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04 细胞的生命活动(第2页)

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下一阶段是有丝分裂后期,此时每条染色体的两条染色单体被分别移至有丝分裂纺锤体的两端(如图9所示)。

这一过程是由着丝粒到纺锤体双极间的微管缩短以及纺锤体两端的微管延长共同促成的,其机制在于相邻微管间的相对滑动。

每组染色单体到达纺锤体极点标志着有丝分裂的最后阶段,即有丝分裂末期的完成。

为了将一个母细胞分裂成两个子细胞,细胞中央将形成一个由肌动蛋白丝组成的收缩环,进而将细胞质分为两半,如同皮带一般越勒越紧,这一过程被称为胞质分裂(esis,如图9b所示)。

一旦子细胞彼此分离,它们的染色体将通过解压缩与去凝缩过程重新恢复到间期状态,并成为新形成的细胞核中的一部分。

之后,去凝缩的染色体表面将形成一个新的核被膜,同时开始形成新的核孔。

至此,有丝分裂已全部完成,细胞将再次进入间期,或继续生长准备进行下一次分裂,或离开细胞周期(G0)并开始分化,从而实现特定的组织功能,关于这一内容我们将在第5章进行描述。

图9细胞分裂

a.正在经历分裂后期的细胞切片,其中一组染色单体被有丝分裂纺锤体拉向不同的极点;b.两个子细胞在分裂结束时开始分离,通过中央部位的沟环将彼此“箍断”

减数分裂

减数分裂是一种生殖分裂。

通过减数分裂,多细胞生物可以产生具有单份DNA(单倍体)的特殊细胞——配子(gametes),并通过与另一配子融合的方式产生具有正常的双份DNA(二倍体)的细胞(合子),进而形成胚胎并进一步发育成为一个新的个体。

配子在大多数动物中是**与卵细胞,在植物中是花粉与胚珠,在真菌等其他生命形式中则是孢子。

两种不同个体配子间互相融合而产生新生物的行为被定义为有性生殖。

动物大都依赖于有性生殖,但植物还保留着无性生殖的方式。

本书不对有性生殖的遗传重要性作过多展开,但可以说,有性生殖带来的基因不断融合,为自然选择下的进化提供了更多生物多样化的可能性。

减数分裂的机制相对简单:在减数分裂的过程中,细胞经历了两轮染色体分离,而此过程却缺少了一轮DNA复制。

二倍体细胞分裂两次,将产生四个单倍体配子。

减数分裂起始于二倍体细胞中两个相匹配的(同源)染色体(一个母本,一个父本)联会,此时DNA可能会发生“交换”

,这一过程被称为交叉互换。

第一次分裂将每一对染色体中的其中一个分配至两个新的子细胞中,然后直接分裂产生四个配子。

此时,这些配子将含有原始DNA中的一半(单倍体)。

在减数分裂过程中,通过纺锤体微管进行染色体分离的分子机制与有丝分裂过程几乎完全相同。

从数字上讲,**的产量大大超过了卵细胞,这是因为一个有生育能力的男性在每次心脏跳动的同时便可以生产1000个**,而女性在一生当中只能产生大约500个卵细胞。

DNA复制

在细胞分裂之前,它必须产生两份DNA,以使每个子细胞都有一份。

在这一过程中,来自母细胞的两条原始DNA链首先被分离开来,作为复制的模板。

值得注意的是,核苷酸碱基A总是与T配对,而C总是与G配对。

如果一条链具有序列ATCG,那么新链将具有序列TAGC。

原始链的互补链是TAGC,其子链为ATCG。

通过这种方式,两个完全相同的DNA序列复本便产生了。

这种复制方式被称为半保留复制,其精确度通常可达到很高的水平。

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