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細胞分裂

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細胞分裂(cell division)
是生物體生長和繁殖的基礎,通常由一個母細胞產生兩個或若干子細胞。產生兩個不同子細胞的分裂被稱爲不對稱細胞分裂,也稱爲異裂。根據類型常可區分爲有絲分裂(mitosis)和無絲分裂,在真核生物中以有絲分裂尤爲重要,它不改變染色體的倍數細胞分裂的另外一種形式是減數分裂(meiosis)。減數分裂產生染色體倍數減半的生殖細胞,即配子,這是有性生殖的必要條件。如果細胞分裂失去控制,常常導致特定細胞團的增生,異生或腫瘤。嚴重的情況下發生惡性腫瘤,其中上皮組織來源的被稱爲癌症。

原核細胞的分裂
原核細胞和真核細胞的細胞分裂方式有很大的不同。原核細胞的分裂方式簡單,細胞週期短,在適宜條件下可大量繁殖(如細菌每20分鐘就可分裂一次),其分裂方式爲一分二或二分裂,習慣上又稱無絲分裂或直接分裂。

真核細胞的分裂
真核細胞的分裂較原核細胞複雜的多,根據細胞在分裂過程中所表現的形式不同,大體分爲三種類型,無絲分裂,有絲分裂和減數分裂。
無絲分裂
又稱直接分裂,無絲分裂曾一度被認爲只在低等生物中普遍,因爲這種分裂方式是細胞核和細胞質直接分裂,遺傳物質不能平均分配。是發現最早的一種細胞分裂方式。早在1841年,k首先在雞胚血細胞中觀察到這種分裂方式。因爲在分裂過程中沒有出現紡綞絲和染色體的變化,所以1882年,Flemming提出無絲分裂的概念。
有絲分裂
最初稱這種分裂方式爲核分裂,因爲在分裂過程中出現紡綞絲和染色體等一系列變化,然後纔出現細胞的真正分裂,所以又稱爲間接分裂或有絲分裂。1882年弗萊明提出,還由於這種分裂方式是多細胞生物體的體細胞的分裂方式,故又稱體細胞分裂。?有絲分裂是一連續的複雜動態過程,爲敘述方便,根據形態學上的變化,按這些過程的先後順序分爲前期(Interphase)、前中期(prophase)、中期(Metaphase)、後期(Anaphase)和未期(Telophase)。下面以動物細胞的分裂爲例,說明各期特點
胞質分裂
除特殊組織細胞外,多數細胞在染色體解旋和核膜形成的同時,便進行細胞體的分裂,或稱胞質分裂。但也有胞質分裂與核分裂不同步的。動物細胞的胞質分裂,是以縊縮和起溝的方式進行的,縊縮的動力推測是由於在細胞質周邊有一個微絲(microfilaments, actin)以及肌球蛋白(myosin)(一種細胞骨架)組成的“收縮環”,它的緊縮使細胞產生縊束,在縊束處起溝,使細胞一分爲二。植物細胞的胞質分裂,因帶有細胞壁的緣故,另具特點。是靠形成細胞板來完成的。在分裂未期,赤道面處的紡綞絲保留下來,並增加微管(一種細胞骨架)數量,向四周擴展,形成桶狀結構—成膜體(phragmoplast)。來自內質網和高爾基複合體的含有多糖的小泡移向成膜體,小泡膜融合在一起而成爲細胞板(cell plate)。一些充滿果膠類物質的小泡,繼續向細胞板間添充,形成中膠層及初生壁成分。最後細胞板兩層膜和親體細胞的質膜融合,將細胞一分爲二。真菌細胞的分裂同時具有上述兩種特徵。如裂殖酵母(fission yeast, Schizosaccharomyces pombe)分裂時,微絲環緊縮發生在分裂末期。胞質分裂完成後細胞板(此處稱爲ceptum)開始形成。在細胞板周圍也有類似於桶狀的微管結構, 稱爲post-anaphase array (PAA)。在細胞板形成過程中,內質網和高爾基體的同源結構均在細胞中央集結。
減數分裂
減數分裂是真核細胞中一種特殊類型的細胞分裂,出現在進行有性生殖的生物的生殖細胞中,是1883年Beneden最先闡述的,指通過兩個細胞週期使染色體數目減少一半的細胞分裂方式。由於發生在生殖細胞成熟過程中,所以又有成熟分裂(maturation division)之稱。通過減數分裂使親代與子代之間的染色體數目保持恆定,保證了物種的相對穩定性;另外在減數分裂過程中,發生非同源染色體的重新組合,以及同源染色體間的部分交換,從而使配子的遺傳基礎多樣化,這就爲生物的變異及其對環境條件的適應性提供了重要的物質基礎。因此,減數分裂是生物有性生殖的基礎,是生物遺傳、生物進化和生物多樣性的重要基礎保證。;由有絲分裂向減數分裂的轉變:精原細胞和卵原細胞是進行有絲分裂的,爲什麼到了初級性母細胞就改爲減數分裂了呢?是什麼因素控制調節這種分裂方式的轉變的呢?這些問題尚不清楚,推測可能是多因素的綜合作用結果,不過根據有些學者初步實驗,可以斷定這種轉變是發生在前減數分裂的G2期。減數分裂前間期的G2期。;減數分裂過程的分析:第一次減數分裂或減數分裂Ⅰ(first meiotic division,meiosisⅠ)包括:前期Ⅰ、中期Ⅰ、後期Ⅰ、未期Ⅰ和胞質分裂Ⅰ六個階段。然後,通過一個短暫的間期進入減數分裂Ⅱ。第二次減數分裂或減數分裂Ⅱ(second meiotic division,meiosisⅡ)包括:前期Ⅱ、中期Ⅱ、後期Ⅱ、未期Ⅱ)減數分裂Ⅰ有其鮮明特點,主要表現在前期Ⅰ染色體配對和基因重組。減數分裂Ⅱ與一般有絲分裂雷同。前期Ⅰ根據染色體的形態變化可劃分爲以下幾個時期:

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