有丝分裂

发生的部位

有丝分裂发生在生长与修复期间的体细胞中。它在间期之后进行，间期时细胞生长并复制其 DNA。

在动物中，有丝分裂在不断更新的组织中最为活跃：皮肤表皮、消化道内壁，以及产生血细胞的红骨髓。在植物中，有丝分裂集中在分生组织，根尖与茎尖的顶端分生组织，以及使茎增粗的形成层。

有丝分裂是细胞周期的一个阶段，细胞周期由间期（G1、S 与 G2）、有丝分裂期（核分裂）和胞质分裂（细胞质分裂）组成。间期占据周期的大部分时间，S 期是 DNA 复制的时期。

输入与输出

• 输入：一个已通过间期检查点、体积足以分裂的二倍体母细胞。
• 输入：一套已复制的染色体，每条由两条在着丝粒处相连的相同姐妹染色单体组成。
• 输入：来自呼吸作用的能量，用于由微管组装纺锤丝并移动染色体。
• 输出：两个子细胞，每个都拥有与母细胞相同的完整二倍体染色体组。
• 输出：末期在每套染色体周围重新形成的两个新核膜。
• 输出：植物细胞中形成新的细胞板并长成两子细胞之间的细胞壁；动物细胞中形成把细胞掐成两半的分裂沟。

步骤

1. 间期：细胞生长、制造新的细胞器并复制 DNA，使每条染色体成为两条在着丝粒处相连的相同姐妹染色单体。
2. 前期：染色质凝缩成可见的染色体，核仁消失，核膜解体；在动物细胞中，中心粒移向两极，纺锤丝开始形成。
3. 中期：纺锤丝附着在每条染色体的着丝粒上，染色体在细胞赤道板上排成一行。
4. 后期：着丝粒分裂，纺锤丝缩短，把姐妹染色单体拉向相反的两极。此时每条染色单体成为一条独立的染色体。
5. 末期：染色体到达两极并解螺旋，核膜在每套染色体周围重新形成，核仁重新出现，纺锤体解体。
6. 胞质分裂：细胞质分开。动物细胞的细胞膜向内凹陷形成分裂沟；植物细胞在赤道板处形成细胞板，并发展为新的细胞壁。
7. 两个子细胞进入间期，周期可以再次开始。

为何重要以及如何调控

有丝分裂使单个受精卵能长成完整生物，并使身体一生中都能替换与修复细胞。由于子细胞相同，它们携带相同的遗传信息。

细胞周期在检查点受到调控。细胞进入 S 期之前，会检查自身是否足够大以及 DNA 是否未受损；进入有丝分裂之前，会检查 DNA 复制是否完成；在中期，会检查每条染色体是否都已附着在纺锤体上。

有丝分裂也是变形虫等单细胞生物进行无性生殖（二分裂）以及植物营养繁殖的基础，因此后代是亲本的克隆。当检查点调控失效时，细胞无节制地分裂形成肿瘤；细胞能扩散到其他组织的肿瘤就是癌症。

理解有丝分裂也是克隆和组织培养的基础，即在生物体外刺激细胞分裂。

如何考查

你可能被要求从图中辨认某阶段、比较有丝分裂与减数分裂，或说明有丝分裂的目的与结果。

最常见的题型是一组未标注的显微照片或图画，要求按顺序排列并命名。注意这些线索：染色体可见但分散表示前期；在赤道板上排成一行表示中期；V 形的染色单体组正移向两极表示后期；两团染色体并伴有正在重新形成的核膜或分裂沟表示末期。

题目也可能给出样本中处于某阶段的细胞百分比和周期总时长，要求计算该阶段持续的时间，或要求说出植物细胞与动物细胞胞质分裂的两个区别。

常见误解

考试风格例题

题目。 一名学生在显微镜下观察染色后的洋葱根尖，计数了 200 个细胞。

其中 160 个处于间期，20 个处于前期，8 个处于中期，6 个处于后期，6 个处于末期。(a) 解释为何根尖适合用来观察有丝分裂。

(b) 说出一个可用于辨认中期细胞的可观察特征。(c) 该组织的完整细胞周期需要 20 小时。

计算细胞处于前期的时间。(d) 解释为何产生的子细胞与母细胞遗传相同。

参考答案。 (a) 根尖含有顶端分生组织，其细胞为了生长而活跃地进行有丝分裂，因此处于分裂阶段的细胞比例较高。

(b) 染色体在细胞赤道板上排成一行，并附着在纺锤丝上。(c) 处于前期的细胞比例 = 20 ÷ 200 = 0.1；前期时间 = 0.1 × 20 小时 = 2 小时。

(d) 在间期，每条染色体复制成两条相同的姐妹染色单体。在后期，姐妹染色单体被分离到相反的两极，因此每个子细胞都得到每条染色体的一份完整复制，从而拥有与母细胞相同的遗传信息。

来源:SRC-DSKP-EN

常见问题