细胞的增殖与分化－医学细胞生物学

细胞的增殖与分化－医学细胞生物学内容摘要：

细胞的增殖与分化－医学细胞生物学 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。 受精卵 胚胎 完整机体200余种、 2× 1014个细胞，构造无比复杂。 无丝分裂 ( 有丝分裂 ( 减数分裂 (一节 细胞分裂分裂过程中没有染色体和纺锤体的形成， 低等生物（如细菌）主要的增殖方式。 分裂过程中有染色体和纺锤体的形成，子细胞中遗传物质均等分配，是真核细胞主要的增殖方式。 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。 一、无丝分裂 (糖体丝分裂 (1 前期 ( 前中期 ( 中期 ( 后期 ( 末期 ( 胞质分裂 ( 从后期开始延续至末期。 染色质凝集成染色体；每条染色体含 2姐妹染色单体，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。 有丝分裂器（纺锤体、星体）形成。 1. 前期 ) 有丝分裂的一般过程 中心粒在 在前期移向细胞两极 ， 两个中心体之间形成纺锤体微管；前期末核膜解体时 ， 中心体已到达两极 ， 并形成纺锤体。 中心体发出的三种微管结构：极微管（ 动粒微管（ 星体微管（ 体微管 动粒微管 极微管中心体纺锤体极动粒 有丝分裂器（ 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： 纺锤体（ 极微管 + 动粒微管 星体（ 星体微管2. 前中期 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。 3. 中期 ，姐妹染色单体 两侧动粒分别结合于相反的纺锤体极，受力均等。 4. 后期 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。 细胞两端的纺锤体极（中心体）进一步远离。 5. 末期 子染色体分别到达两极，动粒微管消失。 核膜重建。 染色质重新疏松，核仁重现。 6. 胞质分裂 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。 动物细胞 质收缩环 （ 的收缩实现， 收缩环由大量平行排列的肌动蛋白与肌球蛋白等组成。 形成的结构也称 分裂沟 （。 分裂由外而内。 植物细胞 细胞中央产生 细胞板 ， 与周围细胞壁汇合后将细胞分开。 分裂由内而外。 (二 ) 有丝分裂的调节机制、染色体的凝集 黏合素（ 导染色单体结合； 凝集素（ 染色体凝集过程中发挥重要作用。 、有丝分裂器的形成与子染色体分离：（）纺锤体的组装（）纺锤体“捕获”染色体 由微管组装和马达蛋白的共同作用：微管组装与解聚：在（ +）端发生聚合和解聚，调节纺锤体微管的长度。 微管马达蛋白：驱动蛋白（ （ +）端运动动力蛋白（ （ -）端运动节极微管之间的滑动、染色体的运动等。 前期 中期（）染色体的分离机制后期 A：动粒微管（ +）解聚缩短，拉动染色体移向两级。 动粒处的马达蛋白帮助促进染色体移动。 后期+ + + +后期 B：极微管（ +）端聚合延长，极微管上的马达蛋白促使其互相滑动远离， 推动两极更加远离 ；同时星体微管马达蛋白直接拉动两极更加远离。 、核膜的崩解与再组装机制与核纤层蛋白（ 磷酸化与去磷酸化修饰有关。 酸化磷酸化核膜小泡融合染色质疏松、胞质分裂机制、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，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。 三、减数分裂 ( 产生单倍体配子细胞的分裂方式。 （一）减数分裂的一般过程 减数分裂 I 减数分裂 后分开。 姐妹染色单体分开。 1、减数分裂 I（ 1）前期 线期 粗线期双线期 终变期 中期 染色质开始凝集，光镜下呈细线状，未能看清姐妹染色单体（单价体）。 偶线期 每对 同源染色体配对 会（ ，形成 联会复合体（ ，称为 二价体（。 电镜下为 3条纵带状结构：两边侧生组分， 中间 中央组分， 互相以 横纤维 相连。 组小节 (含有多种酶，非姐妹染色单体的染色质在此处局部结合，发生 熟于粗线期，消失于双线期。 联会复合体（ 粗线期 光镜下已能看清姐妹染色单体。 含四条姐妹染色单体，称为 四分体（。 同源染色体的非姊妹染色单体间发生交叉互换。 双线期 同源染色体分离，只有少数点仍连接。 交叉 端化 (终变期 染色体进一步凝集，核仁、核膜消失。 四分体交叉端化进一步发展，交叉数目减少，通常仅存于端部。 纺锤体组装形成。 （ 2）中期 I 每条同源染色体的动粒二合为一，四分体的两个动粒分别连接于两极的纺锤体微管。 四分体端部交叉仍结合在一起。 （ 3）后期 I 带重组成分的同源染色体彼此分开，分别向两极移动。 同源染色体随机分向两极。 （ 4）末期 倍数染色体 ，但含 二倍数为间期 I 复制。 2、减数分裂 分为前期 期 分体）、后期 分体）、末期 过程与有丝分裂相似。 4个子细胞含 单倍数染色体 ，含 单倍数 为间期。 有丝分裂 减数分裂分裂细胞 体细胞 及 生殖细胞 生殖细胞分裂次数 一次 两次复制次数 一次 一次变 减半分裂过程 无联会、交叉、四分体；着丝粒分裂有联会、交叉、四分体；减数分裂 I 着丝粒不分裂分裂结果 产生 2个子细胞，染色体数目不变形成 4个子细胞，染色体数目减半遗传物质不变，体现遗传的稳定性遗传物质改变，体现遗传的多样性减数分裂与有丝分裂比较（二）减数分裂的特征和意义1、 保证人类染色体数目稳定。 非同源染色体随机组合，保证物种多样性。 配子种类至少为 2n。 在人类细胞中 n = 232、同源染色体的配对与分离 使同源染色体间发生遗传重组，极大增加遗传的多样性。 保证同源染色体准确分离。 3、性染色体配对 雄性个体 X、 介导二者产生区域配对并交叉互换。 （三）异常的减数分裂 产生染色体数目异常的配子，受精后产生异常胚胎，多数死亡，或发育成患者，如人类的唐氏综合征。 减数分裂中的分离错误较易发生于雌性个体，且错误概率随母体年龄增长而增高。 第二节 细胞周期一、细胞周期 (基本概念一个细胞经过一系列生化事件而复制它的组分，然后一分为二，这种周期性的复制和分裂过程。 间期 细胞生长的主要阶段，物质代谢极为活跃，合成大量的 及 发蛋白、钙调蛋白和细胞周期蛋白等）。 、 二、细胞周期各时相的动态关系与生物大分子的合成 从增殖的角度来看 ， 可将高等动物的细胞分为三类： 连续分裂细胞 ：如表皮生发层细胞、部分骨髓细胞。 不分裂细胞 ：指不可逆地脱离细胞周期，不再分裂的细胞，又称终端细胞。 如神经、肌肉、多形核细胞等。 静止 休眠细胞 ：暂不分裂、但在适当的刺激下可重新进入细胞周期，称 如淋巴细胞、肝、肾细胞等。 2、 S 期 蛋白、非组蛋白等染色质组成蛋白亦在此期合成，并入核与 中心粒也在 、 合成进入 细胞分裂做准备。 期进入非常关键。 成熟促进因子（ 种促进 白激酶 ，通过促进靶蛋白的磷酸化而改变其生理活性。 为异二聚体，由一个 催化亚基(具有激酶活性 ) 和一个调节亚基 (细胞周期蛋白 B，组成。 4、 M 期 染色体分离及胞质分裂。 三、细胞周期的调控（一）研究细胞周期调控的常用真核细胞系统1、裂殖酵母与 芽殖酵母 单细胞真菌，其周期调控过程与人类细胞类似，且增殖迅速，利于研究。 2、爪蟾胚胎细胞 受精卵与早期胚胎细胞个体大（易于操作），含大量细胞分裂所需蛋白质，增殖迅速（几乎无 2期）。 3、体外培养的哺乳动物细胞 避免动物个体实验的复杂与困难。 （二）细胞周期调控系统的组成 其活性受到 调节，必须与 合才能被激活。 动或调节 丝分裂、胞质分裂等细胞周期主要事件。 可将特定蛋白磷酸化，促进细胞周期运行。 目前已知 、细胞周期蛋白 与 细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶(1) (胞周期蛋白依赖性蛋白激酶必须与 是一类蛋白激酶， 通过磷酸化多种与细胞周期相关的蛋白，在细胞周期调控中起关键作用。 在细胞周期的不同阶段，不同的 此引发或调控细胞周期的主要事件。 （ 2） 细胞周期蛋白） 在每一个细胞周期都经历了合成和降解的循环过程，含量呈周期性变化。 在脊椎动物中已知有 、 B 、 D、 有保守序列周期蛋白框（ 介导与 仅能与特定 合而使其活化，而且还“指引” 而诱。