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第二章 有絲分裂與減數分裂

第二章 有絲分裂與減數分裂. 大綱 細胞週期 有絲分裂的特性 有絲分裂的過程 減數分裂的特性 減數分裂的過程 配子形成的過程 減數分裂與孟德爾的原則 調節細胞週期的因子. 細胞週期 cell cycle 間期 interphase ：細胞不分裂的時期，分為 G1-S-G2 G1 ： G1 代表 gap 1 period ，是有絲分裂與 S 期之間的 gap Protein RNA 合成，以備 S phase 時染色體複製 每條染色體有 一條 染色分體 G1 長短由生物種類、細胞生理狀況決定，佔整個間期的 30 ~ 50% S 期：

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第二章 有絲分裂與減數分裂

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Presentation Transcript

  1. 第二章 有絲分裂與減數分裂 • 大綱 • 細胞週期 • 有絲分裂的特性 • 有絲分裂的過程 • 減數分裂的特性 • 減數分裂的過程 • 配子形成的過程 • 減數分裂與孟德爾的原則 • 調節細胞週期的因子

  2. 細胞週期cell cycle • 間期interphase：細胞不分裂的時期，分為G1-S-G2 • G1： • G1代表gap 1 period，是有絲分裂與S期之間的gap • Protein RNA合成，以備S phase時染色體複製 • 每條染色體有一條染色分體 • G1長短由生物種類、細胞生理狀況決定，佔整個間期的30 ~ 50% • S期： • S代表synthesis，DNA合成與染色體複製 • 約佔間期35 ~ 40%

  3. 2hr 4 hr 11 hr 7 hr

  4. G2期： • G2代表gap 2 period，是有絲分裂與S期之間的gap • Protein RNA繼續合成，以備有絲分裂 • 每條染色體有兩條染色分體 • 約佔間期10 ~ 20 % • 有絲分裂mitosis • 前期Prophase • 中期Metaphase • 後期Anaphase • 末期telophase

  5. 有絲分裂的特性 • 只有體細胞會進行有絲分裂 • 有絲分裂非常忠實，分裂結果，子細胞染色體數目不變，且染色體本身結構不變，子細胞所帶遺傳物質與母細胞完全一樣 • 有絲分裂的過程 • 核分裂 • 前期 • 染色體漸漸收縮，在顯微鏡下可見 • 每條染色體有兩條染色分體 • 核仁分解、分散核中、核膜分解、分散在細胞質中形成內質網的一部份 • 紡錘絲開始出現

  6. 中期 • 染色體以著絲點與紡錘絲相連，排列在赤道板 • 著絲點： • 附在中心節側面，顯微鏡下呈現內、中、外三層構造 • 內層與染色絲相連 • 外層與紡錘絲相連 • 由蛋白質 RNA組成 • 連結染色體與紡錘絲 • 紡錘絲由微小管組成 • 微小管起源於兩端中心體 • 染色體收縮成又短又粗 中心節 中心體 著絲點

  7. 後期： • 姊妹染色體分開，稱子染色體，向兩極移動 • 後期促進複合體APC anaphase-promoting complex一酵素團 • 染色體本藉由黏著複合體相連，利用溶解酶溶解，黏著斷裂….. • 移動靠運動蛋白水解ATP產生能量 • 末期： • 染色體到達兩極時 • 染色體鬆開成染色絲 • 核膜核仁重新出現 • 細胞質分裂 • 動物細胞：產生斷裂溝，細胞質由外向內擠 • 植物細胞：產生細胞板，由赤道中心向外延伸，最後形成細胞壁

  8. 減數分裂的特性 • 只有生殖細胞行減數分裂 • 減數分裂結果，子細胞染色體數目減半，染色體結構可能發生改變 • 減數分裂過程 • 包含兩次細胞分裂 • 前期（細絲期、偶絲期、粗絲期、雙絲期、肥厚期）、中期、後期、末期、分裂間期、前期、中期、後期、末期 • 分裂間期與有絲分裂類似，S phase染色體複製

  9. 前期 • 染色體配對，可能發生互換 • 核仁變大，到前期結束前核仁核膜消失 • 又細分成五期 • 細絲期：核仁變大，可能與protein RNA合成有關，顯微鏡下看到細長染色體 • 偶絲期：同源染色體配對，基因對基因，出現配對複合體 • 粗絲期：同源染色體配對完成，染色體繼續縮小（配對複合體重組團產生，協助互換產生基因重組）

  10. 雙絲期：配對染色體開始要分離，配對複合體消失，交叉出現，表示染色體間發生過互換雙絲期：配對染色體開始要分離，配對複合體消失，交叉出現，表示染色體間發生過互換 • 肥厚期：染色體收縮更小，交叉發生移端作用，交叉向染色體端移動 • 配對複合體 • 偶絲期開始產生，到粗絲期完成 • 兩條配對的同源染色體間數處產生配對複合體，三條平行帶狀物組成梯子形狀結構。 • 中央細絲：中央一條，RNA與蛋白質組成，來自核仁。 • 側面細絲：位於中央絲兩側，DNA RNA與蛋白質組成，來自配對染色體。 • 穿透細絲：貫穿中央細絲與側面細絲之間的細絲，蛋白質組成。

  11. 穿透細絲 穿透細絲 中央細絲 側面細絲 側面細絲

  12. 配對複合體提供提供交互的骨架，重組團：球狀蛋白組成的酵素團，將了兩條染色體拉在一起產生互換配對複合體提供提供交互的骨架，重組團：球狀蛋白組成的酵素團，將了兩條染色體拉在一起產生互換 只提供機會，不代表會發生交換。Ex:雄果蠅少產生配對複合體，減數分裂也少發生互換 中期 單價體univalent：一條複製後的染色體 二價體bivalent：兩條配對的同源染色體 四分體tetrad：一個二價體內有四條染色分體，在偶絲期同源染色體配對時形成 二分體dyad：一單價體內有兩條染色分體由中心節連接成一條染色體

  13. 後期：二價體變成單價體（有絲分裂-中心節斷裂向兩極移動）後期：二價體變成單價體（有絲分裂-中心節斷裂向兩極移動） • 末期：到達兩極時、紡錘體消失 • 分裂間期： • 細胞質分裂為二，變成兩個子細胞 • 某些生物第二次分裂時才分開 • 不經S phase無DNA複製 • 減數分裂二

  14. 有絲分裂與減數分裂的差別 • 減數分裂 • 發生在生殖細胞 • 兩次細胞分裂 • 染色體數目減半 • 兩次分裂中，僅第一次分裂前DNA複製 • 同源染色體配對，第一次細胞分裂出現單價體 • 配對染色體間可能發生互換，產生基因重組 • 有絲分裂 • 發生在體細胞 • 一次細胞分裂 • 染色體數目不變 • 每次分裂前，需DNA複製 • 無染色體配對，只出現單價體 • 無染色體互換，子細胞與母細胞基因型相同

  15. 配子形成過程 • 產生雌雄單套配子的過程，此過程含減數分裂，染色體數目減半，包含卵與精子分化 • 精子形成過程 • 精母細胞2n，生長變大形成初級精母細胞2n • 經第一次分裂，形成兩個次級精母細胞n • 再經第二次分裂，產生四個精細胞n • 精細胞再分化，改變形狀、形成鞭毛變成成熟的精子 • 卵形成過程 • 卵母細胞2n，長大形成初級卵母細胞2n • 經第一次分裂，形成一個次級精母細胞n，和一個極體n • 再經第二次分裂，產生一個卵細胞n，三個極體，卵細胞可以發育成成熟的卵，極體死去

  16. 減數分裂與孟德爾原則 • 孟德爾分離率與獨立分配率是指減數分裂過程 • 分離率： • 成對遺傳因子要分開，分別進入配子 • 同源染色體分開，向兩極移動，所攜帶的基因分開，分別進入兩配子 • 獨立分配率： • 配子形成時，每對遺傳因子的分配是各自獨立的 • 指不同基因座的對偶基因的分配是各自獨立的，故基因型AaBb可以產生AB, Ab, Ab, ab四種配子，

  17. 細胞週期的關卡與調節細胞週期的因子 • 將G1細胞與S細胞融合，G1細胞發生DNA合成。 • 將G1細胞與有絲分裂細胞融合，G1細胞的染色體開始收縮 • （G1本不生長）細胞內某因素促成其分裂 • 有絲分裂促進因子mitosis-promoting factor • MPF量達到一定濃度，細胞就開始分裂 • MPF又稱為Cyclin-CDK complex • 控制細胞週期重要分子

  18. 細胞分裂素cyclin • 控制細胞週期G1→S → G2 → M phase • 含數種，對每一週期檢查，確定每一週期已完成 • 間期合成、有絲分裂後期分解 • CDK磷酸化酶（激酶）cyclin-dependent kinase • 催化許多蛋白質磷酸化，參與細胞分裂 • CDK結合cyclin成MPF，才具活性 • MPF催化許多蛋白質磷酸化，調節蛋白活性 • 調控DNA複製與有絲分裂 • 促使組織蛋白H1磷酸化，促使染色體收縮 • 核膜蛋白磷酸化，促使核膜分解 • 細胞分裂末期，MPF活性降低，磷酸化蛋白又去磷酸化，細胞停止分裂

  19. Cell cycle中有三個關卡 • G1/S checkpoint • 檢查DNA是否受損、細胞大小是否足夠 • 不正常就停下來等，正常就進入S期 • 原磷酸化蛋白質又恢復去磷酸化狀態，細胞停止分裂 • G2/M checkpoint • 檢查DNA是否複製完成，是否修補完成 • M checkpoint • 檢查紡錘絲系統是否完整 • 著絲點與紡錘絲是否相連完成 • 例如p53蛋白質

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