细胞分裂，复习笔记

概览

细胞分裂以生长、修复损伤与繁殖，本章围绕两种截然不同的分裂类型展开。有丝分裂产生用于生长与修复的相同体细胞，而减数分裂产生有性生殖所需的配子。

两个过程都始于相同的细胞周期，但产生的细胞在染色体数目与遗传内容上完全不同，这正是考官总是把两者放在一起对比考查而非分开考查的原因。从一开始就清楚理解这一区别，会让整章内容更容易掌握。

本章从染色体本身讲起，染色体是由 DNA 构成的线状结构，携带控制生物特征的基因。人体细胞是二倍体，含有23对染色体，每对中的一条遗传自父母其中一方。

在学习有丝分裂与减数分裂之前先理解二倍体与单倍体数目，能更容易解释为何一种分裂使染色体数目保持恒定，而另一种分裂使其减半，也能解释为何考题常要求你说出某次分裂前后的染色体数目。

另一项内容标准详细讲授细胞周期：较长的间期中细胞生长并复制其 DNA，随后是短得多的有丝分裂期，此时细胞核经前期、中期、后期与末期分裂，再由胞质分裂使细胞质分开。减数分裂遵循相似的整体模式，但涉及连续两次分裂，这正是它产生四个而非两个细胞的原因。

把细胞周期画成带标签的圆形图有助于记住各阶段的顺序与相对长短。

最后一项内容标准把细胞分裂与人类健康联系起来，重点在于细胞周期的调控失效时会发生什么。持续不停分裂的细胞会形成肿瘤，恶性肿瘤能侵入邻近组织并扩散到身体其他部位。

这部分的考查方式是要求你从细胞分裂的角度解释失控生长为何危险，而不是要求提供医疗方案的细节。这也强化了一个更广的理解：细胞生物学解释的是健康状况背后的原因，而不只是死记的医学事实。

染色体与二倍体及单倍体数目（内容标准 6.1）

内容标准 6.1 从染色体讲起：染色体是由 DNA 构成、存在于细胞核内的线状结构，携带控制生物特征的基因。染色体成对出现，称为同源染色体对，每对中的一条分别遗传自父母双方。

人体细胞是二倍体，记作 2n，含有23对染色体，共46条。

相比之下，配子是单倍体，记作 n，每对同源染色体中只携带一条，因此人类配子含有23条单一染色体。分清这两个术语是本章首先考查的技能，因为后面的题目常常先要求你说明某个被描述的细胞是二倍体还是单倍体，或给出它在某次分裂前后的染色体数目。

及早记住人类的这些数目会使本章其余部分更容易。有丝分裂使二倍体数目保持恒定，因此每个新的体细胞也是 2n、含46条染色体；减数分裂使其减半，因此每个配子是 n、含23条。

当两个配子在受精时融合，合子中便恢复了46条的二倍体数目，染色体数目在世代间保持恒定。

细胞周期：间期与有丝分裂期（内容标准 6.2）

内容标准 6.2 把细胞周期列为两个主要阶段。第一个也是最长的是间期，细胞在此期间生长、进行正常活动，并复制其 DNA，使每条染色体被复制成两条由着丝粒连接的相同姐妹染色单体。

间期不发生可见的分裂；细胞正在为分裂做准备。

第二个阶段是有丝分裂期，它短得多。在此细胞核通过称为有丝分裂的过程分裂，经过前期、中期、后期与末期，随后细胞质通过胞质分裂分开，形成两个独立的子细胞。

间期持续的时间远长于有丝分裂期，这反映了细胞生长及准确复制 DNA 所需的时间。

一个常见的考点是事件的顺序：DNA 在间期复制，即在有丝分裂期开始之前，因此每条染色体在分裂开始时已由两条姐妹染色单体组成。把细胞周期画成带标签的圆圈，用长的间期和短的有丝分裂期，有助于同时记住顺序和相对长度。

有丝分裂分阶段详解（内容标准 6.2）

有丝分裂是产生两个与母细胞及彼此在遗传上相同的子细胞的核分裂，两者都是二倍体。它用于生长、替换老化细胞以及修复受损组织。

四个阶段按固定顺序进行，可记作前、中、后、末。

在前期，染色体凝缩并变得可见，每条呈现为两条姐妹染色单体，核膜解体。在中期，染色体排列在细胞赤道板上，附着于纺锤丝。

在后期，姐妹染色单体被拉向细胞相反的两极，使每一极都获得完整的一套。在末期，新的核膜在每套染色体周围形成，产生两个细胞核。

随后胞质分裂使细胞质分开，这里植物细胞与动物细胞不同：动物细胞通过形成分裂沟向内收缩，而植物细胞因其坚硬的细胞壁无法收缩，便在中间建造一块新的细胞板。从图中辨认某一阶段并描述染色体正在发生的变化，是本章最常被考查的技能之一。

减数分裂以及它为何使染色体数目减半（内容标准 6.3）

内容标准 6.3 讲授减数分裂，这是一种仅发生于生殖器官的特殊核分裂，在动物中为睾丸与卵巢，在开花植物中为花药与卵巢。与有丝分裂不同，减数分裂涉及连续两次分裂，即减数第一次分裂与减数第二次分裂，并产生四个而非两个子细胞。

在减数第一次分裂中，同源染色体对被分开，每对中的一条进入每个新细胞；这一步使染色体数目从二倍体减为单倍体。在类似有丝分裂的减数第二次分裂中，每条染色体的姐妹染色单体被分开。

结果是四个单倍体细胞，每个含一套不成对的单一染色体，且彼此在遗传上各不相同。

减数分裂之所以重要，有课程所强调的两个原因。第一，它通过使染色体数目减半，让该数目在世代之间保持恒定：若配子是二倍体，受精会使数目每代翻倍。

第二，同源染色体对独立分离的方式把父母的染色体重新组合成新的组合，在后代中产生遗传变异，这正是兄弟姐妹在遗传上并不相同、种群拥有自然选择所需原始材料的原因。

有丝分裂与减数分裂的比较

并排比较是本章最常见的考查方式之一。把两种分裂放在一起能使差异清晰，因为一张表即可同时回答关于分裂次数、子细胞数目与倍性、遗传是否相同、发生部位与目的的问题。

当细胞周期调控失效：肿瘤与癌症（内容标准 6.4）

内容标准 6.4 把细胞分裂与人类健康联系起来。通常细胞周期受到调控，使细胞只在需要新细胞时才分裂。

当这种调控失效时，细胞持续不停地分裂，多出的细胞堆积成称为肿瘤的异常肿块。

肿瘤可以是良性或恶性。良性肿瘤停留在一处、不扩散，而恶性肿瘤能侵入周围组织，并通过血液或淋巴扩散到身体其他部位，在那里形成继发性生长物。

被称为癌症的正是恶性肿瘤，因此肿瘤与癌症并不只是同一回事。

这项内容标准的考查方式是要求你从细胞分裂的角度解释失控生长为何危险，而不是要求提供医疗方案的细节。危险来自细胞在不该分裂时分裂，使不断长大的肿瘤损害它所形成的器官，若为恶性，还会扰乱它扩散到的其他器官。

烟草烟雾、某些化学物质与长期紫外线照射等提高风险的因素，被视为对这种失控的影响因素，而非独立的医学主题。

须掌握的关键概念

• 染色体, 染色体是细胞核内由 DNA 构成的线状结构，每条染色体携带许多控制生物特征的基因。人体细胞是二倍体（2n），含有23对染色体，共46条，每对中的一条遗传自母亲，另一条遗传自父亲。掌握这个数目往往是回答配子或子细胞染色体数目问题所必需的。
• 细胞周期, 细胞周期有两个主要阶段：间期，细胞在此期间生长、进行正常功能并复制 DNA，使每条染色体变成两条相同的姐妹染色单体；以及有丝分裂期，此时细胞核分裂，随后胞质分裂把细胞质分成两个独立的子细胞。间期所需的时间远长于有丝分裂期，反映了细胞生长与仔细复制 DNA 所需的时间。
• 有丝分裂, 有丝分裂是产生两个与母细胞及彼此在遗传上相同的子细胞的核分裂，两者都是二倍体。它按顺序经历四个阶段，前期、中期、后期与末期，用于生长、替换老化细胞以及修复受损组织。能从照片或图中辨认这四个阶段，是本章最常被考查的技能之一。
• 减数分裂, 减数分裂是一种仅发生于生殖器官的特殊核分裂，涉及连续两次分裂，产生四个子细胞，每个都是单倍体（n）且彼此在遗传上不同。它使染色体数目减半，使两个配子在受精时融合能恢复完整的二倍体数目。
• 减数分裂的重要性, 减数分裂使染色体数目在世代之间保持恒定；若无减数分裂，受精将使染色体数目每代翻倍。它还通过染色体对的独立分离在后代中引入遗传变异，这是兄弟姐妹在遗传上并不完全相同的原因之一。若无这种变异，种群可供自然选择长期作用的原始材料将大大减少。
• 失控的细胞分裂与癌症, 细胞周期通常受到调控，使细胞只在需要时才分裂。当这种调控失效时，细胞会持续不停地分裂，形成称为肿瘤的细胞团块。恶性肿瘤能侵入周围组织并扩散到身体其他部位，这正是使其成为癌症的原因。理解细胞周期各阶段有助于准确指出这种正常生长调控可能在何处失效。
• 二倍体与单倍体数目, 二倍体细胞（2n）含有成对的同源染色体，每对中各一条来自父母，是经有丝分裂产生的体细胞的正常状态。单倍体细胞（n）每对只含一条染色体，只存在于经减数分裂产生的配子中。判断题目所描述的细胞属于哪一种数目，往往是正确作答遗传或细胞分裂题目的第一步。
• 有丝分裂各阶段, 前期染色体凝缩并变得可见，此时每条染色体已复制成两条姐妹染色单体；中期染色体排列在细胞赤道板上；后期姐妹染色单体被拉向相反的两极；末期两个新细胞核形成，随后细胞质分裂。
• 减数分裂中染色体的行为, 在减数分裂第一次分裂中，同源染色体对分开，使染色体数目减半；在类似有丝分裂的第二次分裂中，每条染色体的姐妹染色单体分开。结果产生四个单倍体细胞，各含一套不成对的染色体。这种两步分离过程使减数分裂不同于有丝分裂，无法用单一简单的四阶段来描述。
• 生长、修复与生殖, 有丝分裂与减数分裂在同一生物体内担负不同任务：有丝分裂增加细胞数目以促进生长，并在修复过程中替换受损细胞；减数分裂则产生用于生殖的性细胞。混淆这两个过程是本章失分最常见的原因之一。

快速回想清单

1. 你能定义并解释染色体吗？
2. 你能定义并解释细胞周期吗？
3. 你能定义并解释有丝分裂吗？
4. 你能定义并解释减数分裂吗？
5. 你能定义并解释减数分裂的重要性吗？
6. 你能定义并解释失控的细胞分裂与癌症吗？
7. 你能定义并解释二倍体与单倍体数目吗？
8. 你能定义并解释有丝分裂各阶段吗？
9. 你能定义并解释减数分裂中染色体的行为吗？
10. 你能定义并解释生长、修复与生殖吗？

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