医学细胞生物学课件第九章 细胞增殖与分化.ppt

第九章 细胞的增殖与分化细胞通过增殖增加数量，通过分化增加种类细胞通过增殖增加数量，通过分化增加种类受精卵受精卵 胚胎胚胎 完整机体完整机体200余种、余种、21014个细胞，个细胞，构造无比复杂构造无比复杂无丝分裂无丝分裂(amitosis)有丝分裂有丝分裂(mitosis)减数分裂减数分裂(meiosis)第一节 细胞分裂分裂过程中没有染色体组装和纺锤体形成，分裂过程中没有染色体组装和纺锤体形成，DNADNA复制后复制后直接分裂，是低等生物（如细菌）增殖的主要方式直接分裂，是低等生物（如细菌）增殖的主要方式分裂过程中有纺锤体和染色体的形成子细胞中遗传物质分裂过程中有纺锤体和染色体的形成子细胞中遗传物质均等分配是真核细胞主要的增殖方式均等分配是真核细胞主要的增殖方式有性生殖生物形成生殖细胞时的分裂分式分裂过程中染有性生殖生物形成生殖细胞时的分裂分式分裂过程中染色体复制一次，细胞连续分裂两次，染色体数目减半色体复制一次，细胞连续分裂两次，染色体数目减半一、无丝分裂一、无丝分裂(amitosis)核糖体 DNA细胞壁细胞膜二、有丝分裂二、有丝分裂(mitosis)G1SG2M间间期期为了便于描述人为划分为了便于描述人为划分 M期被细分为六个时期：期被细分为六个时期：前期前期(prophase)；前中期前中期(prometaphase)；中期中期(metaphase)；后期后期(anaphase)；末期末期(telophase)；胞质分裂胞质分裂(cytokinesis):从从后期开始延续至末期。

后期开始延续至末期染色质凝集成染色体；每条染色体含染色质凝集成染色体；每条染色体含2姐妹染色单姐妹染色单体，以着丝粒相连，至晚前期时外侧形成动粒体，以着丝粒相连，至晚前期时外侧形成动粒核仁分散，逐渐消失核仁分散，逐渐消失有丝分裂器（纺锤体、星体）形成有丝分裂器（纺锤体、星体）形成1.前期前期 prophase(二二)有丝分裂各阶段发生的事件有丝分裂各阶段发生的事件中中心心粒粒在在S期期完完成成复复制制，在在前前期期移移向向细细胞胞两两极，两个中心体之间形成纺锤体微管；极，两个中心体之间形成纺锤体微管；前前期期末末核核膜膜解解体体时时，中中心心体体已已到到达达两两极极，并形成纺锤体并形成纺锤体中心体发出的三种微管结构：中心体发出的三种微管结构：极微管（极微管（polar mt）动粒动粒微管（微管（kinetochore mt）星体微管（星体微管（astral mt）星体微管星体微管动粒微管动粒微管极微管极微管中心体中心体纺锤体极纺锤体极动粒动粒 有丝分裂器（有丝分裂器（mitotic apparatus）：）：动态结构，由微管及微管结合蛋白组成动态结构，由微管及微管结合蛋白组成在中期细胞中包括两部分：在中期细胞中包括两部分：纺锤体（纺锤体（spindle）：极微管）：极微管+动粒微管动粒微管 星体（星体（aster）：星体微管）：星体微管2.前中期前中期 prometaphase始于核膜崩解。

始于核膜崩解纺锤体微管捕获染色体，染色体两侧动粒分别结纺锤体微管捕获染色体，染色体两侧动粒分别结合来自两侧中心粒的纺锤体微管合来自两侧中心粒的纺锤体微管染色体剧烈运动，挪向细胞中央染色体剧烈运动，挪向细胞中央3.中期中期 metaphase染色体排列于赤道板（染色体排列于赤道板（metaphase plate）上）上，姐妹染，姐妹染色单体色单体两侧动粒分别结合于相反的纺锤体极，受力两侧动粒分别结合于相反的纺锤体极，受力均等4.后期后期 anaphase姐妹染色单体分开并向两级迁移姐妹染色单体分开并向两级迁移极微管不断延长，动粒微管逐渐缩短极微管不断延长，动粒微管逐渐缩短细胞两端的纺锤体极（中心体）进一步远离细胞两端的纺锤体极（中心体）进一步远离5.末期末期 telophase 子染色体分别到达两极，动粒微管消失子染色体分别到达两极，动粒微管消失核膜重建核膜重建染色质重新疏松，核仁重现染色质重新疏松，核仁重现6.胞质分裂胞质分裂 cytokinesis始于后期，止于末期始于后期，止于末期若核分裂后不发生胞质分裂，则形成多核细胞若核分裂后不发生胞质分裂，则形成多核细胞动动物物细细胞胞-通通过过胞胞质质收收缩缩环环（contractile ring）的的收收缩缩实实现现，收收缩缩环环由由大大量量平平行行排排列列的的肌肌动动蛋蛋白白与与肌肌球球蛋蛋白白等等组组成成。

形形成成的结构也称的结构也称分裂沟（分裂沟（cleavage furrow）分裂由外而内分裂由外而内植植物物细细胞胞-在在细细胞胞中中央央产产生生细细胞胞板板，与与周周围围细细胞胞壁壁汇汇合合后将细胞分开后将细胞分开分裂由内而外分裂由内而外正在进行胞质分裂的正在进行胞质分裂的正在进行胞质分裂的正在进行胞质分裂的Sp2/0-Ag14Sp2/0-Ag14骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞末期末期前期前期中期中期后期后期着丝粒着丝粒凝缩凝缩凝缩凝缩去凝缩去凝缩去凝缩去凝缩间期间期分离分离分离分离(三三)有丝分裂各阶段发生事件的调节机制有丝分裂各阶段发生事件的调节机制、染色体的凝集、染色体的凝集凝集素（凝集素（condensin）在染色体凝集过程中发挥）在染色体凝集过程中发挥重要作用重要作用黏合素（黏合素（cohesin）介导染色单体结合介导染色单体结合有丝分裂器的形成与子染色体分离：、有丝分裂器的形成与子染色体分离：由微管组装和动力（马达）蛋白的共同作用：由微管组装和动力（马达）蛋白的共同作用：微管组装与解聚：微管组装与解聚：在（在（+）端发生聚合和解聚，调节纺锤体微管的长度端发生聚合和解聚，调节纺锤体微管的长度。

微管动力蛋白（马达蛋白）：微管动力蛋白（马达蛋白）：驱动蛋白（驱动蛋白（kinesin）向（）向（+）端运动）端运动 动力蛋白（动力蛋白（dynein）向（）端运动）向（）端运动-调节极微管之间的滑动、染色体的运动等调节极微管之间的滑动、染色体的运动等纺锤体的组装（）纺锤体的组装+（2）染色体的捕获及排列）染色体的捕获及排列（）染色体的分离机制（）染色体的分离机制后期后期A：动粒微管（动粒微管（+）解聚缩短，拉动染色解聚缩短，拉动染色体移向两级体移向两级动粒处的马达蛋动粒处的马达蛋白帮助促进染色体移白帮助促进染色体移动后期后期+模型模型模型模型1 1染染色色体体向向两两极极移移动动及及动动粒粒微微管管(+)端端逐逐渐渐解解聚聚的的动动力力来自来自ATP驱动的马达蛋白驱动的马达蛋白动粒微管动粒微管动粒微管动粒微管动动动动 粒粒粒粒动动动动 粒粒粒粒ATPATP驱动驱动驱动驱动 马达蛋白马达蛋白马达蛋白马达蛋白染色体染色体染色体染色体染色体移动方向染色体移动方向染色体移动方向染色体移动方向模型模型2动粒微管动粒微管动动 粒粒动动 粒粒染色体染色体微管高亲微管高亲合力蛋白合力蛋白染色体移动方向染色体移动方向染染色色体体向向两两极极移移动动的的动动力力来来自自动动粒粒微微管管(+)端端的的逐逐渐解聚渐解聚后期后期B B：极微管（极微管（+）端聚合）端聚合延长，极微管上的马达蛋延长，极微管上的马达蛋白促使其互相滑动远离，白促使其互相滑动远离，推动两极更加远离推动两极更加远离；同时星体微管马达蛋同时星体微管马达蛋白直接拉动两极更加远离。

白直接拉动两极更加远离电镜照片电镜照片电镜照片电镜照片媒介物媒介物驱动蛋白驱动蛋白驱动蛋白驱动蛋白运输方向运输方向一极纺锤体微管一极纺锤体微管一极纺锤体微管一极纺锤体微管-+另一极纺锤体微管另一极纺锤体微管另一极纺锤体微管另一极纺锤体微管-+运输方向运输方向两组极微管相互滑动机制图解两组极微管相互滑动机制图解两组极微管相互滑动的电镜照片两组极微管相互滑动的电镜照片、核膜的崩解与再组装机制、核膜的崩解与再组装机制 与核纤层蛋白（与核纤层蛋白（lamin）的磷酸化与去磷酸化修饰有）的磷酸化与去磷酸化修饰有关Lamin 磷酸化磷酸化Lamin 去磷酸化去磷酸化核膜小泡融合核膜小泡融合染色质疏松染色质疏松、胞质分裂机制、胞质分裂机制、核分裂先于胞质分裂的调控机制、核分裂先于胞质分裂的调控机制 1）细胞周期调控系统激活有丝分裂需要的蛋白的同）细胞周期调控系统激活有丝分裂需要的蛋白的同时，使胞质分裂所需要的蛋白失活；时，使胞质分裂所需要的蛋白失活；2）在形成有功能的收缩环之前不会发生胞质分裂，）在形成有功能的收缩环之前不会发生胞质分裂，收缩环的形成需要染色体分至两极后留下的中央纺收缩环的形成需要染色体分至两极后留下的中央纺锤体参与。

锤体参与三、减数分裂三、减数分裂(meiosis)产生单倍体配子细胞的分裂方式产生单倍体配子细胞的分裂方式一）减数分裂的一般过程（一）减数分裂的一般过程减数分裂减数分裂 I减数分裂减数分裂 II同源染色体通过联会实现染色体部分片段的交换，同源染色体通过联会实现染色体部分片段的交换，然后分开然后分开姐妹染色单体分开姐妹染色单体分开1、减数分裂、减数分裂 I（1）前期）前期 I细线期细线期偶线期偶线期粗线期粗线期双线期双线期终变期终变期中期中期 I细线期细线期 leptotene 染色质开始凝集，光镜下呈细线状，具有念珠状的染色质开始凝集，光镜下呈细线状，具有念珠状的染色粒偶线期偶线期 zygotene 同源染色体配对同源染色体配对-联会（联会（synapsis）粗线期粗线期 pachytene 始于联会完成时，光镜下已能看清姐妹染色单体始于联会完成时，光镜下已能看清姐妹染色单体同源染色体的非姊妹染色单体间发生交换同源染色体的非姊妹染色单体间发生交换联会复合体联会复合体 二价体二价体 四分体四分体 每对同源染色体间通过每对同源染色体间通过联会复合体（联会复合体（synaptonemal complex，SC）结合，称为结合，称为二价体（二价体（bivalent）；含；含四条姐妹染色单体，称为四条姐妹染色单体，称为四分体（四分体（tetrad）。

SC电镜下为电镜下为3条纵带状结构：两边条纵带状结构：两边侧生组分，侧生组分，中间中间中央组分，中央组分，互相互相以以横纤维横纤维相连SC上有上有重组小节重组小节(recombination nodules)，含有多种酶，非姐妹，含有多种酶，非姐妹染色单体的染色质在此处局部结染色单体的染色质在此处局部结合，发生合，发生DNA交换SC形成于形成于偶线偶线期，成熟于粗线期，期，成熟于粗线期，消失于双线期消失于双线期联会复合体（联会复合体（synaptonemal complex，SC）双线期双线期 diplotene 联会复合体消失，同联会复合体消失，同源染色体分离，只有源染色体分离，只有少数点仍连接，称为少数点仍连接，称为交叉（交叉（chiasmata）交叉逐渐移向染色体交叉逐渐移向染色体两端，称为两端，称为端化端化(terminalization)双线期双线期RNA合成异常活跃，部分染色体解旋：合成异常活跃，部分染色体解旋：如如两两栖栖类类、爬爬行行类类、鸟鸟类类等等卵卵母母细细胞胞中中，RNARNA合合成成活活跃跃，二二阶阶体体解解螺螺旋旋而而形形成成灯灯刷刷染染色色体体这这一一时期是卵黄积累的时期。

时期是卵黄积累的时期许许多多动动物物卵卵细细胞胞在在双双线线期期停停留留的的时时间间非非常常长长如如人人的的卵卵母母细细胞胞在在五五个个月月胎胎儿儿中中已已达达双双线线期期，而而一一直到排卵期（直到排卵期（12-5012-50岁）都停在双线期岁）都停在双线期减数分裂前期减数分裂前期的分期及其所需时间图解的分期及其所需时间图解减数分裂前期减数分裂前期I中染色体联会和去联会的时空变化图解中染色体联会和去联会的时空变化图解染色单体染色单体1染色单体染色单体3染色单体染色单体2染色单体。