Biology
Gregor Johann Mendel

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细胞分裂

有丝分裂

细胞间期

完成核DNA复制和有关蛋白质的合成。中心体复制,且完成倍增。

  • G1G_1 (DNA合成前期): DNA复制所需的蛋白质的合成和核糖体的增生。
  • SS (DNA合成期): 完成DNA的复制——每条染色体上1个DNA复制为两个DNA,且两个DNA位于两条染色单体上,两条染色单体由一个着丝点连在一起。染色体:DNA=1:1\Rightarrow染色体:DNA=1:2
  • G2G_2 (DNA合成后期):合成分裂期所需蛋白质。

MM期(细胞分裂期)

  • 前期:
    • 染色质螺旋化形成染色体
    • 核仁解体,核膜消失
    • 染色体散乱分布,有同源染色体
    • 植物: 细胞两级发出纺锤丝,形成纺锤体;动物: 中心体移到两极,并发射出星射线形成纺锤体。
  • 中期:每条染色体的着丝点排列在赤道板上,染色体形态稳定,数目清晰,便于观察。
  • 后期:
    • 每条染色体的着丝点一分为二,姐妹染色单体分开,成为两条子染色体,由纺锤丝牵引着向两极移动。
    • 细胞膜环沟形成
  • 末期:
    • 染色体解旋形成染色质
    • 纺锤丝消失
    • 核膜、核仁重新出现
    • 中心体均等分配,细胞器随机分配
    • 缢裂
有丝分裂意义
  • 亲代细胞的染色体经过复制以后,精确的平均分配到两个子细胞中去。

  • 核DNA平均分配,质DNA随机分配。

  • 染色体上有遗传物质DNA,有丝分裂保证了亲代和子代之间遗传性状的稳定性,对生物的遗传有重要意义。

观察植物细胞有丝分裂

  1. 取材:减去洋葱根尖2-3mm

  2. 解离:

  • 所用试剂:解离液(质量分数15%的盐酸+体积分数95%的酒精)
  • 解离目的:使组织中的细胞相互分离
  • 解离时间:3-5min
  • 解离程度:根尖酥软
  1. 漂洗:
  • 漂洗液:清水
  • 漂洗时间:10min
  • 漂洗目的:洗去组织中的解离液,防止解离过度,影响染色
  1. 染色:
  • 染色液:0.01g/ml或0.02g/ml的龙胆紫溶液(或醋酸洋红液)
  • 染色时间:3-5min
  • 染色目的:使染色体着色
  1. 制片:滴加清水、弄碎根尖以及压片都有利于细胞的分散。

  2. 观察

注意
  • 解离过程中细胞已经死亡,观察到的只是一个固定时期。如果要找到各个分裂时期的细胞,要不断移动装片,在不同视野中寻找。

  • 统计处于分裂期的细胞数和处于分裂间期的细胞数可用于比较分裂期、分裂间期时间的长短,但是不能计算出细胞周期的时长。

有丝分裂模型

  • DNA数目变化只有两个时期,一个是间期SS复制2C\ightarrow4C,一个是末期缢裂4C2C4C\rightarrow2C,其他时期都是4C4C
  • 染色体数目变化只有两个时期,一个是中期进入后期时着丝点分裂2N4N2N\rightarrow4N,一个是末期缢裂4N2N4N\rightarrow2N,其他时期都是2N2N
  • 染色单体的数目变化只有两个时期,一个是间期SS复制04N0\rightarrow4N,一个是中期进入后期时着丝点分裂4N04N\rightarrow0,在G2G_2MM_中都是4N4N

减数分裂

减数分裂的概念

  1. 范围:进行有性生殖的动物
  2. 时期:原始生殖细胞\rightarrow成熟生殖细胞
  3. 特点:染色体只复制一次,细胞连续分裂两次
  4. 结果:成熟生殖细胞中染色体数目是原始生殖细胞中的一半

细胞间期

核DNA复制,有关蛋白质的合成,结果每条染色体上含有两条染色单体。

减数第一次分裂M1M1

  • 前期:同源染色体发生联会,形成四分体,同源染色体的非姐妹染色单体可能发生交叉互换
  • 中期:成对的同源染色体(四分体)排列在细胞中央赤道板上
  • 后期:同源染色体分离,非同源染色体自由组合
  • 末期:细胞质分裂,形成两个子细胞。细胞中染色体数目减半。

减数第二次分裂M2M2

  • 前期(紧接着M1末期):染色体散乱分布在细胞中,无同源染色体
  • 中期:染色体的着丝点排列在细胞中央的赤道板上(与有丝分裂类似,但无同源染色体)
  • 后期:着丝点分裂,染色单体分开成为染色体,染色体数目暂时加倍
  • 末期:细胞质分裂,一个细胞分裂成两个子细胞。细胞中的染色体数目是体细胞的一半
注意
  1. 减数分裂中,染色体复制一次,细胞分裂两次,着丝点分裂一次,核DNA数量减半两次。
  2. 原始生殖细胞染色体数目与体细胞相同,其既能进行有丝分裂产生原始生殖细胞,也能进行减数分裂产生配资。

减数分裂相关概念辨析

同源染色体和非同源染色体

同源染色体 非同源染色体
来源 一条来自父方,一条来自母方 可以相同,也可以不同
形状和大小 一般相同(X、Y不同) 一般不相同
关系 在减数分裂过程中两两配对 在减数分裂过程中不进行配对

姐妹染色单体与非姐妹染色单体

着丝点连接着的两条染色单体互为姐妹染色单体;以外都属于非姐妹染色单体

联会与四分体的区别和联系

区别
联会 减数第一次分裂前期,同源染色体两两配对的现象
四分体 联会后的每对同源染色体含有四条染色单体称为四分体
二者联系 1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=4条染色单体,含有4个DNA分子(8条脱氧核糖核苷酸链)

交叉互换

  1. 时期:减数第一次分裂前期(四分体时期)
  2. 范围:同源染色体中的非姐妹染色单体之间
  3. 交换对象:等位基因
  4. 等位基因可以位于同源染色体上,也可以位于姐妹染色单体上(但只有非姐妹染色单体交叉互换)。
注意
  1. 同源染色体存在减数第一次分裂过程中,也存在与有丝分裂过程中,只是有丝分裂过程中的同源染色体不会联会。
  2. X、Y染色体是一对特殊的同源染色体,减数分裂中会出现联会现象,但它们的形状、大小不完全相同。

分类比较减数分裂和有丝分裂

过程比较

比较项目 减数分裂 有丝分裂
分裂的细胞 原始生殖细胞 体细胞或原始生殖细胞
细胞分裂次数 2次 1次
同源染色体行为 联会形成四分体,同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换;同源染色体分离 存在同源染色体,但不联会,不分离,无交叉互换现象
非同源染色体行为 自由组合 不出现自由组合
子细胞染色体数目 减半 不变
子细胞的名称和数目 4个精子或1一个卵细胞与3个极体 2个体细胞或2个原始生殖细胞
子细胞间的遗传物质 不一定相同 基本相同
相同点 1. 染色体都只复制一次;2. 分裂过程中都出现纺锤体,都有核仁、核膜消失与重现过程;3. 都有着丝点分裂和姐妹染色单体分开的现象

染色体与核DNA变化的比较

时期 细胞间期 有丝前期 有丝中期 有丝后期 有丝末期 细胞间期 M1前期 M1中期 M1后期 M1末期(M2前期) M2中期 M2后期 M2末期
DNA数量 2N \rightarrow 4N 4N 4N 4N 4N \rightarrow 2N 2N \rightarrow 4N 4N 4N 4N 4N \rightarrow 2N 2N 2N 2N \rightarrow N
染色体数量 2N 2N 2N 2N \rightarrow 4N 4N \rightarrow 2N 2N 2N 2N 2N 2N \rightarrow N N N \rightarrow 2N 2N \rightarrow N
  1. 细胞间期DNA复制
  2. 末期都减半
  3. 有丝后期和M2后期有着丝点分裂\Rightarrow染色体短暂倍增

判断细胞分裂方式及时期

  1. 染色体散乱分布在纺锤体中央\Rightarrow前期

    1. 无同源染色体\Rightarrow减II
    2. 有同源染色体
      1. 有联会\Rightarrow减I
      2. 无联会\Rightarrow有丝分裂
  2. 染色体着丝点排列在赤道板上(两侧)\Rightarrow中期

    1. 无同源染色体\Rightarrow减II
    2. 有同源染色体
      1. 有四分体\Rightarrow减I
      2. 无四分体\Rightarrow有丝分裂
  3. 染色体向两极移动\Rightarrow后期

    1. 每一极有同源染色体\Rightarrow有丝分裂
    2. 每一极无同源染色体
      1. 有姐妹染色单体\Rightarrow减I
      2. 无姐妹染色单体\Rightarrow减II
  4. 染色体数

    1. 奇数\Rightarrow减II
    2. 偶数
      1. 有同源染色体
        1. 有联会\Rightarrow减I
        2. 无联会\Rightarrow有丝分裂
      2. 无同源染色体\Rightarrow减II
  5. 细胞质分裂

    1. 均等
      1. 有同源染色体\Rightarrow初级精母细胞
      2. 无同源染色体\Rightarrow次级精母细胞
    2. 不均等
      1. 有同源染色体\Rightarrow初级卵母细胞
      2. 无同源染色体\Rightarrow次级卵母细胞

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