- describe the structure of a chromosome, limited to: • DNA • histone proteins • sister chromatids • centromere • telomeres
- explain the importance of mitosis in the production of genetically identical daughter cells during: • growth of multicellular organisms • replacement of damaged or dead cells • repair of tissues by cell replacement • asexual reproduction
- outline the mitotic cell cycle, including: • interphase (growth in G_1 and G_2 phases and DNA replication in S phase) • mitosis • cytokinesis
- outline the role of telomeres in preventing the loss of genes from the ends of chromosomes during DNA replication
- outline the role of stem cells in cell replacement and tissue repair by mitosis
- explain how uncontrolled cell division can result in the formation of a tumour
有丝分裂细胞周期
A-Level 生物 · 第 5 主题
5.1
细胞核与细胞的复制和分裂
大纲
来源:剑桥国际大纲
一个染色体(chromosome)是一个非常长的 DNA 分子,紧紧地缠绕在叫组蛋白(histones)的特殊蛋白质(proteins)周围。这样缠绕 DNA 让一个巨大的长度能装进细胞核并保持它整齐。
在一个细胞分裂之前,它的 DNA 被复制(这种复制叫复制(replication))。复制之后,每个染色体由连接在一起的两个相同的副本构成。这两个副本是姐妹染色单体(sister chromatids),它们在一个叫着丝粒(centromere)的点上被保持在一起。每个染色体的尖端被端粒(telomeres)封顶,它们保护端部。
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| chromosome | 染色体 | rǎn sè tǐ |
| protein | 蛋白质 | dàn bái zhì |
| histone | 组蛋白 | zǔ dàn bái |
| replication | 复制 | fù zhì |
| sister chromatids | 姐妹染色单体 | jiě mèi rǎn sè dān tǐ |
| centromere | 着丝粒 | zhe sī lì |
| telomere | 端粒 | duān lì |
| mitosis | 有丝分裂 | yǒu sī fēn liè |
5.1
有丝分裂的重要性
有丝分裂(mitosis)是一种细胞核分裂,产生两个遗传上相同的子细胞(daughter cells)——它们携带与亲代细胞以及与彼此完全相同的基因(genes)。
这对以下重要:
- 多细胞(multicellular)生物体(organisms)的生长(制造更多细胞)。
- 受损或死亡细胞的替换。
- 通过制造新细胞对组织(tissues)的修复。
- 无性生殖(asexual reproduction,一个亲代制造相同的后代)。
探索
Why mitosis matters
Classify real cases by the role mitosis is playing.
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| daughter cell | 子细胞 | zi xì bāo |
| gene | 基因 | jī yīn |
| multicellular | 多细胞 | duō xì bāo |
| organism | 生物体 | shēng wù tǐ |
| tissue | 组织 | zǔ zhī |
| asexual reproduction | 无性生殖 | wú xìng shēng zhí |
| metaphase | 中期 | zhōng qī |
5.1
有丝分裂细胞周期
细胞周期(cell cycle)是一个细胞从一次分裂到下一次的完整生命。它有三部分:
- 间期(interphase)——最长的部分。细胞在 G₁ 期生长、在 S 期复制它的 DNA(复制),并在 G₂ 期再次生长并准备分裂。
- 有丝分裂——细胞核分裂成两个相同的核。
- 胞质分裂(cytokinesis)——细胞的其余部分分裂,给出两个分开的子细胞。
The mitotic index
有丝分裂指数是一个样品中处于有丝分裂的细胞的比例。你通过在显微镜下数细胞求它:
$$\text{mitotic index} = \frac{\text{number of cells in mitosis}}{\text{total number of cells}}.$$
例题。 在一个根尖样品中,看到的 $50$ 个细胞中有 $8$ 个处于有丝分裂。求有丝分裂指数。
$$\text{mitotic index} = \frac{8}{50} = 0.16.$$
一个高的有丝分裂指数意味着许多细胞在快速分裂——在一个生长的根尖中正常,但在成年动物组织中它可能是失控生长的一个警告信号。
探索
The cell cycle
Step around the cycle. Most of it is interphase (grow, copy DNA, grow); mitosis and cytokinesis are short, then it repeats.
探索
The cell cycle
Step through the cycle. Most of a cell's life is interphase (G1, S, G2); mitosis and cytokinesis are the short dividing phase.
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| cell cycle | 细胞周期 | xì bāo zhōu qī |
| interphase | 间期 | jiān qī |
| cytokinesis | 胞质分裂 | bāo zhì fēn liè |
5.1
端粒与染色体末端
当 DNA 被复制时,复制不能到达分子的最末端,所以每次都丢失一点。端粒是端部短的、重复的 DNA 长度,携带没有基因。因为被缩短的是端粒,复制期间没有重要的基因丢失。
5.1
干细胞
一个干细胞(stem cell)是一个未特化的细胞,它能通过有丝分裂不断分裂,并能分化(differentiate,改变)成不同的特化细胞类型。干细胞是用于替换丢失的细胞和修复组织的新细胞的来源。
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| stem cell | 干细胞 | gàn xì bāo |
| differentiate | 分化 | fēn huà |
5.1
失控分裂与肿瘤
细胞周期通常被紧密地控制,所以细胞只在需要时分裂。若这种控制丢失,一个细胞可能一遍又一遍地分裂而不停止。这种失控的分裂产生一团叫肿瘤(tumour)的细胞。
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| tumour | 肿瘤 | zhǒng liú |
5.2
有丝分裂中染色体的行为
大纲
- describe the behaviour of chromosomes in plant and animal cells during the mitotic cell cycle and the associated behaviour of the nuclear envelope, the cell surface membrane and the spindle (names of the main stages of mitosis are expected: prophase, metaphase, anaphase and telophase)
- interpret photomicrographs, diagrams and microscope slides of cells in different stages of the mitotic cell cycle and identify the main stages of mitosis
来源:剑桥国际大纲
有丝分裂经过四个阶段。你应当能够在显微照片和载玻片中识别它们。
| 阶段 | 发生什么 |
|---|---|
| 前期(prophase) | 染色体盘绕起来并作为两个姐妹染色单体变得可见;核膜(nuclear envelope)分解;一个纤维的纺锤体(spindle)在细胞上构成 |
| 中期(metaphase) | 染色体沿中间(赤道(equator))排列;纺锤丝附着到每个着丝粒 |
| 后期(anaphase) | 着丝粒分裂;姐妹染色单体被拉到细胞的相反端(极) |
| 末期(telophase) | 一组染色体到达每个极;一个新核膜在每组周围构成,造出两个核 |
然后胞质分裂随之而来。在一个动物细胞中,细胞膜向内掐以分裂细胞;在一个植物细胞中,一堵新墙在中间构成。结果是两个遗传上相同的子细胞。
探索
The stages of mitosis
Drag through prophase, metaphase, anaphase and telophase to watch the chromosomes line up and then separate into two identical cells.
探索
The stages of mitosis
Step through PMAT. Watch the chromosomes condense, line up, split to the poles, then reform two nuclei.
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| prophase | 前期 | qián qī |
| nuclear envelope | 核膜 | hé mó |
| spindle | 纺锤体 | fǎng chuí tǐ |
| equator | 赤道 | chì dào |
| anaphase | 后期 | hòu qī |
| telophase | 末期 | mò qī |
5.2
考试技巧
- 按顺序学习各阶段(前期、中期、后期、末期),每个带一个关键事件;间期(G1、S、G2)不是有丝分裂的一部分。
- 有丝分裂给出两个遗传上相同的二倍体细胞——用于生长、修复和无性生殖。
- 有丝分裂指数 $=$ 处于有丝分裂的细胞 $\div$ 总细胞;一个高值意味着快速分裂。
- 把失控的有丝分裂与肿瘤、以及端粒缩短与分裂次数的极限联系起来。
本主题的互动课程
逐步学习,并即时检测练习。