一、植物細(xì)胞分裂
(一)細(xì)胞周期
細(xì)胞周期是指持續(xù)分裂的細(xì)胞,從結(jié)束一次分裂開始,到下次分裂完成為止所經(jīng)歷的整個過程。間期石細(xì)胞進(jìn)行生長的時期,合成代謝最為活躍,包括合成DNA、蛋白質(zhì)和積累能量等。
間期:
·G1期:此期是指從前一次分裂結(jié)束到DNA復(fù)制開始前的間隔時間。在G1期,RNA、蛋白質(zhì)和酶的合成與蛋白質(zhì)的磷酸化非常旺盛、膜的系統(tǒng)不斷完善、細(xì)胞器不斷增多。
·S期:DNA復(fù)制,組蛋白和非組蛋白等合成和新的核小體等染色體結(jié)構(gòu)的包裝。
·G2期:DNA復(fù)制完成,并有少量的RNA合成,主要進(jìn)行細(xì)胞分裂過程中。
二、植物細(xì)胞的分裂方式與特點
1、有絲分裂
有絲分裂過程包核括分裂和胞質(zhì)分裂。核分裂是細(xì)胞核周期性變化與再生的過程。
1)前期:染色質(zhì)凝縮形成染色體,核仁解體,核膜破裂,以及紡錘體開始形成。
染色質(zhì)凝縮實質(zhì)上是染色質(zhì)細(xì)絲的收縮、螺旋化,折疊和包裝縮短變粗的過程。進(jìn)入分裂前期時,染色質(zhì)絲開始螺旋纏繞而增粗,稱為可見的念珠狀的細(xì)絲,并繼續(xù)地螺旋化而縮短變粗,終于成為一個分離開來的染色體,散布在核的范圍內(nèi)。
2)中期:在中期,紡錘體完全形成,紡錘絲主要有兩類:①紡錘體纖絲,也稱為動力微管,一端和紡錘體連接,另一端結(jié)合到染色體著絲點上,對染色體的移動有重要作用。②連續(xù)絲或稱極間管,不與著絲點連接,直接連接紡錘體兩級。中期時,由于紡錘絲牽動,染色體開始分撒狀態(tài),逐漸聚集到細(xì)胞中部,且所有染色體的著絲點,都有序地排列在細(xì)胞的赤道面上,并形成完整的紡錘體結(jié)構(gòu)。
3)后期 在后期,各染色體的兩條染色單體分開,分別由赤道面移向細(xì)胞兩級。
4)膜期,重新形成兩個子核,完成細(xì)胞質(zhì)的分裂,形成兩個子細(xì)胞。
在末期過程中,到達(dá)兩極后的染色體,由凝縮狀態(tài)逐漸膨脹而失去其輪廓,解旋伸延成為染色質(zhì)細(xì)絲而進(jìn)入間期狀態(tài);染色質(zhì)周圍的小囊泡組裝成新的核膜,核仁重新出現(xiàn),兩子核形成。
當(dāng)兩組染色體接近兩級時,兩級的紡錘絲消失,極間微管的中間部分和區(qū)間微管在兩個子核間密集形成桶裝結(jié)構(gòu),這種在染色體離開赤道面后變成了紡錘體,稱為成膜體。
2.無絲分裂
無絲分裂是指不出現(xiàn)染色體和紡錘體的細(xì)胞分裂形式,又稱為直接分裂方式,形成兩個或多個近于相等或不等的子細(xì)胞過程。
無絲分裂依其核的形態(tài)變化,可分為橫縊,出芽等類型。橫縊是指核仁分裂為二,接著細(xì)胞核伸長,中部橫縊,斷裂成為兩個細(xì)胞核,在子核間產(chǎn)生新的細(xì)胞壁,最后形成兩個子細(xì)胞。
無絲分裂過程比有絲分裂過程簡單,不出現(xiàn)染色質(zhì)體,紡錘體等一系列變化,消耗能量少,分裂速度快,但其遺傳物質(zhì)一般不能平均分配到子細(xì)胞,所以其遺傳不穩(wěn)定。
3.細(xì)胞的自由形成
植物細(xì)胞的自由形成分裂方式種類:①母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)不完全用于子細(xì)胞的結(jié)構(gòu)形成。(藻類游動孢子,子囊菌的子囊孢子和擔(dān)孢子的形成等。在子囊孢子的形成過程中,子囊中先產(chǎn)生8個為細(xì)胞質(zhì)所包圍的子核,再逐漸分化形成8個內(nèi)生子的子囊孢子。②母細(xì)胞先進(jìn)行多次核分裂,形成諾干位于細(xì)胞之中游離核,其后在各游離核間同時產(chǎn)生細(xì)胞壁,將細(xì)胞質(zhì)完全分隔開,形成新細(xì)胞。
4.減數(shù)分裂
(1)減數(shù)分裂的第一次有絲分裂
1)前期Ⅰ
細(xì)線期 染色體含有兩條染色單體、螺旋卷曲成細(xì)絲狀,常附著在核膜的某一處,臨近核仁,并向另一方向散開呈花束狀。
·偶線其 同源染色體配對聯(lián)會,伴有極少量DNA合成。
·粗線期染色體繼續(xù)縮短變粗,聯(lián)會染色體數(shù)目為原來二倍體數(shù)目的一半,每個染色單體之間,發(fā)生染色單體片段交換,它是生物遺傳變異的基礎(chǔ)。
·雙線期 染色體繼續(xù)縮短變粗,聯(lián)會染色體呈現(xiàn)X、V、8和0等形狀。核仁體積縮小,有的仍與染色體相連。
·終變期染色體繼續(xù)縮短變粗,染色體對常分散排列在核膜內(nèi)側(cè),以后同源染色體逐漸分開,僅以近端的交叉處相連,終變期末、核膜、核仁消失,紡錘絲開始出現(xiàn)。
2)中期Ⅰ
染色體螺旋化縮短達(dá)到最大值。二價染色體以交叉處排列在細(xì)胞中部的赤道板上,兩條染色體上的著絲粒以等距離分別于赤道板的兩側(cè),紡錘體形成。
3)后期Ⅰ 由于紡錘絲的牽引,兩個著絲粒分別移向兩極,使二價體分離,分別移向各自的極區(qū),故每一個極區(qū)只有原來母細(xì)胞染色體的一半。
4)末期Ⅰ 兩組染色體分別達(dá)極區(qū),有些物種會有核膜的形成和染色體螺旋解體。而另一些物種,而不形成核膜,染色體也不螺旋。但以上兩種情況,核仁都不重現(xiàn)。
(2)減數(shù)分裂第二次分裂
減數(shù)分裂第二次分裂發(fā)生在第一次分裂結(jié)束之后,細(xì)胞沒有進(jìn)行DNA復(fù)制,不存在間期或只有極短的間期,便進(jìn)入到減數(shù)分裂Ⅱ.在減數(shù)分裂Ⅱ與一般有絲分裂基本相同,所不同的是后期Ⅱ移向兩極的染色體為單倍染色體組。
減數(shù)分裂的胞質(zhì)分裂類型:①連續(xù)型:是在減數(shù)分裂第一次分裂末,隨機產(chǎn)生新壁形成二分體,然后再第二次分裂末期,再在二分體各自的細(xì)胞中產(chǎn)生細(xì)胞板,形成四分體。。這種類型的單子葉植物占多數(shù)。②同時型:指細(xì)胞壁發(fā)生在減數(shù)分裂的第二次分裂末。形成四個子細(xì)胞以后,因細(xì)胞壁不相互垂直,故四分體呈四面體。
其壁發(fā)育為向心式,胼胝質(zhì)從母細(xì)胞壁的一側(cè)開始,逐漸向四分體的中央積累,同時把四分體中的細(xì)胞核彼此隔開。這種類型在雙子葉植物中占多數(shù)。
(三)植物細(xì)胞分裂面
·平周分裂:即切向分裂或弦向分裂,指細(xì)胞分裂方向和新壁與器官表面平行,子細(xì)胞的新壁為切向壁。平周分裂的結(jié)果增加細(xì)胞層次,使細(xì)胞或組織加厚或增粗。
·垂周分裂:指細(xì)胞分裂方向和新壁與器官表面垂直,子細(xì)胞的新壁為徑向壁,分裂的結(jié)果使器官或組織的表面積增大或周經(jīng)擴展。
·橫向分裂:指細(xì)胞分裂方向和新壁與器官表面垂直,子細(xì)胞的新壁為橫向壁。分裂的結(jié)果使器官伸長,促使植株增高、葉面擴大和根系擴展。
三、植物細(xì)胞的生長于分化
(一)細(xì)胞的生長
不同類型的細(xì)胞,其生長和體積的大小,都有一定限度,這主要是受細(xì)胞本身遺傳因子控制。
(二)植物細(xì)胞分化和脫化
多細(xì)胞有機體由多種多樣的細(xì)胞構(gòu)成。在個體發(fā)育過程中,細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生改變的過程稱為細(xì)胞分化。通過細(xì)胞分裂和分化、形成形態(tài),結(jié)構(gòu)和功能各異的細(xì)胞類型。實質(zhì)就是基因按照一定程序選擇性地表達(dá)結(jié)果。
已分化的細(xì)胞在一定因素作用下恢復(fù)分裂機能,重新具有分生組織細(xì)胞的特性。這個過程稱為脫分化。脫分化后產(chǎn)生的新細(xì)胞可以再分化成不同的組織。
(三)植物細(xì)胞的極性和細(xì)胞不等分裂
極性是植物細(xì)胞生長和分化中一種基本現(xiàn)象,是指器官、組織、細(xì)胞在某個軸向上,存在著結(jié)構(gòu)上和生理上的差異。細(xì)胞不等分裂是一個普遍現(xiàn)象,不均等分裂與細(xì)胞的極性有關(guān)。
四、細(xì)胞的死亡
細(xì)胞死亡形式:①壞死性死亡:它是由外界因素造成的非正常死亡。
②細(xì)胞編程死亡:它是細(xì)胞在一定生理或病理條件下,依據(jù)其自身的程序,主動結(jié)束其生命的過程,是正常的生理性死亡,是基因程序性活動的結(jié)果。
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