第十二章細胞周期與細胞分裂第五節細胞增殖與醫學第一節細胞增殖的方式第二節細胞增殖的周期性第三節周期各時相的特點第四節細胞增殖的調節思考題第六節減數分裂和生殖...第十二章細胞周期與細胞分裂人來源于人人的繁殖“一切細胞來自細胞”細胞的增殖

細胞增殖是細胞生命活動的基本特征之一何為細胞增殖?細胞增殖(cellproliferation)是細胞通過生長和分裂使細胞數目增加的過程。第十二章細胞周期與細胞分裂細胞增殖的意義:1、細胞增殖是一切生物機體結構建立的基礎。一個受精卵細胞

約1.5

1012個細胞的嬰兒

約20

1.5

1012個細胞的成人機體2、細胞增殖是機體維持正常生命活動的必要方式之一如衰老死亡細胞的更新。3、細胞增殖是機體損傷的修復基礎。4、細胞增殖是生命延續的一種必需的生物學行為。

產生生殖細胞,繁殖后代。

產生免疫細胞,抵抗病菌的侵襲,維持機體的生存。第十二章細胞周期與細胞分裂

細胞增殖有十分精確的調控機制，表現出嚴格的時間和空間的順序性，如果異常就會產生疾病。如造血細胞生成的速率小于血液中細胞死亡的速率，就會造成貧血；機體局部細胞無休止的分裂就會產生腫瘤；細胞增殖過程中染色體分配異常就會導致染色體病。所以探討細胞增殖的機理對于醫學的理論和實踐有十分重要的意義。第十二章細胞周期與細胞分裂第一節細胞增殖的方式1、無絲分裂(amitosis)

分裂過程中沒有紡錘體和染色體的形成，無紡錘絲的出現，故名無絲分裂。是低等動物（如細菌）增殖的主要方式。（間期的細胞直接一分為二）核糖體

DNA細胞壁細胞膜第十二章細胞周期與細胞分裂

2、有絲分裂(mitosis)

分裂過程中有紡錘體和染色體的形成，有紡錘絲出現，故名有絲分裂。子細胞中遺傳物質均等分配。是真核細胞主要的增殖方式。3、減數分裂(meiosis)

有性生殖生物形成生殖細胞時的分裂分式。分裂過程中染色體復制一次，細胞連續分裂兩次，結果染色體數目減半，故名減數分裂。第十二章細胞周期與細胞分裂第二節細胞增殖的周期性一、細胞周期及各時相的劃分細胞增殖具有周期性：細胞周期生長分裂第十二章細胞周期與細胞分裂細胞增殖周期概念DNA合成前期(G1期)

間期DNA合成期(S期)DNA合成后期(G2期)

前期分裂期（M）中期后期末期細胞增殖周期：指連續分裂的細胞從親代細胞分裂結束開始到子代細胞分裂結束為止所經歷的全過程，簡稱細胞周期(cellcycle)。細胞周期第十二章細胞周期與細胞分裂每次細胞周期活動必須完成四項任務:

DNA復制細胞結構和功能性物質的合成細胞分裂器和信息傳遞機制的建立細胞核和細胞質分裂人們習慣于用“園”表示具有周期性的事件第十二章細胞周期與細胞分裂細胞周期各時相的劃分

ＤＮＡ合成前期（Ｇ１期）細胞增殖周期（TC）ＤＮＡ合成期（Ｓ期）ＤＮＡ合成后期（Ｇ２期）分裂期（M）細胞周期各個階段所需時間分別為：TG1、TS、TG2、TMTC=TG1+TS+

TG2+

TM單位:小時第十二章細胞周期與細胞分裂二、細胞周期時間不同生物或不同組織細胞的周期時間有很大差別:

有的只需幾十分鐘，如早期胚胎細胞；有的要幾十個小時，如某些上皮細胞和離體培養細胞；有的要1-2年（肝、腎實質細胞）甚至更長的時間。細胞周期時間：(cycletime，TC)細胞增殖過程所經歷的時間則稱為細胞周期時間。第十二章細胞周期與細胞分裂不同細胞的周期時相差別很大：

TCTG1TSTG2TMTC-TG1小鼠食道上皮87757.24.10.712小鼠腹壁上皮1511396.25.30.512

人大腸粘膜241011.520.514

人宮頸癌2086.84.51.512人羊膜19.49.86.82.20.69.6大鼠肝47.528161.81.715.5人肺成纖維細胞16.86640.810.8細胞時相(小時)第十二章細胞周期與細胞分裂從表中可看出:不同細胞的TC差別很大TC與TG1的變化一致TS+

TG2+

TM值比較穩定,約12-24小時TM較小,約1小時左右第十二章細胞周期與細胞分裂三、新的細胞周期概念

細胞周期室(cellcycleconpartments)：指在依DNA含量變化劃分為四個時期的基礎上，又依據RNA含量變化將周期劃分為１２個室。STG1BG0RG1TG1DG1TG1AMG2SS0STG20G2TG2TST第十二章細胞周期與細胞分裂細胞周期概念的發展

分期分期根據

靜止期染色體形態的變化分裂期DNA合成前期(G1期)染色體形態的變化DNA合成期(S期)和DNA含量的變化DNA合成后期(G2期)分裂期染色體形態的變化

DNA含量的變化細胞周期室(12室)RNA和蛋白質含量的變化

第十二章細胞周期與細胞分裂細胞周期各時相DNA含量的變化0G1SG2MG1

（時相）2C

4C（DNA含量）第三節細胞周期各時相的特點第十二章細胞周期與細胞分裂特點：

大量合成物質

決定細胞周期時間

決定細胞的前途一、Ｇ１期（ＤＮＡ合成前期）第十二章細胞周期與細胞分裂Ｇ１期的物質合成

Ｇ１是細胞的生長期，大量合成物質，結構和功能逐漸成熟。

主要是ＲＮＡ及蛋白質的合成，如ＤＮＡ復制所需要的酶及各種前體物質、有絲分裂抑制因子及復制因子、啟動蛋白質的合成等。第十二章細胞周期與細胞分裂Ｇ１期的時間變化

影響Ｇ1期細胞是否進入周期的因素很多，如各種生長因子、營養物質、射線等，可調控細胞周期進程。

G1早期啟動蛋白質(triggerprotein)的合成速率決定細胞周期時間，因為其合成速率不同，達到閾值的時間不同?？刂泣c(restrictionpoint，R)：G1早期與G1晚期之間及G1期末對壞境因素的敏感點，是調節細胞周期開和關的”閥門”，控制著細胞周期的進程，也稱限制點。第十二章細胞周期與細胞分裂Ｇ１期細胞的增殖狀態通過Ｇ1期控制點的調節，Ｇ1期細胞可有三種去向：分化死亡G0第十二章細胞周期與細胞分裂

分化：即失去增殖能力，而合成其功能性蛋白走向分化，又稱不育細胞或終末細胞。如紅細胞、肌細胞、神經元等。

持續增殖：越過R點，繼續增殖。如皮膚生發層細胞，骨髓造血細胞等。

暫不增殖：又稱Ｇ０期細胞，如肝腎胰的實質細胞等。肝切除后開始分裂修復。Ｇ1期細胞的三種去向：第十二章細胞周期與細胞分裂Ｇ0

期細胞的特點：

表型分化的細胞，其性質與Ｇ1期相似，因此，可視為延長了的Ｇ1期細胞

暫停分裂

可恢復增殖能力

對藥物的敏感性差Ｇ０期細胞：即部分G1期細胞離開周期暫停分裂,當給予適宜的刺激時又可進入周期開始分裂，這類細胞稱為Ｇ0期細胞。第十二章細胞周期與細胞分裂二、Ｓ期（ＤＮＡ合成期）

Ｓ期是ＤＮＡ復制的時期，是細胞增殖的基礎。增殖的物質基礎是細胞質和遺傳物質的倍增，前者貫穿整個細胞周期，后者僅限于S期。S期的特點：

ＤＮＡ復制。組蛋白、非組蛋白等蛋白質的合成。包括與ＤＮＡ復制相關的酶如ＤＮＡ聚合酶、胸苷激酶、胸苷酸合成酶等的合成；第十二章細胞周期與細胞分裂DNA復制的特點:半保留性(半保留復制)雙向復制（復制方向為5`

3`）半不連續性不對稱性互補性（遵循堿基互補配對原則）。第十二章細胞周期與細胞分裂示半保留復制半保留復制：復制后的子代DNA分子與原DNA分子完全相同，而且子代DNA分子的兩條核苷酸鏈中，一條是親代的，一條是新合成的，故名半保留復制。第十二章細胞周期與細胞分裂DNA復制為多起點雙向復制（由起始點向兩側推進）。復制單位為復制子（含有一個復制起點，能獨立進行復制的DNA區段）。復制方向為5`

3`。第十二章細胞周期與細胞分裂復制時，在起點的兩側各形成一個復制叉。半不連續性連續復制

復制快不連續復制

復制慢不對稱性第十二章細胞周期與細胞分裂三、Ｇ２（ＤＮＡ合成后期）ＤＮＡ復制完畢到細胞分裂之前的時期，此期ＤＮＡ含量為４Ｃ，比Ｇ1期高一倍。特點：

復制因子的失活；

為進入Ｍ期作準備。有絲分裂促進因子的活化，細胞骨架系統（如微管蛋白）蛋白合成。第十二章細胞周期與細胞分裂四、Ｍ期（有絲分裂期）Ｍ期時間短，

特點：細胞核發生急劇而明顯的形態學變化。分裂期是一個連續的過程，為便于敘述而分為四個時期，即前、中、后、末期。第十二章細胞周期與細胞分裂動畫第十二章細胞周期與細胞分裂各期特點如下：

前期中期后期末期染色質凝集染色體形成著絲粒分離染色體解旋分裂極確定紡錘體形成染色體移向兩極核膜核仁形成核膜核仁消失“赤道板”形成胞質分裂動畫第十二章細胞周期與細胞分裂M期發生的主要事件有：

（1）染色質組裝形成染色體；（2）有絲分裂器形成；（3）核膜和核仁的消失與重建；（4）收縮環形成及胞質分裂。第十二章細胞周期與細胞分裂有絲分裂器:

有絲分裂器是由紡錘體、染色體和中心體共同組成的臨時性結構。第十二章細胞周期與細胞分裂胞質分裂第十二章細胞周期與細胞分裂試想一想，46條染色質（每條染色體DNA長度約40000μm）繞在一個很小的范圍內(細胞核直徑約30μm），如何平均分配？染色體形成的意義——完成遺傳物質的平均分配只有繞成一個個線團，才能平均分配。第十二章細胞周期與細胞分裂第十二章細胞周期與細胞分裂M+G1

G1

PCCM+S

S

PCCM+G2

G2

PCC超前凝集染色體(PCC)：將間期和Ｍ期細胞融合，由于ＭＰＦ的作用，可使間期細胞出現染色質凝集，核被膜破裂及核仁消失等類似于有絲分裂期的形態變化。這種經過誘導，在間期形成的染色體稱為超前凝集染色體。第十二章細胞周期與細胞分裂細胞周期各時相生化特點的總結

G1SG2MG1AG1BRNA合成S期需要的酶DNA復制有絲分裂因子染色質組裝為蛋白質合成及前體物質組蛋白、及微管蛋白的合成染色體，均等核糖體形成的合成非組蛋白合成分配入子細胞（細胞生長（為DNA復（為細胞分裂胞質分裂物質積累）制做準備）做準備）第十二章細胞周期與細胞分裂五、細胞周期的順序性

細胞增殖周期各階段的生化活動有條不紊、分階段、按順序進行?？偟牡鞍踪|合成在細胞周期中連續進行，但各階段蛋白的種類、數量及功能活性又有其順序性。DNA含量順序性的變化。第十二章細胞周期與細胞分裂六、細胞質周期和中心體周期細胞核周期：細胞核在細胞周期中的變化過程(如前述)。細胞質周期：細胞質在細胞周期中的變化過程。包括各細胞器的周期性變化。即細胞體積的生長和胞質分裂過程的交替發生。中心體周期：中心體在細胞周期中經歷復制、分離、移動、形成紡錘體，進入子細胞等周期性變化過程。如果核分裂而細胞質不分裂時就形成多核體；當只有DNA復制沒有中心體復制和紡錘體形成時就形成多倍體；第十二章細胞周期與細胞分裂第十二章細胞周期與細胞分裂第四節細胞增殖的調節一、環境因子

(一)生長因子的調節生長因子(growthfactor)：刺激細胞生長增殖的因子，多為多肽類物質。生長因子通過與特異性的細胞膜受體結合而對細胞增殖活動進行調節作用。調節特點：1、多樣性：種類多樣,受體多樣,效應多樣,作用途徑多樣2、協同性：多種生長因子協同作用3、競爭性：如接觸抑制。第十二章細胞周期與細胞分裂第十二章細胞周期與細胞分裂(二)細胞增殖抑制因子

抑素（chalone）是由細胞自體產生的、終止細胞增殖的信號分子（糖蛋白）。抑素和生長因子對細胞增殖的調節途徑類似，但作用結果是相互拮抗性的，但又相互協調。抑素的作用無毒且可逆，有細胞系特異性。（三）成熟促進因子成熟促進因子（MPF）是一種在G2期形成、能促進M期啟動的調控因子。第十二章細胞周期與細胞分裂第十二章細胞周期與細胞分裂二、遺傳因子的調節（一）細胞分裂周期基因

細胞分裂周期基因（cdc）：有一類基因，其表達具細胞周期依賴性或其產物直接參與了細胞周期的調控，這些基因被稱為細胞周期基因。第十二章細胞周期與細胞分裂酵母的細胞分裂周期基因在酵母中已發現30多種細胞分裂周期基因(CDCgene)。這些基因的產物可以調節細胞周期的進程。第十二章細胞周期與細胞分裂動物細胞的細胞周期基因動物的細胞也同樣有cdc基因，因為許多基因的表達明顯地依賴于細胞周期，如細胞周期蛋白基因、細胞周期素依賴性蛋白激酶基因、癌基因、抑癌基因、核心組蛋白基因、胸苷激酶基因,鈣調蛋白基因、肌動蛋白基因等。只是現在還未明確它們的具體調節點。第十二章細胞周期與細胞分裂細胞周期各時相MPF、P34、P56的變化第十二章細胞周期與細胞分裂（二）癌基因和原癌基因

原癌基因被激活成為癌基因，并導致細胞的惡性轉化?，F已知原癌基因具有調節正常細胞增殖的功能，它的產物有如下四類：

細胞生長因子；

細胞生長因子的相應受體；

細胞內部有關的信號分子；

核內調節蛋白。通過其產物質和量的變化調節細胞的增殖活動。癌基因：能引起細胞惡性轉化的核酸片段。第十二章細胞周期與細胞分裂（三）抑癌基因

抑癌基因的產物可以抑制細胞的生長和分裂，當這種抑癌基因發生突變或丟失，解除了對細胞增殖的抑制作用后，就成為誘發腫瘤的重要因素，如RB基因，野生型P53基因等。抑癌基因：正常細胞中含有抑制細胞惡性增殖的基因稱抑癌基因。第十二章細胞周期與細胞分裂第五節細胞增殖與醫學細胞增殖理論具有廣泛的醫學意義。一、組織再生的基礎組織再生可以分為三種類型：

1、更新型

2、穩定型

3、恒定型第十二章細胞周期與細胞分裂二、細胞增殖與腫瘤腫瘤的病因、病理等諸多方面都與細胞增殖有關。（一）腫瘤的惡性增殖有機體局部器官組織的細胞超常增殖，其所形成的贅生物稱為腫瘤。腫瘤組織的細胞也有三種增殖狀態：１、增殖型２、暫不增殖型３、永不增殖型

第十二章細胞周期與細胞分裂（二）細胞周期和腫瘤治療Ｇ0期的腫瘤細胞對化療藥物不敏感，又具有腫瘤復發的潛在危險性。根據細胞增殖的調控機理，可以利用血小板源生長因子激活Ｇ0期細胞，將它們驅入Ｇ１期，進入增殖狀態，再用理化療法就可以收到較為理想的效果。２、細胞周期和用藥根據細胞周期代謝活動特點選用不同的治療藥物是臨床治療的常規方法。３、用細胞或基因植入進行治療抑癌基因的導入或原癌基因的置換等進行基因治療被認為有深遠前景。第十二章細胞周期與細胞分裂第六節減數分裂和生殖細胞的發生意義：產生單倍體的精了和卵子,經過受精恢復為二倍體,維持遺傳物質的穩定。減數分裂是有性生殖生物的生殖細胞成熟過程中進行的一種特殊的有絲分裂。分裂過程中，染色體復制一次，細胞連續分裂兩次，結果染色體數目減半，故名。第十二章細胞周期與細胞分裂一、減數分裂過程：

間期Ⅰ

（Ｇ1、Ｓ、Ｇ2）

分裂Ⅰ

前期Ⅰ

細線期偶線期(聯會)

粗線期(四分體互換)

雙線期(交叉)

終線期

中期Ⅰ

后期Ⅰ

末期Ⅰ

間期Ⅱ

（不進行ＤＮＡ復制）

分裂Ⅱ

前期Ⅱ

中期Ⅱ

后期Ⅱ

末期Ⅱ第十二章細胞周期與細胞分裂第一次減數分裂減數四分體聯會交換第十二章細胞周期與細胞分裂末期Ⅰ中期Ⅱ后期Ⅱ末期Ⅱ第二次減數分裂第十二章細胞周期與細胞分裂減數分裂前期Ⅰ的特征性變化：

細線期核中染色體已復制但看不清。

偶線期染色體仍為細線狀,同源染色體配對形成二價體。

二價體：一對同源染色體。同源染色體：大小及著絲粒位置相同的一對染色體，其中一條來自父親,一條來自母親。

聯會:

同源染色體的配對又稱聯會。聯會復合體:聯會時同源染色體之間形成的一種蛋白質的復合結構。第十二章細胞周期與細胞分裂聯會復合體同源染色體L-C纖維側生成分中央組分聯會復合體側生成分（DNA和蛋白質組成）

中央組分（重組酶復合體）中央區

L-C纖維（非組蛋白組成）聯會復合體的作用是識別并穩定同源染色體，便入非姐妹染色單體之間的交換和重組。第十二章細胞周期與細胞分裂

非姐妹染色單體互換：聯會后四條染色單體在一起，會發生非姐妹染色單體間交換，即部分片斷裂后重融合，使染色體片斷發生交換而改變原有的遺傳結構。第十二章細胞周期與細胞分裂姐妹染色單體：一條染色體的兩條染色單體互稱姐妹染色單體。非姐妹染色單體：同源染色體的染色單體之間互稱非姐妹染色單體

粗線期染色體變粗變短,復制的染色體已能看清,二價體可見為４條染色單體，也稱四分體。

二價體四分體內容一對同源染色體一對同源染色體時間偶線期粗線期形態看似兩條染色體看似四條染色單體

雙線期同源染色體開始分開，交叉仍存在。

終變期染色體變短變粗，核仁核膜消失。

第十二章細胞周期與細胞分裂中期Ⅰ：配對的同源染色體由紡錘絲牽引排列于細胞的中央，形成赤道板。后期Ⅰ：由紡錘絲牽引，同源染色體分離向細胞的兩極移動，此時沒有著絲粒的分裂（由于染色體的計數是以著絲粒為標準，因此細胞染色體數目減半）。末期Ⅰ：同源染色體趨向兩極，胞質分裂成為兩個細胞。第十二章細胞周期與細胞分裂分裂Ⅱ與有絲分裂過程相同：前期Ⅱ：每個二分體凝集，核膜消失。中期Ⅱ：各二分體排列于赤道面上形成赤道板，著絲?？v裂而形成二條染色體。后期Ⅱ：各染色體被紡錘絲拉向兩極。末期Ⅱ：各染色體移至兩極后，核膜、核仁形成，胞質分裂。第十二章細胞周期與細胞分裂減數分裂與三大