《最新：第11章-2细胞增殖及其调控lgy-文档资料.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新：第11章-2细胞增殖及其调控lgy-文档资料.ppt（50页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、1,四、减数分裂（MEIOSIS）,概念：减数分裂是细胞仅进行一次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分裂。,发生分裂的细胞 生殖细胞进行的产生配子的分裂过程，其结果是产生了染色体组数目减半的配子； 连续的两次分裂 第一次减数分裂 第二次减数分裂 两个基本特点 染色体组数目减半 发生遗传重组,2,减数分裂过程,3,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 S期持续时间较长 同源染色体在减数分裂期I配对联会、基因重组 减数分裂同源染色体配对排列在中期板上,第 一次分列时,同源染色体分开,4,减数分裂意义,保证了染色体数目在世代交替中的恒定,
2、 先减半成1n, 形成合子时, 又成为2n （两性生殖细胞经过减数分裂，染色体数减少一半。再经过受精，形成合子，染色体数恢复到体细胞的染色体数目）; 染色体间分离时的重组,提供了遗传的多样性; 同源染色体配对时交换重组,提高了基因内、基因间重 组的频率,加快了进化的速度。,5,减数分裂是生物有性生殖的基础，是生物遗传、生物进化和生物多样性的保证。 假如在有性生殖过程中没有减数分裂，生殖细胞染色体数不能减半，经过受精，其染色体数将倍增。细胞体积也会相应增加。代代相传，细胞将无法适应环境而受到自然淘汰。,6,减数分裂前S期与有丝分裂前S期长度比较,7,减数分裂 I,第一次减数分裂的两个特点 一对复
3、制了的同源染色体分开，分别进入两个子细胞，同源染色体分开之前通常要发生交换重组。 在染色体组中，同源染色体的分离是随机的，同源染色体组要发生重组合。,8,减数分裂的染色体行为,减数分裂前间期，染色体加倍,9,前期I的5个阶段,10,The Stages of meiosis I,前期I 主要事件是完成同源染色体的配对， 在此过程中要发生配对同源染色体 间的分子重组 该期细分为细线期、偶线期、粗线 期、双线期、终变期等。,11,Stages of the prophase of meiosis I Micrographs illustrating the morphology of chromo
4、somes of the lily.,12,减数分裂的前期I,细线期,中期I,终变期,双线期,粗线期,偶线期,13,细线期(leptotene stage,leptonema)又称凝集期(condensation stage) 此期主要特点： 染色体已加倍,并凝缩成单细线状, 但2条染色单体的臂并不分离。,14,偶线期(zygotene stage, zygonema)又称配对期(Pairing stage)， 此期的主要特点是： 二价体与四分体 二价体（bivalent)配对以后，两条同源染色体紧密结合在一起所形成的复合结构，称为二价体（bivalent） 四分体(tetrad): 合成在S
5、期未合成的约0.3的DNA（偶线期DNA，即zygDNA）,15,联会与联会复合体 联会(synapsis):同源染色体配对的过程 联会复合体(synatonemal complex):在联会的部位形成一种特殊复合结构，称为联会复合体（synaptonemal complex）沿同源染色体长轴分布 。,16,同源染色体（homologous chromosome)（重要） 【定 义】形态、结构、遗传组成基本相同和在减数分裂中彼此联会的一对染色体，一个来自母方，另一个来自父方。一般在同源染色体上有相同的基因座位，因此是二倍体细胞中的基因都有两份。,17,同源染色体配对（联会）,18,粗线期(pa
6、chytene stage, pachynema) 又称重组期(recomination stage)，主要 特点（重要）： 同源染色体之间发生DNA片段的交换, 产生重组的基因组合 持续时间长（几天到几周） 可见重组节（Recombination noduble) 合成减数分裂期专有的组蛋白,19,同源染色体间的交换重组,20,联会与联会复合体,21,双线期(diplotene stage)又称合成期(synthesis stage)，主要特点： 同源染色体分离但是不完全，明显可见四分体； 出现交叉：同源染色体仍然相联系的部位 鱼类、两栖类、爬行类和鸟类的雌性动物等在此期形成灯刷染色体，合成
7、前体mRNA(hnRNA),22,23,终变期(diakinesis)又称再凝集期(recondensation stage)。 此期的主要特点: 染色体变成紧密凝集状态； 大多数核仁消失,交叉出现端化, 姐妹 染色体只在着丝粒和端部连接在一起。,24,中期I 核被膜的破裂是前期向中期转化的标志。纺锤体侵入核区,分散于核中的四分体开始向四分体的中部移动。 与有丝分裂不同的是,四分体上有四个着丝点, 一侧纺锤体只和同侧的两个着丝点相连。最后染色体排列在赤道板上。,25,后期I 同源染色体分开,发生数量的减半,而且,染色体移向两极是随机的。 由于每条染色体仍含有两条染色单体,因而每个极仍含有两套染
8、色体。 不同的同源染色体对向两极的移动是随机的、独立的、父方、母方来源的染色体要发生随机组合,有利于减数分裂产物的基因组变异。,26,末期I及间期 在自然界中,末期和间期的类型有二,一种是没有明显可见的染色体去凝集, 另一种是完全逆转到间期核的状态。 大多数种类,末期和间期是在第一次及第二次减数分裂期之间的短暂停顿,在所知的生物中,未见有DNA的合成。,27,Meiosis II,第二次减数分裂分为前期II、中期II、后期II、末期II，最后形成4个单倍体细胞。,28,减数分裂I和减数分裂II,29,比较有丝分裂与减数分裂,有丝分裂是体细胞的分裂方式，减数分裂主要是产生配子的过程; 有丝分裂是
9、一次细胞周期, DNA复制一次, 分裂一次,染色体由2n2n; 减数分裂是两次细胞周期,DNA复制一次,细胞分裂两次, 染色体由2n1n; 有丝分裂中,每个染色体是独立活动; 减数分裂,染色体要配对、联会、交换和交叉。,30,减数分裂与有丝分裂的比较,31,有丝分裂之前,经DNA合成,进入G2期,才进行有丝分裂;减数分裂之前,DNA合成时间很长(99.7%合成,0.3%未合成),一旦合成,即进入减数分裂期,G2期短或没有; 有丝分裂时间短,1-2小时;减数分裂时间长,20多小时,至几年。,32,同源染色体间遗传物质重组,33,11.2 细胞周期调控,34,细胞周期的控制系统,35,一、 蛋白激
10、酶在细 胞周期调控中的作用,36,MPF的发现 成熟促进因子(maturation promoting factor，MPF）,早期称为M-期促进因子(M-phase promoting factor, MPF)，是指M期细胞中存在的促进细胞分裂的因子,37,卵细胞提取物注射实验,38,细胞周期蛋白的鉴定 研究思路 实验设计（注意关键步骤的用意！） 获得同步化的受精的海胆卵细胞 在有放射性氨基酸的培养液中培养 每10分钟取一次样分离纯化蛋白质进行分析 实验结果 发现了周期蛋白B(cyclin B)：如何发现？ 周期蛋白B的cDNA克隆与周期蛋白B的鉴定,39,Accumulation and
11、degradation of cyclins in sea urchin embryos,40,MPF的结构组成 是由两个不同的亚基组成的异质二聚体: 催化亚基 是丝氨酸/苏氨酸型蛋白激酶 其活性有赖于周期蛋白，故蛋白称为周期依赖性蛋白激酶(cyclin-dependent protein kinases,Cdks); 调节亚基：周期蛋白(cyclin)。,41,MPF的结构,42,有丝分裂的退出：周期蛋白B的降解 细胞周期蛋白基因的cDNA分析 N端破坏框(destruction box),43,遍在蛋白与周期蛋白的降解 多遍在蛋白化作用(polyubiquitination) 遍在蛋白活化
12、酶(ubiquitin-activating enzyme, E1) 遍在蛋白缀合酶(ubiquitin-conjugating enzyme, E2) 遍在蛋白连接酶(ubiquitin ligase, E3) 蛋白酶体的降解作用 促后期复合物 (anaphase-promoting complex, APC),44,Polyubiquitination,45,APC的活性调节控制周期蛋白B的降解 当MPF的活性在有丝分裂中期达到最高峰时, 它将APC磷酸化并将其激活； 接着发生周期蛋白B遍在蛋白多聚化, 引起周期蛋白B的降解； 由于周期蛋白B是MPF的一个必需亚基, 它的降解势必导致MPF
13、的失活； 在G1期的后期,APC失活,使得周期蛋白B的浓度升高,同时提高MPF的活性, 以便进入下一个有丝分裂期。,46,Regulation of mitotic cyclin levels in cycling cells,47,真核生物细胞周期调控的一般模型 三类周期蛋白-CDK复合物: G1期周期蛋白-CDK复合物 S期周期蛋白-CDK复合物 有丝分裂周期蛋白-CDK复合物 三个关键的过渡 G1期S期 中期后期 后期末期及胞质分裂期过渡,48,Current model for regulation of the eukaryotic cell cycle,49,The fission of S.pombe,50,裂殖酵母MPF的活性调节,