普通生物学/细胞/细胞如何分裂
普通生物学 | 入门 | 细胞 | 遗传学 | 分类 | 进化 | 组织和系统 | 补充材料
细胞如何分裂
- 二分裂
- 细胞内容物加倍，包括 DNA
- 裂变以分裂内容物
- 通过在附着点之间生长膜来分离复制的基因组
- 细胞质成分的分配
- 大肠杆菌
- 在最佳条件下每 20 分钟能够进行一次细胞分裂（DNA 处于持续复制状态）
- 细菌细胞分裂的模式生物
- 复制遵循碱基配对规则，每条多核苷酸链作为其互补链合成的模板。
- 遗传证据表明，细菌染色体在有实物证据之前很久就已经是环状的。
真核染色体
- 1882 年由瓦尔特·弗莱明在蝾螈幼虫的正在分裂的细胞中发现，这是显微镜和染色技术的改进之后的成果
- 他将分裂称为有丝分裂（mitos = “线”）
- 染色体数量在一个物种中是恒定的
- 范围从 2 到 >500（人类体细胞中为 46 个）
- 同源对，每对来自父母一方
- 数量的变化是物种形成的原因和结果
- 染色体恒定及其在有丝分裂和减数分裂中的精确分裂导致生物学家推测它们是遗传信息的载体
- 1N = 配子中染色体的数量
- 1N = 单倍体染色体数量
- 2N = 体细胞（非卵细胞或精子细胞）中染色体的数量
- 2N = 二倍体
- 动物中通常会因 N 或 2N 的偏差而导致死亡
染色体数量
- 由染色质组成
- DNA 和相关蛋白质，主要是组蛋白
- 核小体组织
- 常染色质：未解开的染色质，处于基本的核小体构型中；基因可用于表达
- 异染色质：除复制外，高度浓缩
- 核型：个体拥有的染色体排列
- 临床重要性（唐氏综合症；癌症）
- 进化重要性（物种形成）
- 同源对
- 从父母双方各继承一条
- 长度和着丝粒位置相同
- 包含相同或相似的基因
- 同源对 = 同源物
- 形态
- 复制后，由两个附着在着丝粒上的姐妹染色单体组成
- 二倍体数量 = 2n = 46 = 23 对同源物
- 单倍体数量 = 23（配子）
- 每条复制的染色体包含 2 个姐妹染色单体 = 92 个染色单体
细胞周期
- 细胞的生长和分裂周期
- 由生化和基因活性精确控制，除了在癌症中
- 阶段
- G1：初级生长阶段
- S：DNA 复制；染色体复制
- G2：第二次生长阶段；为有丝分裂做准备
- M：有丝分裂；核分裂
- C：细胞质分裂
- 离开细胞周期的细胞被称为处于 G0 期
- 细胞周期时间随生命周期和发育阶段而变化，其中 G1 期变化最大
- DNA 复制发生在 G1 期之后的细胞周期 S 期。
- at this point the chromosomes are composed of two sister chromatids connected by a common centromere.
- 核分裂
- 复制染色体的等分分裂
- 染色单体移至两极
- 连续过程
- 前期
- 中期
- 后期
- 末期
- 由马达和微管驱动
- 染色体数量没有变化
- N → N 通过有丝分裂
- 2N → 2N 通过有丝分裂
- 可能伴随胞质分裂
着丝点微管附着在着丝点上。中期
- 染色体在细胞中央暂时排列
后期
- 类似于动物有丝分裂
- 新的细胞壁从膜隔断形成在细胞之间
细胞周期控制
- 细胞周期事件受蛋白质复合物和检查点的调节
- 通过将蛋白质微量注射到卵细胞中、通过突变分析以及通过分子生物学技术发现
细胞周期的分子控制：CDK 和细胞周期蛋白
- 细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）
- 磷酸化目标调节蛋白的丝氨酸/苏氨酸
- 只有在与细胞周期蛋白结合时才起作用
- 细胞周期蛋白：与 CDK 结合的短寿命蛋白质
- 外部信号启动多细胞生物中的细胞分裂
- 生长因子：细胞外调节信号
- 通常可溶；结合到细胞表面受体
- 有时膜结合，需要与受体进行细胞-细胞接触
- 例如，在伤口处，血小板释放PDGF，刺激成纤维细胞进入细胞周期（退出G0），以愈合伤口
- 不受控制的细胞增殖
- 癌细胞具有许多异常
- >46条染色体
- 原癌基因的突变
- 编码刺激细胞周期的蛋白质
- 可以通过磷酸化进行调节
- 在癌细胞中通常过表达
- 肿瘤抑制基因的突变
- 编码抑制细胞周期的蛋白质
- 通常与原癌基因产物结合
- 可以通过磷酸化进行调节
此文本基于克利夫兰州立大学Paul Doerder博士慷慨捐赠的笔记。