普通生物學/細胞/細胞如何分裂
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細胞如何分裂
- 二分裂
- 細胞內容物加倍，包括 DNA
- 裂變以分裂內容物
- 透過在附著點之間生長膜來分離複製的基因組
- 細胞質成分的分配
- 大腸桿菌
- 在最佳條件下每 20 分鐘能夠進行一次細胞分裂（DNA 處於持續複製狀態）
- 細菌細胞分裂的模式生物
- 複製遵循鹼基配對規則，每條多核苷酸鏈作為其互補鏈合成的模板。
- 遺傳證據表明，細菌染色體在有實物證據之前很久就已經是環狀的。
真核染色體
- 1882 年由瓦爾特·弗萊明在蠑螈幼蟲的正在分裂的細胞中發現，這是顯微鏡和染色技術的改進之後的成果
- 他將分裂稱為有絲分裂（mitos = “線”）
- 染色體數量在一個物種中是恆定的
- 範圍從 2 到 >500（人類體細胞中為 46 個）
- 同源對，每對來自父母一方
- 數量的變化是物種形成的原因和結果
- 染色體恆定及其在有絲分裂和減數分裂中的精確分裂導致生物學家推測它們是遺傳資訊的載體
- 1N = 配子中染色體的數量
- 1N = 單倍體染色體數量
- 2N = 體細胞（非卵細胞或精子細胞）中染色體的數量
- 2N = 二倍體
- 動物中通常會因 N 或 2N 的偏差而導致死亡
染色體數量
- 由染色質組成
- DNA 和相關蛋白質，主要是組蛋白
- 核小體組織
- 常染色質：未解開的染色質，處於基本的核小體構型中；基因可用於表達
- 異染色質：除複製外，高度濃縮
- 核型：個體擁有的染色體排列
- 臨床重要性（唐氏綜合症；癌症）
- 進化重要性（物種形成）
- 同源對
- 從父母雙方各繼承一條
- 長度和著絲粒位置相同
- 包含相同或相似的基因
- 同源對 = 同源物
- 形態
- 複製後，由兩個附著在著絲粒上的姐妹染色單體組成
- 二倍體數量 = 2n = 46 = 23 對同源物
- 單倍體數量 = 23（配子）
- 每條複製的染色體包含 2 個姐妹染色單體 = 92 個染色單體
細胞週期
- 細胞的生長和分裂週期
- 由生化和基因活性精確控制，除了在癌症中
- 階段
- G1：初級生長階段
- S：DNA 複製；染色體複製
- G2：第二次生長階段；為有絲分裂做準備
- M：有絲分裂；核分裂
- C：細胞質分裂
- 離開細胞週期的細胞被稱為處於 G0 期
- 細胞週期時間隨生命週期和發育階段而變化，其中 G1 期變化最大
- DNA 複製發生在 G1 期之後的細胞週期 S 期。
- at this point the chromosomes are composed of two sister chromatids connected by a common centromere.
- 核分裂
- 複製染色體的等分分裂
- 染色單體移至兩極
- 連續過程
- 前期
- 中期
- 後期
- 末期
- 由馬達和微管驅動
- 染色體數量沒有變化
- N → N 透過有絲分裂
- 2N → 2N 透過有絲分裂
- 可能伴隨胞質分裂
著絲點微管附著在著絲點上。中期
- 染色體在細胞中央暫時排列
後期
- 類似於動物有絲分裂
- 新的細胞壁從膜隔斷形成在細胞之間
細胞週期控制
- 細胞週期事件受蛋白質複合物和檢查點的調節
- 透過將蛋白質微量注射到卵細胞中、透過突變分析以及透過分子生物學技術發現
細胞週期的分子控制：CDK 和細胞週期蛋白
- 細胞週期蛋白依賴性激酶（CDK）
- 磷酸化目標調節蛋白的絲氨酸/蘇氨酸
- 只有在與細胞週期蛋白結合時才起作用
- 細胞週期蛋白：與 CDK 結合的短壽命蛋白質
- 外部訊號啟動多細胞生物中的細胞分裂
- 生長因子：細胞外調節訊號
- 通常可溶；結合到細胞表面受體
- 有時膜結合，需要與受體進行細胞-細胞接觸
- 例如，在傷口處，血小板釋放PDGF，刺激成纖維細胞進入細胞週期（退出G0），以癒合傷口
- 不受控制的細胞增殖
- 癌細胞具有許多異常
- >46條染色體
- 原癌基因的突變
- 編碼刺激細胞週期的蛋白質
- 可以透過磷酸化進行調節
- 在癌細胞中通常過表達
- 腫瘤抑制基因的突變
- 編碼抑制細胞週期的蛋白質
- 通常與原癌基因產物結合
- 可以透過磷酸化進行調節
此文字基於克利夫蘭州立大學Paul Doerder博士慷慨捐贈的筆記。