有絲分裂的總述和不同階段特點
生命活動的基本單位——細胞
細胞分裂 是生命體將遺傳物質(zhì)準確傳遞給下一代、保持正常運作的重要機體活動。可分為前中后間等階段。是生物學的重要基礎(chǔ)知識。本文主要對有絲分裂的不同時期細胞的變化進行分析。
有絲分裂 - 概述
有絲分裂
真核生物是細胞分裂的基本形式。又稱間接分裂、核分裂。在這種分裂過程中出現(xiàn)由許多紡錘絲構(gòu)成的紡錘體，染色質(zhì)集縮成棒狀的染色體 。1882年W.弗勒明最先將此種分裂方式命名為有絲分裂。通過有絲分裂,作為遺傳物質(zhì)的(DNA)得以準確地在細胞世代間相傳。通過有絲分裂和才能實現(xiàn)組織發(fā)生和個體發(fā)育。致癌因子通過使有絲分裂的調(diào)控失常而導致腫瘤發(fā)生。
細胞在進行有絲分裂時，核和胞質(zhì)都發(fā)生形態(tài)上的變化，稱有絲分裂期。兩次有絲分裂之間稱為分裂間期。有絲分裂期和間期合起來稱。有絲分裂的準備工作,例如DNA復制 、組蛋白合成、微管蛋白合成、能量準備等都是在間期進行的。
動植物的許多組織細胞都進行有絲分裂。特別是胚胎發(fā)育時期細胞的有絲分裂旺盛。高等植物的根尖和莖端分生組織，高等動物的骨髓和一些上皮組織，都是觀察有絲分裂現(xiàn)象的適宜部位。
有絲分裂 - 過程
前期
細胞進行有絲分裂具有周期性。即連續(xù)分裂的細胞，從一次分裂完成時開始，到下一次分裂完成時為止，為一個細胞周期。一個細胞周期包括兩個階段：分裂間期和分裂期。
細胞在進行有絲分裂時，核和胞質(zhì)都發(fā)生形態(tài)上的變化，稱有絲分裂期。有絲分裂過程是一個連續(xù)的過程，為了便于描述人為的劃分為六個時期：間期(interphase)、前期(prophase)、前中期(premetaphase)、中期(metaphase)、后期(anaphase)和末期(telophase)。其中間期包括G1期、S期和G2期，主要進行DNA復制等準備工作。
①前期。自分裂期開始到核膜解體為止的時期。間期細胞進入有絲分裂前期時，核的體積增大，由染色質(zhì)構(gòu)成的細染色線逐漸縮短變粗，形成染色體。因為染色體在間期中已經(jīng)復制，所以每條染色體由兩條染色單體組成。核仁在前期的后半漸漸消失。在前期末核膜破裂，于是染色體散于細胞質(zhì)中。動物細胞有絲分裂前期時靠近核膜有兩個中心體。中心體放射出星體絲，即放射狀微管。帶有星體絲的兩個中心體逐漸分開，移向相對的兩極。核膜破裂后形成兩極之間的紡錘體。
中期
②前中期。自核膜破裂起到染色體排列在赤道面上為止。前中期的主要過程是紡錘體的最終形成和染色體向赤道面的運動。紡綞體有兩種類型：一為有星紡錘體，即兩極各有一個以一對中心粒為核心的星體，見于絕大多數(shù)動物細胞和某些低等植物細胞。一為無星紡錘體。兩極無星體，見于高等植物細胞。
有星紡錘體含有3種紡錘絲，即三種微管。一種是星體微管，由星體散射出的微管;二是極微管，是由兩極分別向相對一極方向伸展的微管。三是動粒微管，與動粒聯(lián)結(jié)的微管，亦稱動粒絲或牽引絲。無星紡錘體只有極微管與著絲點微管。
核膜破裂后染色體分散于細胞質(zhì)中。每條染色體的兩條染色單體其動粒分別通過動粒與兩極相連。由于極微管和動粒微管之間的相互作用，染色體向赤道面運動。最后各種力達到平衡，染色體乃排列到赤道面上。
③中期。從染色體排列到赤道面上，到它們的染色單體開始分向兩極之前，這段時間稱為中期。有時把前中期也包括在中期之內(nèi)。中期染色體濃縮變粗，顯示出該物種所特有的數(shù)目和形態(tài)。
后期
④后期。每條染色體的兩條姊妹染色單體分開并移向兩極的時期。分開的染色體稱為子染色體。子染色體到達兩極時后期結(jié)束。子染色體向兩極的移動是靠紡錘體的活動實現(xiàn)的。
⑤末期。從子染色體到達兩極開始至形成兩個子細胞為止稱為末期。此期的主要過程是子核的形成和細胞體的分裂。子核的形成大體上是經(jīng)歷一個與前期相反的過程。到達兩極的子染色體首先解螺旋而輪廓消失，其周圍集合核膜成分，融合而形成子核的核膜，核內(nèi)出現(xiàn)核仁。
細胞體的分裂稱胞質(zhì)分裂。動物和某些低等植物細胞的胞質(zhì)分裂是以縊束或起溝的方式完成的。高等植物細胞的胞質(zhì)分裂是靠細胞板的形成。細胞板逐漸擴展到原來的細胞壁乃把細胞質(zhì)一分為二。
有絲分裂期所用時間，因生物和細胞的種類不同而有很大差別。一般要1～3小時，但快者有10多分鐘就可完成，慢者需5～6個小時，甚至更長時間。通常，胚胎發(fā)生早期細胞分裂快，而成體組織細胞分裂慢。
在有絲分裂期中通常是前期和末期時間較長，而中期和后期時間較短。
許多理化因素都影響有絲分裂過程。對于植物和低等動物的細胞，在一定范圍內(nèi)(約8~25℃)溫度越低，細胞周期越長，有絲分裂過程也越慢。接近零度的低溫可抑制紡鍾體的形成，使細胞受阻在有絲分裂中期。電離輻射，如X射線和γ射線能抑制細胞進入有絲分裂。許多化學藥物都有抑制有絲分裂的作用，如秋水仙素、對二氯苯等。促進有絲分裂的化學物質(zhì)有植物凝集素、赤霉素等。
有絲分裂 - 動植物的不同
動物細胞有絲分裂
動物細胞有絲分裂的過程，與植物細胞的基本相同，不同的特點是：
1.動物細胞有中心體，在細胞分裂的間期，中心體的兩個中心粒各自產(chǎn)生了一個新的中心粒，因而細胞中有兩組中心粒。在細胞分裂的過程中，兩組中心粒分別移向細胞的兩極。在這兩組中心粒的周圍，發(fā)出無數(shù)條放射線，兩組中心粒之間的星射線形成了紡錘體。
2.動物細胞分裂末期，細胞的中部并不形成細胞板，而是細胞膜從細胞的中部向內(nèi)凹陷，最后把細胞縊裂成兩部分，每部分都含有一個細胞核。這樣，一個細胞就分裂成了兩個子細胞。
有絲分裂 - 分裂機制
染色體的集縮 構(gòu)成染色體的細線在分裂前期縮短變粗，染色體的這種集縮運動是通過染色線的螺旋化實現(xiàn)的。染色質(zhì)濃縮過程和細胞質(zhì)中的某些因素有關(guān)。如果用實驗方法使分裂期細胞與間期細胞融合，可以觀察到間期細胞染色質(zhì)會提前集縮成染色體。這說明分裂期細胞的細胞質(zhì)中有某種物質(zhì)能促使染色體集縮。
紡錘體的形成
由微管蛋白聚合成紡錘體微管的過程。微管蛋白的聚合有兩種基本形式：一種是自我裝配型，另一種是位點起始裝配型，后者有特殊位點做為聚合的起始部位，前者沒有這種特殊位點。形成紡錘體時的位點統(tǒng)稱為“微管組織中心”(MTOC)。中心體和著絲點都是MTOC，它們在離體情況下都能表現(xiàn)出使微管蛋白聚合成微管的能力。紡錘體的形成顯然和這些MTOC的活動是分不開的。
中期染色體運動
分裂后期
用藥物(秋水仙素、巰基乙醇等)破壞紡錘體，則染色體不能排列到赤道面，除去藥物后，紡錘體重新形成，則染色體又能排列到赤道面，由此可見，染色體向赤道面的排列和紡錘體的活動有關(guān)。由輻射損傷或其他原因造成的沒有著絲點的染色體斷片不能排列到赤道面上。因此說明，染色體向赤道面的排列和著絲點的活動有關(guān)。用微束紫外線照射時二價體的一側(cè)著絲點或著絲點絲，則染色體不能正好位于赤道面，而偏近于未受照射的著絲點所面向的一極。這說明染色體在赤道面的配位必須兩個著絲點及與兩極相連的兩側(cè)著絲點絲都正常地發(fā)揮作用。根據(jù)以上事實和其他觀察，推測在前中期時兩個著絲點分別以著絲點絲與兩極相連，靠兩極牽引力的平衡，使染色體位于赤道面上。除這種牽引平衡的力量外，還可能有其他一些因素起輔助作用。
后期染色體運動
后期時兩組子染色體向兩極移動，而在有些細胞兩極也被推開更遠。關(guān)于這種運動的機制尚無定論。后期時著絲點微管在向極的末端不斷解聚，因而逐漸變短。這可能是使染色體被拉向兩極的重要原因。 因為在體外實驗中給模型細胞添加O以阻抑微管的解聚時，則染色體向兩極移動過程停止，反之，如果添加少量秋水仙素以促使微管解聚速度加快，則染色體向兩極移動速度也加快。有些細胞在分裂后期兩極分開更遠可能是由下述機制造成的：來自兩極的極微管在赤道區(qū)互相重疊，微管蛋白在它們的自由末端聚合而使微管加長。這些重疊的來自兩極的微管互相滑動，使兩極推開更遠。
有絲分裂 - 意義
有絲分裂的重要意義，是將親代細胞的染色體經(jīng)過復制(實質(zhì)為DNA的復制)以后，精確地平均分配到兩個子細胞中去。由于染色體上有遺傳物質(zhì)DNA，因而在生物的親代和子代之間保持了遺傳性狀的穩(wěn)定性。可見，細胞的有絲分裂對于生物的遺傳有重要意義。
關(guān)于細胞分裂所涉及的蛋白、因子、細胞骨架、基因突變等研究已漸成熱點，為此，生物幫特別盤點了2012年相關(guān)的國內(nèi)外科研進展 ，以及細胞周期 的專題，希望能對大家全面了解這方面的資訊和實驗設(shè)計有所幫助。
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