第十三章 细胞增殖和细胞周期 齐齐哈尔医学院生物遗传教研室.

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1 第十三章 细胞增殖和细胞周期 齐齐哈尔医学院生物遗传教研室

2 细胞增殖（cell proliferation)：通过细胞的生
长和分裂使细胞数目增加，并且使子细胞获得 和母细胞相同遗传特性的过程。

3 受精卵分裂示意图

4 第一节 细胞分裂 细胞分裂（cell division)：
是细胞增殖周期的重要阶段，即通过分裂的方式，将细胞的遗传物质及其它组分等量分配到两个子细胞的过程。

5 一、无丝分裂（直接分裂）(amitosis)
1. 过程：核先拉长，后缢裂为二，同时胞质一 分为二，形成两个子细胞。 2. 特点：不出现纺锤体和染色体。 3. 低等生物中较常见。

6 二、有丝分裂（间接分裂）(mitosis)
特点：细胞通过有丝分裂装置 将遗传物质平均分配到两个子细胞中，从而保证了细胞在遗传上的稳定性。 有丝分裂的主要特征是：有丝分裂装置的产生——有丝分裂器。

7 细胞有丝分裂过程

8 （一）间期 核 膜 核 仁 染色质 中心粒

9 ①染色质凝缩，②分裂极确立与纺锤体开始形成，③核仁解体，④核膜消失。 （二）有丝分裂期
1.前期 ①染色质凝缩，②分裂极确立与纺锤体开始形成，③核仁解体，④核膜消失。 （二）有丝分裂期 前 期

10 （二）有丝分裂期 1.前期 ⑴ 两现：染色体出现、 纺锤体出现 ⑵ 两失：核膜消失、核仁消失 前 期

11 极体微管：由中心体发出，在纺锤体中部重叠，重叠部位结合有分子马达，负责将两极推开
星体微管：由中心体 向外放射，末端结合 有分子马达，负责两 极的分离。 + + + - - + + 动粒微管：由中心体发出，连接在染色体着丝点的动粒上，着丝点上具有马达蛋白。 极体微管：由中心体发出，在纺锤体中部重叠，重叠部位结合有分子马达，负责将两极推开

12 染色体的运动

13 Two centrosomes, and their forming radial arrays of astral microtubules separating on the surface of an early prophase newt lung cell nucleus. 前期两个中心体向两极移动

14 （二）中期 染色体排列到在细胞的赤道面上。 赤道板 中 期

15 指姐妹染色体单体分离并移向细胞两极的时期。
（三）后期 指姐妹染色体单体分离并移向细胞两极的时期。 后 期

16 后期A: 该阶段染色体的分离由微管去聚合假说解释：
动粒微管不断解聚缩短,造成的拉力将染色体拉向两极。 机理：微管的正端插入动 的外层,微管在此端去组装。 动粒中的ATP水解提供能量, 驱动微管上的马达分子向极 部移动,拉动染色体向极移动。

17 （四）末期 从子染色体到达两极，至形成两个新细胞的时期。 两个出现：核膜出现、核仁出现 两个消失：染色体消失、纺锤丝消失 中间小体

18 （四）末期 从子染色体到达两极，至形成两个新细胞的时期。 主要标志是子核的形成和胞质分裂。 中间小体

19 动物细胞的胞质分裂通过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组成。
用细胞松弛素处理这一时期的细胞，会出现什么现象？

20 Dividing Muscle Myoblast (primative muscle cell) (SEM x8,000)

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22 三、减数分裂（Meiosis） 减数分裂：是有性生殖个体的生殖细胞在形成过程中所进行的特殊分裂方式。 特征：
细胞连续分裂两次，DNA只复制一次。 结果形成染色体数目减半的生殖细胞。 （配子：精子或卵子）

23 间期Ⅰ: 前期Ⅰ：持续时间较长。进行染色 体配对和基因重组，合成 一定量的蛋白质。 中期Ⅰ：同源染色体排列在赤道面。 （动粒位于一侧）
第一次 减数分裂 后期Ⅰ：同源染色体分离，移向细 胞两极。 减数分裂 末期Ⅰ：核仁、核膜重新出现，形 成两个子细胞。 间期Ⅱ 前期Ⅱ 中期Ⅱ 后期Ⅱ 末期Ⅱ 第二次 减数分裂

24 前 期 Ⅰ 细线期 ：染色体开始凝集，配对 偶线期：出现联会和SC，二价体，四分体。 合成0.3%的DNA，称Z-DNA。
称P-DNA。 双线期：交叉。交叉端化。持续时间长。 终变期： 核仁、核膜消失，纺锤体形成。 同源染色体向赤道面移动。

25 联会复合体（SC）结构 联会：同源染色体发生配对。

26 减数分裂模式图

27 初级精母细胞 46,XY 23,XY 23,XY 次级精母细胞 精细胞 23,XY 23,XY 23,XY 23,XY 23,XY

28 初级卵母细胞 46,XX 23,XX 次级卵母细胞 23,XX 卵细胞 第一极体 23,XX 23,XX 23,XX 23,XX 第二极体

29 3 .是遗传和变异的细胞学基础，为生物的进化和 多样性提供了可能（同源染色体上的非姐妹染 色单体的交换；非同源染色体的自由组合）
减数分裂的生物学意义 1 .维持了遗传物质的稳定（体细胞2n=46，生殖 细胞 配子：精子和卵子 n=23，受精后受精卵 为2n=46） 2 .是遗传学三大定律的细胞学基础（分离律、 自由组合律、连锁互换律） 3 .是遗传和变异的细胞学基础，为生物的进化和 多样性提供了可能（同源染色体上的非姐妹染 色单体的交换；非同源染色体的自由组合）

30 13三体综合征 1. 发病率：1/5,000～21,000 . 主要临床特征： 中枢神经系统严重发育缺陷，发育迟缓，严重智力低下；小眼或无眼，眼距宽，内眦赘皮；唇裂或腭裂;常见多指，手指相盖叠，足跟后突，形成摇椅底足。 预后不佳，45％在出生1月内死亡。

31 第二节 细胞周期（cell cycle） 一、细胞周期的概念 细胞增殖周期（细胞周期）：指细胞从上一次
有丝分裂结束开始，到下一次有丝分裂结束为 止所经历的过程。 这一过程所经历的时间为细胞周期时间。

32 细胞周期 细胞周期分为： G1期、S期、G2期和 M期 四个时期。 间期 分裂期 （M期） DNA合成前期（G1期） DNA合成期（S期）
中的细胞 前期 M期 分裂期 （M期） 中期 G1期 后期 末期 细胞周期分为： G1期、S期、G2期和 M期 四个时期。

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34 二、细胞在体内的增殖特性 从增殖的角度来看，可将高等动物的细胞分为三类： ①连续分裂细胞 ②暂不分裂细胞，称G0期细胞 ③不分裂细胞

35 1.连续分裂细胞（周期性细胞） 有活跃的分裂能力，可在细胞周期中连 续运转的细胞。 eg.早期胚胎细胞，植物分生组织细胞， 骨髓干细胞等
返回

36 2. G0期细胞（暂不分裂细胞） 暂时脱离细胞周期，不进行生长、分 裂，但仍能执行生理功能，在适当的刺激下可重新进入细胞周期的细胞。
eg.肝细胞，淋巴细胞，肾细胞等 返回

37 3.终端分化细胞（永不增殖细胞） 停止分裂不能再返回细胞周期的细胞。 eg.神经元，肌纤维，红细胞等 返回

38 三、细胞周期各时相的主要事件 （一）G1期（ DNA合成前期） 指有丝分裂完成到DNA合成之前的一段时间。 （二）S期（DNA合成期）
（四）M期（有丝分裂期） 细胞经过分裂将染色体平均分配到两个子细胞中。

39 G1期 为DNA合成准备所需要的 RNA、蛋白质、脂类、糖类等 G1早期 细胞的生长 G1晚期 为S期的DNA合成做准备 G1 M期
胸苷激酶 细胞周期蛋白 钙调蛋白 触发蛋白 G1 G2

40 限制点（R点）：G1期是对一些环境因素的敏感点，可限制正常细胞通过周期，是控制细胞增殖的关键。
M期 G1 G2 返回

41 S期 S期（DNA合成期） DNA合成(复制) 染色体蛋白的合成：组蛋白、非组蛋白等 中心粒的复制 返回

42 G2期（DNA合成后期） 有活跃的RNA和蛋白质合成 微管蛋白，促有丝分裂因子（MPF） 中心粒向两极移动 G2 返回

43 细胞发生一系列形态变化、结构建成。将加倍的DNA平均分配到两个子细胞中
M期（有丝分裂期） DNA、RNA、蛋白质合成停止。 细胞发生一系列形态变化、结构建成。将加倍的DNA平均分配到两个子细胞中 M期 返回

44 有丝分裂与减数分裂的比较 减数分裂 有丝分裂 时期 性细胞成熟期 存在一生 发生部位 生殖细胞 体细胞 过程 两次分裂 一次分裂
减数分裂 有丝分裂 时期 性细胞成熟期 存在一生 发生部位 生殖细胞 体细胞 过程 两次分裂 一次分裂 结果 形成四个子细胞 形成两个子细胞 遗传物质 数目减半 数目不变 DNA复制 %在S期 %在间期复制 0.3%在前期Ⅰ 间期 两次间期 一次间期

45 第三节 细胞周期调控

46 细胞周期的调控 (一)、成熟促进因子(maturation promoting factor,MPF)：是
一种在G2其形成、能促进M期启动的调控因子。包括： 1.细胞 周期蛋白依赖激酶p34cdc2 ，是MPF的活性单位。 2.CyclinB，是MPF的调节单位。

47 （二）细胞周期调控蛋白的种类 1. CDK类蛋白激酶： CDK与细胞周期素结合才具有激酶的活性，故
名细胞周期素依赖性蛋白激酶(cyclin-dependent kinase，CDK). 作用：CDK可将特定蛋白磷酸化，促进细胞周 期运行, 在动物中已知7种CDK，CDK1-7。 分为四类：G1、G1/S、S期CDK、M期CDK。

48 2. 细胞周期素（cyclin) 特点：在细胞周期中呈周期性变化。
作用：能与CDK结合，使CDK磷酸化并激活 CDK ，间接调节细胞周期运行。 已知30余种，在脊椎动物中为 cyclinA1-2、 B1-3 、C、 D1-3、E1-2、F、G、H等。 分为4类：G1型、G1/S型、S型、M型。

49 不同类型的CDK/cyclin复合体 *包括D1-3，各亚型cyclin D在不同细胞中的表达量不同，但具有相同的功效。

50 cyclinB CDK1 G2期 cyclinA CDK2 M期 S期 cyclinD CDK4、6 G1期 cyclinE R点 CDK2
增殖周期 中的细胞 G2期 cyclinA CDK2 M期 S期 cyclinD CDK4、6 G1期 cyclinE CDK2 R点

51 3.细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子(CKI)
通过直接与CDK或CDK细胞周期素复合物结合,抑制CDK的激酶活性,阻断或延迟细胞周期的运行,CKI对细胞周期起负调控作用. ①Ink4: P16ink4a, P15ink4b, P18ink4c, P19ink4d。特异性抑制cdk4-cyclin D1, cdk6-cyclin D1。 ②Kip：P21cip1、P27kip1、P57kip2，抑制大多数CDK的激酶活性。P21cip1还能与DNA聚合酶δ的辅助因子PCNA结合，直接抑制DNA的合成。

52 （四）细胞周期限制点（check point）
由于某些环境因素的作用细胞周期出现故障或差错， 这些信号可使细胞停留在某些点上，称为限制点。 主要限制点： G1/S限制点：DNA是否损伤？细胞外环境是否适宜？细胞体积是否足够大？在酵母中称start点，在哺乳 动物中称R点(restriction point)。 S期限制点：DNA复制是否完成？ G2/M限制点：DNA是否损伤？细胞体积是否足够大？ 中-后期限制点：纺锤体组装限制点。

53 Four checkpoints

54 二、细胞周期中的信号系统调控 单细胞生物的增殖取决于营养，多细胞生物细胞的增殖与信号途径有关。 （一）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EGF、NGF。 作用方式：旁分泌。 信号通路：ras途径，cAMP途径、磷脂酰肌醇途径。

55 （二）抑素（chalone) 抑素： 是一种由细胞自身产生、分泌的，对细胞增 殖起抑制作用的糖蛋白，与膜上的受体结合，
引起信号转换及在胞内传递，影响细胞周期 相关的蛋白的表达。 抑素： 具有严格的组织特异性和细胞周期阶段特异性。 作用于G1期的抑素可阻止细胞进入S期，称S因子. 作用于G2期的抑素可阻止细胞进入M期，称M因子.

56 第四节 细胞周期与医学的关系 非周期特异性药 抗癌药物 周期特异性药 周期阶段性药