清华大学现代生物学导论第十一讲-细胞分裂

null现代生物学导论*现代生物学导论闫永彬 清华大学 生命科学学院细胞 4 细胞的生命活动A-细胞分裂 （书上第三章第四节）null*细胞的最终命运无外乎两种： 细胞分裂和细胞死亡 细胞分裂和细胞死亡都是细胞生命活动的基本特征 细胞增殖是生物繁育的基础 单细胞、多细胞 成体生物仍需要细胞增殖，以弥补代谢过程中的细胞损失 每天有大量细胞死亡，需维持细胞数量动态平衡和机体正常功能 机体创伤愈合、组织再生、病理组织修复等 2.5*107个细胞在分裂/s 细胞增殖受到严密的调控机制所监控 高等生物中，不仅要遵循细胞自身的增殖调控规律，同时还要遵守生物体整体调控机制的调节。 不受约束而生成的细胞：免疫系统清除或癌变null*3.4.1.1 细胞周期（cell cycle）与细胞增殖 3.4.1 细胞增殖及其调控50年代，用32P标记蚕豆根尖细胞并作放射自显影实验，发现DNA合成是在间期的某个特定时期进行的。周期中细胞 静止期细胞 终末分化细胞null* Three categories of cells in vivoCycling cells Dividing continuously—Stem cells(2) G0 cells Do not divide normally, but divide when given an appropriate stimulus: liver cells, lymphocytes(3) Terminally Differentiated cells Highly specialized, have lost the ability to divide until they die: muscle cells, red blood cells, nerve cells null*细胞周期长短Some eukaryotic cell cycle times高等生物细胞周期时间长短主要差别在G1期早期胚胎细胞的细胞周期G1和G2期非常短null*Frog Xenopus laevis体细胞：24 h 早期胚胎：约30 minnull*3.3.2.2 细胞周期的生化事件与检验点(checkpoint)芽殖酵母的G1期晚期存在一个特定时期，被称为起始点。如果细胞继续走向分裂，则可以通过这个特定时期，进入S期。 在真核细胞中，被称为限制点或检验点。 检验点存在于各个时期。 起始点被认为是G1期晚期一个基本事件，影响因素包括外在（营养供给、相关激素刺激等）和内在（细胞分裂周期基因调控等）因素。 细胞内存在一系列特异的监控机制（检查站），可以鉴别细胞周期进程中的错误，并诱导产生特异的抑制因子，阻止细胞周期进一步运行。 Checkpoints的主要作用是确保基因组稳定性，而不是细胞分裂的基本条件（分裂细胞具有更多的DNA损伤）null*3.3.2.2 细胞周期的生化事件与检验点(checkpoint)null*细胞周期的检验点G1 期: 外在因素（营养供给和相关激素刺激等）和内在因素（细胞分裂周期基因的调控）S 期: DNA复制完成G2 期: DNA是否完成复制，是否是否生长到合适大小，环境因素是否有利分裂等M 期: 染色质是否与纺锤体正确装配null*细胞周期的生化事件G1 期: 合成细胞生长所需要的各种蛋白质（RNA）、糖类和脂类等，但不合成DNA。S 期: 合成 DNA和组蛋白（Histones）G2 期: 合成少量的蛋白质 (RNA)M 期: 有丝分裂（mitosis）、减数分裂（meiosis）和胞质分裂（cytokinesis）胞质分裂形成两个子细胞染色质浓缩纺锤体装配收缩环null*3.3.2.3 有丝分裂 (mitosis)null*前期 前中期 中期 后期 末期 胞质分裂期染色质开始浓缩， 着丝粒处装配动粒， 中心体周围微管大量装配核膜破裂， 染色体进一步浓缩（X形）， 纺锤体装配， 星体微管捕获染色体（动粒微管）所有染色体排列到赤道板染色单体分离向两极运动， 动粒微管变短， 极性微管变长染色体到达两极并开始去浓缩 动粒微管消失， 极性微管继续增长， 核膜重装配null*null*思 考 题 是什么驱动着染色质的浓缩与去浓缩？ 中心粒的复制 是什么控制着染色体在赤道板上的队列？是什么牵引着染色体向两极移动？是什么改变了细胞的形状？ 各种各样的细胞器在分裂中的行为？ 生殖细胞的形成与分裂null*凝集蛋白黏附蛋白null*中心体在S期完成复制null*着丝粒动粒动粒微管null*null*3.3.2.4 细胞的有丝分裂(mitosis)与减数分裂(meiosis)四分体 联会null*雌雄配子的发生null* 人类女性卵巢中每个卵母细胞约在出生时候进入前期I… 保持几十年。 null*3.3.2.5 细胞周期的调控--- MPF:引擎分子生发泡孕酮1971年 Masui Markert非洲爪蟾卵母细胞前期Inull*1980s: CDK（周期蛋白依赖性蛋白激酶） 1983：cyclin （周期蛋白） 1988: MPF纯化MPF的活化及其活性的周期变化MMnull*Cdk 通过结合不同的周期蛋白来调控细胞周期中的不同事件 Cdk 活性的终止与周期蛋白的降解相关null*Intracellular control of cell-cycle eventsS-phase Cyclin-Cdk complexes (S-Cdks) initiate DNA replication once per cycleEvidence from cell-fusion exp. For a replication block. null*检验点是如何实现的？null*Early embryo in most invertebrates and a few vertebrates果蝇早期胚胎细胞周期同步化 (Synchronization of cell)null*3.4.2 细胞分化与个体发育人: ~1014 细胞, >200 细胞类型神经细胞红细胞平滑肌脂肪细胞骨组织结缔组织骨骼肌肠上皮细胞null*null*一种细胞如何形成多种细胞类型？ 细胞分化的分子机制？ 细胞分化的关键？null*细胞周期 四个时相 M时相每个期发生的特征性事件 细胞周期的调控 个体发育 蛙受精卵发育的一般过程 本节重点null*Thanks for your attention!作业:第3,第6章,只做选择题 下节内容：细胞分化、细胞死亡（书6，11章）