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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,用来补充体内衰老或死亡的细胞;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。

基本概念

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。
意义:细胞以分裂的方式进行增殖,细胞增殖是生活细胞的重要生理功能之一,是生物体的重要生命特征。细胞的增殖是生物体生长、发育、繁殖以及遗传的基础。
方式:真核生物的分裂依据过程不同有三种方式,有有丝分裂无丝分裂,减数分裂。其中有丝分裂是人、动物、植物、真菌等一切真核生物中的一种最为普遍的分裂方式,是真核细胞增殖的主要方式。减数分裂是生殖细胞形成时的一种特殊的有丝分裂

有丝分裂

分裂介绍
有丝分裂真核生物进行细胞分裂的主要方式。(右上角图就是常见有丝分裂的开始和结果)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:分裂间期分裂期。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,一般分裂间期大约占细胞周期的90%到95%;分裂期大约占细胞周期的5%到10%。细胞的种类不同,一个细胞周期的时间也不相同。
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。
·有丝分裂的周期变化
细胞分裂期 在细胞分裂期,最明显变化是细胞核中染色体的变化。人们为了研究方便,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。
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,而是由一个共同的着丝点连接着。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,形成一具梭形的纺锤体,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一个平面上。这个平面与纺锤体的中轴相垂直,类似于地球上赤道的位置,所以叫做赤道板。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也随着分离开来,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,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。
末期
当这两套染色体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。这个时候,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,在细胞分裂的间期,中心体的两个中心粒各产生了一个新的中心粒,因而细胞中有两组中心粒。在细胞进行分裂的过程中,一组中心粒的位置不变,另一组中心料移向细胞的另一极。在这两组中心粒的周围,发出无数条放射状的星射线,两组中心粒之间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,最后把细胞缢裂成两部分,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。
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。
动物细胞的有丝分裂示意图

动物细胞的有丝分裂示意图

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,整个细胞从中部缢裂成两部分,形成两个子细胞。因为分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体,所以叫做无丝分裂。(如蛙的红细胞)

减数分裂

是一种特殊方式有丝分裂,它与有性生殖细胞的形成有关。它是进行有性生殖的生物,在原始的生殖细胞(如动物的精原细胞卵原细胞)发展为成熟的生殖细胞(精子卵细胞)的过程中,要经过减数分裂。在整个减数分裂过程中,染色体只复制一次,而细胞连续分裂两次。减数分裂的结果是,新产生的生殖细胞中的染色体数目,比新原始的生殖细胞的减少一半。例如,人的精原细胞和卵原细胞中各有46条染色体,而经过减数分裂形成的精子卵细胞中,只含有23条染色体。

二分裂

细菌可以以无性或者遗传重组二种方式繁殖,最主要的方式是以二分裂这种无性繁殖的方式:一个细菌细胞壁横向分裂,形成两个子代细胞。
细菌以外,二分裂也是原生动物最普遍的一种无性生殖.一般是有丝分裂,分裂时细胞核先由一个分为二个,染色体均等的分布在两个子核中,随后细胞质也分别包围两个细胞核,形成两个大小、形状相等的子体,二分裂可以是纵裂,如眼虫;也可以是横裂,如草履虫;或者是斜分裂,如角藻。
细菌没有核膜,只有一个大型的环状DNA分子,细菌细胞分裂时,DNA分子附着在细胞膜上并复制为二,然后随着细胞膜的延长,复制而成的两个DNA分子彼此分开;同时,细胞中部的细胞膜和细胞壁向内生长,形成隔膜,将细胞质分成两半,形成两个子细胞,这个过程就被称为细菌的二分裂无丝分裂则是发现最早的一种真核细胞的分裂方式,在真核生物中普遍存在,而且不仅在体细胞中,甚至在生殖细胞中都能进行无丝分裂。由于其核分裂的过程不出现染色体和纺锤丝胞质分裂后的遗传物质不一定能够平均分配给子细胞,与有丝分裂有很大区别,故称无丝分裂无丝分裂的过程大致可划分为4个时期:第一期核内染色质复制倍增,核及核仁体积增大,核仁核仁组织中心分裂。第二期以核仁及核仁组织中心为分裂制动中心,以核仁与核膜染色质相联系的染色质丝为牵引带,分别牵引着新复制的染色质和原有的染色质。新复制的染色质在对侧核仁组织中心发出的染色质丝的牵引下,离开核膜移动到核的赤道面上。第三期核拉长成哑铃型,中央部分缢缩变细。第四期核膜内陷加深,最终缢裂成为两个完整的子细胞核;接着,整个细胞从中部缢裂成两部分,形成两个子细胞。由此我们不难看出:无丝分裂二分裂有着本质的区别,二分裂指的是原核生物进行的一种最原始的细胞增殖方式,而无丝分裂是真核生物独特的细胞增殖方式,通过这种分裂,可同时形成多个核;且分裂时细胞核仍可执行其生理功能。

研究方法

细胞增殖的研究方法有很多,主要包括:BrdU,EdU,CCK8等方法。其中EdU检测方法是最新的细胞增殖检测方法。
EdU是一种胸腺嘧啶核苷类似物,能够在细胞增殖时期代替T渗入正在复制的DNA分子,通过基于EdU与Apollo®荧光染料的特异性反应检测DNA复制活性,通过检测EdU标记便能准确地反映细胞的增殖情况。与BrdU检测方法相比,EdU检测方法更快速、更灵敏、更准确。EdU检测染料只有BrdU抗体大小的1/500,在细胞内很容易扩散,无需DNA变性(酸解热解、酶解等)即可有效检测,可有效避免样品损伤,在细胞和组织水平能更准确地反映细胞增殖等现象。