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细胞分裂

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1、基本解释

基本解释

狠狠的爱   细胞分裂是一个细胞分裂为两个细胞(极少情况下分为更多细胞)的过程。它是细胞繁殖的方式。分裂前的细胞称母细胞,细胞分裂分裂后形成的新细胞称子细胞。细胞分裂通常包括核分裂和胞质分裂两步。在核分裂过程中母细胞把遗传物质传给子细胞。在单细胞生物中细胞分裂就是个体的繁殖,在多细胞生物中细胞分裂是个体生长、发育和繁殖的基础。

  细胞分裂 - 概述

  1824年普雷沃斯特和仲马描述了蛙的卵裂,可能这是最早看到的细胞分裂现象。1855年德国学者R.C.菲尔肖提出“一切细胞来自细胞”的著名论断,即认为个体的所有细胞都是由原有细胞分裂产生的。现在除细胞分裂外还没有证据说明细胞繁殖有其他途径(见“细胞学说”)。

狠狠的爱   细胞分裂 - 分类

狠狠的爱   细胞分裂分为原核细胞的分裂和真核细胞的分裂两种。

  (一)原核细胞的分裂

狠狠的爱   原核细胞既无核膜,也无核仁,只有由环状DNA分子构成核区,亦称拟核。拟核为贮存和复制遗传信息的部位,具有类似细胞核的功能。拟核的DNA分子或者连在质膜上,或者连在质膜内陷形成的“质膜体”上,质膜体亦称间体。随着DNA的复制间体也复制成两个。两个间体由于其间的质膜的生长而逐渐离开,与它们相连接的两个DNA分子环于是被拉开,每一个DNA环与一个间体相连。在被拉开的两个DNA环之间细胞膜向中央长入,形成隔膜,终于使一个细胞分为两个细胞。

  (二)真核细胞的分裂

狠狠的爱   按细胞核分裂的状况可分为3种:即有丝分裂、减数分裂和无丝分裂。有丝分裂是真核细胞分裂的基本形式。减数分裂是在进行有性生殖的生物中导致生殖母细胞中染色体数目减半的分裂过程。它是有丝分裂的一种变形,由相继的两次分裂组成。无丝分裂亦称直接分裂。最早由R·雷马克于1841年看到。其典型过程是核仁首先伸长,在中间缢缩分开,随后核也伸长并在中部从一面或两面向内凹进横缢,使核变成肾形或哑铃形,然后断开一分为二。差不多同时细胞也在中部缢缩分成两个子细胞,由于在分裂过程中不形成由纺锤丝构成的纺锤体,不发生由染色质浓缩成染色体的变化,故名。

狠狠的爱   细胞分裂 - 分裂形式

狠狠的爱   ·无丝分裂(amitosis)

  无丝分裂时由于不经过染色体有规律的平均分配,故存在遗传物质不能保证(但是不是没有可能)平均等分配的问题,由此有些人认为这是一种不正常的分裂方式。

  无丝分裂是最早发现的一种细胞分裂方式,早在1841年德马克(R.Remak)于鸡胚血球细胞中见到。在无丝分裂中,核仁、核膜都不消失,没有染色体的出现,在细胞质中也不形成纺锤体,当然也就看不到染色体复制和平均分配到子细胞中的过程。但进行无丝分裂的细胞,染色体也要进行复制,并且细胞要增大。当细胞核体积增大一倍时,细胞就发生分裂。至于核中的遗传物质DNA时如何分配到子细胞中的,还有待进一步研究。无丝分裂是最简单的分裂方式。过去认为无丝分裂主要见于低等生物和高等生物体内的衰老或病态细胞中,但后来发现在动物和植物的正常组织中也比较普遍地存在。无丝分裂在高等生物中主要是高度分化的细胞,在动物的上皮组织、疏松结缔组织、肌肉组织和肝组织中,在植物各器官的薄壁组织、表皮、生长点和胚乳等细胞中,都曾见到过无丝分裂现象。

  ·有丝分裂(mitosis)

  有丝分裂又称为间接分裂,它是一种最普遍,是常见的分裂方式。有丝分裂为连续分裂,一般分为核分裂和胞质分裂。

狠狠的爱   1、核分裂(时间长):核分裂是一个连续的过程,为了叙述的方便,人为地把核分裂划分为前期、中期、后期作末期四个时期。有丝分裂各期的特点如下:

狠狠的爱   前期:核内的染色质凝缩成染色体,核仁解体,核膜破裂以及纺锤体开始形成。

  中期:中期是染色体排列到赤道板上,纺锤体完全形成时期。

  后期:后期是各个染色体的两条染色单体分开,分别由赤道移向细胞两极的时期。

  末期:为形成二子核和胞质分裂的时期。染色体分解,核仁、核膜出现,赤道板上堆积的纺锤丝,称为成膜体。

  2、细胞质分裂(时间短):核分裂后期,染色体接近两极时,细胞质分裂开始。在两个子核之间的连续丝中增加了许多短的纺锤丝,形成一个密集着纺锤丝的桶状区域,称之为成膜体。微管的数量增加,成膜体中有来自高尔基体和内质网的泡囊(含多糖类物质),沿着微管指引方向,聚集,融合,释放出多核物质,构成细胞板,从中间开始向周围扩展,直至与母细胞壁相连,成为胞间层——初生壁,新质膜由泡囊的被膜融合而成。新细胞壁形成后,把两个新形成的细胞核和它们周围的细胞质分隔成为两个子细胞。

  3、有丝分裂的特点:通过细胞分裂使每一个母细胞分裂成两个基本相同的子细胞,子细胞染色体数目、形状、大小一样,每一染色单体所含的遗传信息与母细胞基本相同,使子细胞从母细胞获得大致相同的遗传信息。使物种保持比较稳定的染色体组型和遗传的稳定性。

  ·减数分裂(meiosis)

狠狠的爱   有性生殖要通过两性生殖细胞的结合,形成合子,再由合子发育成新个体。生殖细胞中的染色体数目是体细胞中的一半。(否则生物每繁殖一代,体细胞中的染色体数目就会增加一倍)。既然在形成生殖细胞——精子或卵细胞时,染色体数目要减少一半,则原细胞必须经过减数分裂。

狠狠的爱   (一)精子的形成过程

狠狠的爱   精子的形成部位:睾丸(精巢)的曲细精管中。在精巢中,通过有丝分裂产生了大量的原始生殖细胞,也就是精原细胞。根据有丝分裂的特征,可知精原细胞的染色体数目与体细胞染色体数目是相同的。在精原细胞时期,进行了染色体复制。当雄性动物性成熟后,睾丸里的一部分精原细胞就开始进行减数分裂,经过减数分裂以后,精原细胞就形成了成熟的生殖细胞——精子。

  第一次分裂的前期,细胞中的同源染色体两两配对,叫联会。所谓的同源染色体,指减数分裂时配对的两条染色体,形状和大小一般都相同,一个来自父方,一个来自母方。联会后,染色体进一步螺旋化变粗,逐渐在光学显微镜下可见每个染色体都含有两个姐妹染色单体,由一个着丝点相连,每对同源染色体则含有四个姐妹染色单体,叫四分体。把四分体时期和联会时比较,由于染色体复制在精原细胞时就发生了,因此,它们所含的染色单体、DNA数目都是相同的,不同的主要是染色体的螺旋化程度不同,联会时染色体螺旋化程度低,染色体细,在光学显微镜下还看不清染色单体,因此,没有在图上表示出来。四分体时期,染色体螺旋化程度高,染色体变粗了,可在光学显微镜下清楚地看到每一个染色体有两个单体。

  在细胞分裂的同时,细胞内的同源染色体彼此分离,结果一个初级精母细胞便分裂成两个次级精母细胞,而此时细胞内的染色体数目也减少了一半,细胞内不再存在同源染色体。减数第一次分裂结束。减数第二次分裂是从次级精母细胞开始的,细胞未经染色体的复制,直接进入第二次分裂。在细胞第二次分裂过程中,染色体的行为和前面所学的有丝分裂过程中染色体的行为非常相似,细胞内染色体的着丝点排列在赤道板这一位置后,接着进行分裂,于是两条姐妹染色单体分离,分别移向细胞两极。与此同时,细胞分裂,结果生成了精子细胞。精子细胞经过变形后成为精子,两个次级精母细胞最后生成了四个精子,减数分裂结束。

狠狠的爱   随后,各个四分体排列在细胞中央,同源染色体好像手拉手似地排成两排,纺锤丝收缩,牵引染色体向两极移动,导致四分体平分为二,配对的同源染色体分开,但此时着丝点并未分开,每一染色体上仍有两条染色单体。接着发生细胞分裂,一个初级精母细胞分裂成两个次级精母细胞,而每个次级精母细胞中的染色体数目就只有初级精母细胞的一半了,初级精母细胞有4条染色体,而次级精母细胞只有条染色体,染色体数目减半的原因是同源染色体分开,在次级精母细胞中已没有同源染色体了。

  联会的同源染色体分开,说明染色体具有一定的独立性,由于两个同源染色体在细胞中央的排列位置是随机的,可以互相交换,因此,就决定了同源的两个染色体各移向哪一极也是随机的,这样,不同对的染色体之间就可以自由组合。这是将来要学的基因的自由组合规律的细胞学基础。

狠狠的爱   第二次分裂的基本过程与有丝分裂相似:中期,染色体的着丝点排成一排,后期,着丝点一分为二,两个姐妹染色单体成为两个染色体,在纺锤丝的牵引下,移向两极,接着,细胞分裂,两个次级精母细胞分裂成4个精子细胞,减数分裂完成。

  精子细胞再经过变形,形成精子,在这个过程中,丢掉了精子细胞的大部分细胞质,带上重要的物质——细胞核内的染色体,轻装上阵,并形成了一个长长的尾,便于游动。

狠狠的爱   (二)卵细胞的形成过程

狠狠的爱   卵细胞在卵巢中形成,其过程与精子形成过程基本相同,但也有区别。

  相同点:染色体复制一次,都有联会和四分体时期,经过第一次分裂,同源染色体分开,染色体数目减少一半,在第二次分裂过程中,有着丝点的分裂,最后形成的卵细胞,它的染色体数目也比卵原细胞减少了一半。

狠狠的爱   不同点:每次分裂都形成一大一小两个细胞,小的叫极体,极体以后都要退化,只剩下一个卵细胞,而一个精原细胞是形成4个精子;卵细胞形成后,不需要经过变形,而精子要经过变形才能形成。卵细胞:细胞体形较大,呈球形,不能游动;含卵黄多,营养物质丰富,保证受精后发育成新个体。