2022年医学专题—第5章.细胞的分裂和分化1(1).ppt

第五章 细胞(xbo)的分裂和分化,一、细胞分裂与细胞周期二、细胞(xbo)分化三、细胞衰老与细胞凋亡,细胞周期及有丝分裂期各期的特征、细胞(xbo)分化的本质、细胞(xbo)凋亡的生物学意义。,重点,第一页，共四十六页。,个体正常发育过程中细胞(xbo)数目增加有控制的细胞分裂细胞类型的增加有序的细胞分化细胞分化的关键在于特异性蛋白质的合成-基因选择性表达（基因组保持相同）,第二页，共四十六页。,一、细胞分裂与细胞周期,1.有丝分裂 有丝分裂过程的某些(mu xi)重要事件2.分裂间期与细胞周期的调控机制3.染色体,第三页，共四十六页。,一、细胞分裂与细胞周期,细胞周期（cell cycle）：细胞从一次有丝分裂(yu s fn li)开始到下一次有丝分裂(yu s fn li)开始所经历的一个有序过程。期间细胞遗传物质和其它内含物分配给子细胞。分为：分裂间期(interphase):G1,S(DNA合成期）,G2分裂期（mitosis,M期）:有丝分裂期,胞质分裂期细胞沿着G1SG2M周期性运转。,第四页，共四十六页。,细胞分裂周期(zhuq),第五页，共四十六页。,1.有丝分裂(yu s fn li),1)前期染色质凝缩形成染色体，核仁解体(jit)，纺锤体开始装配，细胞器解体 染色体由两条染色单体组成,有着丝粒、动粒,第六页，共四十六页。,2)前中期,核膜(h m)破裂：核纤层的磷酸化 解体 纺锤体微管与染色体动粒结合 染色体移向赤道板 纺锤体的形成 中心粒、中心体、星状体,第七页，共四十六页。,3)中期(zhngq),染色体排列(pili)于赤道板,4)后期(huq),姐妹染色体向两极分离,（随机取向）,第八页，共四十六页。,染色体行为(xngwi),纺锤体微管与动粒结合(jih)动力微管缩短、极微管伸长,极微管(wi un),动力微管,第九页，共四十六页。,5)末 期,染色单体到达两极并去凝缩,纺锤体消失 核膜重组装：核纤层的去磷酸化 聚合、装配核仁(h rn)出现 高尔基体与内质网形成,子核的形成(xngchng),第十页，共四十六页。,（2）胞质分裂(fnli),有丝分裂(yu s fn li)后期赤 道板形成分裂沟 微丝构成收缩环,动物细胞的胞质分裂(fnli),第十一页，共四十六页。,植物细胞(xbo)的胞质分裂,细胞内形成(xngchng)新的细胞膜和细胞壁 而将细胞分开,第十二页，共四十六页。,返回(fnhu),动物细胞有丝分裂，注意观察细胞内染色体变化：复制、出现(chxin)、排列、分开、解旋，还有核膜消失与重现等。,前、中、后、末,第十三页，共四十六页。,2.分裂(fnli)间期,分裂间期：G1期：DNA复制的酶、细胞器增加、中心粒开始复制S期：DNA复制G2：完成中心粒复制、微管蛋白等合成从增殖角度，细胞可分为三类 a.连续分裂的细胞：周期性细胞，如小肠绒毛上皮,骨髓干细胞 b.休眠(ximin)细胞（G0期细胞）：暂时脱离细胞周期，如肝、肾细胞 c.终端分化细胞：如神经、肌肉细胞,第十四页，共四十六页。,不同细胞细胞周期的长短主要是G1期的变化，其它期较稳定，一般(ybn)M期1小时、G2期3小时、S期7小时。,间期：主要完成染色体复制：DNA复制、有关(yugun)蛋白质合成、细胞器的增加分裂期：染色体、纺锤体出现，染色体平均分配到两个子细胞中。分前期、中期、后期和末期。,细胞周期时间(shjin)长短取决于G1期。,第十五页，共四十六页。,不同细胞(xbo)的细胞(xbo)周期时间差异很大，主要差别在G1期 细胞类型 细胞周期时间 早期蛙胚胎细胞 30分钟 酵母菌细胞 1.53小时 小肠上皮细胞 12小时 细胞培养成纤维细胞 20小时 人肝细胞 年,第十六页，共四十六页。,3.细胞周期的控制(kngzh)机制,细胞周期及其控制(kngzh)机制两个调控点：G1/S检验点、G2/M检验点参加调控的两类蛋白：CDK-依赖细胞周期的蛋白激酶、周期蛋白（cyclin)不同的周期蛋白与不同的CDK结合，引发不同的细胞周期事件,第十七页，共四十六页。,4.染色体,染色体的一般(ybn)形态：分裂期可见，有着丝粒、主溢痕、动粒、端粒。染色质和染色体是同一物质在细胞周期的不同时期不同的形态表现根据着丝粒、主溢痕的位置，染色体分为：等臂染色体、近端着丝粒染色体、端着丝粒染色体,第十八页，共四十六页。,染色体的一般(ybn)形态特征,染色单体在着丝粒处相连,互称为姐妹染色单体。着丝粒和动粒 着丝粒位于两条染色单体连接处,将染色体分为两个臂。动粒（着丝点）是着丝粒周围有蛋白质性质的盘状结构，可直接(zhji)连接纺缍丝，是纺缍丝的附着区域。主缢痕和次缢痕染色体臂 长臂（q)短臂（p）。端粒：是染色体末端的特化部位。,第十九页，共四十六页。,性染色体和常染色体染色体数目：各种生物的染色体数目是恒定的,是物种的特征染色体组型：是指染色体组在有丝分裂中期(zhngq)的表型，包括染色体数目、大小和形态等所特有的染色体特征。染色体带型：染色体经处理染色而呈现的横带，有Q、G、R、C、N、T带等。,第二十页，共四十六页。,细胞分化概念：在个体发育中，同一种相同的细胞经细胞分裂逐渐在 形态、结构和功能上形成稳定性差异,产生不同细胞类型的过程。每个细胞均含有一套完整的遗传信息。细胞分化是特定基因在一定时间、空间(kngjin)表达的结果。细胞分化本质：基因的选择表达 分化的细胞，基因组相同，但基因表达有所不同，从而在形态结构、生理功能和生物学行为上表现差异。,二、细胞(xbo)分化,第二十一页，共四十六页。,细胞的形态(xngti)与功能相适应,细胞(xbo)分化的特征,2.1 形态结构发生(fshng)差异,第二十二页，共四十六页。,2.2 细胞分化的前提基础差别基因选择性表达 每个细胞均含有一套完整的遗传信息 每种特定类型细胞只有一部分特定基因表达 细胞分化和发育是基因选择性表达的结果 基因组中可表达基因分成两类持家基因：维持细胞生存所必需的、在各种细胞中都表达的基因组织(zzh)特异性基因：不同细胞中专一性表达的基因,第二十三页，共四十六页。,2.3 分化(fnhu)细胞的表型保持稳定分化状态的稳定性,动物细胞发生分化后，遗传(ychun)表型保持稳定，而且不可逆,人血细胞的分化(fnhu),多能性干细胞,T细胞,B细胞,嗜酸白细胞,嗜硷白细胞,中性白细胞,巨噬细胞,血小板,红细胞,第二十四页，共四十六页。,1、管家基因与组织特异性基因2、组合调控是组织特异性基因表达的主要调控方式3、影响细胞(xbo)分化的因素（了解）4、干细胞与细胞全能性,讲述(jingsh)内容,第二十五页，共四十六页。,1.管家基因与组织(zzh)特异性基因,管家基因(housekeeping gene)：是所有细胞中均要表达的一类基因，其产物对维持细胞基本生命活动是必需的。组织特异性基因（tissuespecific gene):是不同的细胞类型进行(jnxng)特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与特异的生理功能。也称奢侈基因（luxury gene）。,第二十六页，共四十六页。,2.组合调控(dio kn)是组织特异性基因 表达的主要调控(dio kn)方式,组合(zh)调控引发组织特异性基因的表达，是细胞分化的基本机制。几种基因调节蛋白以不同的组合调节不同的专一基因表达，产生不同的细胞分化。,第二十七页，共四十六页。,3.影响细胞分化(fnhu)的因素,（）胞外信号分子远距离细胞间相互作用：激素调节 近端组织的相互作用：信号分子旁泌素（细胞分化因子）（2）受精卵细胞质的不均一性 来自(li z)于卵母细胞胞质的不均一性。（3）细胞间的相互作用与位置效应（4）环境对性别决定的影响,第二十八页，共四十六页。,4.干细胞(xbo)与细胞(xbo)全能性,细胞全能性(cell totipotency)：细胞经分裂(fnli)和分化后仍具有产生完整有机体的潜能或能力。细胞全能性的遗传学基础是体细胞内存在一套完整的遗传信息干细胞：（高等）动物细胞随着胚胎的发育，细胞逐渐丧失发育成个体的能力，仅有一部分未分化细胞，具有分化成其他细胞类型、构建组织器官的能力。,第二十九页，共四十六页。,全能干细胞：具有发育成整个个体的能力，如受精卵多潜能性干细胞：具有分化成各种组织细胞类型的潜能，如胚胎(piti)干细胞 组织干细胞：具有分化成有限组织细胞类型的潜能，如造血干细胞单能干细胞（定向干细胞）：仅能使后代细胞发育成为一种细胞的特性，形成终末分化细胞干细胞的基本特征：分化潜能、自我更新转分化：细胞失去分化后，再分化成另一种细胞的现象 分化：细胞经历从全能到多能再到专能，彼此间在结构、功能和形态产生稳定性差异的过程。,第三十页，共四十六页。,多能性 具有分化出多种组织或细胞（但是不能形成(xngchng)完整个体）的潜能的细胞称多能性细胞。例如：人造血干细胞 分化产生8种类型血细胞,单能性仅能使后代细胞分化成为一种(y zhn)细胞的特性称为细胞单能性。例如，单能生血干细胞,全能性,受精卵能够分化(fnhu)出各种细胞、组织，形成一个完整的个体，所以把受精卵的分化(fnhu)潜能称为全能性。单个细胞经分裂和分化后仍具有形成完整有机体的潜能或特性。,植物细胞具有全能性,第三十一页，共四十六页。,细胞分化的发育(fy)潜能-细胞分化能力的强弱称为发育潜能,全能性 多能性 单能性,对于植物来说，分化成熟的植物细胞体，仍保持全能性，仍有可能发育成完整植株(zhzh)。对于动物来说，随着分化的演进，细胞逐渐丧失其分化潜能。全能性 多能性 单能性 分化成熟的体细胞。,第三十二页，共四十六页。,c,Dolly羊的诞生(dnshng)说明高度分化的哺乳动物体细胞核也具有发育全能性。,多莉的出生与三只母羊有关(yugun)，而多莉与提供细胞核的母羊最相似。,第三十三页，共四十六页。,三、细胞衰老(shuilo)与细胞凋亡,1.细胞衰老（senescence)细胞衰老:细胞增殖能力减弱的现象，细胞随着年龄的增加，机能和结构(jigu)发生退行性变化，趋向死亡的不可逆的现象。衰老和死亡是生命的基本现象，衰老过程发生在生物界的整体水平、种群水平、个体水平、细胞水平以及分子水平等不同的层次,第三十四页，共四十六页。,细胞(xbo)的衰老,衰老是人们永恒的议题，至今仍是一个迷。人体衰老时，身体各部分功能都发生衰老。身体的衰老是以细胞衰老为基础的。实验证明，细胞有着明显的衰老过程。亦有人强调，人体衰老时，并非全身细胞均衡衰老，而是部分细胞衰老，导致整体(zhngt)机能失调。激素系统和神经系统的衰老对全身的影响最大。,第三十五页，共四十六页。,一名男子从 36 岁到 75 岁味觉(wiju)丧失 64肾小球减少 44肾小球过滤率减少 31脊神经元减少 37神经传导速度减慢 10脑供血量减少 20肺活量减少 44,返回(fnhu),第三十六页，共四十六页。,衰老细胞结构变化细胞核随分裂次数增加而增大，核膜呈现内折，染色质固缩化内质网弥散性分散于核周胞质中，粗面内质网减少(jinsho)线粒体减少，体积膨胀致密体的生成：脂褐素、老年色素膜流动性降低，韧性减小细胞骨架变化，信号传递系统变化,第三十七页，共四十六页。,细胞(xbo)衰老的机制（了解）,遗传学派 如端粒与细胞衰老(shuilo)有人发现端粒长度确实与衰老有着密切的关系，随着细胞的每次分裂，端粒不断缩短，当端粒长度缩短达到一个阈值时，细胞就进入衰老。差错学派 如氧化性损伤与细胞衰老 该理论认为，代谢过程中产生的活性氧基团或分子（reactive oxygen species，ROS）引发的氧化性损伤的积累，最终导致衰老。ROS主要有三种类型：O2-,即超氧自由基；OH-，即羟自由基 H2O2 ROS的作用：高度活性引发脂类、蛋白质和核酸分子的氧化性损伤，从而导致细胞结构的损伤乃至破坏最终导致衰老。