（優(yōu)選）基礎(chǔ)生物學(xué)細胞周期第一頁，共六十五頁。細胞的最終命運：細胞分裂和細胞死亡細胞分裂和細胞死亡都是細胞生命活動的基本特征細胞增殖是生物繁育的基礎(chǔ):單細胞、多細胞成體生物需要細胞增殖，以彌補代謝過程中的細胞損失

維持細胞數(shù)量動態(tài)平衡和機體正常功能 機體創(chuàng)傷愈合、組織再生、病理組織修復(fù)等細胞增殖受到嚴密的調(diào)控機制所監(jiān)控

高等生物中，不僅要遵循細胞自身的增殖調(diào)控規(guī)律，同時還要遵守生物體整體調(diào)控機制的調(diào)節(jié)。 不受約束而生成的細胞：免疫系統(tǒng)清除或癌變第二頁，共六十五頁。真核生物的細胞周期劃分為連續(xù)的4個時期：G1期、S期、G2期和M期。這也稱為一個標準細胞周期。分裂期（mitosis）細胞周期分裂間期(interphase)第三頁，共六十五頁。細胞分裂周期細胞周期是高度有序地沿著G1SG2M運轉(zhuǎn)。相對來說，M期最短，S期較長，G1期差別最大。第四頁，共六十五頁。

不同細胞的細胞周期時間差異很大，主要差別在G1期

細胞類型細胞周期時間早期蛙胚胎細胞30分鐘酵母菌細胞 1.5~3小時小腸上皮細胞 12小時細胞培養(yǎng)成纖維細胞 20小時人肝細胞 １年細菌20分鐘第五頁，共六十五頁。

周期中細胞—細胞持續(xù)分裂，細胞周期持續(xù)運轉(zhuǎn)。如上皮組織的基底層細胞。

靜止期細胞

—細胞暫時離開細胞周期，停止細胞分裂，去執(zhí)行一定生物學(xué)功能。一旦得到信號指使，會快速返回細胞周期，分裂增殖。即G0期細胞。如結(jié)締組織中的成纖維細胞

終未分化細胞—細胞分化程度很高，一旦生成后，終生不再分裂。如橫紋肌細胞、多核型白細胞等第六頁，共六十五頁。

1、G1期—DNA復(fù)制預(yù)備期

細胞特點：細胞生長、體積擴大、RNA和蛋白質(zhì)、糖類、脂類合成旺盛，尤其是與DNA復(fù)制有關(guān)的酶明顯增加；線粒體、葉綠體分裂增殖；中心粒分開、復(fù)制；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴大、核糖體、高爾基體、溶酶體增多。但不合成DNA。一、分裂間期G1期:合成細胞生長所需要的各種蛋白質(zhì)、RNA、糖類和脂類等，但不合成DNA。第七頁，共六十五頁。

2、S期—DNA復(fù)制合成期

與DNA合成有關(guān)的酶和組蛋白含量達到最高，進入S期，立即開始復(fù)制合成DNA。DNA復(fù)制的起始和過程收到多種細胞周期調(diào)節(jié)因素的嚴密調(diào)控。是嚴格按半保留復(fù)制的方式進行的。S期:合成DNA和組蛋白（Histones）第八頁，共六十五頁。

2、G2期—有絲分裂準備期

有新的RNA和蛋白質(zhì)合成，特別是微管蛋白等與M期有關(guān)的物質(zhì)大量合成。細胞核內(nèi)DNA的含量已經(jīng)增加一倍，由2n變成4n，即每個染色體含有4個拷貝的DNA。通過G2期，細胞能否進入M期，要受到G2期的檢驗點控制。G2期:合成少量的蛋白質(zhì)(RNA)第九頁，共六十五頁。第十頁，共六十五頁。（一）過程1.前期：細胞核染色質(zhì)開始濃縮，形成染色體結(jié)構(gòu)。二、有絲分裂期

染色質(zhì)染色體(Chromatin)是處于不同功能階段的不同構(gòu)型。核小體是染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位。第十一頁，共六十五頁。核小體組蛋白堿性蛋白質(zhì)5種，富含精氨酸、賴氨酸

DNA200bp第十二頁，共六十五頁。每條染色單體都含有一段特殊的DNA序列，稱為著絲粒。在染色體著絲粒處裝配一蛋白質(zhì)復(fù)合體結(jié)構(gòu)——動粒。中心體周圍微管開始大量裝配。核仁消失，細胞器解體。第十三頁，共六十五頁。

有絲分裂前期染色體變化第十四頁，共六十五頁。紡錘體第十五頁，共六十五頁。第十六頁，共六十五頁。前期 前中期中期后期末期胞質(zhì)分裂期染色質(zhì)開始濃縮，著絲粒處裝配動粒，中心體周圍微管大量裝配核膜破裂，染色體進一步濃縮（X形），紡錘體裝配，星體微管捕獲染色體所有染色體排列到赤道板染色單體分離向兩極運動，動粒微管變短，極性微管變長染色體到達兩極并開始去濃縮動粒微管消失，極性微管繼續(xù)增長，核膜重裝配

第十七頁，共六十五頁。第十八頁，共六十五頁。第十九頁，共六十五頁。第二十頁，共六十五頁。

6、胞質(zhì)分裂——細胞核分裂之后，細胞質(zhì)分裂過程。動物細胞的胞質(zhì)分裂是以縊縮和起溝的方式完成的。植物細胞的胞質(zhì)分裂則經(jīng)過細胞板的形成。1）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)第二十一頁，共六十五頁。動物細胞胞質(zhì)分裂時形成收縮環(huán)第二十二頁，共六十五頁。第二十三頁，共六十五頁。2）植物細胞的胞質(zhì)分裂

細胞內(nèi)形成新的細胞膜和細胞壁而將細胞分開植物細胞胞質(zhì)分裂時形成細胞板第二十四頁，共六十五頁。第二十五頁，共六十五頁。

7、染色體運動機理

微管去聚合作用假說

紡錘體微管滑動假說

8、細胞器分配第二十六頁，共六十五頁。三.細胞周期的控制：

細胞周期運轉(zhuǎn)受細胞內(nèi)外各種因素的精密調(diào)控。細胞內(nèi)因是調(diào)控依據(jù)。CDK激酶對細胞周期起著核心調(diào)控作用。與各種CDKS沿周期活化，磷酸化有關(guān)。

1、細胞調(diào)控因子

周期蛋白依賴性蛋白激酶（CDK）:可以使特定蛋白質(zhì)的絲氨酸和蘇氨酸氨殘基磷酸化。

周期蛋白（cyclin）：特殊的激活蛋白。能夠同CDK結(jié)合，并有控制CDK使適當(dāng)?shù)鞍琢姿峄哪芰?。分為有絲分裂周期蛋白，G1期周期蛋白第二十七頁，共六十五頁。Cdk通過結(jié)合不同的周期蛋白來調(diào)控細胞周期中的不同事件Cdk活性的終止與周期蛋白的降解相關(guān)第二十八頁，共六十五頁。第二十九頁，共六十五頁。四.染色體（chromosome）

1、染色體的一般形態(tài)：由兩條相同的姐妹染色單體構(gòu)成，彼此以著絲粒相連。

根據(jù)著絲粒的位置，染色體分為4種類型：中著絲粒染色體：兩臂長度基本相等。近中著絲粒染色體：端著絲粒染色體：近端著絲粒染色體：具有微小短臂第三十頁，共六十五頁。染色體各部主要結(jié)構(gòu)著絲粒：是高度有序的整合結(jié)構(gòu)次縊痕：核仁組織區(qū)：rRNA基因所在，與間期核仁形成有關(guān)。隨體端粒：第三十一頁，共六十五頁。2、染色體數(shù)目3、染色體組型4、染色體帶5、性染色體和常染色體第三十二頁，共六十五頁。5.2減數(shù)分裂

概念和意義概念：細胞分裂的特殊形式。二倍體細胞形成單倍體細胞，染色體數(shù)目的細胞分裂。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)第三十三頁，共六十五頁。

減數(shù)分裂—特殊形式的有絲分裂

過程：包括兩次連續(xù)的分裂第一次減數(shù)分裂第二次減數(shù)分裂前期?中期?

后期?末期?染色體變化最明顯，同源染色體聯(lián)會，交叉互換前期П中期П

后期П末期П第三十四頁，共六十五頁。第三十五頁，共六十五頁。

特征：

1）減數(shù)分裂從2n細胞產(chǎn)生n細胞；

2）遺傳物質(zhì)復(fù)制一次，分裂兩次，染色體數(shù)減半；

有絲分裂中，DNA復(fù)制一次，細胞分裂一次2n4n(S)2n

減數(shù)分裂中，DNA復(fù)制一次，細胞連續(xù)分裂兩次2n4n2nn復(fù)制復(fù)制分裂分裂分裂第三十六頁，共六十五頁。3）同源染色體在減數(shù)分裂期I(MeiosisI)配對聯(lián)會、形成聯(lián)會復(fù)合體，聯(lián)會的同源染色體，發(fā)生交叉互換基因重組，產(chǎn)生遺傳物質(zhì)多樣性4）第一次分裂時，同源染色體分開；第二次分裂時，姐妹染色單體分離。第三十七頁，共六十五頁。同源染色體重組產(chǎn)生新的基因組合第三十八頁，共六十五頁。個體正常發(fā)育過程中—細胞數(shù)目增加—有控制的細胞分裂細胞類型的增加—有序的細胞分化第三十九頁，共六十五頁。

5.3細胞分化

(celldifferentiation)

概念:

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)生穩(wěn)定性差異，形成不同類型細胞的過程為細胞分化。人成體有200多種細胞

細胞分化的關(guān)鍵在于特異性蛋白質(zhì)的合成基因選擇性表達（基因組保持相同）第四十頁，共六十五頁。細胞的形態(tài)與功能相適應(yīng)1、形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生差異細胞分化的特征第四十一頁，共六十五頁。2、基因選擇性表達—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(house-keepinggenes)

：維持細胞生存所必需的、在各種細胞中都表達的基因。其產(chǎn)物對維持細胞基本生命活動是必需的

組織特異性基因（奢侈基因）

tissue-specificgenes(luxurygenes)

：不同細胞中專一性表達的基因，其產(chǎn)物賦予各種類型細胞特異的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征與特異的生理功能細胞分化是組織特異性基因在時間和空間上差異表達第四十二頁，共六十五頁。3、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多能性干細胞T細胞B細胞嗜酸白細胞嗜堿白細胞中性白細胞巨噬細胞血小板紅細胞第四十三頁，共六十五頁。4、細胞決定：一細胞分化之前，就有了一個預(yù)先保證細胞怎樣分化的方向，這一階段為細胞決定（celldetermination）

1）受精卵具有分化出各種組織細胞的潛能并建成完整個體

2)細胞決定的穩(wěn)定性和遺傳性。3）在發(fā)生形態(tài)差異之前的一定時間，細胞分化命運已經(jīng)確定果蠅成蟲盤第四十四頁，共六十五頁。全能性多能性單能性

細胞分化發(fā)育潛能:細胞分化能力的強弱稱為發(fā)育潛能

第四十五頁，共六十五頁。細胞全能性:細胞含有使后代細胞形成完整個體的潛能，稱為全能性（totipotency）。有些細胞只能分化出一種細胞，這種發(fā)育潛能為細胞的單能性（monopotency）。細胞發(fā)育過程中細胞分化的潛能逐漸變小。

植物細胞具有全能性

受精卵第四十六頁，共六十五頁。動物細胞核移植證明：細胞核具有發(fā)育全能性

克隆：clone，一種人工誘導(dǎo)的無性繁殖方式。第四十七頁，共六十五頁。蛙皮膚細胞核移植發(fā)育成蝌蚪第四十八頁，共六十五頁。人造血干細胞

分化產(chǎn)生8種類型血細胞僅具有分化成有限組織細胞類型的潛能多能性（pluripotency）

：動物細胞隨著胚胎的發(fā)育，細胞逐漸喪失發(fā)育成個體的能力，僅具有分化成有限細胞類型及構(gòu)建組織的潛能，成為多潛能性，這種細胞成為干細胞（stemcell）。第四十九頁，共六十五頁。單能性（monopotency）僅能使后代細胞發(fā)育成為一種細胞的特性第五十頁，共六十五頁。細胞增殖能力減弱的現(xiàn)象稱為細胞衰老，它與機體衰老有一定關(guān)系。細胞來源人胚肺成纖維細胞中年人成纖維細胞老年人成纖維細胞可增殖代數(shù)60-804030不同年齡來源的人成纖維細胞的增殖代數(shù)

細胞的衰老與死亡第五十一頁，共六十五頁。約100年前~1960年，細胞“不死性”學(xué)說（魏斯曼）1961年，Hayflick和Moorhead:人體細胞表現(xiàn)出明顯的衰老、退化和死亡的過程： 人細胞最高分裂次數(shù)：60~80次；細胞的增殖能力與供體年齡有關(guān)、早老癥細胞核而非細胞質(zhì)決定了細胞衰老的表達物種壽命與培養(yǎng)細胞壽命間存在確定的相關(guān)關(guān)系

龜細胞最高分裂次數(shù)：90~125次；雞細胞最高分裂次數(shù)：15~35次；第五十二頁，共六十五頁。衰老細胞結(jié)構(gòu)變化

細胞核隨分裂次數(shù)增加而增大，核膜呈現(xiàn)內(nèi)折，染色質(zhì)固縮化內(nèi)質(zhì)網(wǎng)彌散性分散于核周胞質(zhì)中，粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)減少線粒體減少，體積膨脹膜流動性降低，膜內(nèi)顆粒分布變化細胞骨架變化，信號傳遞系統(tǒng)變化第五十三頁，共六十五頁。細胞衰老的分子機理

●氧化性損傷學(xué)說：該理論認為，代謝過程中產(chǎn)生的活性氧基團或分子（reactiveoxygenspecies，ROS）引發(fā)的氧化性損傷的積累，最終導(dǎo)致衰老。ROS主要有三種類型：◆O2-,即超氧自由基；◆OH-，即羥自由基◆H2O2ROS的作用：高度活性引發(fā)脂類、蛋白質(zhì)和核酸分子的氧化性損傷，從而導(dǎo)致細胞結(jié)構(gòu)的損傷乃至破壞。清除ROS，就可以延長壽命?！穸肆Ｅc衰老◆有人發(fā)現(xiàn)端粒長度確實與衰老有著密切的關(guān)系

第五十四頁，共六十五頁。細胞死亡——細胞凋亡與細胞壞死

細胞凋亡（apoptosis)，又稱程序性細胞死亡細胞凋亡是多細胞生物在發(fā)育過程中，一種由基因控制的主動的細胞生理性自殺行為。細胞凋亡過程中，細胞膜反折，包裹斷裂的染色質(zhì)片段或細胞器，形成眾多凋亡小體，凋亡小體為附近的細胞吞噬。整個過程中細胞膜保持完好，細胞內(nèi)容物不泄露，不引起炎癥。細胞壞死時，細胞膜發(fā)生滲漏，細胞內(nèi)容物被釋放到細胞外，導(dǎo)致炎癥反應(yīng)。細胞的衰老與死亡第五十五頁，共六十五頁。凋亡小體第五十六頁，共六十五頁。

a正常T細胞雜b凋亡細胞；c凋亡細胞(透射電鏡)交瘤細胞；