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1、生命的延续（生殖） 配子发生和减数分裂重庆医科大学生命科学研究院 Chongqing Medical University Institute of Life Sciences 廖晓岗,简 介 BRIEF 细胞增殖周期和有丝分裂配子的发生减数分裂细胞的决定与分化（了解）,生殖的概念:指生命得以延续、繁衍并完成进化的过程，是生命的特征之一。,雄配子 （精子） 雌配子 （卵子）,结合,合子（受精卵）,发育,新个体,生殖的类型: 无性生殖：低等生物如细菌，过程简单。 有性生殖：高等生物，两个亲本参与，形成2种配子。,生殖与细胞增殖的关系细胞增殖（cell proliferation）是有机体生命活动
2、的重要特征，是通过细胞的生长和分裂使细胞数目增加的过程。其过程是以细胞遗传物质DNA的复制和细胞分裂为基本事件，通过细胞周期的方式实现的。低等的单细胞生物通过细胞分裂形成新的机体，而多细胞生物则是由受精卵（单个细胞）经过多次细胞分裂和细胞的分化过程才逐渐发育成为新机体的。所以细胞增殖是一切生物机体建立的基础。,细胞增殖的方式,高等生物的细胞增殖方式有 3 种： 无丝分裂（amitosis）：又叫直接分裂。最早是在鸡的胚胎红细胞中发现的。细胞分裂过程简单、迅速。没有染色体组装、纺锤体形成等一系列细胞核的变化。无丝分裂是低等生物增殖的主要方式，人体中只发生在一些迅速分裂的组织（如口腔上皮）及创伤修
3、复的组织中。 有丝分裂（mitosis）：又称间接分裂。是真核细胞主要的增殖方式，细胞分裂过程中细胞核的形态发生急剧变化，并能确保复制好的两套遗传物质能够均等地分配给两个子细胞。 减数分裂（meiosis）：又称成熟分裂。是有性生殖个体形成生殖细胞的一种特有的分裂方式。,一、 细胞增殖周期和有丝分裂,1. 细胞增殖的意义 2. 细胞增殖周期 3. 有丝分裂 4. 胞质分裂 5. 细胞增殖的调节,1，细胞增殖的意义,生命活动的重要特征之一单细胞增殖导致生物个体数增加多细胞生物的繁殖基础取代衰老和死亡的细胞创伤愈合、组织再生、病理修复,2，细胞增殖周期（356页）,细胞经过生长和分裂而完成增殖的全
4、过程称细胞增殖周期,简称细胞周期(cell cycle）。细胞从上一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂完成所经历的时间称为细胞周期时间（cell cycle time, Tc）。期间细胞遗传物质和其它内含物分配给子细胞。细胞增殖是由生命物质的合成积累和细胞分裂两个交替进行的过程。,细胞周期时相的划分,间期(interphase): G1期, S期, G2期 M期: 有丝分裂期(Mitosis), 胞质分裂期(Cytokinesis)细胞沿着G1SG2MG1周期性运转。在间期细胞体积增大(生长)，在 M 期细胞先是核分裂，接着胞质分裂，完成一个细胞周期。,细胞分裂周期,细胞周期不同时期的主要生化事件
5、,G1期(Gap I)：与DNA合成启动相关，开始合成细胞生长所需要的多种蛋白质、RNA、碳水化合物、脂等，同时染色质去凝缩。也称DNA复制前期。 S期：DNA复制(DNA synthesis) G2期(Gap II) ： DNA复制完成，在G2期合成一定数量的蛋白质和RNA分子。也称DNA合成后期。以上主要表现为分子水平上的变化 M期：细胞分裂期。 有丝分裂细胞核及染色体分裂 胞质分裂细胞质分裂 主要表现为形态学上的变化,在细胞分裂期，细胞核的形态发生明显变化。光学显微镜下，根据其变化特征又常划分出有丝分裂前期、中期、后期和末期。细胞周期各阶段所需要的时间分别以TG1、TS、TG2和TM表示
6、。,从增殖的角度可将高等动物的细胞分为3类：连续分裂细胞（周期细胞） 休眠细胞（G0期细胞） 不分裂细胞（终端细胞）肿瘤中的G0期细胞是导致肿瘤复发的主要原因。,3，有丝分裂,前期染色质凝缩形成染色体，纺锤体开始装配，细胞器解体。染色体由两条染色单体组成, 有着丝粒、动粒。,有丝分裂前期染色体变化,纺 锤 体,前中期,核膜破裂。纺锤体微管与染色体动粒结合。染色体移向赤道板。,前中期,纺锤体微管与动粒结合。,中期,染色体排列于赤道板。,后期,姐妹染色体向两极分离（随机取向）。,末 期,染色单体到达两极并去凝缩。核膜重新组装。高尔基体与内质网形成。,4，胞质分裂,动物细胞的胞质分裂 有丝分裂后期赤
7、 道板形成分裂沟微丝构成收缩环,5，细胞增殖周期的调控细胞增殖受多种因子的调节，概括地分为两大类：外源性的环境因子如：生长因子（growth factor, GF）的调节。内源性的遗传因子现已确定和细胞增殖直接相关的基因有：细胞分裂周期基因、原癌基因和抑癌基因等。还有细胞周期调控蛋白、泛素化蛋白质降解系统等的参与。,癌细胞的3个特征：不死性 迁徙性 失去接触性抑制还有不同于正常细胞的形态、生理和生化特征。,二、配子发生（360页）,配子发生是指有性生殖过程中精子和卵子的形成过程。其主要特点是在成熟期中都要进行减数分裂，即细胞分裂过程中染色体复制一次，而细胞分裂两次，结果使子细胞的染色体数目只有
8、母细胞的1/2。故又称为成熟分裂。,（一）精子发生指精原细胞发育为精子的过程。 分4个时期：,1、增殖期：经有丝分裂，精原细胞数量增加。 chr=46(2n) 2、生长期：体积长大 初级精母细胞。chr=46(2n) 3、成熟期：减数分裂过程 4个精子细胞。chr=23(n) 4、变形期：顶体形成，核染色质凝集，尾部形成 蝌蚪状精子。,（二）卵子发生指卵原细胞发育为卵子的过程。 分3个时期：,1、增殖期 胚胎第6周 6个月 卵原细胞数量增加，10002000个 700万 Chr数目为46条（2n）,2、生长期 卵原细胞体积增大 初级卵母细胞。 细胞内积累了大量卵黄、RNA和蛋白质等物质， 为受
9、精卵的发育提供信息、物质和能量准备 染色体数为46条（2n） 初级卵母细胞进入第一次减数分裂并停止在前期I的双线期,3、成熟期,在大量促性腺激素的作用下初级卵母细胞,恢复RDI,次级卵母细胞,极 体,RD,RD,卵子 极体,极体 极体,三、减数分裂（358页）,减数分裂的定义:指配子发生成熟期中进行的两次连续的分裂。 减数分裂的过程:包括两次连续的细胞分裂，最后形成4个子细胞。子细胞和母细胞的遗传性具有较大差异。分别称为第一次减数分裂（RD，分离的是同源染色体）和第二次减数分裂（RD，分离的是姊妹染色体）。 。,概念：细胞进行一次 DNA 复制，随后进行两次分裂，染色体数目减半的一种特殊的有丝
10、分裂。体细胞(双倍体2n)生殖细胞(单倍体n)意义： 生物进行有性生殖的基础 确保世代间遗传的稳定性 增加变异机会，生物进化与多样性的基础,减数分裂的全过程可以划分成4个阶段：减数分裂前间期（ G1SG2 ） 第一次减数分裂（前、中、后、末） 减数分裂间期（不进行DNA复制） 第二次减数分裂（前、中、后、末）,（一）第一次减数分裂：过程复杂（359页）,前期I,细线期 偶线期：同源染色体配对（联会） 二价体 联会复合体 粗线期：二价体含4条染色单体 四分体 非姐妹染色单体互换 交叉 双线期：交叉的端化 终变期,中期I 后期I 末期I,同源染色体配对，染色单体之间交叉、互换等过程，使遗传信息在同
11、源染色体间彼此发生重组，产生新的基因组合。,（二）第二次减数分裂：也分为前、中、后、末期，与有丝分裂过程相似。,减数分裂和配子发生,减数分裂特点, 遗传物质只复制一次，细胞连续分裂两次，导致染色体数目减半。仅存于生殖细胞。 S 期持续时间较长 同源染色体在减数分裂期I (Meiosis I) 配对联会、基因重组，产生遗传物质多样性。 减数分裂同源染色体配对排列在中期板上,第一次分裂时,同源染色体分开。,减数分裂和有丝分裂细胞周期比较有丝分裂周期 减数分裂周期间期 前间期DNA复制 DNA复制中心体复制 中心体复制双侧动粒组装 单侧动粒组装 分裂期 第一次分裂姐妹单体分离 同源染色体分离细胞分裂
12、 细胞分裂I 间期 间期DNA复制 中心体复制 中心体复制双侧动粒组装 双侧动粒组装 分裂期 第二次分裂姐妹单体分离 姐妹单体分离细胞分裂 细胞分裂II,思考：细胞增殖的生物学意义。 细胞周期如何划分？各阶段的主要特点是什么？ 比较有丝分裂和减数分裂之异同。,四、细胞的决定与分化（了解）,1. 细胞的决定和分化2. 细胞分化的特征3. 细胞的分化发育潜能4. 细胞质决定子5. 影响细胞分化的外在因素,1. 细胞的决定和分化多细胞动物从受精卵开始的个体发育过程中，后代细胞间在形态结构和生理功能上发生差异的过程为细胞分化(differentiation)，多细胞有机体由不同类型细胞组成。人体有200多种细胞。,许多情况下，细胞在发生可识别的形态变化之前，就已受到约束而向着特定方向分化，这时细胞内部已发生变化，确定了未来的发育命运，谓之决定（determination）。,细胞的形态与功能相适应,2. 细胞分化的特征,2.1 形态结构发生差异,2.2 差别基因表达每个细胞均含有一套完整的遗传信息。每种特定类型细胞只有一部分特定基因表达，细胞分化和发育是基因选择性表达的结果。基因组中可表达基因分成两类：持家基因：维持细胞生存所必需的、在各种细胞中都表达的基因。组织特异性基因：不同细胞中专一性表达的基因。,
