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区分细胞的分裂和分化

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区分细胞的分裂和分化

发布日期:2017-10-20 作者: 点击:

一个细胞分裂为两个细胞的过程。分裂前的细胞称母细胞,分裂后形成的新细胞称子细胞。细胞分裂通常包括核分裂和胞质分裂两步。在核分裂过程中母细胞把遗传物质传给子细胞。在单细胞生物中细胞分裂就是个体的繁殖,在多细胞生物中细胞分裂是个体生长、发育和繁殖的基础。


原核细胞的分裂

现在还了解不多,只对少数细菌的分裂有些具体认识。原核细胞既无核膜,也无核仁,只有由环状DNA分子构成核区,又称拟核,具有类似细胞核的功能。拟核的DNA分子或者连在质膜上,或者连在质膜内陷形成的质膜体上,质膜体又称间体。随着DNA的复制间体也复制成两个。以后,两个间体由于其间的质膜的生长而逐渐离开,与它们相连接的两个DNA分子环于是被拉开,每一个DNA环与一个间体相连。在被拉开的两个 DNA环之间细胞膜向中央长入,形成隔膜,终于使一个细胞分为两个细胞。


真核细胞的分裂

按细胞核分裂的状况可分为3种:即有丝分裂、减数分裂和无丝分裂。有丝分裂是真核细胞分裂的基本形式。减数分裂是在进行有性生殖的生物中导致生殖母细胞中染色体数目减半的分裂过程。它是有丝分裂的一种变形,由相继的两次分裂组成。无丝分裂又称直接分裂。其典型过程是核仁首先伸长,在中间缢缩分开,随后核也伸长并在中部从一面或两面向内凹进横缢,使核变成肾形或哑铃型,然后断开一分为二。差不多同时细胞也在中部缢缩分成两个子细胞,由于在分裂过程中不形成由纺锤丝构成的纺锤体,不发生由染色质浓缩成染色体的变化。


细胞分化

同一来源的细胞逐渐发生各自特有的形态结构、生理功能和生化特征的过程。其结果是在空间上细胞之间出现差异,在时间上同一细胞和它以前的状态有所不同。细胞分化是从化学分化到形态、功能分化的过程。


从分子水平看,细胞分化意味着各种细胞内合成了不同的专一蛋白质(如水晶体细胞合成晶体蛋白,红细胞合成血红蛋白,肌细胞合成肌动蛋白和肌球蛋白等),而专一蛋白质的合成是通过细胞内一定基因在一定的时期的选择性表达实现的。因此,基因调控是细胞分化的核心问题。


特点 正常情况下,细胞分化是稳定、不可逆的。一旦细胞受到某种刺激发生变化,开始向某一方向分化后,即使引起变化的刺激不再存在,分化仍能进行,并可通过细胞分裂不断继续下去。


胚胎细胞在显示特有的形态结构、生理功能和生化特征之前,需要经历一个称作决定的阶段。在这一阶段中,细胞虽然还没有显示出特定的形态特征,但是内部已经发生了向这一方向分化的特定变化。


细胞决定的早晚,因动物及组织的不同而有差异,但一般情况下都是渐进的过程。例如,在两栖类,把神经胚早期的体节从正常部位移植到同一胚胎的腹部还可改变分化的方向,不形成肌肉而形成肾管及红细胞等。但是到神经胚晚期移植体节,就不能改变体节分化的方向。可见,这时期体节的分化已稳定地决定了。


分化与细胞核 在细胞分化中,细胞核起决定作用。一般认为细胞核内含有该种生物的全套遗传信息。在条件具备时,它可使所在细胞发育分化为由各种类型细胞所组成的完整个体。从培养的烟草,髓部小块形成的组织团块上取脱落的细胞,单个分离培养能得到有根和叶的幼芽,再移植到土壤中,会长出开花的植物。在两栖类,把囊胚期和早期原肠胚的细胞核移植到事先已经去掉细胞核的卵内能使卵正常发育,说明动植物体细胞的核是全能的。


分化与细胞质  

分化与细胞质之间的关系可以从卵质谈起。如马副蛔虫受精后,所有经过染色体消减的细胞都发育为体细胞(见生殖质)。

许多动物卵子细胞质的分布有明显的区域性。这种区域性虽然不影响染色体的行为,但对于以后胚胎器官发育却有决定性作用。


中国胚胎学家童第周等利用核移植的技术,也证实了卵质在性状发生中的作用。他们把金鱼囊胚期细胞核移到去核的鳑鲏鱼卵子中;虽然发育到幼鱼的例子极少,但是发育的过程都比较正常,一些基本的发育的特点,如胚胎的背腹性,对称性以及早期的卵裂进程等都和鳑鲏鱼一样,幼鱼的体形也和鳑鲏鱼的幼鱼没有区别。这些性状的出现似乎完全根据细胞质。


细胞质对细胞核的作用,还表现在对核功能活动的影响。如培养的人宫颈上皮癌细胞——HeLa细胞——的DNA和RNA合成都很活跃;鸡的红细胞虽然有核,但是处于不活跃状态,不进行DNA合成,RNA合成也很微弱。用细胞融合的方法,使去掉细胞核的HeLa细胞的细胞质和鸡的红细胞融合,便可使后者的细胞核体积增大,浓缩的染色质变得松散,原来已经失去的合成RNA和DNA的功能在寄主HeLa细胞质的影响下,重新恢复了。


分化与细胞间的相互作用  细胞间的相互作用是各式各样的,可以是诱导作用,也可以是抑制作用。就作用方式来说,有的作用需要细胞的直接接触,另一些所需要的可能是间隔一定距离的化学物质的扩散。


诱导作用

两栖类胚胎背部的外胚层细胞,在脊索中胚层的作用下,分化为神经细胞,以后发育为神经系统。这种中轴器官的诱导作用在脊椎动物具有普遍性,一般认为,脊索中胚层细胞释放某种物质,诱导外胚层细胞分化为神经组织。


诱导不但在中轴器官的形成中起作用,也在以后器官的发生中起作用。例如间质细胞的存在对体内腺体上皮的形成和分化是必不可少的。这些腺体包括甲状腺、胸腺、唾腺和胰腺,它们对间质细胞的依赖程度有很大差异。在离体条件下,胰腺原基只要有间质细胞存在就可以继续发育。


抑制作用

如在蝾螈幼虫或成体摘除水晶体后,可以从背部的虹彩再生出一个新的。进一步的分析指出,再生水晶体的能力局限在虹彩背部的边缘层。如把这部分组织移到另一个摘除水晶体的眼睛,不是位于背部,而是使它位于腹部,仍旧可以由它再生出水晶体。


既然这部分细胞有生长水晶体的能力,为什么在正常的眼睛里不表现?如把虹彩的背部移到另一只未摘除水晶体的眼睛里,不管使它位于那一部位,都长不出水晶体。如在摘除水晶体的眼睛里,经常注射完整的(带有水晶体的)眼腔液体,在注射期间,虹彩背部的细胞也长不出水晶体。由此可见,虹彩背部的细胞本来具有产生水晶体的能力,正常水晶体会产生一种物质,对此起抑制作用。


细胞分化中基因表达的调节控制是一个十分复杂的过程,在蛋白质合成的各个水平,从mRNA的转录、加工到翻译,都会有调控的机制。在DNA水平也存在调控机制(如基因的丢失、放大、移位重组、修筛以及染色质结构的变化等)。不同的细胞在其发育中的基因表达的调节控制不同;相同的细胞在其发育的各阶段中,调节控制的机制不同。


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