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细胞分裂 (细胞周期)
第17讲
细胞周期的组成
细胞周期同步化
细胞周期的调控
细胞增殖
细胞周期
细胞增殖及其意义
细胞增殖的组成
细胞不能无限长大的原因
具有
细胞周期的概念
细胞周期的表示
一轮复习
第4课时（共4课时）
一、细胞增殖
1.细胞增殖及其意义
细胞通过__________增加细胞数量的过程，叫作细胞增殖。
细胞分裂
①定义
②意义
单细胞生物
多细胞生物
通过细胞增殖而繁衍
实现生物的生长
补充衰老死亡的细胞
不同生物、不同器官的细胞大小相差不大，
多细胞生物体的生长主要依靠细胞分裂。
多细胞生物体的生长还有什么手段？
细胞体积增大，
即细胞生长。
细胞增殖是重要的细胞生命活动，是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。
一、细胞增殖
2.细胞不能无限长大的原因
①细胞的大小影响物质运输的效率制约了细胞的生长；
②细胞的核质比(一般为1:3)制约了细胞的生长。
虽然细胞通过其表面与外界进行物质交换，但是大小不同的细胞，不能直接比较表面积，要比较单位体积下的表面积(相对表面积，S/V)的物质运输效率。
运用模型作解释
运用模型作解释
大小不同的琼脂块
大小不同的细胞
NaOH扩散进琼脂块
物质运输进细胞
物质运输效率
NaOH扩散的体积
整个琼脂的体积
模拟
模拟
模拟
细胞体积越大
物质运输效率越低
相对表面积(S/V)越小
运用模型作解释
取单位体积(V)
R越大，S越小，其物质运输效率越低
细胞越大，其物质运输效率越低
细胞的大小影响物质运输的效率
制约了细胞的生长
一、细胞增殖
3.细胞增殖的组成
细胞增殖
二分裂
真核细胞
无丝分裂
有丝分裂
减数分裂
原核细胞(线粒体、叶绿体)
主要是进行DNA复制
物质准备
细胞分裂
二、细胞周期
1.细胞周期的概念
_____________的细胞，从_________________时开始，到_________________时为止，为一个细胞周期。
连续分裂
一次分裂完成
下一次分裂完成
暂时脱离细胞周期，
受到刺激后会快速返回到细胞周期。
分化程度很高，
终生不再分裂。
细胞可以持续分裂
细胞周期持续运转
连续分裂细胞
暂不分裂细胞
终末分化细胞
癌细胞、人肝细胞
根尖分生区细胞
十二指肠上皮细胞
记忆细胞
B淋巴细胞
横纹肌细胞
浆细胞
二、细胞周期
细胞周期
物质准备
细胞分裂
2.细胞周期的组成
分裂间期
分裂期
细胞增殖
进行
进行
完成DNA分子的复制和___________的合成，同时____________________。
有关蛋白质
细胞有适度的生长
2.细胞周期的组成
分裂期
(90%~95%)
分裂间期
G1
S
G2
M
合成一些和细胞分裂有关的蛋白质和RNA
细胞适度生长，
合成RNA和蛋白质，为细胎进入S期准备必要的物质。
DNA复制
中心体复制
细胞核分裂
细胞质分裂
为什么核基因在分裂期很少进行蛋白质合成？
分裂期呈染色体状态，
DNA螺旋化，不易解旋。
3.细胞周期的表示
a
b
a→b表示：_________
b→a表示：_____________
b→a→b表示：________________
分裂期
分裂间期
一个细胞周期
①扇形图
a表示：_________
b表示：_________
a+b表示：________________
分裂期
分裂间期
一个细胞周期
②直线图
a
b
a
b
3.细胞周期的表示
分裂间期：_________
分裂期：_________
一个细胞周期：___________
A-H
A-D
③坐标图
D-H
DNA含量
时间
A
B
C
D
E
F
G
H
I
3.细胞周期的表示
A组细胞的DNA含量为2n，处于__________期。
④柱状图
分裂间
细胞数
DNA含量
A
2n
4n
B
C
B组细胞的DNA含量为2n-4n，处于__________期。
分裂间
C组细胞的DNA含量为4n，
一部分细胞处于________期，
一部分细胞处于________期
分裂间
分裂
3.细胞周期的表示
处于a峰和b峰的细胞中DNA含量之比为：___________
⑤曲线图
1:2
细胞数
DNA相对含量
a
b
a峰的细胞处于_________期
b峰的细胞一部分处于_______期，一部分处于________期。
分裂间
分裂
分裂间
3.细胞周期的表示
控制器
M
G1
S
G2
4.细胞周期的调控
细胞周期的各个阶段需要被精确地调控，确保细胞分裂不会出错。
细胞周期调控主要是确保周期中每一时期发生的事件有序、全部完成并与外界环境因素相联系。
控制器
M
G1
S
G2
4.细胞周期的调控
G1→S转化
检验点
G2→M转化
检验点
中→后期
转化检验点
检查是否具备了DNA复制的条件
检查每条染色体是否都与纺锤丝正确连接
检查是否所有DNA都复制和损伤DNA都修复了
①三个主要检验点(调控的位点)
②两种主要的调控蛋白(控制器)
细胞周期蛋白(cyclin)
周期蛋白依赖性蛋白激酶(CDK)
浓度周期性升高
活性周期性增强
多种蛋白磷酸化
细胞通过相应检验点
检验点
检验点
检验点
细胞周期蛋白(cyclin)
浓度升高
细胞周期蛋白依赖激酶(CDK)活性升高
控制器
M
G1
S
G2
G1→S转化
检验点
G2→M转化
检验点
中→后期
转化检验点
一系列底物被磷酸化
多种因素
②两种主要的调控蛋白(控制器)
有丝分裂
间期
间期
有丝分裂
CDK1活性
细胞周期蛋白B浓度
cyclinB与CDK1组合调控G2→M
③调控蛋白的发现过程
a. MPF的发现
HeLa(海拉)细胞实验
结论：
M期细胞＋G1期细胞
M期细胞＋S期细胞
M期细胞＋G2期细胞
融合
G1期染色体呈细单线状
G1期染色体呈粉末状
G1期染色体呈双线状
M期细胞中存在一种诱导染色体凝集的因子，
称为促成熟因子(MPF)。
融合
融合
染色体呈不同程度的凝集
a. MPF的发现
非洲爪蟾卵细胞实验
卵母细胞
孕酮
成熟卵(MⅡ期)
注射细胞质
其他卵母细胞
结论：
成熟卵(MⅡ期)
其他卵母细胞
成熟卵(MⅡ期)
成熟卵母细胞中，必然存在一种物质，可以诱导卵母细胞成熟，称为促成熟因子(MPF)。
之后发现MPF的成分是蛋白质。
提纯MPF，主要成分是两种蛋白质，
且只有两种蛋白结合后才能表现出蛋白激酶活性。
证明MPF具有蛋白激酶活性。
a. MPF的发现
海胆卵实验，发现细胞周期中存在一些蛋白质随细胞周期进程，其含量呈周期性变化，称为周期蛋白(cyclin)。
b. 细胞周期蛋白(cyclin)的发现
研究发现调控细胞周期的蛋白激酶等都必须与周期蛋白(cyclin)结合，才能表现出蛋白激酶活性，因此，将它们统称为周期蛋白依赖性蛋白激酶，即CDK激酶。
各种CDK与cyclin组合调控点
CDK1＋cyclinA/B → G2/M
CDK2＋cyclinA/D/E → G1/S
CDK4＋cyclinD → G1/S
CDK6＋cyclinD → G1/S
c. 周期蛋白依赖性蛋白激酶(CDK)的提出
1.分裂期细胞的细胞质中含有一种促进染色质凝集为染色体的物质,将某种动物的分裂期细胞与G1期（DNA复制前期）细胞融合后，可能出现的情况是（ ）
A来自G1期细胞的染色质开始复制
B融合细胞DNA含量是G1期细胞的2倍
C来自G1期细胞的染色质开始凝集
D融合后两细胞仍按各自的细胞周期运转
C
2.某多细胞动物具有多种细胞周期蛋白(cyclin)和多种细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)，两者可组成多种有活性的CDK cyclin复合体，细胞周期各阶段间的转换分别受特定的CDK- cyclin复合体调控，细胞周期如图所示，下列叙述错误的是(　　)
A.同一生物个体中不同类型细胞的细胞周期时间长短有差异
B.细胞周期各阶段的有序转换受不同的CDK- cyclin复合体调控
C.抑制某种CDK cyclin复合体的活性可使细胞周期停滞在特定阶段
D.一个细胞周期中，调控不同阶段的CDK- cyclin复合体会同步发生周期性变化
D
3.CDK1是推动细胞由分裂间期进入分裂期的关键蛋白。在DNA复制开始后，CDK1发生磷酸化导致其活性被抑制，当细胞中的DNA复制完成且物质准备充分后，磷酸化的CDK1发生去磷酸化而被激活，使细胞进入分裂期。大麦黄矮病毒(BYDV)的M蛋白通过影响细胞中CDK1的磷酸化水平而使农作物患病。正常细胞和感染BYDV的细胞中CDK1的磷酸化水平变化如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.正常细胞中DNA复制未完成时，磷酸化的CDK1的去磷酸化过程受到抑制
B.正常细胞中磷酸化的CDK1发生去磷酸化后，染色质螺旋化形成染色体
C.感染BYDV的细胞中，M蛋白通过促进CDK1的磷酸化而影响细胞周期
D.M蛋白发挥作用后，感染BYDV的细胞被阻滞在分裂间期
C
利用一定方法使细胞群体处于细胞周期的同一阶段，称为细胞周期同步化。
DNA合成阻断法
4.细胞周期的同步化
秋水仙素阻断法
控制器
M
G1
S
G2
中→后期
转化检验点
检查每条染色体是否都与纺锤丝正确连接
抑制纺锤体形成
抑制DNA复制
G1
S
G2
M
细胞周期
正常运转
第1次加入阻断剂经过________________时间后部分细胞停留在 _______(实现同步化)，部分细胞停留在 __________(没有同步化)。
停留在G1/S处的细胞
停留在S期内的细胞
S期内
G1/S处
G1
S
G2
M
第1次加入阻断剂
G2+M+G1
图1
图2
①DNA合成阻断法
两次加入DNA合成阻断剂可实现所有细胞同步化
G1
S
G2
M
G1
S
G2
M
细胞周期
正常运转
第1次加入阻断剂
洗脱阻断剂后，停留在G1/S处的细胞和S期内的细胞又可以继续运转。
洗脱后到第2次加入阻断剂的时间为：______________________________，所有细胞均停留在_________(实现所有细胞同步化)
G1
S
G2
M
洗脱
阻断剂
图1
图2
图3
G1
S
G2
M
第2次加入阻断剂
图4
G1/S处
大于S，小于G2+M+G1
两次加入DNA合成阻断剂可实现所有细胞同步化
G1
S
G2
M
G1
S
G2
M
G1
S
G2
M
G1
S
G2
M
第1次加入阻断剂
洗脱
阻断剂
第2次加入阻断剂
部分细胞同步化
G1+M+G2
小于G1+M+G2
小于S
所有细胞同步化运转
再次洗脱阻断剂
细胞周期包括分裂间期(分为期、S期和期)和分裂期(M期)。下图标注了甲动物(体细胞染色体数为12)肠上皮细胞的细胞周期各阶段的时长及DNA含量。请回答下列问题：
（1）若用含放射性同位素的胸苷(DNA复制的原料之一)短期培养甲动物肠上皮细胞后，处于S期的细胞都会被标记。洗脱含放射性同位素的胸苷，换用无放射性的新鲜培养液培养，定期检测。预计最快约 _____h后会检测到被标记的M期细胞。
2.2
细胞周期包括分裂间期(分为期、S期和期)和分裂期(M期)。下图标注了甲动物(体细胞染色体数为12)肠上皮细胞的细胞周期各阶段的时长及DNA含量。请回答下列问题：
（2）从被标记的M期细胞开始出现到其所占M期细胞总数的比例达到最大值时，所经历的时间为_____期的时间，处于该期的一个细胞中染色体数目的变化情况是_____________。
M
12→24→12
细胞周期包括分裂间期(分为期、S期和期)和分裂期(M期)。下图标注了甲动物(体细胞染色体数为12)肠上皮细胞的细胞周期各阶段的时长及DNA含量。请回答下列问题：
（3）若向甲动物肠上皮细胞培养液中加人过量胸苷，处于S期的细胞立刻被抑制，而处于其他时期的细胞不受影响。预计加人过量胸苷约______h后，细胞都将停留在S期。
7.4
在细胞培养液中添加适量的秋水仙素，秋水仙素能够抑制____________，使细胞周期被阻断，即可实现细胞周期同步化。经秋水仙素处理的细胞______（填“会”或“不会”）被阻断在间期，大部分细胞被阻断在有丝分裂的_____期，少数细胞处于有丝分裂后期和末期，染色体加倍。
纺锤体形成
不会
中
控制器
M
G1
S
G2
中→后期
转化检验点
检查每条染色体是否都与纺锤丝正确连接
②秋水仙素阻断法（中期阻断法）
3.某连续分裂的细胞周期总时长为 L。用 TdR（DNA 合成抑制剂）双阻断法可使细胞周期同步化，在培养连续分裂的细胞的培养基中加入适量的 TdR，继续培养一个细胞周期的时长，洗脱 TdR 并在普通培养基中继续培养适宜时间后，再次加入 TdR 培养充足时间后洗脱 TdR，即可使细胞周期同步化。下图表示用 TdR（DNA 合成抑制剂）双阻断法使细胞周期同步化，其中 t1~t8 表示时间点。
下列叙述正确的是（ ）
A.t4－t5的时长应大于S期，但必须小于G1期＋G2期
B.若t5－t8的时长等于G1＋G2＋M－S期，且t7－t8的时长大于G1期，则t6和t7时，核DNA含量为4N的细胞所占的比例相等
C.若改用秋水仙素代替TdR 处理，且取t2－t3时的细胞用碱性染料染色，则t3时能观察到细胞核的细胞数等于t2时
D.若要进行动物细胞有丝分裂的观察活动，选择t8时的细胞比选择t1时的细胞，通常可获得更好的效果
B
4.细胞周期可分为分裂间期和分裂期(M期)，根据DNA合成情况，分裂间期又分为G1期、S期和G2期。为了保证细胞周期的正常运转，细胞自身存在着一系列监控系统(检验点)，对细胞周期的过程是否发生异常加以检测，部分检验点如图所示。只有当相应的过程正常完成，细胞周期才能进入下一个阶段运行。请据图回答下列问题：
(1)与G1期细胞相比，G2期细胞中染色体及核DNA数量的变化是________。
染色体数不变，
核DNA数加倍
4.细胞周期可分为分裂间期和分裂期(M期)，根据DNA合成情况，分裂间期又分为G1期、S期和G2期。为了保证细胞周期的正常运转，细胞自身存在着一系列监控系统(检验点)，对细胞周期的过程是否发生异常加以检测，部分检验点如图所示。只有当相应的过程正常完成，细胞周期才能进入下一个阶段运行。请据图回答下列问题：
(2)细胞有丝分裂的重要意义在于通过_________________________________，保持亲子代细胞之间的遗传稳定性。图中检验点1、2和3的作用在于检验DNA分子是否________(填序号：①损伤和修复、②完成复制)；检验发生分离的染色体是否正确到达细胞两极，从而决定胞质是否分裂的检验点是______________。
①②
染色体正确复制和平均分配
检验点5
(3)细胞癌变与细胞周期调控异常有关，癌细胞的主要特征是_________________。有些癌症采用放射性治疗效果较好，放疗前用药物使癌细胞同步化，治疗效果会更好。诱导细胞同步化的方法主要有两种：DNA合成阻断法和分裂中期阻断法。前者可用药物特异性抑制DNA合成
主要激活检验点_____，将癌细胞阻滞在S期；后者可用秋水仙碱抑制__________的形成，主要激活检验点______，使癌细胞停滞于中期。
细胞无限增殖
纺锤体　
2
4

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