細胞分裂和細胞周期細胞分裂的類型無絲分裂(amitosis)：又稱直接分裂，1841發(fā)現(xiàn)于雞胚血細胞，不涉及紡錘體形成及染色體變化。有絲分裂(mitosis)：又稱為間接分裂，由Fleming(1882)年首次發(fā)現(xiàn)于動物，1880發(fā)現(xiàn)于植物。減數(shù)分裂(meiosis）：染色體復制一次，細胞連續(xù)分裂兩次。主要內容第一節(jié)細胞周期第二節(jié)染色質和染色體第三節(jié)紡錘體第四節(jié)植物細胞的減數(shù)分裂第一節(jié)細胞周期一、細胞周期概述二、細胞周期各時相的動態(tài)變化三、細胞周期的調控四、細胞周期與醫(yī)學的關系

一、細胞周期概述

1.細胞周期的概念

細胞周期是指連續(xù)分裂的細胞，從一次細胞分裂結束開始到下一次細胞分裂結束為止所經(jīng)歷的整個生命過程稱為細胞周期。細胞周期所需要的時間稱為細胞周期時間，簡寫為Tc。2.細胞周期的劃分

細胞分裂間期細胞有絲分裂期請畫一下一個細胞周期中DNA含量變化曲線圖細胞周期

G1期M期

G2期

S期間期后期中期前期末期

G1期(gap1)：從有絲分裂完成到DNA復制之前的間隙時間。

S期(synthesisphase)：指DNA復制的時期。G2期(gap2)：DNA復制完成到有絲分裂開始之前的一段時間M期又稱D期(mitosisordivision)：細胞有絲分裂期。計4期練一練在細胞周期的哪一個階段DNA能被H3-TDR標記

A.G1期(gap1)B.S期(synthesisphase)C.G2期(gap2)D.M期(mitosis)B3.細胞周期時間細胞類型結腸上皮細胞直腸上皮細胞胃上皮細胞骨髓細胞TcTG1TSTG2+M2591424824183392105123124哺乳動物細胞周期時間結論細胞周期的長短因細胞種類而異

G1期時間變化最大，這個時期是調節(jié)細胞周期的關鍵時期

R點（限制點檢驗點調控點）

在G1向S期轉變過程中，存在一個特定的時期，如果G1期細胞通過該期，則可順利進入S期進行DNA復制，并繼續(xù)前進，直到完成細胞分裂。這一特定時期被稱為限制點或檢驗點、調控點。（RNA含量、蛋白質因子、離子濃度）G1期細胞的三種命運繼續(xù)增殖細胞（周期中細胞）；暫不增殖細胞（靜止期細胞或G0期細胞）；永不增殖細胞（終端分化細胞）按細胞周期劃分的細胞類型周期中細胞（皮膚生發(fā)層細胞）；靜止期細胞或G0期細胞（為暫時脫離細胞周期，不進行增殖，但在適當刺激下可重新進入細胞周期的細胞，如某些免疫淋巴細胞，肝、腎細胞等，

）；終端分化細胞（是指那些不可逆地脫離細胞周期，喪失分裂能力，保持生理機能活動的細胞，如神經(jīng)、肌肉細胞、多形核白細胞等）。二細胞周期各時相的變化RNA大量合成，導致蛋白質含量明顯增加。如DNA聚合酶。蛋白質的磷酸化作用較為突出。如組蛋白、非組蛋白、蛋白激酶等。G1期（DNA合成前期）2、S期（DNA合成期）組蛋白合成的主要時期；組蛋白還在持續(xù)磷酸化；中心粒復制時期；DNA復制階段，各種酶活性、含量明顯增高；

成熟促進因子（核膜破裂、染色體凝集）；微管蛋白（紡錘體微管）。3、G2期（DNA合成后期）

主要合成和分裂期相關的蛋白質

二、細胞周期的調控

（一）細胞周期蛋白（cyclin）

細胞周期蛋白是一類隨細胞周期呈周期性出現(xiàn)與消失的蛋白質.目前發(fā)現(xiàn)，Cyclin有八個成員，分別叫做CyclinA、B、C、D、E、F、G、H，它們可在細胞周期的不同階段相繼表達，與細胞中的CDK結合后，參與細胞周期相關活動的調節(jié)。

周期蛋白依賴性激酶是一種依賴周期蛋白才可表現(xiàn)出活性的蛋白激酶。是否和周期蛋白結合是該酶表現(xiàn)活性的先決條件。目前發(fā)現(xiàn)，CDK有七個成員，分別叫做CDK1-7。

不同的周期蛋白和不同的CDK相結合，表現(xiàn)出不同的激酶活性，在不同時期驅動細胞周期前進。

(二)周期蛋白依賴性激酶（CDK）cyclinDCDK4、5、6cyclinD/CDK4、5、6促進G1向S期轉化cyclinBCDK1cyclinB/CDK1促進G2向M期轉化細胞周期的兩個主要調控點（三）成熟促進因子（maturationpromotingfactor,MPF）成熟促進因子是一種在G2期形成、能夠促進M期啟動的調控因子。未成熟的爪蟾卵母細胞成熟的爪蟾母卵細胞成熟的爪蟾卵母細胞的細胞質注射1.MPF的組成2.MPF的作用

參與有絲分裂的啟動和染色質的凝集；核纖層結構解體。周期蛋白BCDK1MPF核纖層蛋白：磷酸化→去磷酸化

分裂前期分裂末期細胞周期檢驗點細胞周期的運行，是在一系列稱為檢驗點（checkpoint）的嚴格檢控下進行的。主要檢驗點包括G1/S檢驗點:在酵母中稱start點，在哺乳動物中稱R點控制G1進入DNA合成期，相關的事件包括：DNA是否損傷？細胞外環(huán)境是否適宜？細胞體積是否足夠大？S期檢驗點：DNA復制是否完成？G2/M檢驗點：是決定細胞一分為二的控制點，相關的事件包括：DNA是否損傷？細胞體積是否足夠大？中-后期檢驗點（紡錘體組裝檢驗點）：任何一個著絲點沒有正確連接到紡錘體上，都會引起細胞周期中斷。細胞周期中MPF的濃度變化MPF的活性在細胞周期中波動很大,在有絲分裂前急劇升高,但在有絲分裂后急劇下降直到零。周期蛋白濃度在細胞周期中是浮動的,呈周期性變化。同樣,MPF的活性與周期蛋白一樣在細胞周期中呈現(xiàn)周期性變化六、細胞周期與醫(yī)學的關系（一）細胞周期與組織再生組織再生生理性再生補償性再生（二)細胞周期與腫瘤人體正常器官、組織的細胞周期進程中發(fā)生R點的消失、自分泌大量生長因子等異常情況時，其生長、分裂將失去控制，由此形成贅生物——腫瘤1、細胞周期與腫瘤生長腫瘤細胞的類型增值型細胞A暫不增殖型細胞B不增殖型細胞C腫瘤的增殖比率腫瘤的生長快,是因為有高的增殖比率,而不是腫瘤細胞的Tc縮短，恰恰相反，腫瘤細胞的Tc比正常細胞的要長。

正常細胞周期時間（小時）腫瘤細胞周期時間（小時）

食管上皮144食管癌250.8胃上皮166胃癌80正常人細胞與腫瘤細胞的Tc比較第二節(jié)染色質和染色體染色質（Chromatin）和染色體（Chromosome）是細胞核內同一物質（遺傳物質）在細胞增殖周期中不同階段的存在形式。何時為染色質？何時為染色體？有何意義？染色質：間期細胞，網(wǎng)狀不規(guī)則，有利于復制和表達染色體：細胞分裂過程中，棒狀結構，有利于平均分配主要內容一、染色質和染色體的化學成分及組成二、染色質和染色體的形態(tài)一、染色質和染色體的化學成分及組成生化分析證明，染色質的主要成分是：DNA、組蛋白、非組蛋白、少量RNA染色質和染色體都由相同的化學物質組成。（一）脫氧核糖核酸（DNA）三種構像：①B-DNA、②Z-DNA、③A-DNA。外形適中細長粗短螺旋方向右手左手右手帶正電荷，含Arg，Lys，屬堿性蛋白。分類：根據(jù)Arg/Lys比例分5種核心組蛋白（corehistone）：

H2A、H2B、H3、H4；連接組蛋白（linkerhistone）：H1。（二）組蛋白（histone）結構：

組蛋白高度保守，H4極為保守。核心組蛋白由球形部和尾部構成，球形部借Arg與磷酸戊糖骨架間的靜電作用使DNA分子纏繞在組蛋白核心上，形成核小體，尾部含有大量Arg和Lys，為組蛋白翻譯后進行修飾的部位。

H1多樣性，最少保守，具有種屬和組織特異性。（三）非組蛋白（non-histone）特性：①屬酸性蛋白質，含有較多酸性氨基酸，帶負電荷，。②整個細胞周期都進行合成，組蛋白只在S期合成。③能識別特異的DNA序列，識別與結合靠氫鍵和離子鍵。故稱序列特異性DNA結合蛋白。功能：幫助DNA折疊，參與染色體構建；協(xié)助啟動DNA的復制；調控基因的表達組成：結構蛋白調節(jié)蛋白各種酶類（四）核糖核酸（RNA）含量很低，占1％～3％，在不同物種變化也很大。染色質RNA與細胞核5％的DNA雜交。二、染色質和染色體的形態(tài)（一）染色質間期核中，染色質以兩種狀態(tài)存在：常染色質（enchromatin）：

位于核中央，伸展開的呈電子透亮狀態(tài)，一定條件下可活躍的復制轉錄。異染色質（heterochromatin）：一般是卷曲凝縮狀態(tài)。一條染色體有常染色質，也有異染色質。①在間期核中處于凝縮狀態(tài)，無轉錄活性、是遺傳惰性區(qū)。②在細胞周期中表現(xiàn)為晚復制、早凝縮（異固縮現(xiàn)象）。③分為兩類：結構（恒定）異染色質兼性（功能）異染色質異染色質的特點：結構異染色質（constitutiveheterochromatin）

：

各種細胞中總處于凝縮狀態(tài)不轉錄染色體著絲粒、端粒功能：染色體結構形成及染色體配對兼性異染色質（facultativeheterochromatin）：

某些細胞或發(fā)育階段呈濃縮狀態(tài)如：哺乳動物的X染色體雄性動物：1個X染色體，完全是常染色質雌性動物：2個X染色體，

1個是常染色質，另1個在胚胎發(fā)育到一定時間

(人為第16天)變?yōu)槟s的異染色質(巴氏小體)常、異染色質的區(qū)別常染色質異染色質部位核中央核周緣染色淺亮深纖維直徑10nm25nm螺旋化低、伸展DNA高、顆粒狀轉錄活性有無復制早晚核小體（nucleosome）：一種串珠狀結構。構成：200bpDNA、5種組蛋白核心：4種組蛋白（H2A、H2B、H3、H4）各2個分子組成八聚體核心顆粒；圓盤形相鄰核小體：H1組蛋白結合60bp連接DNAH1鎖住DNA分子進出口，穩(wěn)定結構1.染色質的基本結構單位——核小體核小體核心顆粒的DNA分子雙螺旋同4種組蛋白有一定的相互作用部位，只有H3和H4也能同DNA結合成類似的核小體;但只有H2AH2B則形不成核小體顆粒。核小體的核心較穩(wěn)定，而連接區(qū)易被核酸酶所消化。連接區(qū)具有柔性，為染色質絲的進一步折曲提供了方便。各種組織的核小體核心部分的DNA長度很恒定；連接區(qū)的DNA長度各個物種有所不同。由核小體重復單位靠攏排列組成11nm粗的核小體絲，即染色質絲。注意：通過核小體，DNA長度壓縮7倍，形成11nm的纖維。但是在電鏡下觀察用溫和方法分離的染色質是直徑30nm的纖維，這種纖維的形成有兩種解釋：①由核小體螺旋化形成，每6個核小體繞一圈，長度壓縮6倍；②由核小體纖維Z字形折疊而成，長度壓縮40倍。2、染色質纖維：染色質一級結構：

核小體連接而成，形似串念珠,外經(jīng)11nm染色質二級結構：

螺線管，外經(jīng)30nm核小體串珠鏈螺旋盤繞，每圈6個核小體染色質三級結構：超螺線管，圓筒狀結構，直徑0.4μm。染色質四級結構：中期染色單體染色質結構：solenoidChromatinPackingChromatinPacking（二）染色體在細胞周期的大部分時間內，遺傳物質是以染色質的形式存在的。在整個細胞周期中，染色體進行著凝縮和松展的周期性變化。在細胞有絲分裂的中期，染色質形成高度凝縮的染色體。在中期具有特定形態(tài)結構的染色體稱為中期染色體。中期染色體的結構隨體次縊痕主縊痕（著絲粒）端粒長臂短臂1、染色單體（chromatid）：中期染色體由兩條染色單體構成，并在著絲粒處相連。2、著絲粒(centromere)：

在兩個染色單體相連處，有絲分裂時紡錘絲附著的部位。著絲粒處的染色體較細，稱為主縊痕。著絲粒是染色體的一個組成部分，染色體由著絲粒劃分為兩部分，即兩個臂。染色體組中各對染色體的著絲粒位置不同，故各染色體兩臂的長度不同。根據(jù)著絲粒的位置不同，將染色體分為四種：(1)近中著絲粒染色體(2)亞中著絲粒染色體(3)近端著絲粒染色體(4)端著絲粒染色體近中著絲?！瓉喼兄恕恕?、次縊痕(secondaryconstriction)：除著絲粒區(qū)主縊痕以外的其他縊痕。由于此部分DNA發(fā)生松解，故而變細。每種生物的染色體組中至少有一條或一對染色體有次縊痕，可作為鑒定某條染色體的標志。有些次縊痕可形成核仁組織區(qū)。人染色體的次縊痕常見于1、3、9、16號及Y染色體。4、核仁組織區(qū)(nucleolar-organizingregion,NOR)：核仁組織區(qū)位于近端著絲粒染色體短臂次縊痕部位(并非所有的次縊痕都是NOR)，此處伸出DNA袢環(huán)(含有rRNA的基因)，與核仁的形成有關。人類NOR位于13、14、15、21、22號染色體短臂的次縊痕上。5、隨體(satellite)：指近端著絲粒染色體短臂末端的球形或圓柱形的片段結構，通過次縊痕與染色體的主要部分相連。為識別染色體的重要特征之一。

6、端粒(telomere)：

端粒為染色體端部的特化部分，位于染色體的端部，由端粒DNA與端粒蛋白構成。功能：與維持染色體的穩(wěn)定性、保證DNA的完全復制和染色體在核內的分布有關。在同源染色體配對時，端粒能結合在核膜上；端粒長時，細胞能分裂和存活；端粒短時，細胞不能分裂甚至不能存活。7、染色體DNA關鍵序列染色體要確保在細胞世代中保持穩(wěn)定，必須具有什么能力？自主復制、保證復制的完整性、遺傳物質能夠平均分配到2個子細胞中的能力，與這些能力相關的結構序列是：(1)自主復制DNA序列：20世紀70年代末首次在酵母中發(fā)現(xiàn)。自主復制DNA序列具有一復制起始點，能確保染色體在細胞周期中能夠自我復制，從而保證染色體在世代傳遞中具有穩(wěn)定性和連續(xù)性。(2)著絲粒DNA序列：著絲粒DNA序列與染色體的分離有關。著絲粒DNA序列能確保染色體在細胞分裂時能被平均分配到2個子細胞中去。(3)端粒DNA序列：為一段短的正向重復序列，在人類為TTAGGG的高度重復序列。端粒DNA功能是保證染色體的獨立性和遺傳穩(wěn)定性。Threekeyregionsofachromosome問題引領果蠅有幾對染色體？人有幾對染色體？如何區(qū)分？8、染色體組型(核型)：Karyotype染色體組在有絲分裂中期的表型，包括染色體數(shù)目、大小形態(tài)特征的總和。染色體組型分析是在對染色體進行測量計算的基礎上，進行分組、排隊、配對，并進行形態(tài)分析的過程。主要根據(jù)染色體形態(tài)和著絲粒位置的差別來進行的。但有時染色體不易精確地識別和區(qū)分，怎么辦？9、染色體帶(Bandingtechnique)

1970年代發(fā)展出細胞學技術，對細胞遺傳的研究有很大的貢獻它用特殊的染色方法，使染色體呈現(xiàn)深淺不同的條紋(band)每一對染色體由于DNA和蛋白質的結合不同，出現(xiàn)的條紋型的(bandingpattern)也不同染色體帶的種類Qband、Gband、Rband

QbandQ代表熒光染料Quinacrinemustard染色體先用quinacrine染色后，于熒光顯微鏡下（UV），出現(xiàn)熒光條紋，背景是暗的亮處富含AT堿基對

GbandG代表用吉姆薩染料染色(Giemsastaining)醫(yī)院常用G-band來檢查人類遺傳疾病明暗條紋一般與Q帶相符既有Qband,又何必有Gband？RbandR代表與Gband相反(reversetoGbands)Gband染色深的部位，在Rband是淺的。Rband沒有Gband清晰，較少用來鑒定染色體助于研究染色體的結構，尤其是染色體的尖端部位染得很清楚，可用來鑒定染色體是否發(fā)生端點缺失(terminaldeletion)。

染色體帶的價值助于做染色體組型(karyotyping)：每一對染色體有獨特的條紋型式，經(jīng)條紋技術處理后較易區(qū)分助于研究染色體內部的變化：染色體若發(fā)生倒轉(inversion)，易位(translocation)，缺失(deletion)等，由條紋型的變化，很容易判斷出來助于演化上的研究：比較不同生物染色體的條紋型式，可以研究演化上的關系

染色體帶的價值助于決定基因圖(genemapping)的研究人類的染色體約可做出900bands，若某人缺乏某種酶，做條紋技術分析，若發(fā)現(xiàn)染色體缺乏某一條紋，便可推出制造該酶的基因是位在該條紋上纖維囊腫病變(cysticfibrosis)基因位在染色體7的長臂:q21&q31之間。全長25萬bases大部份為非密碼區(qū)，真正密碼區(qū)只占2%肌肉萎縮癥Dmd基因位在X染色體短臂『Xp21』全長200萬bp，其中大部份為intron，密碼區(qū)只占1%'大部份病人是dmd基因內幾個bases改變，少數(shù)是因dmd基因完全缺失或部份缺失。

細胞分裂的類型無絲分裂(amitosis)：又稱直接分裂，1841發(fā)現(xiàn)于雞胚血細胞，不涉及紡錘體形成及染色體變化。有絲分裂(mitosis)：又稱為間接分裂，由Fleming(1882)年首次發(fā)現(xiàn)于動物，1880發(fā)現(xiàn)于植物。減數(shù)分裂(meiosis）：染色體復制一次，細胞連續(xù)分裂兩次。第三節(jié)紡錘體一、紡錘體的組成二、形成紡錘體的徽管類型三、在染色單體分離過程中紡錘體的變化四、影響紡錘體的藥物一、紡錘體的組成由微管和與微管結合的蛋白質組成微管是細胞骨架的成分之一，是寬約24nm的中空長管狀纖維，是微管蛋白按螺旋排列，盤繞而成一層分子的微管管壁二、形成紡錘體的徽管類型①極間微管（polarmt）兩極間的微管，在紡錘體中部重疊；②動粒微管（kinetochoremt），是從動粒到另一極的微管；③星體微管（astralmt），由中心粒放射出來的微管。高等植物沒有中心粒和星體，其紡錘體稱無星紡錘體。④中間微管，子染色體之間的微管