細胞增殖是生物體的重要生命特征,是生物體生長、發育、繁殖和遺傳的基礎。三種細胞增殖方式:有絲分裂、減數分裂和無絲分裂。
有絲分裂的實質是染色體經過復制后,平均分配到2個子細胞中去。因為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。有絲分裂過程中一個細胞的染色體數目的變化情況,由于在末期形成了兩個細胞核,但細胞尚未真正完全分開。 細胞分裂產生的子細胞有的繼續分裂,進入下一個細胞周期。也有的暫時失去分裂能力,進入生長發育時期,最后形成某種成熟的組織,但當受到刺激時,又可恢復分裂能力,如植物的皮層細胞、葉肉細胞,哺乳動物的上皮組織細胞等。也有的發育成高度分化成熟的組織,永遠失去分裂能力,如哺乳動物的紅細胞、被子植物的篩管細胞等。
只有進行有性生殖的生物體內才具有能進行減數分裂的原始生殖細胞。具有原始生殖細胞的器官稱為生殖腺,雄性動物是睪丸,雌性動物是卵巢。對于減數分類過程的理解要注意幾點:一是染色體的復制時間在精(卵)原細胞發育成初級精(卵)母細胞的過程中,即在同源染色體聯會之前早就已經復制完成了。二是聯會時間在染色體縮短變粗的早期,發生聯會的過程在光學顯微鏡下是看不到的,所以教材中的減數分裂圖解表示聯會的圖中一個染色體中未畫出2條染色單體。三是減數分裂第一次分裂的主要特征是同源染色體分離導致染色體數目減半,同時非同源染色體之間要自由組合,同源染色體的非姐妹染色單體之間還常發生交叉互換,這是三大遺傳規律的細胞學基礎。四是減數分裂第二次分裂的主要特征是著絲點分類,實現染色單體彼此分開,所以分裂的結果是染色體數目未變,但DNA分子數減少了一半。減數分類和有絲分裂的比較:在有絲分裂過程中自始至終存在著同源染色體,而在減數分裂第二次分裂過程中不存在同源染色體。同源染色體一般形狀和大小相同;染色體著絲點的位置有端著絲點的,但同源染色體的著絲點位置一般是相同的。有絲分裂中期染色體數目一般是偶數,減數分裂第二次分裂中期染色體數目有奇數,也有偶數,但沒有同源染色體,即不是大小不同,就是著絲點位置不同。有絲分裂后期和減數分裂后期分裂圖像的比較:在識圖中應對移向同一方向的一組染色體進行分析。向上移動的染色體中,有兩對同源染色體,是有絲分裂后期。向上移動的染色體中沒有同源染色體,是減數第二次分裂后期。
配子減數分裂是產生配子時進行的。四分體階段常發生同源非姐妹染色單體間的交叉互換、導致等位基因的互換,打破基因間的舊連鎖,建立新的連鎖,實現基因的重新組合;非同源染色體上的非等位基因隨非同源染色體的自由組合而組合,也實現了基因重組。孢子減數分裂發生在產生孢子的過程中,它與被子植物個體發育和遺傳的內容聯系密切。如推算胚核和胚乳核的基因型就涉及該知識?;ㄋ幹挟a生小孢子母細胞(花粉母細胞)花粉粒通過減數分裂成四分孢子通過有絲分裂發育成4個小孢子即4個成熟的花粉粒(各有1個營養核和1個生殖核)生殖核進行有絲分裂成8個精子(每一個花粉粒萌發產生2個具有相同基因型的精子)。胚珠中產生大孢子母細胞(胚囊母細胞)通過減數分裂成4個大孢子(其中3個退化,1個發育)經過3次有絲分裂成8核胚囊(1個卵細胞、2個極核、2個助細胞和3個反足細胞的基因型相同)。假減數分裂:如雄蜂的精原細胞,第一次分裂形成1個有核、1個無核的大小兩個細胞。無核的小細胞退化,有核大細胞進行第二次分裂,姐妹染色單體分離,細胞質進行不均等分配,含細胞質較多的子細胞發育成精子,含細胞質少的子細胞退化。因此雄峰的體細胞、初級精母細胞和精子中的染色體數均為16條。無絲分裂的過程是先細胞核延長,從核的中部向內凹進,縊裂成為2個細胞核,整個細胞從中部縊裂成兩部分,形成2個子細胞。在整個分裂過程中沒有出現紡錘體和染色體的變化。這種分裂方式常出現于高度分化成熟的組織中,如蛙的紅細胞的分裂,某些植物的胚乳細胞的分裂等。
細胞增殖是細胞的重要生命活動,我們對細胞增殖的深刻認識將有助于對生物的遺傳變異等知識的理解。(單位:山西省太原市清徐縣教師進修學校)