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(xì)胞分裂與有絲分裂是細(xì)胞中重要的生命活動(dòng)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(xì)胞周期中較為長久的是細(xì)胞間期，并且在細(xì)胞中一直為準(zhǔn)備有絲分裂或者減數(shù)分裂做準(zhǔn)備。在其間期中，變化最大的階段為細(xì)胞周期中發(fā)生分裂的前期、中期、后期、末期等。基于此，本文著重探討在細(xì)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(xì)胞周期;變化規(guī)律

引言

在真核細(xì)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(gè)生物學(xué)的始終，因此成為遺傳學(xué)以及細(xì)胞生物學(xué)甚至分子生物學(xué)等學(xué)科的重點(diǎn)研究方向，也是我們將來學(xué)習(xí)生命科學(xué)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(shí)，染色體、DNA的數(shù)量變化曲線分析以及細(xì)胞核內(nèi)染色體、DNA的數(shù)量變化規(guī)律分析等三個(gè)方面進(jìn)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(xì)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(xì)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(shí)，染色體、DNA的數(shù)量變化曲線分析

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

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

圖3

三、細(xì)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(xì)胞核是整個(gè)細(xì)胞體系中最為重要的中樞系統(tǒng)，為整個(gè)細(xì)胞的分裂復(fù)制過程提供相應(yīng)的能量，同時(shí)也為細(xì)胞質(zhì)的分裂過程傳達(dá)最高的“指示”。可以說，細(xì)胞核的分裂掌控了整個(gè)細(xì)胞分裂周期的流程與規(guī)律。但是仍然需要注意的是，在細(xì)胞分裂末期時(shí)，細(xì)胞產(chǎn)生的變化會(huì)對細(xì)胞核中染色體以及DNA數(shù)量產(chǎn)生較大的影響。因?yàn)樵诩?xì)胞分裂末期，細(xì)胞內(nèi)的情況是最為復(fù)雜的，這時(shí)的細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)已經(jīng)完成了整個(gè)分裂的過程，細(xì)胞核以及細(xì)胞的原生質(zhì)層已經(jīng)完全獨(dú)立分裂成了兩個(gè)全新的子細(xì)胞。也就是說，整個(gè)真核細(xì)胞的分裂周期已經(jīng)進(jìn)入了尾聲。但是，讓我們驚奇的是，這時(shí)的兩個(gè)新子細(xì)胞還是連接在一起的，也就是說，這些子細(xì)胞并沒有完全地分離斷裂開來成為兩個(gè)獨(dú)立的子細(xì)胞，而是緊密連接在一起的。所以，要格外注意這時(shí)細(xì)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(xì)胞分裂周期細(xì)胞核內(nèi)染色體、DNA的數(shù)量變化曲線

四、結(jié)語

細(xì)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(xì)胞分裂的主要?dú)v程。因此，全面了解有絲分裂的整個(gè)過程，對于我們學(xué)習(xí)細(xì)胞分裂乃至整個(gè)生物學(xué)科都有著巨大的意義。

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