细胞生物学 09－细胞增值及其调控.ppt

细胞增殖是生命的基本特征，种族繁衍、个体发育、机体修复等都离不开细胞增殖。 初生婴儿有1012个细胞，成人1014个，约200种类型。 成人体内每秒钟有数百万新细胞产生，以补偿衰老和死亡的细胞。 一个大肠杆菌若按20分钟分裂一次，并保持这一速度，则两天即可超过地球的重量。 第一节 基本概念 一、什么是细胞周期 由细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束所经历的过程，叫细胞周期。分为4个期： G1期(gap1)，指从有丝分裂完成到S期DNA复制之前的间隙时间。 S期(synthesis phase)，指DNA复制的时期。 G2期(gap2)，指DNA复制完成到有丝分裂开始之前的一段时间。 M期又称D期(mitosis or division)，细胞分裂开始到结束。 从增殖的角度来看，可将高等动物的细胞分为三类： ①连续分裂细胞，如表皮生发层细胞、部分骨髓细胞。 ②休眠细胞暂不分裂，但在适当的刺激下可重新进入细胞周期，称G0期细胞，如淋巴细胞、肝、肾细胞等。 ③不分裂细胞，指不可逆地脱离细胞周期，不再分裂的细胞，又称终端细胞，如神经、肌肉、多形核细胞等 二、细胞周期时间的测定 细胞周期的时间长短与物种的细胞类型有关。通常G1期持续时间差异较大，M期最短约0.5～4.5小时。 标记有丝分裂百分率法（percentage labeled mitoses，PLM）：对测定细胞进行脉冲标记、定时取材、利用放射自显影技术显示标记细胞，通过统计标记有丝分裂细胞百分数的办法来测定细胞周期。放射标记物为3H或者14C标记的TDR。 三、细胞同步化 细胞同步化(synchronization)是指在自然过程中发生或经人为处理造成的细胞周期同步化。 （一）自然同步化 1、多核体：如：粘菌、疟原虫。 2、某些水生动物的受精卵：如海胆、海参、两栖类。 3、增殖抑制解除后的同步分裂：如真菌的休眠孢子移入适宜环境后，它们一起发芽，同步分裂。 （二）人工同步化 1、选择同步化 1）有丝分裂选择法：M期细胞与培养皿的附着性低，振荡脱离器壁收集。 优点：操作简单，同步化程度高，细胞不受药物伤害。 缺点：获得的细胞数量较少（分裂细胞约占1%～2%） 。 2）细胞沉降分离法： M期细胞体积大，可用离心分离。 优点：可用于任何悬浮培养的细胞。 缺点：同步化程度较低。 2、诱导同步化 1）DNA合成阻断法：选用DNA合成的抑制剂，可逆地抑制DNA合成。常用TDR双阻断法： 在细胞处于对数生长期的培养基中加入过量TDR（Hela 2mol/L；CHO 7.5mol/L）。S期细胞被抑制，停在G1/S交界处。移去TDR，释放时间大于TS时，再次加入过量TDR。 优点：同步化程度高 缺点：产生非均衡生长，个别细胞体积增大。 2）中期阻断法 用秋水仙素等细胞分裂抑制剂将细胞阻断在中期。优点是无非均衡生长现象，缺点是可逆性较差。 特异的细胞周期 特异的细胞周期指那些特殊的细胞所具有的与标准的细胞周期相比有着鲜明特点的细胞周期。 ◆早期胚胎细胞的细胞周期 ◆酵母细胞的细胞周期 ◆植物细胞的细胞周期 ◆细菌的细胞周期 早期胚胎细胞的细胞周期。细胞分裂快,无G1期, G2期非常短,S期也短(所有复制子都激活), 以至认为仅含有S期和M期。无需临时合成其它物质。子细胞在G1、G2期并不生长，越分裂体积越小。细胞周期调控因子和调节机制与一般体细胞标准的细胞周期基本是一致的。 酵母细胞的细胞周期。酵母细胞的细胞周期与标准的细胞周期在时相和调控方面相似。酵母细胞周期明显特点：首先，酵母细胞周期持续时间较短；细胞分裂过程属于封闭式，即在细胞分裂时核膜不解聚；纺锤体位于细胞核内；在 一定环境下，也进行有性繁殖。 植物细胞的细胞周期。植物细胞的细胞周期与动物细胞的标准细胞周期 非常相似，含有G1期、S期、G2期和M期四个时期。植物细胞不含中心体，但在细胞分裂时可以正常组装纺锤体。植物细胞以形成中间板的形式进行胞质分裂。 细菌的细胞周期。慢生长细菌细胞周期过程与真核细胞周期过程有一定相似之处。其DNA复制之前的准备时间与G1期 类似。分裂之前的准备时间与G2期类似。再加上S 期和M期，细菌的细胞周期也基本具备四个时期。细菌在快速生长情况下，如何协调快速分裂和最基本的DNA复制速度之间的矛盾。 第二节 有丝分裂 一、细胞分裂的类型 无丝分裂(amitosis)：又称直接分裂，由Remark（1841）发现于鸡胚血细胞，不涉及纺锤体形成及染色体变化 。 有丝分裂(mitosis) ：又称为间接分裂，由Fleming (1882)年首次发现于动物，Strasburger(1880)发现于植物。 减数分裂(meiosis）：染色体复制一次，细胞连续分裂两次。 二、有丝分裂 为了便于描述人为的划分为六个时期： 间