1、重慶醫(yī)科大學(xué)生命科學(xué)研究院重慶醫(yī)科大學(xué)生命科學(xué)研究院Chongqing Medical UniversityInstitute of Life Sciences 廖曉崗廖曉崗 簡簡 介介BRIEF 細胞增殖周期和有絲分裂細胞增殖周期和有絲分裂 配子的發(fā)生配子的發(fā)生 減數(shù)分裂減數(shù)分裂 細胞的決定與分化（了解）細胞的決定與分化（了解）生殖的概念生殖的概念: : 指生命得以延續(xù)、繁衍并完成進化的過指生命得以延續(xù)、繁衍并完成進化的過程，是生命的特征之一。程，是生命的特征之一。雄配子雄配子（精子）（精子）雌配子雌配子（卵子）（卵子）結(jié)合結(jié)合合子（受精卵）合子（受精卵）發(fā)育發(fā)育新個體新個體生殖的類型生殖的

2、類型: :無性生殖：低等生物如細菌，過程簡單。無性生殖：低等生物如細菌，過程簡單。有性生殖：高等生物，兩個親本參與，形成有性生殖：高等生物，兩個親本參與，形成2 2種種配子。配子。生殖與細胞增殖的關(guān)系生殖與細胞增殖的關(guān)系 細胞增殖細胞增殖（cell proliferation）是有機體生命活動的重要特征，是通過細胞的生長和分裂使細胞數(shù)目增加的過程。其過程是以細胞遺傳物質(zhì)DNA的復(fù)制和細胞分裂為基本事件，通過細胞周期的方式實現(xiàn)的。 低等的單細胞生物通過細胞分裂形成新的機體，而多細胞生物則是由受精卵（單個細胞）經(jīng)過多次細胞分裂和細胞的分化過程才逐漸發(fā)育成為新機體的。 所以細胞增殖是一切生物機體建立

3、的基礎(chǔ)。細胞增殖的方式細胞增殖的方式高等生物的細胞增殖方式有高等生物的細胞增殖方式有 3 種種：無絲分裂（無絲分裂（amitosis）：）： 又叫直接分裂直接分裂。最早是在雞的胚胎紅細胞中發(fā)現(xiàn)的。細胞分裂過程簡單、迅速。沒有染色體組裝、紡錘體形成等一系列細胞核的變化。無絲分裂是低等生物增殖的主要低等生物增殖的主要方式方式，人體中只發(fā)生在一些迅速分裂的組織（如口腔上皮）及創(chuàng)傷修復(fù)的組織中。有絲分裂（有絲分裂（mitosis）：）： 又稱間接分裂間接分裂。是真核細胞主要的增殖方式是真核細胞主要的增殖方式，細胞分裂過程中細胞核的形態(tài)發(fā)生急劇變化，并能確保復(fù)制好的兩套遺傳物質(zhì)能夠均等地分配給兩個子細胞

4、。減數(shù)分裂（減數(shù)分裂（meiosis）：）： 又稱成熟分裂成熟分裂。是有性生殖個體形成生殖細胞的一種是有性生殖個體形成生殖細胞的一種特有的分裂方式。特有的分裂方式。一、一、 細胞增殖周期和有絲分裂細胞增殖周期和有絲分裂1. 細胞增殖的意義細胞增殖的意義2. 細胞增殖周期細胞增殖周期3. 有絲分裂有絲分裂4. 胞質(zhì)分裂胞質(zhì)分裂5. 細胞增殖的調(diào)節(jié)1，細胞增殖的意義，細胞增殖的意義 生命活動的重要特征之一 單細胞增殖導(dǎo)致生物個體數(shù)增加 多細胞生物的繁殖基礎(chǔ) 取代衰老和死亡的細胞 創(chuàng)傷愈合、組織再生、病理修復(fù)2，細胞增殖周期（，細胞增殖周期（356頁）頁） 細胞經(jīng)過生長和分裂而完成增殖的全過程稱細胞

5、增殖周期細胞增殖周期,簡稱細胞周期細胞周期(cell cycle(cell cycle）。 細胞從上一次有絲分裂結(jié)束到下一次有絲分裂完成所經(jīng)歷的時間稱為細胞周期時間（細胞周期時間（cell cell cycle time, Tccycle time, Tc）。）。 期間細胞遺傳物質(zhì)和其它內(nèi)含物分配給子細胞。 細胞增殖是由生命物質(zhì)的合成積累和細胞分裂兩個交替進行的過程。細胞周期時相的劃分細胞周期時相的劃分 間期(interphase): G1期, S期, G2期 M期: 有絲分裂期(Mitosis), 胞質(zhì)分裂期(Cytokinesis) 細胞沿著G1SG2MG1周期性運轉(zhuǎn)。在間期細胞體積增大(

6、生長)，在 M 期細胞先是核分裂，接著胞質(zhì)分裂，完成一個細胞周期。細胞分裂周期細胞分裂周期細胞周期不同時期的主要生化事件細胞周期不同時期的主要生化事件G1G1期期(Gap I)(Gap I)：與：與DNADNA合成啟動相關(guān)，開始合成細胞生長所需要的多合成啟動相關(guān)，開始合成細胞生長所需要的多種蛋白質(zhì)、種蛋白質(zhì)、RNARNA、碳水化合物、脂等，同時染色質(zhì)去凝縮。也稱、碳水化合物、脂等，同時染色質(zhì)去凝縮。也稱DNADNA復(fù)制前期。復(fù)制前期。S S期：期：DNADNA復(fù)制復(fù)制(DNA synthesis)(DNA synthesis)G2G2期期(Gap II) (Gap II) ： DNADNA復(fù)制

7、完成，在復(fù)制完成，在G2G2期合成一定數(shù)量的蛋白質(zhì)和期合成一定數(shù)量的蛋白質(zhì)和RNARNA分子。也稱分子。也稱DNADNA合成后期。合成后期。 以上主要表現(xiàn)為分子水平上的變化以上主要表現(xiàn)為分子水平上的變化M M期：細胞分裂期。期：細胞分裂期。有絲分裂有絲分裂細胞核及染色體分裂細胞核及染色體分裂胞質(zhì)分裂胞質(zhì)分裂細胞質(zhì)分裂細胞質(zhì)分裂主要表現(xiàn)為形態(tài)學(xué)上的變化主要表現(xiàn)為形態(tài)學(xué)上的變化 在細胞分裂期，細胞核的形態(tài)發(fā)在細胞分裂期，細胞核的形態(tài)發(fā)生明顯變化。生明顯變化。 光學(xué)顯微鏡下，根據(jù)其變化特征光學(xué)顯微鏡下，根據(jù)其變化特征又常劃分出又常劃分出有絲分裂前期、中期、后有絲分裂前期、中期、后期和末期期和末期。

8、細胞周期各階段所需要的時間分細胞周期各階段所需要的時間分別以別以T TG1G1、T TS S、T TG2G2和和T TM M表示。表示。從增殖的角度可將高等動物的細胞分為3類： 連續(xù)分裂細胞（周期細胞） 休眠細胞（G0期細胞） 不分裂細胞（終端細胞）腫瘤中的G0期細胞是導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)的主要原因。3，有絲分裂，有絲分裂前期前期 染色質(zhì)凝縮形成染色體，紡錘體開始裝配，細胞器解體。 染色體由兩條染色單體組成, 有著絲粒、動粒。有絲分裂前期染色體變化有絲分裂前期染色體變化紡紡 錘錘 體體前中期前中期 核膜破裂。 紡錘體微管與染色體動粒結(jié)合。 染色體移向赤道板。前中期前中期紡錘體微管與動粒結(jié)合。中期中期染

9、色體排列于赤道板。后期后期姐妹染色體向兩極分離（隨機取向）。末末 期期 染色單體到達兩極并去凝縮。 核膜重新組裝。 高爾基體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成。4，胞質(zhì)分裂，胞質(zhì)分裂動物細胞的胞質(zhì)分裂動物細胞的胞質(zhì)分裂有絲分裂后期赤道板形成分裂溝微絲構(gòu)成收縮環(huán)5，細胞增殖周期的調(diào)控，細胞增殖周期的調(diào)控 細胞增殖受多種因子的調(diào)節(jié)，概括地分為兩大類： 外源性的環(huán)境因子外源性的環(huán)境因子 如：生長因子（growth factor, GF）的調(diào)節(jié)。 內(nèi)源性的遺傳因子內(nèi)源性的遺傳因子 現(xiàn)已確定和細胞增殖直接相關(guān)的基因有：細胞分裂周期基因、原癌基因和抑癌基因等。還有細胞周期調(diào)控蛋白、泛素化蛋白質(zhì)降解系統(tǒng)等的參與。癌細胞的癌細胞的

10、3個特征：個特征： 不死性 遷徙性 失去接觸性抑制還有不同于正常細胞的形態(tài)、生理和生化特征。二、二、配子發(fā)生（配子發(fā)生（360360頁）頁） 配子發(fā)生是指有性生殖過程中精子配子發(fā)生是指有性生殖過程中精子和卵子的形成過程。和卵子的形成過程。 其主要特點是在成熟期中都要進行其主要特點是在成熟期中都要進行減數(shù)分裂，即細胞分裂過程中染色體復(fù)減數(shù)分裂，即細胞分裂過程中染色體復(fù)制一次，而細胞分裂兩次，結(jié)果使子細制一次，而細胞分裂兩次，結(jié)果使子細胞的染色體數(shù)目只有母細胞的胞的染色體數(shù)目只有母細胞的1/2。故。故又稱為又稱為成熟分裂成熟分裂。（一）精子發(fā)生（一）精子發(fā)生 指精原細胞發(fā)育為精子的過程。指精原細胞

11、發(fā)育為精子的過程。分分4 4個時期：個時期：1 1、增殖期、增殖期：經(jīng)有絲分裂，精原細胞數(shù)量增加。：經(jīng)有絲分裂，精原細胞數(shù)量增加。 chrchr=46(2n) =46(2n) 2 2、生長期、生長期：體積長大體積長大 初級精母細胞。初級精母細胞。 chrchr=46(2n)=46(2n)3 3、成熟期、成熟期：減數(shù)分裂過程減數(shù)分裂過程 4 4個精子細胞。個精子細胞。 chrchr=23(n)=23(n)4 4、變形期、變形期：頂體形成，核染色質(zhì)凝集，尾部形成頂體形成，核染色質(zhì)凝集，尾部形成 蝌蚪狀精子。蝌蚪狀精子。（二）卵子發(fā)生（二）卵子發(fā)生 指卵原細胞發(fā)育為卵子的過程。指卵原細胞發(fā)育為卵子的

12、過程。分分3 3個時期：個時期：1 1、增殖期、增殖期胚胎第胚胎第6 6周周 6 6個月個月卵原細胞數(shù)量增加，卵原細胞數(shù)量增加，1000100020002000個個 700700萬萬ChrChr數(shù)目為數(shù)目為4646條（條（2n2n）2 2、生長期、生長期卵原細胞體積增大卵原細胞體積增大 初級卵母細胞。初級卵母細胞。細胞內(nèi)積累了大量卵黃、細胞內(nèi)積累了大量卵黃、RNARNA和蛋白質(zhì)等物質(zhì)，和蛋白質(zhì)等物質(zhì)， 為受精卵的發(fā)育提供信息、物質(zhì)和能量準(zhǔn)備為受精卵的發(fā)育提供信息、物質(zhì)和能量準(zhǔn)備染色體數(shù)為染色體數(shù)為4646條（條（2n2n）初級卵母細胞進入第一次減數(shù)分裂并停止在初級卵母細胞進入第一次減數(shù)分裂并停

13、止在 前期前期I I的雙線期的雙線期3 3、成熟期、成熟期在大量促性腺在大量促性腺激素的作用下激素的作用下初級卵母細胞初級卵母細胞恢復(fù)恢復(fù)RDIRDI次級卵母細胞次級卵母細胞極極 體體RDRDRDRD卵子卵子極體極體極體極體極體極體三、三、減數(shù)分裂（減數(shù)分裂（358358頁）頁） 包括包括 概念概念： 細胞進行一次 DNA 復(fù)制，隨后進行兩次分裂，染色體數(shù)目減半的一種特殊的有絲分裂。 體細胞(雙倍體2n)生殖細胞(單倍體n) 意義意義： 生物進行有性生殖的基礎(chǔ) 確保世代間遺傳的穩(wěn)定性 增加變異機會，生物進化與多樣性的基礎(chǔ)減數(shù)分裂的全過程可以劃分成減數(shù)分裂的全過程可以劃分成4個階段：個階段： 減

14、數(shù)分裂前間期（ G1SG2 ） 第一次減數(shù)分裂（前、中、后、末） 減數(shù)分裂間期（不進行DNA復(fù)制） 第二次減數(shù)分裂（前、中、后、末） 中期中期 同源染色體配對，染色單體之間交叉、互換等過程，同源染色體配對，染色單體之間交叉、互換等過程，使遺傳信息在同源染色體間彼此發(fā)生重組，產(chǎn)生新的基因使遺傳信息在同源染色體間彼此發(fā)生重組，產(chǎn)生新的基因組合。組合。減數(shù)分裂和配子發(fā)生減數(shù)分裂和配子發(fā)生減數(shù)分裂特點減數(shù)分裂特點 遺傳物質(zhì)只復(fù)制一次，細胞連續(xù)分裂兩次， 導(dǎo)致染色體數(shù)目減半。僅存于生殖細胞。 S 期持續(xù)時間較長 同源染色體在減數(shù)分裂期同源染色體在減數(shù)分裂期I I (Meiosis I) 配對配對 聯(lián)會、

15、基因重組，產(chǎn)生遺傳物質(zhì)多樣性。聯(lián)會、基因重組，產(chǎn)生遺傳物質(zhì)多樣性。 減數(shù)分裂同源染色體配對排列在中期板上, 第一次分裂時,同源染色體分開。 減數(shù)分裂和有絲分裂細胞周期比較減數(shù)分裂和有絲分裂細胞周期比較有絲分裂周期有絲分裂周期 減數(shù)分裂周期減數(shù)分裂周期間期間期 前間期前間期 DNA復(fù)制 DNA復(fù)制 中心體復(fù)制 中心體復(fù)制 雙側(cè)動粒組裝 單側(cè)動粒組裝分裂期分裂期 第一次分裂第一次分裂 姐妹單體分離 同源染色體分離 細胞分裂 細胞分裂I間期間期 間期間期 DNA復(fù)制 中心體復(fù)制 中心體復(fù)制 雙側(cè)動粒組裝 雙側(cè)動粒組裝分裂期分裂期 第二次分裂第二次分裂 姐妹單體分離 姐妹單體分離 細胞分裂 細胞分裂I

16、I思考： 細胞增殖的生物學(xué)意義。 細胞周期如何劃分？各階段的主要特點是什么？ 比較有絲分裂和減數(shù)分裂之異同。四、細胞的決定與分化（了解）細胞的決定與分化（了解） 1.1. 細胞的決定和分化細胞的決定和分化 2. 2. 細胞分化的特征細胞分化的特征 3. 3. 細胞的分化發(fā)育潛能細胞的分化發(fā)育潛能 4. 4. 細胞質(zhì)決定子細胞質(zhì)決定子 5. 影響細胞分化的外在因素1. 細胞的決定和分化細胞的決定和分化 多細胞動物從受精卵開始的個體發(fā)育過程中，后代細胞間在形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生差異的過程為細胞分化(differentiation)，多細胞有機體由不同類型細胞組成。 人體有200多種細胞。 許多情

17、況下，細胞在發(fā)生可識別的形態(tài)變化之前，就已受到約束而向著特定方向分化，這時細胞內(nèi)部已發(fā)生變化，確定了未來的發(fā)育命運，謂之決定決定（determination）。細胞的形態(tài)與功能相適應(yīng)細胞的形態(tài)與功能相適應(yīng)2. 細胞分化的特征細胞分化的特征2.1 形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生差異形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生差異2.2 差別基因表達差別基因表達 每個細胞均含有一套完整的遺傳信息。 每種特定類型細胞只有一部分特定基因表達，細胞分化和發(fā)育是基因選擇性表達的結(jié)果。 基因組中可表達基因分成兩類： 持家基因：維持細胞生存所必需的、在各種細胞中都表達的基因。 組織特異性基因：不同細胞中專一性表達的基因。2.3 2.3 分化細胞的表型保持穩(wěn)定

18、分化細胞的表型保持穩(wěn)定動物細胞發(fā)生分化后，遺傳表型保持穩(wěn)定，而且不可逆。人血細胞的分化人血細胞的分化多能性干細胞T細胞 B細胞嗜酸白細胞嗜鹼白細胞 中性白細胞巨噬細胞血小板 紅細胞2.4 去分化與轉(zhuǎn)分化去分化與轉(zhuǎn)分化 某些條件下，分化細胞基因表達模式發(fā)生可逆變化，又回到未分化狀態(tài)，這一變化過程稱為去分化（脫分化）。 細胞失去分化后，再分化成另一種細胞的現(xiàn)象稱為轉(zhuǎn)分化。 3. 細胞的分化發(fā)育潛能細胞的分化發(fā)育潛能細胞分化能力的強弱稱為發(fā)育潛能。細胞分化能力的強弱稱為發(fā)育潛能。3.1 全能性(totipotent)3.2 多能性(pluripotent)3.3 單能性(unipotency)3.1 3.1