细胞分裂与细胞周期

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细胞生物学中的细胞周期和细胞分裂

细胞生物学中的细胞周期和细胞分裂

细胞生物学中的细胞周期和细胞分裂细胞生物学是研究细胞的结构、功能和生命过程的科学。

细胞周期和细胞分裂是细胞生物学中非常重要的概念,它们直接关系到细胞的增殖和遗传信息的传递。

本文将从细胞周期和细胞分裂的定义、细胞周期的阶段以及细胞分裂的过程进行详细阐述。

一、细胞周期和细胞分裂的定义细胞周期是指从一次细胞分裂开始,到下一次细胞分裂开始的整个过程。

细胞周期可以分为四个连续的阶段:G1期(细胞生长期)、S 期(DNA合成期)、G2期(前期)和M期(有丝分裂期)。

其中,G1、S、G2三个阶段合称为间期。

细胞分裂是指细胞通过复制染色体并均等分配到两个新的细胞中,从而使一个细胞分裂成为两个细胞的过程。

细胞分裂主要分为两种类型:有丝分裂和无丝分裂。

有丝分裂是大多数真核细胞的分裂方式,而无丝分裂主要发生在原核生物和有些真核生物的有特殊要求的细胞中。

二、细胞周期的阶段1. G1期(细胞生长期)G1期是细胞周期中最长的一个阶段,它通常占据整个周期的一半甚至更长的时间。

在G1期,细胞会进行各种生化代谢活动,例如合成蛋白质和增加细胞器的数量。

在这个阶段,细胞还会接受外界信号,判断是否具备进行DNA复制和细胞分裂的条件。

2. S期(DNA合成期)在S期,细胞会进行DNA的复制,这是细胞周期中至关重要的一个阶段。

DNA的复制过程是通过酶的作用,在细胞核内顺次复制每一个染色体。

这样,每个染色体会变成由两条完全相同的复制体组成的染色体。

3. G2期(前期)G2期是DNA复制完成后距离细胞分裂的前期。

在这一阶段,细胞会进行所必需的准备工作,例如合成蛋白质和其他细胞器的增殖。

细胞会通过检查自身是否具备正常状态来保证细胞分裂的成功进行。

4. M期(有丝分裂期)M期是细胞周期中用于有丝分裂的阶段。

有丝分裂是细胞分裂的一种重要方式,它包括核分裂(核分裂前期、核分裂中期和核分裂后期)和细胞质分裂。

在核分裂前期,细胞核会逐渐发育成具有两个核仁的核。

医学细胞生物学第13章细胞的分裂和细胞周期

医学细胞生物学第13章细胞的分裂和细胞周期
——细胞分裂的生物学意义
细胞分裂缓解表面积/体积压力
有效保证了生物遗传的稳定性;
细胞分裂是个体发生的基础; 是多细胞生物个体生长的基础; 参与器官组织的维持和更新。 机体内细胞增殖与凋亡的生死平衡
细胞分裂与细胞周期概述
——细胞分裂的生物学意义
细胞分裂缓解表面积/体积压力
有效保证了生物遗传的稳定性;
减数分裂(meiosis)
减数分裂的过程——第一次减数分裂
终变期
终变期交叉开始端化,同源染色体仅在 其端部靠交叉结合在一起,使染色体 (四分体)呈现O、8等特殊形态;此时, 前期I接近尾声,核仁消失,核膜崩解, 纺锤体形成,中期I即将来临。
减数分裂(meiosis)
减数分裂的过程——第一次减数分裂
细胞分裂
细胞周期开始
分裂结束所经历的规律性变化称为
细胞周期(cell cycle),包括分裂 期(<5%)和分裂间期(>95%);
细胞生长
DNA复制
细胞周期 调节点
细胞周期及相关概念
细胞周期
分裂间期是新生细胞的生长过程, 根据细胞的生理生化的变化特点,
细胞分裂
细胞周期开始
可分为G1期、S期、G2期
间期
前期I
中期I
后期I
减数分裂(meiosis)
减数分裂的过程——第一次减数分裂
前期I
中期I
后期I:同源染色体分离移 向细胞两极;非同源染色体以 自由组合的方式进入两极; 末期I:胞质分裂后形成两 个子细胞,每个子细胞所含染 色体数为原来的一半;每条染 色体含两条染色单体;多数生 物染色体不会解聚,保持其染 非同源染色体自由组合 色体状态。
有丝分裂(mitosis)

细胞周期与细胞分裂

细胞周期与细胞分裂
ras 的基因产物:类似于G蛋白的作用。 raf、mos 基因产物: 具有丝/苏氨酸激酶活性,参与信号转 导。
第二十八页,共86页。
4)、抑癌基因与细胞周期调控
Rb、p53是两个常见的抑癌基因
p53基因的产物分布于细胞核中,半衰期短,不稳定。 P53蛋白作为转录因子或与其他转录因子相结合参与基 因的转录调节,将细胞阻止于G1期。
细胞周期
第十页,共86页。
第二节 细胞周期调控
◆细胞周期的控制系统
(cell-cycle control system)
细胞周期的控制类似于中央控制系统 (central control system)。
第十一页,共86页。
• 细胞周期蛋白 cyclin
随细胞周期变化呈周期性出现与消失的蛋白质, 可分为A、B、C、D、E、F、G、H 8大类。与其 他蛋白结合后, 参与细胞周期相关活动的调节。
膜运输增加
专一蛋白质合成
DNA复制酶出现
脱氧核糖核苷
RNA合成
库存增加
抑素(chalone)
有丝 分裂
R G1期
S期 (DNA合成)
蛋白质合成
H1组蛋白 磷酸化
微管蛋白
多核糖体重聚
对诱变剂敏感
组蛋白RNA的合成
哺乳动物细胞在G1期中的一些主要的生理、生化变化
R: G1期的限制点第五页(r,e共8s6页t。riction point )
第四十五页,共86页。
③星体微管,位于星体周围,其游离端伸向周围 胞质。
由两端星体、星体微管、极间微管和动粒微管组合 形成的纺锤形结构称为纺锤体或有丝分裂器。
第四十六页,共86页。
第四十七页,共86页。
◆早中期(prometaphase) 核周围的纺锤体侵入中心区,一部分纺 锤体微管的自由端最终结合到着丝点 上,形成动粒微管。

细胞周期与细胞分裂

细胞周期与细胞分裂

细胞周期与细胞分裂细胞是生命的基本单位,通过细胞周期和细胞分裂维持生物体的生长和发育。

细胞周期是指从细胞的形成到再次分裂的整个过程,包括细胞的生长、DNA复制和细胞分裂等阶段。

细胞分裂是细胞周期中最重要的事件之一,通过细胞分裂可以产生相同或者不同的子细胞,从而实现生物体的增长和再生。

在细胞周期和细胞分裂中,细胞遵循着严格的调控机制,确保细胞的正常生长和分裂。

一、细胞周期的阶段细胞周期一般分为四个阶段:G1期、S期、G2期和M期。

在G1期,细胞开始生长,合成蛋白质和RNA,并为DNA复制做准备。

S期是细胞周期的关键阶段,细胞在这个阶段进行DNA复制,在复制完成后,细胞就有了两份完全相同的DNA。

G2期是DNA复制后,细胞再次进行一些生长和准备工作,为细胞分裂做好准备。

M期是细胞分裂的阶段,包括核分裂和细胞质分裂两个过程。

核分裂又分为有丝分裂和减数分裂两种类型。

二、细胞分裂的类型细胞分裂根据有无核分裂可以分为有丝分裂和减数分裂。

有丝分裂是指细胞在分裂时,以线粒体为中心将染色体均匀分配到子细胞中。

它包括分裂前期、分裂中期和分裂后期三个阶段。

在分裂前期,染色体开始凝缩,形成可见的染色体。

在分裂中期,核膜消失,纺锤体形成,染色体在纺锤体的引导下进行有序的运动。

在分裂后期,染色体到达两极,核膜重新形成,最终形成两个互相独立的子细胞。

减数分裂是指性细胞进行的一种特殊的细胞分裂,通过减数分裂可以产生具有遗传多样性的子细胞,用于有性繁殖。

三、细胞周期和细胞分裂的调控细胞周期和细胞分裂的调控由多个信号通路和分子机制共同参与。

其中,细胞周期蛋白激酶(Cyclin-dependent kinases, CDKs)是细胞周期调控的中心。

CDKs与特定的调节亚基结合,形成活性复合物,促进细胞周期的推进。

另外,细胞周期蛋白也参与了细胞周期的调控,它们在不同阶段表达,与CDKs相互作用,调控细胞的生长和分裂。

此外,DNA损伤检测和DNA修复系统也起着重要的作用,当细胞受到DNA损伤时,这些机制能够停止细胞周期的推进,以避免错误的复制和分裂。

生物的细胞周期与细胞分裂

生物的细胞周期与细胞分裂

生物的细胞周期与细胞分裂细胞是构成生物体的基本单位,它们通过细胞周期与细胞分裂不断生长和繁殖。

细胞周期是细胞从一次分裂开始到下一次分裂结束的整个过程,包括间期、有丝分裂和有丝分裂前期等不同阶段。

细胞分裂是细胞周期中的关键过程,通过有丝分裂和无丝分裂两种方式进行。

本文将详细介绍细胞周期与细胞分裂的各个阶段及其重要性。

一、细胞周期细胞周期是指一个细胞从分裂到下一次分裂的整个过程,可分为两个主要阶段:间期和分裂期。

1. 间期间期是细胞周期中细胞不进行分裂的阶段,也是最长的阶段。

间期可以细分为三个子阶段:G1期、S期和G2期。

- G1期(Growth 1期)G1期是细胞从上一次分裂结束到DNA复制前的阶段。

在此阶段,细胞进行生长和新陈代谢,合成蛋白质和RNA,为下一阶段的DNA 复制做准备。

- S期(Synthesis期)S期是指细胞周期中DNA复制的阶段,其中"S"代表DNA合成。

在此阶段,细胞的染色体复制,并且每个染色体的两条染色单体在复制过程中形成姐妹染色单体。

- G2期(Growth 2期)G2期是细胞从DNA复制结束到进入分裂期前的阶段,细胞在此阶段进行进一步的增长和准备。

细胞进行蛋白质合成和细胞器复制,为有丝分裂做准备。

2. 分裂期分裂期是细胞周期中细胞进行分裂的阶段,主要包括有丝分裂和无丝分裂两种方式。

- 有丝分裂有丝分裂是细胞周期中最常见的分裂方式,可分为四个连续的阶段:有丝分裂前期、有丝分裂中期、有丝分裂后期和有丝分裂末期。

- 有丝分裂前期(Prophase)有丝分裂前期是有丝分裂的第一阶段,染色体逐渐凝缩并变得可见,核膜和核仁逐渐消失。

细胞器如高尔基体和线粒体开始分离。

- 有丝分裂中期(Metaphase)有丝分裂中期是有丝分裂的第二阶段,染色体在细胞中排列成单一线。

此时,纺锤体的纺锤纤维连接到染色体的姐妹染色单体上。

- 有丝分裂后期(Anaphase)有丝分裂后期是有丝分裂的第三阶段,纺锤纤维开始缩短并将染色体的姐妹染色单体分离,将其拉向细胞的两个极点。

细胞周期与细胞分裂

细胞周期与细胞分裂

细胞周期与细胞分裂细胞是生命的基本单位,无论是单细胞生物还是多细胞生物,其生命周期都与细胞周期密切相关。

细胞周期是指从细胞分裂开始到再次分裂结束的一系列连续发展过程,它分为四个阶段:G1期(第一生长期)、S期(DNA复制期)、G2期(第二生长期)和M期(有丝分裂期)。

在G1期,细胞进行生长和代谢活动,准备进行DNA复制。

G1期是细胞周期中最长的一个阶段,其时间长短因细胞类型不同而不同。

在生长因子的刺激下,细胞会进一步进入S期。

S期是细胞周期的重要阶段,也是DNA复制的阶段。

在这个阶段,细胞将其染色体的DNA复制为两倍,并保留在细胞核中。

这一过程确保每个新细胞都包含与母细胞完全相同的遗传信息。

G2期是G1期和M期之间的一个重要过渡阶段,它标志着DNA复制的完成,细胞开始准备进行有丝分裂。

在这个阶段,细胞核中的染色体变得更加紧密,并准备分离为两个子细胞。

M期是细胞周期中最为重要的阶段,也是细胞分裂的阶段。

M期可以分为核分裂和细胞质分裂两个步骤。

核分裂又分为促进期、分裂期和结束期。

在核分裂的过程中,细胞核中的染色体分别缩短并形成以两个相同的染色体为一对的染色体。

同时,纺锤体在细胞的两端形成,它们的纤维束将染色体吸引过来分离。

细胞质分裂发生在核分裂之后,它是细胞周期中的最后一个阶段。

在细胞质分裂的过程中,细胞中的胞质分离为两个子细胞。

子细胞分离后,细胞周期又重新开始,进入新的G1期。

细胞周期的调控对于维持细胞正常的生长和遗传稳定性至关重要。

细胞周期调控通过一系列复杂的信号传导通路和调节蛋白分子来实现。

其中,细胞周期素和Cyclin便是两个关键调节蛋白。

细胞周期素与Cyclin通过结合形成活化复合体,从而促进细胞向下一个阶段的转变。

除了细胞周期的正常进行,细胞分裂也是维持生物体生长和发育的重要过程。

细胞分裂分为两种类型:有丝分裂和无丝分裂。

有丝分裂是较为常见和典型的细胞分裂方式,包括前面提到的M期的步骤。

医学细胞生物学7_细胞分裂与细胞周期

医学细胞生物学7_细胞分裂与细胞周期
细胞分裂与细胞周期
Cell Division and Cell Cycle
染色体正确复制与分离 细胞增殖的调控
内容
有丝分裂过程
染色体的运动
细胞周期各个时相的特点 细胞周期调控
细胞周期调控系统的分子组成 细胞周期调控机制
新的细胞周期如何起始
原癌基因和抑癌基因
正常细胞增殖与死亡的失衡
p16,p21 抑制CDK4 p15抑制CDK4,CDK6 p24 抑制CDK1,CDK2 p27 抑制全部的CDK-cyclin活性
3.调节性激酶和磷酸酶
Wee1使CDK Thr14和Tyr15磷酸化,遮蔽CDK 激酶活性位点。
cdc25 去除Thr14和Tyr15磷酸恢复CDK激酶活 性。
中心体是微管组织中心(MTOC),与细胞 形态维持、细胞运动、有丝分裂密切相关。
星体 (aster)由中心体及其发出的放射状 排列的微管构成。
马达蛋白推动星体沿微管分离,形成有丝 分裂的两极。
rRNA合成停止,蛋白翻译水平下降
(2)前中期 prometaphase
特征:核膜破裂(前中期开始的标志)、纺锤体 形成、染色体向赤道板运动
着减弱与重新增强
二、细胞周期及其进程
(一)细胞周期
细胞周期(cell cycle)是指细胞完成生长、分裂 形成两个子细胞的全部过程,包括有丝分裂 (分裂期)及分裂间期两个阶段。 有丝分裂包括细胞核分裂和细胞质分裂。
根据DNA合成状态的不同,分裂间期可分为 G1(gap1)期、S期(DNA synthesis)、G2期、M 期。
4. SCF和APC
SCF和APC是两种泛素连接酶,可以使细胞周 期调控系统的分子泛素化,导致泛素依赖的蛋 白降解,以此来调节细胞周期进程。

细胞分裂和细胞周期

细胞分裂和细胞周期

4、核仁组织区
(nucleolar-organizing region, NOR): 核仁组织区位于近端着丝粒染色体短 臂次缢痕部位(并非所有的次缢痕都是NOR), 此处伸出DNA袢环(含有rRNA的基因),与 核仁的形成有关。
人类NOR位于13、14、15、21、22号 染色体短臂的次缢痕上。
5、随体(satellite):
CDK4、 5、6
细 胞 周
5、6

促进G1 向S期转化
的 两 个

cyclinB cyclinB/ CDK1
要 调
CDK1

促进G2

向M期转化
(三)成熟促进因子(maturation
promoting factor, MPF)
成熟促进因子是一种在G2期形成、能够 促进M期启动的调控因子。
成熟的爪蟾卵母 细胞的细胞质
永不增殖细胞(终端分化细胞)
按细胞周期划分的细胞类型
➢周期中细胞(皮肤生发层细胞); ➢静止期细胞或G0期细胞(为暂时脱离细
胞周期,不进行增殖,但在适当刺激下可重新进 入细胞周期的细胞,如某些免疫淋巴细胞,肝、
肾细胞等, );
➢终端分化细胞(是指那些不可逆地脱离细 胞周期,丧失分裂能力,保持生理机能活动的细 胞,如神经、肌肉细胞、多形核白细胞等)。
细胞分裂和细胞周期
主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节
细胞周期 染色质和染色体 纺锤体 植物细胞的减数分裂
第一节 细胞周期
一、细胞周期概述 二、细胞周期各时相的动态变化 三、细胞周期的调控 四、细胞周期与医学的关系
一、细胞周期概述
1. 细胞周期的概念
细胞周期是指连续分裂的细胞, 从一次细胞分裂结束开始到下一次细 胞分裂结束为止所经历的整个生命过 程称为细胞周期。
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纺锤体微管
姐妹 着丝点(动粒)
主要成分蛋白质
外层 主缢痕(初级缢痕) 着丝粒
含高度重复DNA
中层
内层
着丝粒(centromere):
动粒(kinetochore):
主缢痕(primary constriction):
着丝粒(centromere):位于主缢痕内两
条姐妹染色单体相连处的中心部位,由 高度重复DNA序列的异染色质组成,将 染色单体分为两个臂。 动粒(kinetochore):动粒(kinetochore, 着丝点): 由蛋白质组成的存在于着丝粒 两侧的特化圆盘状结构,为染色体的运 动中心,也是微管组织中心之一。 主缢痕(primary constriction):在中 期染色体的两姐妹染色单体连接处的一 个染色较浅而缢缩的区域。
3.染色体向赤道面的运动
(三)中期(metaphase )
主要特征: 染色体达到最大的 凝集,排列在赤道 板上,小的在内侧, 大的在外侧。
中期染色体
(四)后期(anaphase )
主要特征:染色体的两姐妹染色单体 发生分离,子代染色体形成并向细胞 两极移动。 姐妹染色单体分离的原因主要与其 彼此间的连接骤然消失相关,而动 粒微管的张力对其的影响不大。
第一节
细胞分裂
一、无丝分裂(amitosis) 二、有丝分裂(mitosis) 三、减数分裂(meiosis)
一、无丝分裂(amitosis)
也称直接分裂,直接进行细胞核 与细胞质的分裂方式。分裂过程中既 无染色体、纺锤体的形成,也无核膜、 核仁的解体。
特点:
1.不形成纺锤丝和染色体; 2.遗传物质不一定平均分配到两个 子细胞; 3.常见于低等动物,高等动物中也 存在。
侧生成分
联会复合体
联会复合体组装
3)粗线期(pachytene stage)
主要事件:同源染色体片断的交换 和重组。其发生可能与重组节的作 用有关。
在粗线期,细胞中也存在 DNA 的 合成,叫做 P-DNA , 它与交换中 DNA链的修复、连接有关。
4)双线期(diplotene stage)
二 .有丝分裂(mitosis)
最基本的分裂方式; 形成染色体和纺锤体; 染色质等量分配;
生成两个子细胞。
核分裂
胞质分裂
有丝分裂和细胞周期
真核细胞的主要增殖方式:
核分裂
胞质分裂
6个时期:前期、前中期、中期、后 期、末期及胞质分裂。
有丝分裂
(一)前期(prophase)
主要特征:
细胞连续分裂两次,DNA只复制一 次,结果产生染色体数目减半的生 殖细胞。
精子与卵细胞结合
减数分裂
(一)第一次减数分裂
1.前期I
可细分为五个亚期:细线期、偶线 期、粗线期、双线期、终变期
1) 细线期(lepotene stage)染色质 开始凝集,核及核仁体积增大。 2) 偶线期(zygotene stage)同源染 色体配对,形成联会复合体 (synaptonemal complex, SC): 侧生成分和中央成分
后期
后期A与后期B
染色体向两极运动的机理:
微管解聚 微管滑动
(五)末期(telophase)
特点:子细胞核的形成 。
染色体解螺旋成染色质
核膜重新形成 核仁重现
末期
末期的主要变化
(六)胞质分裂(cytokinesis)
出现在后期末或末期初,动 物细胞是通过收缩环实现的
,在细胞中部发生缢缩,致
使细胞膜在此处断裂,形 成两个子细胞。
收缩环

間期

后期

前期
中期

末期

细胞分裂过程中通过有丝分裂 器以确保遗传物质平均分配到 两个子细胞,确保遗传物质的 连续性和稳定性。
Metaphase Anaphase Telophase
三、减数分裂(meiosis)
有性生殖个体生殖细胞形成过程中 所进行的特殊分裂方式。
2.中期 I
同源染色体排列到赤道面上,形成 赤道板;与有丝分裂不同是,与它 们相连的动粒微管 均位于纺锤体的同 一侧面。
3. 后期 I 同源染色体分离并向两
极移动,同时非同源染色体之间可发 生自由组合。
4. 末期 I 染色体去凝集,核仁、
核膜重现,胞质分裂,形成两个子 细胞,每个子细 胞中,含有母细 胞一半的染色体 数目。
马达蛋白与中心体的极向移动
前期两个中心体向两极移动
(二)前中期(prometaphase)
主要特征: 核膜的崩裂; 纺锤体的形成; 染色体向赤道 面运动。
1.核膜破裂
核纤层磷酸化降解核膜消失
前中期
2.纺锤体(spindle)
在前期末出现的 临时性细胞器: 由两端星体,包 括极间微管、动 粒微管和星体微 管组合形成纺锤 样结构。
细胞分裂与细胞周期
(cell division and cell cycle)
生命科学学院
细胞分裂(cell division):
一个亲代细胞一分为二、形成两个 子代细胞的过程。
细胞周期(cell cycle):
细胞周期是指细胞从一次细胞分裂 结束开始生长到下一次分裂终了所
经历的过程。
内容:
第一节 细胞分裂 第二节 细胞周期及其进程 第三节 细胞周期调控 第四节 细胞周期与医学的 关系
①染色质凝集(M期开始标志) ②分裂极的仁逐渐分解最终消失。
凝缩蛋白(condensin)
粘连蛋白(cohesin)
2.分裂极确定
在前期,伴随着染色质的凝集, 原分布于细胞同一侧的两个中心体 开始沿核膜外围分别向细胞两极移 动,它们最后所到达的位置将决定 细胞分裂极。 中心体的极向移动需要多种马达 蛋白的参与 。
主要事件是同源染色体相互分开,但在 非姊妹染色单体之间的某些部位上,可 见其相互间有接触点,称为交叉,交叉 是交换的结果,随着双线期的进行,交 叉向染色体的端部移动,交叉的数目也 因此减少,此现象称为交叉端化。
同源染色体片断的交换和重组
5)终变期(diakinesis stage)
主要事件是同源染色体在其端部靠 交叉结合在一起,并进一步凝集, 核仁消失,核膜破裂,纺锤体形成, 染色体开始移向赤道面上。
(二)第二次减数分裂
与有丝分裂类似,分为:前期 Ⅱ、中 期Ⅱ、后期Ⅱ、末期Ⅱ、胞质分裂。
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