細胞的一切生命活動,都是為了生物體的生長繁殖。多細胞生物體的成長,即靠細胞生長增大細胞的體積,也靠細胞增殖分裂産生更多細胞。細胞的增殖是靠細胞分裂實現的。
細胞分裂可不是指某bug廠的遊戲或是某部電影
細胞的分裂可不是簡單的一分為二。如果細胞分裂就是細胞一分為二,新細胞擁有的遺傳物質就隻有原細胞的一半,根本無法完成各種生命活動。細胞分裂前要進行準備工作,比如準備好兩個細胞所需的所有物質等等。細胞分裂後,新細胞再進行下一次分裂的準備,周而複始。所以說,細胞分裂是一個周期性的過程。
細胞分裂是一個周期性的過程
連續分裂的細胞,從第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。一個細胞周期分為兩個階段:分裂間期和分裂期。分裂間期中,細胞會完成大部分的準備工作,完成DNA分子的複制和有關蛋白質的合成,同時進行适度的生長。
分裂間期過後就進入了分裂期,細胞開始進行細胞分裂。在真核細胞中,細胞分裂大多是以有絲分裂的方式進行的。真核細胞的遺傳物質,通常以染色質或染色體的形式存在于細胞核中。分裂間期,遺傳物質以染色質的形式存在;分裂期,遺傳物質以染色體的形式存在。染色體因為能被堿性染料染成深色而得名,在分裂期中可以被很好地觀察到。于是,人們就根據染色體在分裂期的活動狀态,将分裂期劃分為了前期、中期、後期和末期。
祖傳的染色體
以高等植物細胞為例。在間期裡,遺傳物質完成了複制,但仍處于染色質絲狀态。染色質絲,顧名思義,像一條條絲線,這種狀态不利于兩套遺傳物質的分離。于是,在分裂期的開始,也就是前期,染色質絲就螺旋纏繞,縮短變粗,形成一條條染色體。每條染色體由兩條并列的姐妹染色單體組成,這兩條染色單體由一個共同的着絲點連接着。此時,核仁逐漸解體,核膜逐漸消失,從細胞的兩極發出紡錘絲,形成了一個梭形的紡錘體。這個現象就是高中裡常說的“兩出現兩消失”。紡錘絲,就是有絲分裂所具有的“絲”。
前期,“兩出現兩消失”
在前期,雖然形成了染色體,但染色體的排列雜亂無章。每條染色體的着絲點兩側,都有紡錘絲附着在上面,牽引着染色體進行運動。當每條染色體的着絲點都排列在細胞中央的一個平面上時,标志着細胞分裂進入中期。這個平面與紡錘體的中軸相垂直,類似地球上赤道的位置,被稱為赤道闆。在中期,染色體的形态比較穩定,數目比較清晰,易于觀察。
中期,染色體排列在赤道闆上
一條由兩條姐妹染色單體組成的染色體,實際上帶有兩個DNA分子(一般情況下,一個染色體隻攜帶一分子DNA)。換句話說,遺傳物質完成複制後,兩份遺傳物質不急着分離,而是在一起形成了一對姐妹染色單體,由着絲點連接。在後期,着絲點分裂為兩個,姐妹染色單體随之分開,形成兩個單獨的子染色體,由紡錘絲牽引着分别向細胞的兩極運動。這樣,細胞核中的染色體就被平均分配到了細胞的兩極,數目、形态都完全相同。
後期,姐妹染色單體分開,分别向細胞的兩極移動。
末期,染色體重新變成細長而盤曲的染色質絲,紡錘體消失,核仁和核膜重新出現。這裡正好與前期相反。核膜把染色體包裹起來,重新形成了細胞核。這時,赤道闆的位置上出現了細胞闆,細胞闆從細胞中央向四周擴展,逐漸形成了新的細胞壁,細胞質也完成了分裂。此時,細胞分裂全部完成,大部分子細胞進入了下一個細胞周期,重新開始了物質準備。
細胞分裂就此完成
就這樣,細胞周而複始地生長并分裂,植物體才得以生長。
動物細胞的有絲分裂的過程,與植物細胞的大同小異。不同點在于,一是紡錘體的形成過程不同:動物細胞具有由一對中心粒構成的中心體,中心體在間期倍增成為兩組。在分裂期,兩組中心粒分别移向細胞兩極。在這兩組中心粒周圍發出大量呈放射狀的星射線(其化學本質與紡錘絲一樣,都是微管),兩組中心粒之間的星射線形成了紡錘體。二是動物細胞不形成細胞闆,細胞質的分裂隻需細胞膜從細胞中部向内凹陷,最後将細胞缢裂成兩部分,細胞分裂就完成了。
細胞的有絲分裂對于生物的遺傳有着重要的意義。這個過程将親代細胞核中的遺傳物質經過複制,精确地平均分配到兩個子細胞中。由于染色體上帶有DNA,因而在細胞的親代和子代之間保持了遺傳的穩定性。
真核細胞還有一種常見的分裂方式,叫無絲分裂。顧名思義,無絲分裂,就沒有紡錘絲和紡錘體的形成。無絲分裂的過程比較簡單,就是細胞核和細胞質先後從中間缢裂,形成兩個新細胞。分裂過程中并不會出現紡錘絲和染色體的變化。這種分裂方式常見于口腔上皮細胞和蛙的紅細胞等。
細胞增殖可以說是生物體生長繁殖的基礎。在生物體生長繁殖的過程中,細胞還會有什麼變化?我們将在接下來幾期中為大家解答。
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