《生物细胞的分裂和分化.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物细胞的分裂和分化.ppt（30页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、细胞分裂和分化细胞分裂和分化生命通过繁殖而延续，繁殖是生命最基本的特征之一。通过繁殖，生物的基本特征信息由父母传递给子代，这种信息传递称为遗传。一 细胞分裂和细胞周期n1、细胞分裂的作用一些单细胞生物，如眼虫和变形虫，一次细胞分裂可形成两个新生物体多细胞生物，也是由一个细胞受精卵或合子经过多次分裂和分化发育形成由受精卵或合子经过多次分裂和分化发育形成多细胞囊胚l细胞分裂是细胞繁殖的一种形式n细胞分裂的作用l生物的生长也依赖于细胞分裂，细胞分裂还导致了多细胞生物的组织分化和生长发育繁殖与生殖无性繁殖与有性繁殖l一个多细胞生物完全长大以后，仍然需要细胞分裂的过程。这种分裂生成的新细胞可用于替代不断
2、衰老或死亡的细胞，维持细胞的新陈代谢，或者用于生物组织损伤的修复例如，骨髓细胞可以不断再生出新的血细胞骨髓细胞不断再生出新的血细胞n细胞分裂的作用2、细胞周期、细胞周期（1）细胞周期的概念：细胞周期的概念：指指细细胞胞从从一一次次分分裂裂结结束束到到下下一一次次分分裂裂结结束束为为止止的全过程。的全过程。典型的细胞周期可分为典型的细胞周期可分为间期间期和和细胞分裂细胞分裂间间期期包包括括一一个个DNA合合成成期期(S期期）和和S期期前前后后的的间间隙隙期期DNA合合成成前前期期（G1期期）和和DNA合合成成后后期期（G2期）。期）。细细胞胞分分裂裂期期包包括括核核分分裂裂和和胞胞质质分分裂裂两
3、两个个主主要要过过程。程。细胞周期各期示意图细胞周期各期示意图（2）细胞周期的时间细胞周期的时间l细胞周期的时期随不同细胞、不同条件而异。细胞周期的时期随不同细胞、不同条件而异。l以大肠杆菌为例，培养在只含葡萄糖和无机盐以大肠杆菌为例，培养在只含葡萄糖和无机盐环境里，细胞周期为环境里，细胞周期为45分；如果培养基中加入分；如果培养基中加入氨基酸和其他有机物后，细胞周期就缩短为氨基酸和其他有机物后，细胞周期就缩短为20分。分。l真核细胞的细胞周期比原核细胞长。真核细胞的细胞周期比原核细胞长。l如在适宜条件下草履虫一般为如在适宜条件下草履虫一般为6小时，而蚕豆小时，而蚕豆根尖细胞为根尖细胞为19.
4、3小时。小时。间期时间总是长于分裂期（间期时间总是长于分裂期（M期）期）l紫鸭跖草紫鸭跖草根尖细胞周根尖细胞周期约为期约为20h其中其中分裂间期分裂间期17.5h（G1期期4h，S期期10.8h，G2期期2.7h），），M期期2.5h（前期（前期1.6h，中期，中期0.3h，后期及末期，后期及末期0.6h）（3）细胞周期的调控细胞周期的调控l为了确保细胞分裂分化的有序进行，细胞为了确保细胞分裂分化的有序进行，细胞内必须对细胞周期严格监控。近年来的研内必须对细胞周期严格监控。近年来的研究获得了许多突破性的进展。究获得了许多突破性的进展。2001年的诺年的诺贝尔生理医学奖就给了在此方面研究中有贝尔
5、生理医学奖就给了在此方面研究中有突出贡献的三位科学家。突出贡献的三位科学家。l细胞周期的调控关键在分裂间期的两个调细胞周期的调控关键在分裂间期的两个调控点（控点（G1期进入期进入S期，期，G2期进入期进入M期），期），由由MPF成熟促进因子对其进行调控。成熟促进因子对其进行调控。3、细胞分裂方式、细胞分裂方式A、直接分裂（无丝分裂）直接分裂（无丝分裂）B、有丝分裂（真核细胞分裂的普遍形式）有丝分裂（真核细胞分裂的普遍形式）C、减数分裂减数分裂4、有丝分裂过程、有丝分裂过程（1）核分裂）核分裂间期DNA合合成成前前期期（G1期）进进行行RNA和和各类蛋白质的合成各类蛋白质的合成DNA合合成成期期
6、（S期）进进行行DNA的的合合成复制、组蛋白的合成成复制、组蛋白的合成DNA合合成成后后期期（G2 期）进进行行微微管管蛋蛋白合成、白合成、DNA合成结束，准备分裂合成结束，准备分裂.分裂期（各期细胞特征）分裂期（各期细胞特征）前前期期染染色色质质高高度度螺螺旋旋化化，逐逐渐渐缩缩短短变变粗粗形形成成染染色色体体；核核仁仁、核核膜膜消消失失；纺纺锤锤丝丝开始出现。开始出现。中中期期染染色色体体排排列列在在细细胞胞中中央央的的赤赤道道板板上上，纺纺锤锤体体明显。明显。后期后期染色体从着丝点染色体从着丝点分开，移向两极。分开，移向两极。末期末期染色体到达两极，染色体到达两极，并开始解螺旋逐渐形成染
7、并开始解螺旋逐渐形成染色质；核仁、核膜出现，色质；核仁、核膜出现，形成新的子核。形成新的子核。（2）胞质分裂）胞质分裂成成膜膜体体出出现现核核分分裂裂后后期期，在在二二子子核核间间增增加加纺纺锤锤丝丝（微微管管组组成成），密密集集为为一一桶桶状区域称成膜体。状区域称成膜体。细细胞胞板板形形成成成成膜膜体体中中的的小小泡泡（来来自自高高尔尔基基体体）在在赤赤道道面面聚聚集集放放出出多多糖糖物物质质，构构成成细细胞胞板板，分分隔隔细细胞胞质质并并逐逐步步向向四四周周延延伸伸与与母母细细胞胞侧侧壁壁相相接接，此此时时，细细胞胞板板就就成成了了新新壁壁的的胞胞间间层层的的最最初初部部分分。在在细细胞胞
8、板板的的两两侧侧有有小小泡泡融融合形成新的质膜。合形成新的质膜。有丝分裂的特点和意义有丝分裂的特点和意义l特特点点：染染色色体体复复制制一一次次，细细胞胞分分裂裂一一次次，子细胞染色体数目与母细胞一样。子细胞染色体数目与母细胞一样。l意义意义：保持了细胞遗传的稳定性。保持了细胞遗传的稳定性。5 减数分裂的过程减数分裂的过程第一次分裂（简称分裂第一次分裂（简称分裂第一次分裂（简称分裂第一次分裂（简称分裂）前期前期细细线线期期染染色色质质螺螺旋旋化化缩缩短短变变粗粗形形成成细细长、线状的长、线状的染色体染色体偶线期偶线期同源染色体同源染色体配对、联会配对、联会粗线期粗线期同源染色体同源染色体交叉、
9、互换交叉、互换双线期双线期发生交叉互换的发生交叉互换的染色单体分开染色单体分开终终变变期期染染色色体体进进一一步步缩缩短短变变粗粗，核核仁仁、核膜消失，纺锤丝出现。核膜消失，纺锤丝出现。中中期期成成对对的的同同源源染染色色体体双双双双排排列列在在赤赤道面上，形成纺锤体。道面上，形成纺锤体。后期后期同源染色体分开并移向两极。同源染色体分开并移向两极。末末期期染染色色体体到到达达两两极极，核核仁仁、核核膜膜重重新新出出现现，形形成成两两个个子子核核；赤赤道道面面形形成成细细胞胞板板，隔隔成成两两个个子子细细胞胞，紧紧接接发发生生第二次分裂。第二次分裂。第二次分裂（简称分裂第二次分裂（简称分裂第二次
10、分裂（简称分裂第二次分裂（简称分裂 ）过程与一般有丝分裂相同过程与一般有丝分裂相同过程与一般有丝分裂相同过程与一般有丝分裂相同前期前期中期中期后期后期末期末期黑麦花粉母细胞减数分裂黑麦花粉母细胞减数分裂减数分裂的特点和意义减数分裂的特点和意义l特特点点：染染色色体体复复制制一一次次，细细胞胞分分裂裂二二次次，子细胞染色体数目为母细胞的一半。子细胞染色体数目为母细胞的一半。l意义意义：保持了物种的稳定性。保持了物种的稳定性。二、细胞的分化二、细胞的分化l细胞分化是指生物个体发育过程中，通过细胞细胞分化是指生物个体发育过程中，通过细胞分裂在细胞之间产生形态结构功能上稳定性差分裂在细胞之间产生形态结
11、构功能上稳定性差异的生命活动过程。在形态结构功能上有了稳异的生命活动过程。在形态结构功能上有了稳定性差异的细胞，称之为分化细胞。定性差异的细胞，称之为分化细胞。l细胞分裂是细胞分化的基础，而两者又是多细细胞分裂是细胞分化的基础，而两者又是多细胞生物个体发育的基础，个体发育是通过细胞胞生物个体发育的基础，个体发育是通过细胞分裂、细胞分化和细胞死亡三种生命活动得以分裂、细胞分化和细胞死亡三种生命活动得以实现。而发育的本质有待于细胞分化的分子生实现。而发育的本质有待于细胞分化的分子生物学原理的阐明。物学原理的阐明。干细胞干细胞(stem cell)：l是一类增殖较慢但能自我维持增殖的细是一类增殖较慢
12、但能自我维持增殖的细胞。这些细胞存在于各种组织的特定位胞。这些细胞存在于各种组织的特定位置上，从这些细胞可以产生出另外一群置上，从这些细胞可以产生出另外一群具有有限的而分裂迅速的转移细胞群。具有有限的而分裂迅速的转移细胞群。细胞的全能性细胞的全能性l细胞的全能性是一个有机体内每一个细细胞的全能性是一个有机体内每一个细胞均有同样的或基本相同的成套遗传物胞均有同样的或基本相同的成套遗传物质，而且含有发育为完整有机体或分化质，而且含有发育为完整有机体或分化为任何细胞所必须的全部基因，具有分为任何细胞所必须的全部基因，具有分化的潜能。这就是细胞全能性的基本含化的潜能。这就是细胞全能性的基本含义。义。三
13、、细胞衰老与细胞凋亡三、细胞衰老与细胞凋亡1、细胞衰老、细胞衰老(cellaging,cellsenescence)l在一个生物、细胞培养或微生物无性系的生命在一个生物、细胞培养或微生物无性系的生命周期的开始时期中，细胞物质的形成超过了它周期的开始时期中，细胞物质的形成超过了它的降解，而细胞就增殖和生长。的降解，而细胞就增殖和生长。l许多类型细胞的生命周期的稍后时间，细胞物许多类型细胞的生命周期的稍后时间，细胞物质的形成和降解是平衡，生长和增殖就停顿下质的形成和降解是平衡，生长和增殖就停顿下来。最后，细胞物质的解裂或惰性的细胞物质来。最后，细胞物质的解裂或惰性的细胞物质形成成为细胞代谢的盛行方
14、向。这细胞生命中形成成为细胞代谢的盛行方向。这细胞生命中的一个时期被认为是细胞的衰老。的一个时期被认为是细胞的衰老。衰老细胞的一般特征是：衰老细胞的一般特征是：l(1)原生质减少。原生质减少。细胞内原生质的含量也就相应地减少。细胞内原生质的含量也就相应地减少。l(2)水分减少。水分减少。结果使细胞收缩，体积缩小，失去正常的形状。结果使细胞收缩，体积缩小，失去正常的形状。l(3)细胞核团缩。细胞核团缩。核结构模糊不清，染色加深。核结构模糊不清，染色加深。l(4)细胞核与细胞质的比率逐步减少，生长速细胞核与细胞质的比率逐步减少，生长速度也逐渐降低，甚至有的细胞最后连核也消度也逐渐降低，甚至有的细胞
15、最后连核也消失，如哺乳动物的红细胞。失，如哺乳动物的红细胞。l(5)色素生成。色素生成。l如猕猴神经细胞内脂褐素增加与动物年龄增长如猕猴神经细胞内脂褐素增加与动物年龄增长存在着平行关系。存在着平行关系。l(6)酶的活性变化。酶的活性变化。l衰老细胞内酶的活性变化和含量增减，也可能衰老细胞内酶的活性变化和含量增减，也可能与衰老有关。但要在活组织中测定失活的酶很与衰老有关。但要在活组织中测定失活的酶很困难。可仍有一些例子可以说明，如头发在年困难。可仍有一些例子可以说明，如头发在年老时变灰白，可能与头发基部的黑色素细胞失老时变灰白，可能与头发基部的黑色素细胞失去了酪氨酸酶的活性有关。去了酪氨酸酶的活
16、性有关。l衰老细胞的特征，有的是普遍共同存在，有的衰老细胞的特征，有的是普遍共同存在，有的是个别细胞所特有。伴随着细胞衰老过程的某是个别细胞所特有。伴随着细胞衰老过程的某些变化可以用激素来减缓。然而还没有发现一些变化可以用激素来减缓。然而还没有发现一种激素或激素的组合能真正阻止衰老细胞的基种激素或激素的组合能真正阻止衰老细胞的基本退化，从而抗阻细胞衰老的进展。本退化，从而抗阻细胞衰老的进展。2002年诺贝尔生理医学奖年诺贝尔生理医学奖【英】悉尼布雷内【英】约翰苏尔斯顿【美】罗伯特霍维茨2、细胞凋亡、细胞凋亡l细胞凋亡是指为维持内环境稳定，由基细胞凋亡是指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的
17、有序的死亡。因控制的细胞自主的有序的死亡。l细胞凋亡与细胞坏死不同，细胞凋亡不细胞凋亡与细胞坏死不同，细胞凋亡不是一件被动的过程，而是主动过程，它是一件被动的过程，而是主动过程，它涉及一系列基因的激活、表达以及调控涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用。等的作用。细胞凋亡与坏死的区别细胞凋亡与坏死的区别l虽然凋亡与坏死的最终结果极为相似，但它们虽然凋亡与坏死的最终结果极为相似，但它们的过程与表现却有很大差别。的过程与表现却有很大差别。坏死（坏死（necrosis）：坏死是细胞受到强烈）：坏死是细胞受到强烈理化或生物因素作用引起细胞无序变化的死亡理化或生物因素作用引起细胞无序变化的死亡过程。
18、表现为细胞胀大，胞膜破裂，细胞内容过程。表现为细胞胀大，胞膜破裂，细胞内容物外溢，核变化较慢，物外溢，核变化较慢，DNA降解不充分，引降解不充分，引起局部严重的炎症反应。起局部严重的炎症反应。凋亡是细胞对环境的生理性病理性刺激信凋亡是细胞对环境的生理性病理性刺激信号，环境条件的变化或缓和性损伤产生的应答号，环境条件的变化或缓和性损伤产生的应答有序变化的死亡过程。其细胞及组织的变化与有序变化的死亡过程。其细胞及组织的变化与坏死有明显的不同。坏死有明显的不同。四四 癌细胞的分裂癌细胞的分裂思考：思考：1、何谓细胞周期？细胞周期分为哪几个时期？其基本特、何谓细胞周期？细胞周期分为哪几个时期？其基本特征是什么？征是什么？2、细胞有丝分裂分为哪几个时期？说说各时期的主要特、细胞有丝分裂分为哪几个时期？说说各时期的主要特征有哪些？征有哪些？3、怎样理解细胞的全能性？、怎样理解细胞的全能性？4、何谓细胞衰老？何谓细胞凋亡？、何谓细胞衰老？何谓细胞凋亡？5、为什么癌细胞不会衰老而会不断疯狂的分裂、为什么癌细胞不会衰老而会不断疯狂的分裂?