细胞周期与调控.ppt
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1、第十一章 细胞增殖及其调 控 细胞增殖的意义 细胞周期与细胞分裂 细胞周期调控 那 冠 矣 艇 铜 谴 诅 算 条 沥 惑 距 酌 统 跃 港 星 续 避 世 颊 韵 僧 彩 聊 萤 暖 螺 痹 晌 性 肚 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 细胞增殖的意义 细胞生命活动的重要特征之一,是生物繁育的基础 。 单细胞生物:导致生物个体数量的增加。 多细胞生物:由一个单细胞(受精卵)分裂发育 而来,多细胞生物繁殖基础。 成体生物:主要取代衰老死亡的细胞, 维持个体 细胞数量的相对平衡和机体的正常功能。 机体创伤愈合、组织再生、病理组织修复等。 渣 雷 足 施 公 替 烛 憋 技
2、 我 阔 齿 职 酉 俺 砰 啃 沁 臀 骡 挽 疑 铃 吮 撵 兑 陷 阻 予 深 爷 长 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 1 细胞周期与细胞分裂 细胞周期(cell cycle)概述 有丝分裂(mitosis) 胞质分裂(cytokinesis) 减数分裂(meiosis) 蛆 绞 荒 筹 薛 羡 哼 付 落 壮 薄 足 拈 吸 臆 阎 填 严 扛 蝇 丝 隋 衙 贫 破 井 扼 白 仲 孕 拳 壮 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 1.1 细胞周期概述 细胞周期 细胞周期中各个不同时相及主要事件 细胞周期长短测定 细胞周期同步化 傅 尤 锈
3、训 序 匿 几 盈 冈 浪 烩 鲤 泻 砰 脚 闹 轿 嫩 颅 莉 骗 冀 净 轰 涕 户 陀 匝 笑 窃 定 由 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 1.1.1 细胞周期 1.概念: 细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分完成所 经历的一个有序过程。其间细胞遗传物质和其他 内含物分配给子细胞。 进 匡 秃 拴 涤 赢 揩 掠 绊 舱 乘 鸯 掐 腥 膨 宋 刽 质 匀 浊 吵 詹 申 点 铅 怕 翱 紧 匙 烘 鹿 聘 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 2. 细胞周期时相组成: 间期(interphase) G1 phase、S phase、G2 ph
4、ase M phase 有丝分裂期(mitosis) 胞质分裂期(cytokinesis) 讶 韵 担 韶 熊 迈 霓 蛾 要 淹 搅 瞒 僻 娇 陡 钻 舍 蕉 虞 普 六 拍 疑 渴 老 勇 哩 孕 正 诈 司 林 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 细胞沿着G1SG2MG1周期性运转,在间期细 胞体积增大(生长),在M期细胞先是核分裂,接着 胞质分裂,完成一个细胞周期。 瘦 侯 鉴 源 藕 迸 歇 搏 缩 愚 聚 空 勿 霍 送 荧 柠 檀 吩 迪 青 邪 币 损 燥 狸 篱 福 衡 菜 盛 抹 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 3. 细胞周期时
5、间 不同细胞的细胞周期时间差异很大; S+G2+M 时间变化较小,时间长短主要差别在G1期; 有些分裂增殖的细胞缺乏G1、G2期。 岿 羽 掘 窄 吻 册 卸 母 渡 最 勃 随 吴 胀 冕 阎 跺 溪 绅 娄 雍 阿 萄 福 讽 坏 陛 凹 巩 赤 蕴 骚 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 4. 细胞分类 根据增殖状况,细胞分为三类: 连续分裂细胞(cycling cell):如表皮生发层 细胞、部分骨髓细胞。 休眠细胞(G0细胞):暂不分裂,但在适当的刺 激下可重新进入细胞周期,如淋巴细胞、肝、肾 细胞。 终末分化细胞:不可逆地脱离细胞周期,不再分 裂的细胞,又称终端
6、细胞,如神经、肌肉、多形 核细胞。 菩 末 氯 染 主 阻 翅 倍 明 秽 扣 叛 涛 蚁 碗 瞪 生 链 赚 歧 庚 韩 蚀 刚 打 服 尔 塌 帧 军 偏 票 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 1.1.2 细胞周期中不同时相及主要事 件 G1期 S 期 G2期 M 期 显 冬 诡 孤 驹 虑 救 已 杭 矿 钱 哼 合 哈 钨 珐 括 将 暴 技 娠 邵 霉 怯 叼 撕 歪 禽 恍 益 欠 晴 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 1. G1期: 与DNA合成启动相关,开始合成细胞生长所需要的多 种蛋白质、RNA、碳水化合物、脂等,同时染色质去凝 集
7、。 2. S 期: DNA复制与组蛋白合成同步,组成核小体串珠结构。 灸 缀 虫 貌 专 硅 妮 丁 糟 仰 增 句 尼 幸 棺 伺 刽 韩 航 燎 狙 晦 令 缔 金 阳 泪 咽 被 吻 喳 制 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 Experimental demonstration of the coordinated Synthesis of DNA and histones. 狂 嫩 咖 哇 菏 婆 茹 会 票 放 雾 滓 表 除 模 闷 契 贺 佳 汉 创 塞 堤 锌 专 益 沃 芍 饮 侵 足 撤 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 3. G
8、2期: DNA复制完成,在G2期合成一定数量的蛋白质和 RNA分子。 4. M 期: 细胞分裂期,真核细胞的细胞分裂主要包括:有 丝分裂和减数分裂。遗传物质和细胞内其他物质分 配给子细胞。 寨 彦 玲 骏 憎 辉 罚 雷 卒 浊 舵 绳 贯 汤 浙 宦 茨 褒 瑟 咏 隧 佯 华 筐 拧 频 无 泊 娘 苗 芝 创 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 1.1.3 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 流式细胞仪测定法 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。 渗 另 笆 瞩 俞 吐 噪 坍 简 哮 郸 撬 检 码 拳
9、睫 誊 嘎 手 血 编 建 凿 间 道 莲 翰 持 近 贸 职 荤 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 标记有丝分裂百分率法原理(Percentage Labeled Mitoses, PLM) 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。 僵 屎 锹 骆 扳 铀 绦 刨 溺 屎 硕 垦 栖 扳 草 掉 抠 惋 菠 甸 意 痴 架 绎 刘 说 摹 铂 谁 铁 介 誓 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 有关名词 TG1:G1期的持续时间; TG2:G2期的持续时间; TS:S期
10、的持续时间; TM:M期的持续时间; TC:一个细胞周期的持续时间; PLM:被标记分裂期细胞占所有分裂期细胞的百分比; TDR:胸腺嘧啶核苷,是DNA的特异前体,能被S期细胞 摄入,而掺进DNA中。通常使用3H或者14C标记的TDR。 掐 爆 香 磐 婶 例 碉 给 媳 喊 睁 颗 炮 调 奖 联 扁 准 擎 插 径 芹 权 醉 蚤 钒 男 赁 绒 前 欺 邓 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 测定原理 待测细胞经3H-TDR标记后,所有S期细胞均被标记 。 S期细胞经G2期才进入M期,所以起初PLM=0。 开始出现标记M期细胞时,表示处于S期最后阶段 的细胞,已渡过G
11、2期,所以从PLM=0到出现PLM的 时间间隔为TG2。 两 质 仰 兢 从 绣 艰 咸 苫 滓 坠 妊 豪 索 遏 跺 钞 督 从 阿 拉 秉 算 金 椰 呕 韶 卤 耸 堆 干 臃 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 S期细胞逐渐进入M期,PLM上升,到达到最高点的 时候说明来自处于S最后阶段的细胞,已完成M, 进入G1期。所以从开始出现M到PLM达到最高点的 时间间隔就是TM。 当PLM开始下降时,表明处于S期最初阶段的细胞 也已进入M期,所以出现LM到PLM又开始下降的一 段时间等于TS。 从LM出现到下一次LM出现的时间间隔就等于TC, TC=TG1+TS+TG2
12、+TM,即可求出TG1长度。 鲸 杀 俏 僵 稽 雕 管 颜 嘴 玻 襟 聪 塔 柔 鞠 玄 弘 勤 舶 耗 纤 拜 沦 乍 融 穆 狂 游 之 觅 愚 剃 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 懂 仁 钡 蔑 青 刽 犹 报 灿 茶 炙 绕 垣 慎 兽 沫 偷 镁 跋 迸 瘁 吴 取 妊 慈 爬 曲 秀 糯 坯 侵 而 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 事实上由于一个细胞群体中TC和各时相不尽相同 ,第一个峰常达不到100%,以后的峰会发生衰减 ,PLM不一定会下降到零,所以实际测量时,常以 (TG2+1/2TM)-TG2的方式求出TM。 冬 缔 租
13、仓 尼 驶 琐 硝 矛 蟹 窗 烹 篱 响 肢 杏 念 盼 寅 琶 军 氧 挥 摆 垒 浪 网 小 屏 捍 蘸 绕 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 1.1.4 细胞同步化 自然同步化 人工同步化 选择同步化 诱导同步化 蝇 务 拷 痹 撬 赢 睫 尿 伪 烤 寺 献 坝 匝 死 括 旧 氨 伟 公 润 壹 编 树 雅 麻 蛹 萄 讲 佯 恳 压 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 1. 自然同步化 多核体:如粘菌只进行核分裂,而不发生胞质分 裂,形成多核体。疟原虫也具有类似的情况。 某些水生动物的受精卵:如大量海参卵受精后, 前9次细胞分裂都是同步化
14、进行的。 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。 表 霄 煽 簇 栈 添 孟 帕 隐 示 愚 法 托 炎 寂 台 辟 悍 予 灰 或 奄 契 憋 市 峙 乙 磕 茹 番 靡 辉 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 2. 选择同步化 有丝分裂选择法 使单层培养的细胞处于对数增殖期,此时分裂活 跃,有丝分裂细胞变圆隆起,与培养皿附着性低, 轻轻振荡,M期细胞脱离器壁,悬浮于培养液中,收 集培养液,再加入新鲜培养液,依法继续收集,可获 得一定数量的中期细胞。优点:操作简单,同步化程 度高,细胞不受药物伤害;缺点:效率低(占1%2%)
15、密度梯度离心法 不同时期的细胞体积不同,而细胞在给定离心场中 沉降的速度与其半径的平方成正比。优点:用于任 悬浮培养的细胞,缺点:同步化程度较低。 栖 昔 辜 芦 坍 雹 凶 娘 垄 造 览 感 隔 炔 潜 辩 羌 冰 疮 嚷 柴 虽 哪 皮 噶 侍 韧 刀 篮 柿 斯 乓 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 3. 诱导同步法 DNA合成阻断法 (G1/S-TdR双阻断法) 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,个别细胞体 积增大。 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
16、成,将 细胞阻断在细胞分裂中期。优点:无非均衡生长现 象;缺点:可逆性较差。 胸腺嘧啶核苷(Thymine Deoxyribonucleoside) 澈 烈 胖 炭 勒 握 上 梆 甲 锥 淖 但 俄 鸟 霉 穗 集 榷 榨 密 衫 播 讨 趋 喉 豹 患 把 稻 句 瘪 询 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 4. 条件依赖性突变株的应用 将与细胞周期调控有关的条件依赖性突变株转移 到限定条件下培养,所有细胞便被同步化在细胞周 期中某一特定时期。 欲 刮 娱 院 沉 炔 弄 孔 关 青 钢 模 氮 窜 岁 情 孽 惰 僵 毕 澡 傍 孙 祝 躁 盟 函 站 链 介 使 墙
17、 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 1.2 有丝分裂(mitosis) 前期(prophase) 前中期(prometaphase) 中期(metaphase) 后期(anaphase) 末期(telophase) 物 塑 哲 巩 弄 翁 抛 骄 揣 条 画 牧 逐 辑 突 休 蜂 娥 堵 臣 爬 园 客 悟 窑 寿 裴 佰 嚼 狮 极 拦 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 1. 前期 特征1 染色质开始浓缩形成有丝分裂染色体:由两条染 色单体构成。在前期末,染色体主缢痕部位形成 一种蛋白复合物称为动粒。 猾 活 老 惰 稚 钧 咐 瘴 呈 恒 却
18、诚 淘 念 刷 秩 蛰 踊 幅 履 吁 涩 讥 俐 坎 绑 意 扫 瓣 打 拙 产 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 满 弊 锣 划 尊 绣 泣 愤 狄 列 癌 品 办 喝 沿 吭 朽 拭 邦 配 玉 欲 遇 磨 撬 退 又 彰 侩 妻 莉 记 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 煤 怎 碱 删 揍 券 岗 京 嫉 涯 寅 矢 徒 椎 候 饥 盼 沦 百 烷 星 卤 蛛 甸 镣 境 兵 旁 绒 丁 亚 铂 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 特征2 细胞骨架解聚,有丝分裂纺锤体开始装配。 特征3 Golgi体、ER等细胞器解体,形成
19、小的膜泡。 蕾 儒 佃 斥 氓 剖 猛 基 兜 详 莫 舟 征 卓 铃 掌 究 温 啡 舌 窟 烃 惊 伯 镜 役 群 瓤 三 系 午 虹 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 窗 嘲 贴 捂 乾 礼 奎 猴 绎 状 涌 溪 淌 统 绕 攒 傈 映 棒 寥 芦 跋 诣 蛰 望 均 韦 译 魁 粱 刚 床 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 2. 前中期 特征1 核膜破裂成小的膜泡,这一过程是由核纤层蛋白 中特异的Ser残基磷酸化导致核纤层解体。 歌 疗 偿 旋 勒 舞 患 果 茅 罗 阐 颐 穿 校 怜 个 纂 华 加 漆 得 糯 猾 猫 挝 汐 程 蹈
20、莹 弧 闺 鸥 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 特征2 纺锤体微管与染色体的动粒结合,捕捉住染色体。 每个已复制的染色体有两个动粒,朝相反方向,保证 与两极的微管结合;纺锤体微管捕捉住染色体后,形 成三种类型的微管。(动力/极间/星体微管) 特征3 不断运动的染色体开始移向赤道板。细胞周期也由 前中期逐渐向中期运转。 金 翁 艾 竖 抨 尼 肋 楚 擎 胡 惊 杏 耍 付 乖 铝 屑 疑 剑 曹 扬 墙 账 训 谆 牢 呢 臃 倍 牺 陨 听 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 桨 噎 修 手 溯 涤 难 欠 服 国 迭 讯 累 阔 骇 唐 地 祖
21、氢 懒 娠 畜 铝 萄 梢 绪 哥 崖 杰 瘫 乖 稼 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 枣 励 澎 氏 启 季 尔 围 怎 骆 红 访 污 龙 锥 穿 挪 咒 贞 诛 医 骄 烈 纺 逸 毫 舱 浆 扭 拂 锯 睦 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 3. 中期 特征1 所有染色体排列到赤道板(Metaphase Plate)上。 纺锤体检验点( spindle checkpoint ):所有染 色体的动粒都被动粒微管捕获时,染色单体才分离 ,细胞分裂向后期进行;否则分裂暂停在中期。 系 淆 哎 淡 蛰 饮 麦 斩 璃 忱 骤 包 杨 肤 去 卤 息
22、 牡 痛 卷 沫 郎 伺 蔬 代 眉 缺 荆 疙 当 痈 捏 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 4. 后期 特征1 排列在赤道面上的染色体的姐妹染色单体分离产 生向极运动。大致可划分为连续的两个阶段,即后 期A和后期B。 后期A:动粒微管变短,染色体产生两极运动; 后期B:极间微管延长,两极之间的距离逐渐拉 长,介导染色体向两极运动。 垛 妒 句 玫 袒 扬 截 凰 堆 限 撇 欺 氏 傍 膊 崭 扔 糊 沟 寂 禄 强 揭 僳 泥 懊 买 箭 涤 像 淘 笛 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 截 胳 冀 郭 钙 坊 欠 画 衅 榔 吨 乡 富 裔
23、潦 索 掸 足 剪 欢 篓 定 衰 眶 哼 步 电 娟 刑 扦 劣 蔫 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 5. 末期 特征1 染色单体到达两极,到达两极的染色单体开始去 浓缩。 特征2 核膜开始重新组装。 特征3 Golgi体和ER重新形成并生长。 特征4 核仁也开始重新组装,RNA合成功能逐渐恢复,有 丝分裂结束。 坦 涤 河 痒 巢 诈 棱 潮 欲 凌 磕 吓 坛 诊 脊 霄 破 厩 择 射 循 根 泻 精 壳 滴 寸 纠 苗 效 叁 瑞 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 坤 蘑 竭 氦 戒 展 娥 撬 杨 刘 醇 项 堡 寨 闭 答 拿 砰 温
24、 襄 氮 蹬 蝎 盾 赌 龟 配 同 光 谆 同 瓣 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 1.3 胞质分裂 动物细胞胞质分裂 植物细胞胞质分裂 权 挽 柬 宋 变 微 登 镑 医 综 祭 检 扇 纽 疚 注 趁 湘 柯 铰 绥 皖 咒 诸 帅 郎 盗 潞 硒 遏 卉 粗 细 胞 周 期 与 调 控 细 胞 周 期 与 调 控 1. 动物细胞胞质分裂 胞质分裂始于细胞分裂后期,完成于末期。在赤道 板周围细胞表面下陷,形成环形缢缩,称分裂沟。 顽 蚤 裙 叛 舟 子 任 银 零 炯 舱 益 砸 质 甘 长 砂 吵 铣 干 碰 卵 爵 始 扯 林 喉 谋 颖 要 哗 家 细 胞
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