细胞增殖及其调控1

细胞增殖及其调控CellproliferationanditsregulationChapter121.多细胞生物的生长、发育和繁殖;2.单细胞生物产生新的生物个体;3.更新老化、凋亡和受损的组织细胞;细胞物质的积累与细胞分裂的循环过程，称为细胞增殖。因此，细胞增殖及其调控是整个生命活动的最基本特征，也是最基本保证。细胞增殖的意义细胞增殖是生命的基本特征•初生婴儿1012个细胞，成人1014个，约200种类型。•成人体内每秒钟有数百万新细胞产生，以补偿衰老和死亡的细胞。•一个大肠杆菌若按20分钟分裂一次，并保持这一速度，则两天即可超过地球的重量。IfdamagedseriouslybyUV,mousewilldiewithinseveraldays.第一节细胞周期概述一.细胞周期Thecellcycle定义：从一次细胞分裂结束开始，经过物质积累与细胞分裂的循环过程，直到下一次细胞分裂结束为止的循环过程称为细胞周期。功能：细胞周期最基本的功能是精确复制染色体中DNA大量的遗传信息，然后又精确的平均分配到两个子细胞中去.细胞周期的各时相/时期：Cellcyclephases:Interphase:G1-S-G2Mphase:Mitosis,Cytokinesis细胞周期时间的长短Someeukaryoticcellcycletimes细胞周期时间长短的主要差别在G1期真核细胞最短的细胞周期是早期胚胎细胞周期，没有G1和G2期。EucaryoticCellCycleAtypicalmammaliancellhasacellcycletimeof24hours,with12hrG1,6-8hrS,3-4hrG2,and1hrM周期中细胞静止期细胞可将高等动物的细胞分为三类(1)周期中细胞连续分裂的细胞—如表皮生发层、部分骨髓细胞（干细胞）(2)G0期细胞（静止期细胞）Do通常不分裂，但给予合适的刺激就开始分裂：肝、肾细胞，淋巴细胞(3)终末分化细胞高度特化的细胞，丧失分裂能力直至死亡:神经、肌肉、多形核细胞、血红细胞胚胎细胞CyclingcellsG0cellsTerminalcells二、细胞周期中各个不同时期的主要事件G1phase:合成细胞生长所需的蛋白质、糖类、脂质等.染色质不浓缩.细胞周期检验点Sphase:合成DNA和组蛋白G2phase:合成少许的蛋白质(RNA)Mphase:有丝分裂，减数分裂和胞浆分裂两个子细胞染色体浓缩有丝分裂纺垂体收缩环细胞周期检验点由感受异常事件的感受器、信号传导通路和效应器构成，主要检验点包括：①G1/S检验点:在酵母中称start点，在哺乳动物中称R点(restrictionpoint)，控制细胞由静止状态的G1进入DNA合成期，②S期检验点：DNA复制是否完成？③G2/M检验点：是决定细胞一分为二的控制点，相关的事件包括：DNA是否损伤？细胞体积是否足够大？④中-后期检验点（纺锤体组装检验点）：任何一个着丝点没有正确连接到纺锤体上，都会抑制APC的活性，引起细胞周期中断。四、胞周期同步化(细胞群)(1)自然同步化大部分无脊椎动物早期胚胎细胞和少数脊椎动物果蝇胚胎•1、多核体：如：粘菌、疟原虫。•2、水生动物的受精卵：如海胆、两栖类。•3、增殖抑制解除后的同步分裂：如真菌的休眠孢子移入适宜环境后，同步分裂。(2)人工选择同步化有丝分裂选择法优点：操作简单，同步化程度高，细胞不受药物伤害。缺点：获得的细胞数量较少（分裂细胞约占1%～2%）。密度梯度离心法优点：简单省时，效率高，成本低，可用于悬浮培养的细胞。缺点：同步化程度较低，且适用种类不多。(3)药物诱导的细胞同步化①DNA合成阻断法（TdR）：选用DNA合成的抑制剂，可逆地抑制DNA合成。常用TDR双阻断法。优点：同步化程度高；缺点：产生非均衡生长，个别细胞体积增大。G1SG2MG1/S(3)药物诱导的细胞同步化②分裂中期阻断法（秋水仙碱和nocodazole等）：用秋水仙素等微管抑制剂将细胞阻断在中期。优点：是便于观察染色体，操作简便，效率高。缺点：是可逆性较差，药物毒性相对较大。③条件依赖性突变株限定条件培养法1.早期胚胎细胞的细胞周期(30min/cellcycle)(1)卵细胞体积显著增加，积累大量的物质基础，可满足早期胚胎发育的物质需要，因此不需要进行物质合成；(2)受精卵卵裂球数量增加，但总体积不增加；(3)卵裂时间（细胞周期）大大短于体细胞周期；(4)没有G1和G2期,仅含有M期和S期，所有复制子都被激活，因此S期也比较短；(5)在细胞周期中没有细胞的生长五、特殊的细胞周期非洲爪蟾早期胚胎细胞2.酵母细胞的细胞周期(90min/cellcycle)(1)细胞周期持续时间较短（90min)；(2)细胞分裂属于封闭式，即分裂过程中核膜不解聚；(3)纺锤体不在细胞质中，而是位于细胞核内；(4)纺锤体的装配与S期DNA复制是同时进行的，而不是在DNA复制之后；(5)环境因素不适时，转化为减数分裂进行有性生殖芽殖酵母：可以根据芽体的大小比例粗略估计所处的细胞周期；细胞分裂为不等分裂，以芽体形成的子细胞体积较小。裂殖酵母：细胞分裂为均等分裂；细胞生长是长度的增加，直径保持不变，通过细胞长度可以判断细胞周期的变化。G1nnSG2MnnG1SG2M3.植物细胞的细胞周期——G1、S、G2、M(1)植物细胞不含中心体，但在细胞分裂时仍可以正常装配纺锤体；(2)植物细胞以形成中间板的形式进行胞质分裂；细胞板的装配开始于后期的晚期，由成膜体诱导装配。•植物细胞末期近两极处纺锤丝消失，中间微管保留，并数量增加，形成成膜体。•来自高尔基体囊泡沿微管转运到成膜体中间。融合形成细胞板(cellplate)，囊泡的内含物形成初生壁和中胶层，囊泡膜形成质膜，融合留下的管道形成胞间连丝。4.细菌的细胞周期(35min/cellcycle)(1)快速生长的细菌细胞周期持续时间较短（35min)；而DNA复制时间较长（70min）；(2)一个细胞周期中，复制过程中的2个正在形成中的环状DNA分子同时进行下个周期的DNA复制，但只完成复制的一半；(3)在一定条件下，快速生长和慢速生长可以相互转化。快速生长的细胞周期4.细菌的细胞周期(35min/cellcycle)慢速生长：可以分为G1期、S期、G2期和M期。快速生长：DNA的复制贯穿于整个细胞周期的进程。细胞分裂的类型•无丝分裂：又称直接分裂，由Remark（1841）发现于鸡胚血细胞，不涉及纺锤体形成及染色体变化。•有丝分裂：又称为间接分裂，由Fleming(1882)和Strasburger(1880)发现。•减数分裂：DNA复制一次，细胞连续分裂两次。第二节细胞分裂一.有丝分裂Mitosis间期包括G1期、S期和G2期，进行DNA、中心体复制（G1期末和S期），细胞体积增大等准备工作。中心体在S期复制，在早前期开始形成纺锤体并分离(1)前期Prophase①染色质凝缩为染色体；②染色单体的两个着丝粒对应排列；③动粒装配；④两个星体开始移向两极，纺锤体开始装配。Assemblyofkinetochoreattheendofprophase高尔基体，内质网的等开始解体形成小囊泡;动粒装配动粒图示