第九章细胞分裂与细胞周期

细胞增殖细胞分化细胞生命活动的基本特征★细胞分裂的方式无丝分裂(amitosis)有丝分裂(mitosis)减数分裂(meiosis)非常简单，胞核拉长，从中间断裂，随后胞质一分为二，形成两个子细胞。分裂过程中无染色体的组装、纺锤体的形成。在低等生物中较为常见。一.无丝分裂（直接分裂）是高等真核生物细胞分裂的主要方式。有丝分裂核分裂胞质分裂有丝分裂的主要特征是：形成临时性的装置——有丝分裂器二.有丝分裂★★有丝分裂器(mitoticapparatus)——有丝分裂过程中由纺缍体、染色体、中心粒和星体共同组成的临时性结构，专门执行有丝分裂的功能，对维持染色体的平衡、确保两套染色体均等地分配给两个子细胞具有重要作用。中心粒星体微管纺锤体微管极微管横桥动粒微管动粒星体：由围绕中心粒向四周辐射的短微管组成。这些短微管称星体微管。纺锤体：由大量微管纵向排列组成中间宽，两端小的纺锤状结构。★中期间期核膜核仁染色质中心粒前期中期后期末期赤道板收缩环造成的分裂沟★动物细胞有丝分裂的过程有丝分裂过程人为地分为前中后末四个时期：前期(prophase)1.染色质凝集；2.核仁解体；3.核膜破裂；4.纺锤体形成。主要事件★有丝分裂各期的主要事件中期(metaphase)主要事件1.染色体排列在赤道面上形成赤道板；2.有丝分裂器形成。后期(anaphase)主要事件1.着丝粒断裂；2.姐妹染色单体分离。末期(telophase)主要事件1.子细胞核重建；2.胞质分裂——收缩环。三.减数分裂有性生殖个体形成生殖细胞的一种特殊分裂方式。在分裂过程中，染色体复制一次，而细胞连续分裂两次，子细胞只含有母细胞染色体数目的一半。减数分裂的意义1.维持有性生殖的生物染色体数目的恒定。2.构成了生物变异及多样性的基础。★减数分裂过程：减数分裂第一次减数分裂第二次减数分裂前期Ⅰ中期Ⅰ后期Ⅰ末期Ⅰ细线期偶线期粗线期双线期终变期减数分裂前间期（G1，S，G2）减数分裂间期（不进行DNA复制）前期Ⅱ中期Ⅱ后期Ⅱ末期Ⅱ（一）第一次减数分裂前间期前期I(细线期)前期I(偶线期)★1.同源染色体配对——联会(synapsis)2.二价体(bivalent)形成★同源染色体(homologouschromosomes)：形态大小相同、结构相似、一条来自父方一条来自母方，上面载有等位基因的一对染色体。前期I(粗线期)非姐妹染色单体之间发生部分片段的交换，出现交叉(chiasma)现象。前期I(双线期)1.联会复合体消失。2.同源染色体某些部分分离，出现交叉端化(terminalization)现象。前期I(终变期)中期I3.RNA合成异常活跃。1.染色体再凝集。2.四分体端化明显。3.纺锤体开始形成。中期I后期I1.同源染色体分离（四分体二分体）2.非同源染色体随机组合末期I间期前期II中期II后期II1.姐妹染色单体分离2.非姐妹染色单体随机组合。末期II（二）第二次减数分裂★★有丝分裂和减数分裂的比较不同点1.有丝分裂---体细胞，减数分裂---生殖细胞；2.有丝分裂是DNA复制一次，细胞分裂一次，染色体数不变；减数分裂是DNA只复制一次，细胞分裂两次，其结果是四个子细胞均为单倍体，含有亲代细胞DNA量的一半。3.有丝分裂时仅发生姐妹染色单体的分离，遗传物质不变；减数分裂中染色体发生配对、联会、交叉，交换等现象，产生遗传物质的多样性。4.有丝分裂进行时间短，减数分裂进行时间长。5.两者最本质的区别：有丝分裂使遗传物质保持恒定;减数分裂则产生遗传的多样性。★细胞周期(cellcycle)——是指从上一次有丝分裂结束开始到下一次有丝分裂结束所经历的过程。细胞周期分裂间期(interphase)分裂期（M期）(mitoticphase)DNA合成前期（G1期）DNA合成期（S期）DNA合成后期（G2期）前期中期后期末期一.细胞周期各时相的动态变化G1期此期合成大量RNA和蛋白质。无增殖力细胞G0期暂不增殖细胞•G1期是细胞生长的主要阶段。•★细胞周期时间的不同，主要差别在G1期的长短不一。G1期存在限制点（R点），能对多种环境信号进行综合、协调并作出反应，以确定细胞是否进入S期。G1期是决定细胞增殖状态的关键阶段。①周期中细胞（cyclingcell）：是指在细胞周期中连续运转的细胞，又称为连续分裂细胞，如表皮生发层细胞、造血干细胞。②静止期细胞（quiescentcell）：指的是暂时离开细胞周期，停止细胞分裂，去执行一定的生物学功能，但在适当的刺激下可重新进入细胞周期的细胞，又称为G0期细胞或休眠细胞，如淋巴细胞、肝、肾细胞等。③终末分化细胞：指不可逆地脱离细胞周期，丧失分裂能力，保持生理机能活动的细胞，又称终端细胞，如神经、肌肉细胞等。★G1期的增殖状态S期进行DNA的复制、染色体成分（组蛋白和非组蛋白）的合成。S期也是中心粒的复制时期。G2期为有丝分裂准备期，细胞合成进入Ｍ期所需要的结构与功能相关蛋白。M期染色质螺旋化变为染色体，并均匀分配到两个子细胞的过程。同时伴有核的一系列变化和胞质分裂。二、细胞周期的调控•真核细胞有一个复杂的细胞周期调节蛋白网络，称为细胞周期调控系统（cell-cyclecontrolsystem)。（一）细胞周期调控系统的组成细胞周期蛋白与细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶（cyclin）(cyclin-dependentkinase，CDK)Cyclin–CDK复合物才具酶活性，Cyclin：调节亚基,CDK：催化亚基在细胞周期的各阶段，不同的CDK通过结合特定的cyclin，调节不同的CDK激酶的活性，使相应的蛋白质磷酸化，由此引发或控制细胞周期的一些主要事件。(二)细胞周期事件的胞内调控机制cyclin-Cdk复合物是细胞周期调控体系的核心，其周期性的形成及降解，引发了细胞周期进程中的特定事件的出现，并促成了G1期向S期，G2期向M期，中期向后期等关键过程不可逆的转换。1.G2/M期转化中cyclinB-CDK复合物的作用G2晚期形成cyclin-CDK复合物，在促进G2期向M期转换的过程中起重要作用，该复合物又被称为成熟促进因子（maturationpromotingfactor，MPF)，意为能促进M期启动的调控因子。MPF磷酸化M期启动有关的蛋白质。如MPF可催化组蛋白H1磷酸化，从而调节染色体高级组装，引起染色质凝集与启动有丝分裂；MPF可磷酸化核纤层蛋白。促使核纤层结构解体。MPF=Cdk1＋cyclinB激活的M-Cdks使细胞进入有丝分裂期蛋白磷酸化酶Cdc25：移去抑制性的磷酸抑制性激酶Weel：活性被抑制2.G1期的调控G1-CDK使RB蛋白磷酸化而释放转录因子E2F,促进G1期细胞跨越限制点，向S期发生转化。3.S期的DNA复制CyclinA-Cdk复合物形成。CyclinA–Cdk复合物能启动DNA的复制，并且阻止已复制的DNA再次发生复制。细胞融合实验表明:只有G1期的细胞有能力开始DNA复制,而完成了S期的细胞G2期细胞则不能进行DNA复制。（三）细胞周期的胞外调控因素－生长因子对细胞增殖的影响生长因子：是与细胞增殖有关的信号物质，已知几十种，多数能促进细胞增殖，又称有丝分裂原（mitogen），如表皮生长因子（epidermalgrowthfactor，EGF）、血小板生长因子（platelet-derivedgrowthfactor，PDGF）等生长因子刺激G1-CdkandG1/S-Cdk活性如通过ras途径，激活MAPK，MAPK进入细胞核内，激活c-myc，myc作为转录因子促进cyclinD、SCF、E2F等G1-S有关的基因表达，细胞进入S期。