If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

如果你被网页过滤器挡住,请确保域名*.kastatic.org*.kasandbox.org 没有被阻止.

主要内容

有丝分裂的各个阶段

一个细胞如何分裂成两个基因相同的细胞。前期、中期、后期和末期。

介绍

你的肠子、面包面团中的酵母和发育中的青蛙都有什么共同点?除其他外, 它们都有进行有丝分裂的细胞,分裂产生更多与自身基因相同的细胞。
为什么这些非常不同的生物和组织都需要有丝分裂?肠细胞在磨损时必须更换;酵母细胞需要繁殖,以保持其种群增长;当蝌蚪长得越来越大、越来越复杂的时候, 它必须制造新的细胞。

什么是有丝分裂?

有丝分裂 是一种细胞分裂, 其中一个细胞 (母细胞) 分裂产生两个新的细胞 (子细胞),它们在基因上是完全相同的。在细胞周期的背景下, 有丝分裂是分裂过程的一部分, 在这个过程中, 细胞核的 DNA 被分裂成两组相同的染色体。
绝大多数发生在你体内的细胞分裂都涉及有丝分裂。在发育和生长过程中, 有丝分裂使生物体的身体充满细胞,在生物体的整个生命过程中,有丝分裂会用新的细胞取代旧的、已磨损的细胞。对于像酵母这样的单细胞真核生物来说, 有丝分裂实际上是一种繁殖形式,为种群增加了新的个体。
在所有这些情况下,有丝分裂的 "目标" 是确保每个子细胞都能得到一套完美的完整染色体。染色体太少或太多的细胞通常不能很好地发挥作用:它们可能无法存活,甚至可能导致癌症。因此,当细胞发生有丝分裂时,它们不会随机分离 DNA,并将其扔向两个子细胞。相反,它们通过一系列精心组织的步骤分离重复的染色体。

有丝分裂的各个阶段

有丝分裂包括四个基本阶段: 前期、中期、后期和末期。一些教科书列出了五个阶段, 将前期分成早期阶段 (称为前期) 和后期阶段 (称为前中期)。这些阶段以严格的顺序发生,胞质分裂--分裂细胞内容以制造两个新细胞的过程--从后期或末期开始。
有丝分裂阶段:前期、中期、后期、末期。胞质分裂通常与细胞分裂后期和/或末期重叠。
你可以用特殊的记忆方法记住不同阶段的顺序:[Please] Pee on the MAT。但不要太纠结于名字--最重要的是要了解每个阶段发生了什么, 为什么这对染色体的分裂很重要。
后期 G2 阶段。细胞有两个中心体, 每个中心体都有两个中心粒, DNA 已经被复制。在这个阶段, DNA 被完整的核膜包围, 核仁存在于细胞核中。
让我们先观察一个开始有丝分裂之前的细胞。这个细胞处于间期 (后期 G2 阶段),并且已经复制了它的 DNA,因此细胞核中的染色体由两个连接的副本组成,称为 姐妹染色单体 。在此时,你不能很清楚地看到染色体,因为它们仍然处于长的、细长的、未压缩的形式。
这个动物细胞还复制了它的 中心体, 这是一个细胞器, 将在策划有丝分裂中发挥关键作用, 所以有两个中心体。(植物细胞通常没有有中心粒的中心体, 但有不同类型的 微管组织中心, 发挥类似的作用。)
早前期。有丝分裂纺锤体开始形成,染色体开始凝结,核仁消失。
细胞分裂前期的开始,细胞开始拆分一些结构,构建其他结构,为染色体分裂阶段做准备。
  • 染色体开始压缩(使它们之后更容易被拉动)。
  • 有丝分裂纺锤体 开始形成。纺锤体是由微管组成的结构, 是细胞 "骨架" 的一部分。它的工作是整理染色体,并在有丝分裂期间移动它们。纺锤体在中心体之间随着它们移动而生长。
  • 核仁,产生核糖体的细胞核的一部分,会消失。这是一个信号,表明原子核正准备逐渐消失。
前期晚期 (前中期)。核膜破裂,染色体完全凝聚。
在前期晚期 (有时也称为 前中期),有丝分裂纺锤体开始捕获和组织染色体。
  • 染色体完成压缩,因此它们非常紧凑。
  • 核膜被切开,释放染色体。
  • 有丝分裂纺锤体生长更多,一些微管开始 "捕获" 染色体。
有丝分裂纺锤体的解剖。显示运动微管 (与着丝粒结合) 和星状体的示意图。星状体是一系列微管, 从质心辐射到细胞边缘。图还显示了染色体的丝粒区域, 两个姐妹染色单体度最紧密相连的狭窄 "腰", 以及在被发现有许多蛋白质的着丝粒。
微管可以与动粒结合,是在每个姐妹染色单体的着丝粒上发现的一片蛋白质。 (着丝粒是姐妹染色单体最紧密连接的DNA区域。)
结合染色体的微管称为动粒微管。不与动粒结合的微管可以从相反的极上抓住微管,稳定纺锤体。更多的微管从每个中心体延伸到细胞边缘,形成称为星状体的结构。
中期。染色体在中期板上排列, 在有丝分裂纺锤体的张力下。每个染色体的两个姐妹染色质是由相反的纺锤体极的微管捕获的。
中期中,纺锤体捕获了所有染色体并将它们排列在细胞中间,准备分裂。
  • 所有染色体在中期板上对齐(不是物理结构,只是染色体排列的平面的术语)。
  • 在这个阶段, 每个染色体的两个动粒应该附着在来自相反纺锤体极的微管上。
在进行后期分裂之前,细胞将检查,以确保所有的染色体都在中期板上,其动粒正确地附着在微管上。这称为 纺锤体检验点,并有助于确保姐妹染色单体,在下一步分裂时,将在两个子细胞之间均匀地分裂。如果染色体没有正确对齐或连接, 细胞将停止分裂, 直到问题得到解决。
后期。姐妹染色单体彼此分离, 被拉向细胞的两端。没有连接到染色体的微管将纺锤体的两极分开, 而着丝粒将染色体拉向极点。
后期 中,姐妹染色单体彼此分离,并被拉向细胞的两端。
  • 将姐妹染色质粘合在一起的蛋白质 "胶" 被分解, 使它们能够分离。现在每个染色体都是独立的。 每一对染色体都被分别拉向细胞的两端。
  • 未附着在染色体上的微管拉长并分开, 分离极点, 使细胞变长。
所有这些过程都是由 运动蛋白 驱动的, 分子机器可以沿着微管轨道 "行走" 并携带货物。在有丝分裂中, 运动蛋白在行走时携带染色体或其他微管。
末期。纺锤体消失了, 每组染色体周围都重新形成了核膜, 每个新的细胞核中都会重新出现核仁。染色体也开始解压缩。
末期 中, 细胞几乎完成了分裂, 当胞质分裂 (细胞内容物的分裂) 发生时, 细胞开始重建其正常结构。
  • 有丝分裂纺锤体被分解成基础构成元素。
  • 两个新的细胞核形成,每组染色体各有一个。核膜和核仁重新出现。
  • 染色体开始解压缩, 并恢复到其 "丝状" 的形式。
植物和动物的细胞质分裂
动物细胞中的细胞分裂: 细胞中间的肌动蛋白环向内挤压, 形成一种称为裂解沟的压痕。
植物细胞的胞质分裂: 细胞板沿着细胞的中间形成, 形成一个新的壁, 将其分成两半。
胞质分裂, 细胞质的分裂形成两个新的细胞, 与有丝分裂的最后阶段重叠。它可以在后期或末期开始, 这取决于细胞, 并在末期结束后不久形成。
在动物细胞中,胞质分裂是收缩的,像一个硬币钱包上的拉绳,把细胞捏成两个。"拉绳" 是由一种叫做肌动蛋白的蛋白质组成的细丝带, 拉出的折痕被称为 裂解沟。植物细胞不能这样分裂, 因为它们有细胞壁, 太硬。相反, 一个称为 细胞板 的结构在细胞的中间形成, 将其分裂成两个子细胞, 由一个新的壁隔开。
当分裂完成后, 就会产生两个子细胞。每个子细胞都有一套完整的染色体, 与它的姐妹 (和母细胞) 的染色体相同。子细胞在 G1 中进入细胞周期。
当细胞分裂结束时, 我们最终会得到两个新的细胞, 每个细胞都有一套与母细胞相同的完整染色体。子细胞现在可以开始他们自己的细胞 "生命", 而且--根据他们长大后决定做什么--自己可能会经历有丝分裂, 重复这个周期。

想加入讨论吗?

尚无帖子。
你会英语吗?单击此处查看更多可汗学院英文版的讨论.