第10章 细胞增殖、分化与凋亡的分子基础
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细胞增殖与凋亡的生物学基础细胞增殖和凋亡是生命中最为基础和重要的过程之一,对于人类的健康而言,这两种生物学过程至关重要。
随着科学技术的不断发展和研究的深入,我们对于细胞增殖和凋亡的生物学基础也有了更加深入的了解。
一、细胞增殖的生物学基础细胞增殖是指一个母细胞分裂成两个或多个具有同样遗传物质的细胞的过程。
这个过程并不是单纯地复制染色体,而是通过复杂的细胞分裂过程来实现的。
其中最重要的两个过程是有丝分裂和无丝分裂。
在有丝分裂过程中,细胞会先进入一个G1期,G1期是对染色体的准备期,细胞会进行一系列的生化变化,包括合成DNA和蛋白质等,以准备下一步进入S期。
在S期中,DNA会进行复制,每条染色体变成两条完全相同的染色体。
在G2期,细胞会检查是否有错误发生。
最后进入M期,即有丝分裂期,在这个阶段,细胞会分裂成两个完全一样的细胞。
而在无丝分裂过程中,细胞直接分裂成两个完全一样的细胞,这个过程中不需要进行染色体的复制。
除此之外,细胞增殖的速度和方式和生物体的状态和需求息息相关,例如在受伤或感染的情况下,细胞会快速增殖来修复或对抗病菌,而在生长的过程中,一些细胞会逐步减少增殖,这也是为什么成年人的身高不会继续增长的原因之一。
二、细胞凋亡的生物学基础细胞凋亡是指细胞在生长发育过程中、受到损伤或遇到其他有害因素等环境刺激时主动死亡的过程。
这个过程被认为是现代医学中最为关键的过程之一,因为它可以用于治疗癌症、心脑血管疾病等一系列疾病。
细胞凋亡的过程可以分为自然性凋亡和病理性凋亡。
自然性凋亡是指由于生物自身生理机能的变化和需要,细胞会自然地死亡,例如人体中的正常细胞寿命一般只有几周到几个月不等,并不是所有的细胞都能一直存活。
病理性凋亡是由于某些原因引起的细胞死亡,通常可以分为慢性病理性凋亡和急性病理性凋亡两种情况。
慢性病理性凋亡是指因为某个特定的原因,例如疾病、老年等,细胞逐渐凋亡。
而急性病理性凋亡则是指由于某些原因,如某些化学物质、辐射等,结果发生灾难性的、快速崩塌的细胞死亡。
细胞增殖与细胞分化的分子机制细胞增殖和细胞分化是细胞生物学中最为基础也是最为重要的两个过程之一。
在发育、组织修复和癌症等各种生理和病理过程中,细胞增殖和分化的失调都会对生命系统造成严重影响。
本文将从分子机制的角度,对细胞增殖和细胞分化两个方面进行介绍。
一、细胞增殖的分子机制1.细胞周期调控细胞增殖的基础是细胞周期的顺利进行,细胞周期又包括四个阶段:G1、S、G2和M期。
G1期是细胞在进行生长、代谢和功能表达的时间段,S期是DNA复制的时间段,G2期是细胞进行一些准备工作以备接下来进行有丝分裂的时间段,而M期是有丝分裂发生的时间段。
细胞周期的调控主要依赖于细胞周期素(cyclin)一类蛋白的存在和活性的变化。
细胞周期素与其相应的合成酶(CDK)之间通过结合形成复合物,调节细胞周期各个阶段的转换。
细胞周期素的合成、降解及活性受到多种内在和外在因素的调控,例如RNA谱、细胞应激反应等。
2.信号转导途径细胞增殖的发生还必须借助一些细胞外来的信号传递,将细胞内的增殖信号及时和合理地传递。
细胞增殖因子可以通过刺激增殖表面受体,激活细胞内的下游信号转导级联反应,进而调节细胞周期和细胞生长。
真核生物中信号转导途径也十分复杂,常见的增殖信号通路如下:Ras-MAPK通路、PI3K-Akt信号通路、NOTCH 信号通路等。
3.基因转录的调控细胞增殖的发生还受到一系列基因的表达和沉默的调控。
孟德尔遗传学实验表明,非常多基因的表达统一决定了细胞分化和特异性的确定,这些基因的调控主要依赖于转录调控。
相对于表观基因甲基化调控、RNA剪接、转录后修饰等相对较复杂的调控机制,常见的基因转录调控机制主要包括转录因子家族、组蛋白修饰、转录复合物等。
二、细胞分化的分子机制1.转录因子家族细胞分化主要借助转录因子家族的作用,转录因子是一种可以识别,结合到调节基因表达的蛋白,其发挥调控作用的关键在于与甲基转移酶、组蛋白修饰等复杂机制协同作用。
《细胞生物学》习题及解答第一章绪论本章要点:本章重点阐述细胞生物学的形成、发展及目前的现状和前景展望。
要求重点掌握细胞生物学研究的主要内容和当前的研究热点或重点研究领域,重点掌握细胞生物学形成与发展过程中的主要重大事件及代表人物,了解细胞生物学发展过程的不同阶段及其特点。
二、填空题1、细胞生物学是研究细胞基本规律的科学,是在、和三个不同层次上,以研究细胞的、、、和等为主要内容的一门科学。
1、生命活动,显微水平,亚显微水平,分子水平,细胞结构与功能,细胞增殖、分化、衰老与凋亡,细胞信号传递,真核细胞基因表达与调控,细胞起源与进化。
2、年英国学者第一次观察到细胞并命名为cell;后来第一次真正观察到活细胞有机体的科学家是。
2、1665,Robert Hooke,Leeuwen Hoek。
3、1838—1839年,和共同提出:一切植物、动物都是由细胞组成的,细胞是一切动植物的。
3、Schleiden、Schwann,基本单位。
4、19世纪自然科学的三大发现是、和。
4、细胞学说,能量转化与守恒定律,达尔文的进化论。
5、1858年德国病理学家魏尔肖提出的观点,通常被认为是对细胞学说的一个重要补充。
5、细胞来自细胞。
6、人们通常将1838—1839年和确立的;1859年确立的;1866年确立的,称为现代生物学的三大基石。
6、Schleiden、Schwann,细胞学说,达尔文,进化论,孟德尔,遗传学。
7、细胞生物学的发展历史大致可分为、、、和分子细胞生物学几个时期。
7、细胞的发现,细胞学说的建立,细胞学经典时期,实验细胞学时期。
三、选择题1、第一个观察到活细胞有机体的是()。
a、Robert Hookeb、Leeuwen Hoekc、Grewd、Virchow2、细胞学说是由()提出来的。
a、Robert Hooke和Leeuwen Hoekb、Crick和Watsonc、Schleiden和Schwannd、Sichold和Virchow3、细胞学的经典时期是指()。
细胞的簡末期彳「染色体解旋形成染色质,纺锤丝消失■核膜、核仁重新出现,形成2个子细胞\动植物细胞有丝分裂的区别 前期: 后期: 纺锤丝形成方式不同 子细胞形成方式不同细胞生命程细胞的分化细胞的增殖、分化、衰老和凋亡考点解读 1•内容:(1)细胞的生长和增殖的周期性I(2)细胞的无丝分裂【 (3)细胞的有丝分裂II (4)细胞的分化II (5)细胞的全能性II(6)细胞的衰老和凋亡与人体健康的关系II (7)癌细胞的主要特征及防治II (8)植物细胞的质壁分离和复原1【知识网络红I 胞周期:连续分裂的细胞,从一次分裂结束开始到下一次分裂结束为止。
「G1期:DNA 合成前期相关RNA 和蛋白质的合成分裂间期彳S 期:DNA 合成期DNA 的复制〔G2期:DNA 合成后期相关RNA 和蛋白质的合成「染色质高度螺旋化形成染色体〔前期彳核仁核膜解体I 出现纺锤丝,形成纺锤体中J 染色体的着丝点整齐的排列在赤道板上分裂期<[染色体形态固定,数目清晰,是观察染色体的最佳时期着丝点分裂,姐妹染色单体形成子染色体,染色体数目加倍子染色体平均分配到两极I 特点:无纺锤体和染色体的出现尢一分袈彳过程:核延长缢裂、整个细胞从中部缢裂,形成两个细胞I 代表:蛙的红细胞、原核细胞J 减数分裂:与配子细胞的形成有关「概念:在个体发育中,由一个或多个细胞增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生一系列稳定性差异的过程'细胞分化S 特征:具有持久性、稳定性和不可逆性。
意义:是生物个体发育的基础I 原因:基因选择性表达的结果细胞的衰老「1. 2.匸特征<3. (概念:已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能原因:以分化的细胞具有本物种全套的遗传物质细胞全能性实例:已分化的植物细胞具有发育成完整个体的全能:高度分化的动物细[胞无全能性,但细胞核具有全能性。
干细胞:动物和人体内保留着少量具有分裂和分化能力的细胞。
全能性比较:植物细胞〉动物细胞;受精卵〉配子细胞〉体细胞厂细胞衰老与个体衰老的关系:单细胞生物细胞衰老即为个体的衰老:多细胞生物,细胞衰老不代表个体的衰老,只有绝大多数细胞衰老,生物体才衰老。