細胞增殖是生物體的重要生命特徵,細胞以分裂的方式進行增殖。單細胞生物,以細胞分裂的方式產生新的個體。多細胞生物,以細胞分裂的方式產生新的細胞,用來補充體內衰老和死亡的細胞;同時,多細胞生物可以由一個XX卵,經過細胞的分裂和分化,最終發育成一個新的多細胞個體。必須強調指出,通過細胞分裂,可以將複製的遺傳物質,平均地分配到兩個子細胞中去。可見,細胞增殖是生物體生長、發育、繁殖和遺傳的基礎。
基本概念
細胞增殖是生物體的重要生命特徵,細胞以分裂的方式進行增殖。單細胞生物,以細胞分裂的方式產生新的個體。多細胞生物,以細胞分裂的方式產生新的細胞,用來補充體內衰老和死亡的細胞;同時,多細胞生物可以由一個XX卵,經過細胞的分裂和分化,最終發育成一個新的多細胞個體。必須強調指出,通過細胞分裂,可以將複製的
遺傳物質,平均地分配到兩個子細胞中去。
意義:細胞以分裂的方式進行增殖,細胞增殖是生
活細胞的重要
生理功能之一,是生物體的重要生命特徵。細胞的增殖是生物體生長、發育、繁殖以及遺傳的基礎。
方式:
真核生物的分裂
依據過程不同有三種方式,有
有絲分裂,無絲分裂,
減數分裂。其中有絲分裂是人、動物、植物、
真菌等一切真核生物中的一種最為普遍的分裂方式,是
真核細胞增殖的主要方式。減數分裂是XX細胞形成時的一種特殊的有絲分裂。
有絲分裂
分裂介紹
有絲分裂是真核生物進行細胞分裂的主要方式。(右上角圖就是常見有絲分裂的開始和結果)多細胞生物體以有絲分裂的方式增加
體細胞的
數量。體細胞進行有絲分裂是有
周期性的,也就是具有
細胞周期。
細胞周期 細胞周期是指連續分裂的細胞,從一次分裂完成時開始,到下一次分裂完成時為止,這是一個細胞周期。
一個細胞周期包括兩個階段:分裂
間期和分裂期。從細胞在一次分裂結束之後到下一次分裂之前,是分裂間期。在分裂間期結束之後,就XX分裂期。
在一個細胞周期內,這兩個階段所占的
時間相差較大,一般分裂間期大約占細胞周期的90%到95%;分裂期大約占細胞周期的5%到10%。細胞的種類不同,一個細胞周期的時間也不
相同。
細胞分裂間期 細胞分裂間期是新的細胞周期的開始,這個時期為細胞分裂期準備了條件,細胞內部正在發生很複雜的變化。近年來,
利用放XX性同位素標記
自顯影技術證明,間期細胞的最大特點是完成DNA
分子的複製和有關
蛋白質的
合成。因此,間期是整個細胞周期
中極為關鍵的準備階段。
·有絲分裂的周期變化
細胞分裂期 在細胞分裂期,最明顯變化是
細胞核中
染色體的變化。人們為了研究方便,把分裂期分為四個時期:
前期,
中期,
後期,
末期。其實,分裂期的各個時期的變化是連續的,並沒有嚴格的時期界限。
前期
細胞分裂的前期,最明顯的變化是細胞核中出現
染色體。分裂間期複製的染色體,由於螺旋纏繞在一起,逐漸縮短變粗,
形態越來越清楚。在光學
顯微鏡下觀察這個時期的細胞,可以看到每一條染色體實際上包括兩條並列的
姐妹染色單體,這兩條並列的姐妹染色單體之間不是完全
分離開的,而是由一個共同的著絲點連接著。在前期,
核仁逐漸解體,
核膜逐漸消失。同時,從細胞的兩極發出許多
紡錘絲,形成一具梭形的
紡錘體,細胞內的染色體散亂地
分佈在紡錘體的中央。
中期
細胞分裂的中期,紡錘體清晰可見。這時候,每條染色體的著絲點的兩側,都有紡錘絲附著在上面,紡錘絲
牽引著染色體運動,使每條染色體的著絲點排列在細胞中央的一個平面上。這個平面與紡錘體的中軸相垂直,類似於地球上赤道的位置,所以叫做赤道板。
分裂中期的細胞,染色體的形態比較
固定,數目比較清晰,便於觀察清楚。
後期
細胞分裂的後期,每一個著絲點分裂成兩個,原來連接在同一個著絲點上的兩條姐妹染色單體也隨著分離開來,成為兩條子染色體。紡錘絲牽引著子染色體分別向細胞的兩極,使細胞的兩極各有一套染色體。這兩套染色體的形態和數目是完全相同的,每一套染色體與分裂以前的
親代細胞中的染色體的形態和數目是相同的。
末期
當這兩套染色體別到達細胞的兩極以後,每條染色體的形態發生變化,又逐
漸變成細長而盤曲的絲。同時,紡錘絲逐漸消失,出現新的核膜和核仁。核膜把染色體包圍起來,形成了兩個新的細胞核。這個時候,在赤道板的位置出現了一個
細胞板,細胞板由細胞的中央向四周擴展,逐漸形成了新的
細胞壁。最後,一個細胞分裂成為兩個子細胞。大多數子細胞XX下一個細胞周期的分裂間期狀態。
動物細胞有絲分裂的過程,與植物細胞的基本相同。不相同的特點是:
第一,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產生了一個新的中心粒,因而細胞中有兩組中心粒。在細胞進行分裂的過程中,一組中心粒的位置不變,另一組中心料移向細胞的另一極。在這兩組中心粒的周圍,發出無數條放XX狀的星XX線,兩組中心粒之間的星XX線形成了紡錘體。第二,動物細胞分裂的末期,細胞的中部並不形成細胞板,而是
細胞膜從細胞的中部
向內凹陷,最後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。
細胞有絲分裂的重要意義,是將親代細胞的染色體經過複製以後,精確地平均分配到兩個子細胞中去。由於染色體上有遺傳物質,因而在生物的親代和
子代之間保持了遺傳性狀的
穩定性。可見,細胞的有絲分裂對於生物的遺傳有重要意義。
動物細胞的有絲分裂示意圖
無絲分裂
細胞無絲分裂的過程比較簡單,一般是細胞核先延長,從核的中部向內凹進,縊裂成為兩個細胞核;接著,整個細胞從中部縊裂成兩部分,形成兩個子細胞。因為分裂過程中沒有出現紡錘絲和染色體,所以叫做無絲分裂。(如蛙的
紅細胞)
減數分裂
是一種特殊方式有絲分裂,它與有性XX細胞的形成有關。它是進行有性XX的生物,在原始的XX細胞(如動物的
精原細胞或
卵原細胞)
發展為成熟的XX細胞(XX或
卵細胞)的過程中,要經過減數分裂。在整個減數分裂過程中,染色體只複製一次,而細胞連續分裂兩次。減數分裂的結果是,新產生的XX細胞中的染色體數目,比新原始的XX細胞的減少一半。例如,人的精原細胞和卵原細胞中各有46條染色體,而經過減數分裂形成的XX和卵細胞中,只含有23條染色體。
二分裂
細菌可以以無性或者
遺傳重組二種方式繁殖,最主要的方式是以二分裂這種
無性繁殖的方式:一個
細菌細胞壁橫向分裂,形成兩個子代細胞。
除細菌以外,二分裂也是原生動物最普遍的一種無性XX.一般是有絲分裂,分裂時細胞核先由一個分為二個,染色體均等的分佈在兩個子核中,隨後
細胞質也分別包圍兩個細胞核,形成兩個大小、形狀相等的子體,二分裂可以是縱裂,如眼蟲;也可以是橫裂,如草履蟲;或者是斜分裂,如角藻。
細菌沒有核膜,只有一個大型的環狀DNA分子,細菌細胞分裂時,DNA分子附著在細胞膜上並複製為二,然後隨著細胞膜的延長,複製而成的兩個DNA分子彼此分開;同時,細胞中部的細胞膜和細胞壁向內生長,形成隔膜,將細胞質分成兩半,形成兩個子細胞,這個過程就被稱為細菌的二分裂。無絲分裂則是發現最早的一種真核細胞的分裂方式,在真核生物中普遍
存在,而且不僅在體細胞中,甚至在XX細胞中都能進行無絲分裂。由於其
核分裂的過程不出現染色體和紡錘絲,
胞質分裂后的遺傳物質不一定能夠平均分配給子細胞,與有絲分裂有很大區別,故稱無絲分裂。無絲分裂的過程大致可劃分為4個時期:第一期核內
染色質複製倍增,核及核仁
體積XX,核仁及核仁
組織中心分裂。第二期以核仁及核仁組織中心為分裂
制動中心,以核仁與核膜周染色質相
聯繫的
染色質絲為牽引帶,分別牽引著新複製的染色質和原有的染色質。新複製的染色質在對側核仁組織中心發出的染色質絲的牽引下,離開核膜移動到核的赤道面上。第三期核拉長成啞鈴型,中央部分縊縮變細。第四期核膜
內陷加深,最終縊裂成為兩個完整的子細胞核;接著,整個細胞從中部縊裂成兩部分,形成兩個子細胞。由此我們不難看出:無絲分裂和二分裂有著本質的區別,二分裂指的是
原核生物進行的一種最原始的細胞增殖方式,而無絲分裂是真核生物獨特的細胞增殖方式,通過這種分裂,
可同時形成多個核;且分裂時細胞核仍可執行其生理功能。
研究方法
細胞增殖的研究方法有很多,主要包括:BrdU,EdU,CCK8等方法。其中EdU檢測方法是最新的細胞增殖檢測方法。
EdU是一種胸腺嘧啶核苷類似物,能夠在細胞增殖時期代替T滲入正在複製的DNA分子,通過基於EdU與Apollo®熒光
染料的特異XX檢測DNA複製活性,通過檢測EdU標記便能準確地反映細胞的增殖情況。與BrdU檢測方法相比,EdU檢測方法更快速、更靈敏、更準確。EdU檢測染料只有BrdU
抗體大小的1/500,在細胞內很容易
擴散,無需DNA
變性(酸解、熱解、酶解等)即可有效檢測,可有效避免樣品
損傷,在細胞和組織水平能更準確地反映細胞增殖等
現象。