细胞增殖多媒体.ppt
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1、第十二章 细胞周期与细胞分裂,第五节 细胞增殖与医学,第一节 细胞增殖的方式,第二节 细胞增殖的周期性,第三节 周期各时相的特点,第四节 细胞增殖的调节,思考题,第六节 减数分裂和生殖.,人来源于人 人的繁殖“一切细胞来自细胞”细胞的增殖,细胞增殖是细胞生命活动的基本特征之一,何为细胞增殖?,细胞增殖(cell proliferation)是细胞通过生长和分裂使细胞数目增加的过程。,细胞增殖的意义:,1、细胞增殖是一切生物机体结构建立的基础。一个受精卵细胞 约1.51012个细胞的婴儿 约 201.51012个细胞的成人机体2、细胞增殖是机体维持正常生命活动的必要方式之一 如衰老死亡细胞的更新
2、。3、细胞增殖是机体损伤的修复基础。4、细胞增殖是生命延续的一种必需的生物学行为。产生生殖细胞,繁殖后代。产生免疫细胞,抵抗病菌的侵袭,维持机体的生存。,细胞增殖有十分精确的调控机制,表现出严格的时间和空间的顺序性,如果异常就会产生疾病。如造血细胞生成的速率小于血液中细胞死亡的速率,就会造成贫血;机体局部细胞无休止的分裂就会产生肿瘤;细胞增殖过程中染色体分配异常就会导致染色体病。所以探讨细胞增殖的机理对于医学的理论和实践有十分重要的意义。,第一节 细胞增殖的方式,1、无丝分裂(amitosis),分裂过程中没有纺锤体和染色体的形成,无纺锤丝的出现,故名无丝分裂。是低等动物(如细菌)增殖的主要方
3、式。,(间期的细胞直接一分为二),2、有丝分裂(mitosis)分裂过程中有纺锤体和染色体的形成,有纺锤丝出现,故名有丝分裂。子细胞中遗传物质均等分配。是真核细胞主要的增殖方式。3、减数分裂(meiosis)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,结果染色体数目减半,故名减数分裂。,第二节 细胞增殖的周期性,一、细胞周期及各时相的划分 细胞增殖具有周期性:,细胞增殖周期概念,DNA合成前期(G1期)间期 DNA合成期(S期)DNA合成后期(G2期)前期 分裂期(M)中期 后期 末期,细胞增殖周期:指连续分裂的细胞从亲代细胞分裂结束开始到子代细胞分裂结束
4、为止所经历的全过程,简称细胞周期(cell cycle)。,细胞周期,每次细胞周期活动必须完成四项任务:,DNA复制细胞结构和功能性物质的合成细胞分裂器和信息传递机制的建立细胞核和细胞质分裂,人们习惯于用“园”表示具有周期性的事件,细胞周期各时相的划分,合成前期(期)细胞增殖周期(TC)合成期(期)合成后期(期)分裂期(M)细胞周期各个阶段所需时间分别为:TG1、TS、TG2、TM TC=TG1+TS+TG2+TM 单位:小时,二、细胞周期时间,不同生物或不同组织细胞的周期时间有很大差别:有的只需几十分钟,如早期胚胎细胞;有的要几十个小时,如某些上皮细胞和离体培养细胞;有的要1-2年(肝、肾实
5、质细胞)甚至更长的时间。,细胞周期时间:(cycle time,TC)细胞增殖过程所经历的时间则称为细胞周期时间。,不同细胞的周期时相差别很大:,TC TG1 TS TG2 TM TC-TG1小鼠食道上皮 87 75 7.2 4.1 0.7 12小鼠腹壁上皮 151 139 6.2 5.3 0.5 12 人大肠粘膜 24 10 11.5 2 0.5 14 人宫颈癌 20 8 6.8 4.5 1.5 12人羊膜 19.4 9.8 6.8 2.2 0.6 9.6大鼠肝 47.5 28 16 1.8 1.7 15.5人肺成纤维细胞 16.8 6 6 4 0.8 10.8,细胞,时相(小时),从表中可
6、看出:,不同细胞的TC差别很大TC与 TG1的变化一致TS+TG2+TM 值比较稳定,约12-24小时TM 较小,约1小时左右,三、新的细胞周期概念,细胞周期室(cell cycle conpartments):指在依DNA含量变化划分为四个时期的基础上,又依据RNA含量变化将周期划分为个室。,ST,细胞周期概念的发展,分期 分期根据 静止期 染色体形态的变化 分裂期DNA合成前期(G1期)染色体形态的变化DNA合成期(S期)和DNA含量的变化DNA合成后期(G2期)分裂期 染色体形态的变化 DNA含量的变化细胞周期室(12室)RNA和蛋白质含量的变化,细胞周期各时相DNA含量的变化,第三节
7、细胞周期各时相的特点,特点:大量合成物质决定细胞周期时间决定细胞的前途,一、期(合成前期),期的物质合成,是细胞的生长期,大量合成物质,结构和功能逐渐成熟。主要是及蛋白质的合成,如复制所需要的酶及各种前体物质、有丝分裂抑制因子及复制因子、启动蛋白质的合成等。,期的时间变化,影响1期细胞是否进入周期的因素很多,如各种生长因子、营养物质、射线等,可调控细胞周期进程。G1早期启动蛋白质(trigger protein)的合成速率决定细胞周期时间,因为其合成速率不同,达到阈值的时间不同。,控制点(restriction point,R):G1早期与G1晚期之间及G1期末对坏境因素的敏感点,是调节细胞周
8、期开和关的”阀门”,控制着细胞周期的进程,也称限制点。,期细胞的增殖状态,通过1期控制点的调节,1期细胞可有三种去向:,分化:即失去增殖能力,而合成其功能性蛋白走向分 化,又称不育细胞或终末细胞。如红细胞、肌 细胞、神经元等。持续增殖:越过R点,继续增殖。如皮肤生发层细胞,骨髓造血细胞等。暂不增殖:又称期细胞,如肝肾胰的实质细胞等。肝切除后开始分裂修复。,1期细胞的三种去向:,0 期细胞的特点:表型分化的细胞,其性质与1期相似,因此,可视为延长了的1期细胞 暂停分裂 可恢复增殖能力 对药物的敏感性差,期细胞:即部分G1期细胞离开周期暂停分裂,当给予适宜的刺激时又可进入周期开始分裂,这类细胞称为
9、0期细胞。,二、期(合成期),期是复制的时期,是细胞增殖的基础。增殖的物质基础是细胞质和遗传物质的倍增,前者贯穿整个细胞周期,后者仅限于S期。S期的特点:复制。组蛋白、非组蛋白等蛋白质的合成。包括 与复制相关的酶如聚合酶、胸苷 激酶、胸苷酸合成酶等的合成;,DNA复制的特点:半保留性(半保留复制)双向复制(复制方向为53)半不连续性不对称性互补性(遵循碱基互补配对原则)。,示半保留复制,半保留复制:复制后的子代DNA分子与原DNA分子完全相同,而且子代DNA分子的两条核苷酸链中,一条是亲代的,一条是新合成的,故名半保留复制。,DNA复制为多起点双向复制(由起始点向两侧推进)。复制单位为复制子(
10、含有一个复制起点,能独立进行复制的DNA区段)。复制方向为53。,复制时,在起点的两侧各形成一个复制叉。,三、(合成后期),复制完毕到细胞分裂之前的时期,此期含量为,比1期高一倍。特点:复制因子的失活;为进入期作准备。有丝分裂促进因子的活化,细胞骨架系统(如微管蛋白)蛋白合成。,四、期(有丝分裂期),期时间短,特点:细胞核发生急剧而明显的形态学变化。分裂期是一个连续的过程,为便于叙述而分为四个时期,即前、中、后、末期。,动画,各期特点如下:,前期 中期 后期 末期染色质凝集 染色体形成 着丝粒分离 染色体解旋分裂极确定 纺锤体形成 染色体移向两极 核膜核仁形成 核膜核仁消失“赤道板”形成 胞质
11、分裂,动画,M期发生的主要事件有:,(1)染色质组装形成染色体;,(2)有丝分裂器形成;,(3)核膜和核仁的消失与重建;,(4)收缩环形成及胞质分裂。,有丝分裂器:,有丝分裂器是由纺锤体、染色体和中心体共同组成的临时性结构。,胞质分裂,试想一想,46条染色质(每条染色体DNA长度约40000 m)绕在一个很小的范围内(细胞核直径约30m),如何平均分配?,染色体形成的意义完成遗传物质的平均分配,只有绕成一个个线团,才能平均分配。,M+G1G1 PCCM+S S PCCM+G2 G2 PCC,超前凝集染色体(PCC):将间期和期细胞融合,由于的作用,可使间期细胞出现染色质凝集,核被膜破裂及核仁消
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