植物生物学细胞分裂分化衰老与死亡.doc

中 国 农 业 大 学 生 物 学 院 教 案 2009.9 ~ 2010.7 学年 课程名称：植物生物学 教材名称：植物生物学（主编杨世杰） 授课对象：生物各专业，生命科学试验班、资源与环境学院各专业 开课时间：全年 授课学时：48 主讲教师：《植物生物学》课程组 教学章节：第三章 编写时间： 2009.09 第三章 细胞分裂、细胞分化和细胞死亡 教学内容：细胞分裂、细胞分化和细胞死亡 总学时：1 教学目标 通过对内容的学习以求掌握细胞细胞分裂、分化和死亡的过程、特征、意义 教学重点：细胞周期、细胞分化和细胞死亡 教学难点：植物细胞编程性死亡 教学手段：多媒体教学 教学过程 章 节 学时 主要教学内容及安排 备注 第一节 细胞分裂 0.5 细胞分裂、分化和死亡是多细胞有机体个体发育过程中三个同等重要的事件。没有细胞分裂及生长，就没有整个个体的生长；细胞只有分裂而没有正常地衰老和死亡，将导致细胞无限制增殖而病变；没有分化，有机体不能正常地发育。正常情况下，有机体进行着有规律的细胞分裂、分化和必要的细胞死亡。 细胞分裂 细胞分裂是细胞的一个重要属性。单细胞有机体通过细胞分裂，增加种群内个体的数量。多细胞有机体通过细胞分裂建造自己的身体，从而保证生命的延续、遗传和进化。 一 细胞周期（见幻灯片） 细胞周期(cell cycle)是指连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂完成所经历的整个过程。 有丝分裂细胞周期分为4 个时期：S期（DNA合成期）、M期（有丝分裂期）、G1期（M期到S期之间的间隙）、G2期（S期到M期之间的间隙） G1期代谢活跃，细胞体积增大，RNA 、蛋白质和 酶的合成旺盛，一些蛋白质的磷酸化也活跃地进行，为S期DNA合成作好准备；膜系统和细胞器也进行合成和复制。 S期内的主要生化事件是遗传物质的复制，即DNA复制和组蛋白、非组蛋白等染色体蛋白的合成，以及新的一套染色体蛋白质与DNA包装为核小体组成真核生物染色质的基本结构单位)等染色体结构。 G2期与进入M期的多种结构和功能的准备有关，主要合成纺锤体微管蛋白和RNA等。此期末两条染色单体已经形成。染色质开始浓集，但难于在光镜下分辨。 细胞周期的运转是十分有序的，沿着G1→S→G2→M的次序进行，这是细胞周期有关基因顺序表达的结果。与细胞分裂有关的CDC (cell division cycle)基因的有序表达受细胞周期中一些检验点(checkpoint)调节控制，其中两个主要的检验点位于G1期末和G2期末。G1检验点决定细胞周期进入S期或停止在G1期，G2检验点控制细胞周期能否进入M期。各个检验点保证通过有丝分裂产生具有正常遗传性能和生理功能的子代细胞。 利兰·哈特韦尔，蒂莫西·亨特，保罗·纳斯用遗传和生化方法发现了控制细胞周期的关键物质－细胞周期蛋白(cyclin)和细胞周期蛋白激酶(cyclin –dependent kinase,CDK)。为此，他们三人分享了2001年诺贝尔生理学、医学奖。 除内在因素外，外界因素对细胞周期也有重要影响，如辐射、化学物质、病毒、温度和pH变化等。 有机体发育过程中，细胞不但彼此分工，而且增殖行为也出现了差异。从增殖的角度，细胞有三种状态：周期细胞，G0期细胞和终端分化细胞。（结合组织部分举例说明） 不同细胞的细胞周期所经历的时间不同，一般从几小时到几十小时不等，取决于细胞类型和外界因子（如温度和营养状况等）。 二 有丝分裂（见幻灯片） 细胞分裂包括核分裂和胞质分裂(cytokinesis)两个过程。 1 核分裂 高等真核生物的核分裂主要以有丝分裂(mitosis)方式进行。分裂的细胞通过G1、S、G2各时期，有丝分裂保证了携带遗传信息的染色体一代一代以相同数目传递下去，从而维持了遗传的稳定性。 植物细胞核分裂以前，即细胞处在G2期时，微管早前期带出现，引导细胞核移到未来的分裂面，不久，细胞进入有丝分裂期。微管早前期带在纺锤体形成后消失。 有丝分裂是一个核改组的连续过程，根据形态学特征人为地划分为前期、中期、后期和末期4个时期。 （1）前期(prophase)发生的主要过程是：染色质浓集形成染色体、分裂极的确立、核仁解体和核膜消失。 染色质经螺旋化、折叠和包装浓集形成染色体。每条染色体包含有两条染色单体的成双结构，并出现了主缢痕,此处有一特化部位叫做着丝粒(centromere),