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细胞增殖

         细胞增殖是生物体的重要生命特征,细胞以分裂的方式进行增殖。单细胞生物,以细胞分裂的方式产生新的个体。多细胞生物,以细胞分裂的方式产生新的细胞,用来补充体内衰老和死亡的细胞;同时,多细胞生物可以由一个受精卵,经过细胞的分裂和分化,最终发育成一个新的多细胞个体。必须强调指出,通过细胞分裂,可以将复制的遗传物质,平均地分配到两个子细胞中去。可见,细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。真核细胞的分裂方式有三种:有丝分裂无丝分裂减数分裂 

         有丝分裂  有丝分裂是真核生物进行细胞分裂的主要方式。多细胞生物体以有丝分裂的方式增加体细胞的数量。体细胞进行有丝分裂是有周期性的,也就是具有细胞周期。 

         细胞周期  细胞周期是指连续分裂的细胞,从一次分裂完成时开始,到下一次分裂完成时为止,这是一个细胞周期。一个细胞周期包括两个阶段:分裂间期和细胞分裂期(如图)。从细胞在一次分裂结束之后到下一次分裂之前,是分裂间期。在分裂间期结束之后,就进入细胞分裂期。

         在一个细胞周期内,这两个阶段所占的时间相差较大,一般间期大约占细胞周期的90%~95%;分裂期大约占细胞周期的5%~10%。细胞的种类不同,细胞周期的长短也不相同。 

         细胞分裂间期  细胞分裂间期是新的细胞周期的开始,这个时期为细胞分裂期准备了条件,细胞内部正在发生很复杂的变化。近年来,利用放射性同位素标记自显影技术证明,间期细胞的最大特点是完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。因此,间期是整个细胞周期中极为关键的准备阶段。 

         细胞分裂期  在细胞分裂期,主要是细胞核明显地发生着染色体的有规律的连续变化。人们为了研究的方便,把分裂期分为四个时期:前期,中期,后期,末期。其实,分裂期的各个时期的变化是连续的,并没有严格的时期界限。下面以高等植物细胞为例,学习有丝分裂过程的内容(如图) 

         前期  细胞分裂的前期,最明显的变化是细胞核中出现染色体。分裂间期复制的染色体,由于螺旋缠绕在一起,逐渐缩短变粗,形态越来越清楚。在光学显微镜下观察这个时期的细胞,可以看到每一条染色体实际上包括两条并列的姐妹染色单体,这两条并列的姐妹染色单体之间不是完全分离开的,而是由一个共同丝点连接着(如图)。在前期,核仁逐渐解体,核膜逐渐消失。同时,从细胞的两极发出许多纺锤丝,形成一个梭形的纺锤体,细胞内的染色体散乱地分布在纺锤体的中央。

 

 

 

 

 

         中期  细胞分裂的中期,纺锤体清晰可见。这时候,每条染色体的着丝点的两侧,都有纺锤丝附着在上面,纺锤丝牵引着染色体运动,使每条染色体的着丝点排列在细胞中央的赤道板上。分裂中期的细胞,染色体的形态比较固定,数目比较清晰,便于观察清楚。 

         后期  细胞分裂的后期,每一个着丝点分裂成两个,原来连接在同一个着丝点上的两条姐妹染色单体随着分离开来,成为两条子染色体。纺锤丝牵引着子染色体分别向细胞的两极移动。这时细胞核内的全部染色体就平均分配到了细胞的两极,使细胞的两极各有一套染色体。这两套染色体的形态和数目是完全相同的,每一套染色体与分裂以前的亲代细胞中的染色体的形态和数目是相同的。  生物的种类不同,细胞中染色体的数目也不同。例如,果蝇有4对共8条染色体,人有23对共46条染色体,洋葱的细胞内有8对共16条染色体,水稻有12对共24条染色体。 

         末期  当这两套染色体分别到达细胞的两极以后,每条染色体的形态发生变化,又逐渐变成细长而盘曲的丝。同时,纺锤丝逐渐消失,出现新的核膜和核仁。核膜把染色体包围起来,形成了两个新的细胞核。这时候,在赤道板的位置出现了一个细胞板,细胞板由细胞的中央向四周扩展,逐渐形成了新的细胞壁。最后,一个细胞分裂成为两个子细胞。大多数子细胞进入下一个细胞周期的分裂间期状态。

         动物细胞有丝分裂的过程,与植物细胞的基本相同。不相同的特点是:第一,动物细胞有中心体,在细胞分裂的前期,细胞中有两组中心粒,在这两组中心粒的周围,发出无数条放射状的星射线,形成了纺锤体。第二,动物细胞分裂的末期,细胞的中部并不形成细胞板,而是细胞膜从细胞的中部向内凹陷,最后把细胞裂成两部分,每部分都含有一个细胞核。这样,一个细胞就分裂成了两个子细胞(如图)。细胞有丝分裂的重要意义,是将亲代细胞的染色体经过复制以后,精确地平均分配到两个子细胞中去。由于染色体上有遗传物质,因而在生物的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。可见,细胞的有丝分裂对于生物的遗传有重要意义。

         无丝分裂  细胞无丝分裂的过程比较简单,一般是细胞核先延长,从核的中部向内凹进,缢裂成为两个细胞核;接着,整个细胞从中部裂成两部分,形成两个子细胞。因为在分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化,所以叫做无丝分裂。例如,蛙的红细胞的无丝分裂(如图)。减数分裂是一种特殊方式的有丝分裂,它与生殖细胞的形成有关。关于减数分裂的过程,在后面关于生殖和发育的一章将会讲到。 

           一、选择题1.连续进行有丝分裂的细胞,其间期的特点是[    ]A.细胞没有变化;B.核膜解体,核仁逐渐消失;C.染色体隐约可见;D.细胞内进行着DNA复制和蛋白质合成。2.纺锤丝的形成和消失分别发生在细胞有丝分裂的时期是[    ]A.中期和末期;B.中期和后期;C.前期和末期;D.前期和后期。3.下列叙述中表明动物细胞正在进行有丝分裂的显著特点是[    ]A.核糖体合成活动加强;B.线粒体产生大量ATPC.中心体周围发射出星射线;D.高尔基体数目显著增多。4.细胞有丝分裂过程中,着丝点分裂发生在分裂期的[    ]A.间期;B.前期;C.中期;D.后期。5.动物和植物细胞有丝分裂过程的不同点是[    ]A.间期都有染色体的复制;B.后期都有着丝点的分裂;C.末期染色体平均分配到两个子细胞中;D.分裂末期在细胞的中部不形成细胞板。二、简答题1.当你观察马蛔虫受精卵有丝分裂装片时,根据染色体的什么变化特点,才能找到处于分裂中期的细胞?2.大蒜根尖细胞有丝分裂过程中,全部染色体平均分配到细胞两极时,这是在什么时期?染色体的这种行为有什么意义?参考答案 

         观察植物细胞的有丝分裂