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细胞周期同步化
细胞周期同步化
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染色体带型: 染色体带型: 运用显带技术可以相当准确地辨 认出每一对染色体和染色体上的片段, 认出每一对染色体和染色体上的片段,从而把染色 体的研究工作推向一个新的水平。然而, 体的研究工作推向一个新的水平。然而,早期的各 种带型研究都是建立在中期染色体基础上的, 种带型研究都是建立在中期染色体基础上的,而单 套中期染色体一般只能显示320条左右的条带,给 条左右的条带, 套中期染色体一般只能显示 条左右的条带 进一步分析染色体的细节带来一定的障碍,因此存 进一步分析染色体的细节带来一定的障碍, 在着一些局限性。 在着一些局限性。利用细胞同步化技术则可获得大 量晚前期、早中期和中期分裂相细胞, 量晚前期、早中期和中期分裂相细胞,在此基础上 可制备出早期显带核型, 可制备出早期显带核型,单套晚前期染色体的条带 数可增加到843~1256条。这种高分辨率的染色体 数可增加到 ~ 条 显带技术,能观察到更微小的染色体缺陷和正确定 显带技术, 位结构重组的断裂点。 位结构重组的断裂点。
中期阻断法 利用破坏微管的药物将细胞 阻断在中期, 阻断在中期,常用的药物有秋水仙素和秋水 仙酰胺,后者毒性较小。 仙酰胺,后者毒性较小。 优点:无非均衡生长现象。 优点:无非均衡生长现象。 缺点: 较差。 缺点:可逆性 较差。 另外, 另外,条件依赖性突变株在细胞周期同步 化中的应用: 化中的应用:将与细胞周期调控有关的条件 依赖性突变株转移到限定条件下培养, 依赖性突变株转移到限定条件下培养,所有 细胞便被同步化在细胞周期中某一特定时期。 细胞便被同步化在细胞周期中某一特定时期。 细胞周期同步化的意义 使细胞大量的处于同一细胞时期, 使细胞大量的处于同一细胞时期,以便 获得某一时期大量的物质, 获得某一时期大量的物质,如细胞中期时的 染色体、 染色体、某一时期的某种物质
细胞周期同步化
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 由细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束所经历的过程, 细胞周期。分为 个期 个期: 细胞周期。分为4个期: • G1期(gap1),指从有丝分裂完成到期 期 ,指从有丝分裂完成到期DNA复制之前的间隙 复制之前的间隙 时间。 时间。 – S期(synthesis phase),指DNA复制的时期。 期 复制的时期。 , 复制的时期 – G2期(gap2),指DNA复制完成到有丝分裂开始之前的 期 , 复制完成到有丝分裂开始之前的 一段时间。 一段时间。 – M期又称 期(mitosis or division),细胞分裂开始到结 期又称D期 , 期又称 束。
选择同步化:
通过培养使单层的细胞处于对数增殖期, 有丝分裂选择法 通过培养使单层的细胞处于对数增殖期, 此时的细胞分裂活跃,细胞变圆隆起,与培养皿的附着性低。 此时的细胞分裂活跃,细胞变圆隆起,与培养皿的附着性低。 若轻轻振荡, 期细胞则易脱离器壁 悬浮于培养液中, 期细胞则易脱离器壁, 若轻轻振荡,M期细胞则易脱离器壁,悬浮于培养液中,可收 集培养液而获得所需细胞。然后再加入新鲜培养液, 集培养液而获得所需细胞。然后再加入新鲜培养液,依法继续 收集,则可获得一定数量的M期细胞 期细胞。 收集,则可获得一定数量的 期细胞。 优点:操作简单,同步化程度高,细胞不受药物伤害。 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。 缺点:获得的细胞数量较少。 不同时期的细胞体积不同, 细胞沉降分离法 不同时期的细胞体积不同,而细胞在给 定离心场中沉降的速度与其半径的平方成正比, 定离心场中沉降的速度与其半径的平方成正比,因此可用离心 的方法分离。 的方法分离。 优点:可用于任何悬浮培养的细胞。 优点:可用于任何悬浮培养的细胞。 缺点:同步化程度较低。 缺点:同步化程度较低。
细胞同步化的应用
1.肿瘤治疗 肿瘤治疗 2.染色体带型分析 染色体带型分析
肿瘤治疗: 肿瘤治疗: 肿瘤组织中有不同生长时期的肿瘤细胞, 肿瘤组织中有不同生长时期的肿瘤细胞, 而不同时期的细胞对化疗药与放疗的敏感程 度是不一样的。因此, 度是不一样的。因此,治疗中就会使用细胞 同步化的药物,使细胞同步在某一时期, 同步化的药物,使细胞同步在某一时期,然 后使用敏感的药物治疗, 后使用敏感的药物治疗,或者同步化后进行 放疗,这样会使治疗效果达到最大化。 放疗,这样会使治疗效果达到最大化。
细胞同步化: 细胞同步化 (一)自然同步化 1.多核体 . 如粘菌只进行核分裂,而不发生胞质分裂,形成多核体。 如粘菌只进行核分裂,而不发生胞质分裂,形成多核体。 数量众多的核处于同一细胞质中,进行同步化分裂, 数量众多的核处于同一细胞质中,进行同步化分裂,使细 胞核达108,体积达5~6cm。疟原虫也具有类似的情况。 胞核达 ,体积达 。疟原虫也具有类似的情况。 2.某些水生动物的受精卵 . 如海胆卵可以同时授精,最初的3次细胞分裂是同步的 次细胞分裂是同步的, 如海胆卵可以同时授精,最初的 次细胞分裂是同步的, 再如大量海参卵受精后, 再如大量海参卵受精后,前9次细胞分裂都是同步化进行 次细胞分裂都是同步化进行 的。 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, 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。 步分裂。
诱导同步化:
DNA合成阻断法 选用 合成阻断法 选用DNA合成抑制剂,可逆地抑制 合成抑制剂, 合成, 合成抑制剂 可逆地抑制DNA合成,而不影响其 合成 他时期细胞的运转,最终可将细胞群阻断在S期或 期或G 交界处。 ,/S— 他时期细胞的运转,最终可将细胞群阻断在 期或 /s交界处。常用 G,/ 交界处 ,/ TdR双阻断法诱导细胞同步化,在细胞处于对数生长期的培养基中加入过量的 双阻断法诱导细胞同步化, 双阻断法诱导细胞同步化 TdR,S期细胞立刻被抑制,其他细胞继续运转,最后停在 /S交界处。移去 期细胞立刻被抑制, 交界处。 , 期细胞立刻被抑制 其他细胞继续运转,最后停在G 交界处 TdR,洗涤细胞并加入新鲜培养液,细胞又开始分裂。当释放时间大于 时,所 ,洗涤细胞并加入新鲜培养液,细胞又开始分裂。当释放时间大于T 有细胞均脱离S期 再次加入过量TdR,细胞继续运转至 ,/ 交界处,被过量 ,/S交界处 有细胞均脱离 期,再次加入过量 ,细胞继续运转至G,/ 交界处, TdR抑制而停止。 抑制而停止。 抑制而停止 优点:同步化程度高,适用于任何培养体系,可将几乎所有的细胞同步化。 优点:同步化程度高,适用于任何培养体系,可将几乎所有的细胞同步化。 缺点:产生非均衡生长,个别细胞体积增大。 缺点:产生非均衡生长,个别细胞体积增大。
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(二)人工同步化 概念:人为地将处于不同时期的细胞分离开来, 概念:人为地将处于不同时期的细胞分离开来, 从而获得不同时期的细胞群体。 从而获得不同时期的细胞群体。 方式: 方式: 1.选择同步化: 选择同步化: 选择同步化 选择同步化是根据细胞的体积 是根据细胞的体积、 选择同步化是根据细胞的体积、黏附性等的 时相特征来对不同时相的细胞进行选择和分离, 时相特征来对不同时相的细胞进行选择和分离, 从而实现细胞的同步化。 从而实现细胞的同步化。 2.诱导同步化: 诱导同步化: 诱导同步化 诱导同步化是在培养液中添加或去除某些成 诱导同步化是在培养液中添加或去除某些成 或者改变培养温度, 分,或者改变培养温度,从而对细胞的生长进行 阻滞或回复, 阻滞或回复,将不同步生长的细胞调整为同步生 获得时相较为均一的细胞群。 长,获得时相较为均一的细胞群。
2.细胞同步化 细胞同步化 在一般培养条件下, 在一般培养条件下,群体中的细胞处 于细胞周期不同的时相之中, 于细胞周期不同的时相之中,不同阶段的 细胞其形态学和生化特性均有所不同, 细胞其形态学和生化特性均有所不同,为 了研究某一时相的细胞, 了研究某一时相的细胞,常需采取一些方 法使细胞处于细胞周期的同一时相, 法使细胞处于细胞周期的同一时相,这就 是细胞同步化技术。 是细胞同步化技术。
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