核纤层蛋白的去磷酸化) ☺ 染色体逐渐去凝缩/弥散成染色质 ☺ 重新形成核仁 ☺ 有丝分裂器逐渐消失
第1节 Hale Waihona Puke Baidu核细胞的分裂
一、有丝分裂
核分裂过程中所发生的几种主要事件：
前期
第1节 真核细胞的分裂
一、有丝分裂
解体
解体
前期末
间期
重建
重建
末期
后期末
4、纺锤体的组装与解体变化：
第1节 真核细胞的分裂
一、有丝分裂
末期
早间前期期
后期解体
组装
前期
中中期期
前期
前前中中期期
核分裂过程中纺锤体组装与解体变化的模式图解
电镜照片
有丝分裂器
模式图解
第1节 真核细胞的分裂
一、有丝分裂
电
模
✓形成纺锤丝 ✓出现细丝状染色质 ✓染色体数量减半
一、有丝分裂
第1节 真核细胞的分裂
核分裂
间期
前期
中期
后期
末期
胞 质 分 裂
胞质分裂期
有丝分裂各期的光镜照片
（一）核分裂
前期
☺ 核内染色质逐渐凝缩姊妹染色体 ☺ 形成有丝分裂器 ☺ 核膜破裂(核层蛋白磷酸化 ) ☺ 核仁逐渐缩小而消失
前中期
☺ 纺锤体伸展到细胞中心区 ☺ 姊妹染色单体连到纺锤体微管上 ☺ 染色体向着赤道面汇集
一、细胞周期
DNA含量加倍 合成某些特定蛋白质
蛋白质激酶：G2期末被激活
可使核纤层蛋白磷酸化，导致核膜在前期末破裂； 也可催化H1组蛋白高度磷酸化，引起染色质在临
近有丝分裂时开始凝缩。
4 .M期 M期即细胞分裂期，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)。遗传物质和细胞内其 他物质分配给子细胞。
2.人工选择同步化
有丝分裂选择法：用于单层贴壁生长细胞,M期细胞与培养皿的附着性低，振
荡脱离器壁收集。优点是细 胞未经任何药物处理，细胞同步化效率高。缺点
是 分离的细胞数量少。 密度梯度离心法：根据不同时期的细胞在体积和重量上存在差别进行 分离, M期细胞体积大，可用离心分离。优点是方法 简单省时，效率 高，成本低。缺点是对大多数种类的细胞并不适用。
第
十
三 章
第二节 细胞周期及其调控
细
胞
分
裂
与 细 胞
分裂期 细胞周期 间期
周
期
一、细胞周期(cell cycle)
二、细胞周期的调控
一、细胞周期(cell cycle)
细胞周期(cell cycle)：
指细胞由一次分裂结束到下 一次分裂结束所经历的相同 的时期和顺序变化(即 G1SG2M)，是细胞 周而复始地进行活动的生 长、分裂循环。
第1节 真核细胞的分裂
一、有丝分裂
1、染色体凝缩与去凝缩变化：
分离
着丝粒
凝缩
中期
去凝缩
后期
前期
间期
末期
核分裂过程中染色 体凝缩与去凝缩变 化的模式图解
2、核被膜的解体与重建变化：
第1节 真核细胞的分裂
一、有丝分裂
核被膜 重建
核被膜 解体
核被膜 重建
核分裂过程中核被膜解体与重建变化的模式图解
3、核仁的解体与重建变化：