有絲分裂中染色體、DNA的數(shù)量變化規(guī)律探究

成梟哲

【摘 要】細胞分裂與有絲分裂是細胞中重要的生命活動過程，為生物的基因重組提供了可能性與選擇性。而占據(jù)細胞周期中較為長久的是細胞間期，并且在細胞中一直為準備有絲分裂或者減數(shù)分裂做準備。在其間期中，變化最大的階段為細胞周期中發(fā)生分裂的前期、中期、后期、末期等?；诖?，本文著重探討在細胞的有絲分裂中，染色體、DNA的數(shù)量變化和規(guī)律曲線。 【關(guān)鍵詞】有絲分裂;染色體;DNA;細胞周期;變化規(guī)律

引言

在真核細胞和真核生物的有絲分裂以及減數(shù)分裂過程中，染色體和DNA的數(shù)量變化曲線規(guī)律貫穿了整個生物學的始終，因此成為遺傳學以及細胞生物學甚至分子生物學等學科的重點研究方向，也是我們將來學習生命科學的基礎(chǔ)。本文主要從有絲分裂過程中染色體和DNA 數(shù)量變化分析、核質(zhì)分裂不同步時，染色體、DNA的數(shù)量變化曲線分析以及細胞核內(nèi)染色體、DNA的數(shù)量變化規(guī)律分析等三個方面進行闡明論述。

一、有絲分裂過程中染色體和DNA數(shù)量變化曲線

在有絲分裂中，染色體以及DNA的數(shù)量變化從根本上能夠影響到真核細胞的生長、發(fā)育以及繁衍。圖1與圖2為高中生物《必修1分子與細胞》中畫出的有絲分裂過程中染色體和DNA的數(shù)量變化曲線。

二、核質(zhì)分裂不同步時，染色體、DNA的數(shù)量變化曲線分析

通過學習與查閱資料可以發(fā)現(xiàn)，并不是所有的真核細胞在進行有絲分裂時，細胞質(zhì)和細胞核都能夠同時完成有絲分裂這一完整的過程。很多時候，大多數(shù)真核細胞的細胞質(zhì)和細胞核在分裂過程中并不是同步的。眾所周知，細胞周期的劃分是具有一定階段性和時間性的，因此，根據(jù)細胞形態(tài)和結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化情況來看，細胞周期分為細胞間期、細胞分裂前期、細胞分裂中期、細胞分裂后期、細胞分裂末期等幾個階段。而細胞一旦開始分裂，就會持續(xù)地產(chǎn)生細胞前期、中期、后期和末期幾種不同形態(tài)，直至細胞完全分裂結(jié)束，而這即為整個分裂期過渡到分裂間期的過程。由此可見，這一系列發(fā)生的變化都集合于真核細胞的細胞核內(nèi)，也就是我們前面所說的細胞的核分裂過程。因為細胞的細胞核是由真核細胞所完成一系列的遺傳發(fā)育過程的，并且其也是生物進行新陳代謝的主要場所，這就造成了對于細胞的有絲分裂，人們籠統(tǒng)地認為細胞核的分裂就是整個細胞周期進行的唯一目的。

其實，除此之外，細胞的胞質(zhì)分裂也是一種重要的有絲分裂過程。當細胞核完成分裂之后，細胞質(zhì)也要進行相應的分裂，以確保細胞分裂產(chǎn)生的新細胞具有完整的細胞骨架以及細胞膜等原生質(zhì)層，使得新細胞能夠成為一個分裂完成的完整細胞體，進而成長為完整的子細胞。而這些都需要在核分裂結(jié)束后，細胞質(zhì)去完成與實現(xiàn)。因為新的子細胞并不具有自己分裂與產(chǎn)生新的子細胞的功能，所以需要相應的細胞質(zhì)與蛋白質(zhì)去融合，進而成為完整的原生質(zhì)層。圖3為細胞進行有絲分裂且核質(zhì)分裂并不同步時，該細胞的細胞核和細胞質(zhì)中染色體和DNA的數(shù)量變化曲線。

圖3

三、細胞核內(nèi)染色體、DNA的數(shù)量變化規(guī)律分析

在生物體內(nèi)，細胞核是整個細胞體系中最為重要的中樞系統(tǒng)，為整個細胞的分裂復制過程提供相應的能量，同時也為細胞質(zhì)的分裂過程傳達最高的“指示”?？梢哉f，細胞核的分裂掌控了整個細胞分裂周期的流程與規(guī)律。但是仍然需要注意的是，在細胞分裂末期時，細胞產(chǎn)生的變化會對細胞核中染色體以及DNA數(shù)量產(chǎn)生較大的影響。因為在細胞分裂末期，細胞內(nèi)的情況是最為復雜的，這時的細胞核和細胞質(zhì)已經(jīng)完成了整個分裂的過程，細胞核以及細胞的原生質(zhì)層已經(jīng)完全獨立分裂成了兩個全新的子細胞。也就是說，整個真核細胞的分裂周期已經(jīng)進入了尾聲。但是，讓我們驚奇的是，這時的兩個新子細胞還是連接在一起的，也就是說，這些子細胞并沒有完全地分離斷裂開來成為兩個獨立的子細胞，而是緊密連接在一起的。所以，要格外注意這時細胞核內(nèi)染色體、DNA的數(shù)量變化規(guī)律，其具體變化曲線如圖4所示。

圖4 細胞分裂周期細胞核內(nèi)染色體、DNA的數(shù)量變化曲線

四、結(jié)語

細胞分裂包括了有絲分裂和減數(shù)分裂，而有絲分裂又占據(jù)了大多數(shù)細胞分裂的主要歷程。因此，全面了解有絲分裂的整個過程，對于我們學習細胞分裂乃至整個生物學科都有著巨大的意義。

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