细胞分裂(cell division)是活细胞繁殖其种类的过程,是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。通常包括细胞核分裂和细胞质分裂两步。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。1855年德国学者魏尔肖(R.Virchow)提出“一切细胞来自细胞”的论断,即认为个体的所有细胞都是由原有细胞分裂产生的。现在除细胞分裂外还没有证据说明细胞繁殖有其他途经。
细胞分裂的种类
①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。
②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,故名。
植物组织培养
愈伤组织 花药培养 anther culture 用植物组织培养技术,把发育到一定阶段的花药,通过无菌操作技术,接种在人工培养基上,以改变花药内花粉粒的发育程序,诱导其分化,并连续进行有丝分裂,形成细胞团,进而形成一团无分化的薄壁组织——愈伤组织,或分化成胚状体,随后使愈伤组织分化成完整的植株。 亦称愈合组织或创伤组织。植物体局部受伤后,在伤口表面形成的具有分生能力和保护作用的活的薄壁细胞群。愈伤组织的外层细胞常可木质化或形成周皮,对其表层的细胞起保护作用。在植物嫁接中愈伤组织促使砧木与接穗紧密结合,植物扦插能从愈伤组织分化出不定根和不定芽;在组织和细胞培养时,条件适宜也能长出愈伤组织。利用愈伤组织诱导形成新植株已广泛应用于植物的无性繁殖。
植物组织培养中愈伤组织的形成和形态发生(植物体的结构层次1课时)在植物组织培养中,主要目标是诱导愈伤组织形成和形态发生,使一个离体的细胞、一块组织或一个器官的细胞,通过脱分化形成愈伤组织,并由愈伤组织再分化形成植物体。
愈伤组织的形成 从一块外植体形成典型的愈伤组织,大致要经历三个时期:起动期、分裂期和形成期。
起动期是指细胞准备进行分裂的时期。用于接种的外植体的细胞,通常都是成熟细胞,处在静止状态。起动期是通过一些刺激因素(如机械损伤、改变光照强度、增加氧等)和激素的诱导作用,使外植体细胞的合成代谢活动加强,迅速进行蛋白质和核酸的合成。机械损伤能诱导植物体细胞开始分裂,如伤口上会出现愈伤组织。在植物组织培养中沿用了愈伤组织这一名词,但是植物组织培养中诱导外植体细胞分裂形成的愈伤组织,大都不是损伤的结果。外源的生长素类物质对诱导细胞开始分裂效果很好,因此生长素类物质在植物组织培养中得到了广泛应用,常用的有2,4—二氯苯氧乙酸、萘乙酸、吲哚乙酸和细胞分裂素等。
分裂期是指外植体细胞经过诱导以后脱分化,不断分裂、增生子细胞的过程。处于分裂期的愈伤组织的特点是:细胞分裂快,结构疏松,颜色浅而透明。外植体的脱分化因植物种类、器官来源及其生理状况的不同而有很大差别。例如,烟草、胡萝卜等植物的脱分化比较容易,禾本科植物的脱分化比较难;花的脱分化比较容易,茎、叶的脱分化比较难;幼嫩组织的脱分化比较容易,成熟的老组织脱分化比较难。
分化期是指在分裂期的末期,细胞内开始出现一系列形态和生理上的变化,从而使愈伤组织内产生不同形态和功能的细胞。这些细胞类型有薄壁细胞、分生细胞、色素细胞、纤维细胞,等等。
外植体的细胞经过起动、分裂和分化等一系列变化,形成了无序结构的愈伤组织。如果在原来的培养基上继续培养愈伤组织,会由于培养基中营养不足或有毒代谢物的积累,导致愈伤组织停止生长,甚至老化变黑、死亡。如果要让愈伤组织继续生长增殖,必须定期地(如2~4周)将它们分成小块,接种到新鲜的培养基上,这样愈伤组织就可以长期保持旺盛的生长。
愈伤组织的形态发生方式经过起动、分裂和分化期产生的愈伤组织,其中虽然发生了细胞分化,但是并没有器官发生。只有满足某些条件,愈伤组织的细胞才会发生再分化,产生芽和根,进而发育成完整植株。愈伤组织的形态发生方式主要有不定芽方式和胚状体方式两种。不定芽方式是在某些条件下,愈伤组织中的分生细胞发生分化,形成不同的器官原基,再逐渐形成芽和根。胚状体方式是由愈伤组织细胞诱导分化出具有胚芽、胚根、胚轴的胚状结构,进而长成完整植株。这种由愈伤组织中的薄壁细胞不经过有性生殖过程,直接产生类似于胚的结构,叫做胚状体。不定芽方式和胚状体方式是植物组织培养中常见和重要的两种方式。胚状体方式比不定芽方式有更多的优点,如胚状体产生的数量比不定芽多,胚状体可以制成人工种子,等等。
肝细胞分裂
肝脏是人体一个重要的消化器官,因其在损伤的情况下有强大的再生修复能力而一直受到医学家们的普遍关注。目前认为参与肝脏修复的细胞可能有三个来源:一是通过肝细胞自身的有丝分裂来弥补死亡的肝细胞,这在正常的肝细胞代谢及轻度的肝脏损伤中起主要作用;二是在比较较严重的肝损情况下,肝脏的干细胞被激活并向肝细胞分化以修复肝脏;近的研究显示骨髓中的造血干细胞也具有向肝细胞分化能力,提示可作为肝脏细胞修复第三个潜在来源(“细胞分裂”在汉英词典中的解释:cell division)。
影响细胞分裂的因素
自然情况下包括内因和外因
内因:细胞周期受到一系列基因、酶和蛋白质等内在因素的调控。不同的组织基因选择性表达所以会造成差异。
外因:主要受一些外界信号的刺激,有细胞因子(如肽类生长因子)、激素和细胞外基质等。 (1)肽类生长因子:主要通过旁分泌方式作用于靶细胞;同时也存在着自分泌,当两种方式均分泌不足时会抑制增殖与分化。
(2)激素:只作用于特定靶细胞促进其生长与分化。
(3)细胞外基质:应其特定细胞的增殖与分化。主要通过与细胞表面整联蛋白作用激活相关酶,启动相关信号。它对干细胞的增殖分化具有诱导作用。在发育和创伤组织中,透明质酸合成旺盛,促进细胞的增殖与迁移,抑制细胞分化。当增殖到一定程度时透明质酸会水解。 又如胚胎时期,下调刺激信号的水平,抑制细胞周期引擎会抑制细胞分裂。。在肌肉发生过程中,属于TGF-β家族的肌肉抑制素是肌肉生长的负调控因子...
非自然情况下,射线、低温﹑化学药剂、病毒等环境因素对细胞分裂的影响是通过内因起作用的,即通过导致基因突变或影响酶的活性而影响细胞分裂。