细胞分裂课件

细胞分裂课件汇报人:XXXX2025年11月23日CONTENTS目录01

细胞分裂概述02

有丝分裂的过程与机制03

动植物细胞有丝分裂的差异04

减数分裂的特殊过程CONTENTS目录05

无丝分裂与原核细胞分裂06

细胞分裂的实验观察技术07

细胞分裂的调控机制08

细胞分裂的生命意义细胞分裂概述01细胞分裂的定义与生理作用

细胞分裂的核心定义细胞分裂（celldivision）是活细胞增殖的基本过程，指一个母细胞通过细胞核分裂和细胞质分裂，形成两个遗传物质稳定的子细胞的生命活动。1855年德国学者魏尔肖提出"一切细胞来自细胞"的论断，确立其在生命延续中的核心地位。

细胞分裂的物质基础分裂过程中，母细胞需完成遗传物质（DNA）的复制与分配，以及细胞质成分（如细胞器、蛋白质）的均等分配。在单细胞生物中是繁殖方式，在多细胞生物中则是生长、发育与组织修复的基础。

细胞分裂的生理功能主要功能包括：生物体生长（如胚胎发育中细胞数量激增）、组织更新（如人体皮肤细胞每28天更替一次）、损伤修复（如伤口愈合时成纤维细胞快速分裂），以及维持核质比例平衡与细胞大小调控。

细胞分裂素的调控作用细胞分裂素可诱导静止细胞重新进入分裂周期，调节根尖与茎尖的生长分化（高浓度促芽形成，低浓度促根生长），并通过延缓叶绿素降解实现叶片保绿，其作用机制与tRNA代谢及蛋白质合成调控相关。细胞分裂的研究历史与魏尔肖的贡献早期观察：细胞分裂现象的发现1841年，德国学者雷马克（R.Remak）首次在鸡胚血球细胞中观察到细胞核分裂产生两个子细胞核的完整过程，为细胞分裂研究奠定基础。魏尔肖的“细胞学说”里程碑1855年，德国学者魏尔肖（R.Virchow）提出“一切细胞来自细胞”的著名论断，认为个体所有细胞均由原有细胞分裂产生，否定了自然发生学说。分裂机制研究的早期探索19世纪中后期，霍夫迈斯特（W.Hofmeister）通过碘液染色证实染色体存在；施特拉斯布格（E.Strasburger）首次论证动植物有丝分裂过程的统一性，并命名前期、中期、后期。细胞分裂研究的意义魏尔肖的理论与后续研究共同确立了细胞分裂是生物体生长、发育和繁殖的基础，为现代细胞生物学和遗传学发展提供了核心框架。细胞分裂的基本类型与分类依据

按生物类型与分裂机制分类原核生物主要通过二分裂方式增殖，如细菌通过DNA复制后细胞膜内陷完成分裂；真核生物则包括有丝分裂、减数分裂和无丝分裂三种方式，其核心区别在于遗传物质是否精确分配及是否形成纺锤体结构。

有丝分裂：体细胞增殖的主导方式有丝分裂是真核细胞分裂的基本形式，通过间期DNA复制及分裂期（前、中、后、末）的染色体精确分离，保证子细胞与母细胞遗传物质一致，是生长、发育和修复的基础，如人体皮肤细胞更新。

减数分裂：生殖细胞形成的特殊分裂减数分裂是生殖细胞特有的分裂方式，DNA复制一次后连续分裂两次，最终形成染色体数目减半的配子（如精子、卵细胞），通过同源染色体交叉互换和自由组合增加遗传多样性，是有性生殖的核心机制。

无丝分裂：简单快速的分裂方式无丝分裂过程中无纺锤体和染色体明显变化，细胞核直接缢裂为二，如蛙的红细胞、植物胚乳细胞分裂。该方式虽快速但可能导致遗传物质分配不均，主要见于低等生物或高等生物的特定分化细胞。有丝分裂的过程与机制02细胞周期：间期的物质准备

间期的时间占比与核心任务间期是细胞周期中持续时间最长的阶段，约占整个细胞周期的90%-95%。此阶段细胞主要进行DNA复制和有关蛋白质的合成，为后续分裂期（M期）做物质准备，同时细胞体积会适度增大。

G1期：生长与分裂决定又称DNA合成前期，主要进行RNA和蛋白质的合成，为S期DNA复制做准备。细胞在此期会评估自身生长状态和外界环境，通过G1/S检查点后才进入S期。若条件不适，细胞可能停滞于G1期或进入G0期（静息状态）。

S期：DNA复制与染色单体形成即DNA合成期，细胞进行DNA半保留复制，每条染色体形成两条姐妹染色单体，通过着丝粒连接。此期DNA含量加倍，但染色体数目不变。中心体也在此期完成复制，为纺锤体形成奠定基础。

G2期：分裂前的最后准备也称DNA合成后期，细胞继续合成与分裂相关的蛋白质（如微管蛋白），检查DNA复制是否完整、损伤是否修复。通过G2/M检查点后，细胞正式进入分裂期。此期还会进行细胞器的增殖，确保子细胞能获得完整的细胞结构。前期：染色质凝缩与纺锤体形成染色质螺旋化形成染色体染色质逐渐螺旋化、缩短变粗，形成光学显微镜下可见的染色体结构，每条染色体包含两条姐妹染色单体，通过着丝粒相连。核膜与核仁解体消失细胞核的核膜逐渐解体，核仁结构消失，为染色体的移动和分配提供空间，此过程标志着分裂期的正式开始。纺锤体结构的组装启动植物细胞由两极发出纺锤丝，动物细胞由中心体发出星射线，两种方式均形成纺锤体，为后续染色体排列和分离提供机械支撑。染色体散乱分布于细胞中央完成凝缩的染色体在纺锤丝牵引下开始向细胞中央移动，初期呈不规则散乱分布状态，尚未形成稳定排列。中期：染色体排列与赤道板结构染色体的精准定位

在纺锤丝的牵引下，染色体的着丝粒整齐排列于细胞中央的赤道板平面，此时染色体形态稳定、数目清晰，是观察和计数染色体的最佳时期。赤道板的结构特征

赤道板并非真实存在的实体结构，而是细胞有丝分裂中期染色体着丝粒排列所处的一个假想平面，该平面与纺锤体中轴垂直，将细胞分为大致相等的两部分。纺锤体的调控作用

纺锤体微管与染色体着丝粒处的动粒紧密结合，通过微管的动态调节（组装与解聚），确保染色体在赤道板上的有序排列，为后续染色单体分离奠定基础。动植物细胞的共性表现

无论是植物细胞（如洋葱根尖细胞）还是动物细胞（如人体口腔上皮细胞），在有丝分裂中期均会出现染色体在赤道板位置整齐排列的现象，体现了真核细胞分裂机制的高度统一性。后期：着丝粒分裂与染色体分离着丝粒分裂的触发机制后期起始的关键标志是着丝粒分裂，该过程由特定信号调控，导致姐妹染色单体分离成为独立的子染色体。染色体向两极移动的动力来源在纺锤丝的牵引下，分离后的子染色体以一定速度向细胞两极移动，确保遗传物质向两个子细胞平均分配。染色体数目的瞬时变化着丝粒分裂使细胞内染色体数目暂时加倍，例如二倍体生物（2n）此时染色体数变为4n，为末期分裂形成两个子细胞（各含2n染色体）奠定基础。末期：核膜重建与胞质分裂

染色体解聚与核膜重建到达两极的染色体逐渐解螺旋，重新转变为染色质状态，核膜和核仁重新出现，形成两个新的细胞核。

植物细胞的胞质分裂：细胞板形成在赤道板位置，高尔基体分泌的囊泡聚集并融合形成细胞板，细胞板逐渐扩展成为新的细胞壁，将母细胞分割为两个子细胞。

动物细胞的胞质分裂：细胞膜缢裂细胞膜从细胞中部向内凹陷，形成环沟，环沟逐渐加深，最终将细胞缢裂为两个子细胞，此过程不涉及细胞壁的形成。

纺锤体的消失随着核膜的重建和胞质分裂的进行，纺锤体逐渐解体消失，细胞分裂过程基本完成。动植物细胞有丝分裂的差异03纺锤体形成方式的区别

高等植物细胞纺锤体的形成高等植物细胞在有丝分裂前期，由细胞两极发出纺锤丝，这些纺锤丝相互交织形成纺锤体，不依赖中心体。

动物细胞纺锤体的形成动物细胞在有丝分裂间期完成中心体的复制，前期时，两组中心体分别移向细胞两极，由中心体发出星射线，星射线构成纺锤体。

低等植物细胞纺锤体的形成特点低等植物细胞兼具高等植物和动物细胞的特点，其纺锤体由中心体发出的星射线形成，与动物细胞纺锤体形成方式类似。细胞质分裂机制的比较植物细胞：细胞板形成机制植物细胞末期在赤道板位置形成细胞板，逐渐扩展为新细胞壁，将母细胞分隔为两个子细胞，该过程与高尔基体活动密切相关。动物细胞：细胞膜缢裂机制动物细胞末期细胞膜从中部向内凹陷，通过缢裂方式将细胞质分割，最终形成两个子细胞，不涉及新细胞壁的合成。结构基础差异植物细胞依赖细胞板和细胞壁完成分裂，动物细胞则依靠细胞膜的流动性实现缢裂，反映了两者在细胞结构上的根本区别。相关细胞器的作用差异

01核糖体：蛋白质合成的核心场所动植物细胞有丝分裂整个细胞周期，主要是间期，核糖体负责合成与分裂相关的蛋白质，如纺锤体蛋白等，为细胞分裂提供物质基础。

02中心体：动物细胞纺锤体形成的关键动物细胞和某些低等植物细胞在间期、前期，中心体参与纺锤体的形成，其发出的星射线构成纺锤体，牵引染色体移动。

03高尔基体：植物细胞末期细胞壁形成的主力植物细胞在末期，高尔基体参与细胞壁的形成，赤道板位置出现的细胞板逐渐扩展成细胞壁，将母细胞分成两个子细胞。

04线粒体：细胞分裂的能量供应站动植物细胞在整个细胞周期，线粒体通过呼吸作用提供能量，满足DNA复制、染色体移动等分裂过程的能量需求。减数分裂的特殊过程04减数分裂的间期特点DNA复制的特殊性减数分裂间期同样进行DNA复制，但S期明显延长，且仅完成99.7%的DNA复制，其余0.3%在减数第一次分裂前期的偶线期完成，为后续遗传重组奠定基础。细胞代谢活动此阶段细胞进行旺盛的物质积累，合成与减数分裂相关的蛋白质，如联会复合体组分、纺锤体相关蛋白等，同时细胞体积增大，为分裂做准备。与有丝分裂间期的差异与有丝分裂间期相比，减数分裂间期的G1期和G2期也存在相应的物质准备，但最显著区别在于DNA复制的不完全性及为同源染色体配对等特殊过程所需的物质合成。减数第一次分裂：同源染色体分离01前期Ⅰ：联会与交叉互换同源染色体两两配对（联会）形成四分体，非姐妹染色单体间发生交叉互换，为遗传多样性提供基础。此阶段核膜、核仁逐渐消失，纺锤体开始形成。02中期Ⅰ：同源染色体排列赤道板成对的同源染色体整齐排列在细胞中央的赤道板两侧，纺锤丝与着丝粒相连，此时染色体形态稳定、数目清晰，是观察的有利时机。03后期Ⅰ：同源染色体分离与自由组合同源染色体在纺锤丝牵引下彼此分离，分别移向细胞两极，非同源染色体自由组合，进一步增加配子遗传多样性，细胞染色体数目减半。04末期Ⅰ：形成两个子细胞染色体到达两极后，核膜、核仁重新出现，细胞质分裂，形成两个子细胞，每个子细胞含有n条染色体，每条染色体仍含两条姐妹染色单体。减数第二次分裂：姐妹染色单体分离

前期Ⅱ：染色体重新凝聚核膜核仁消失，纺锤体重新形成，染色体散乱分布，每条染色体含两条姐妹染色单体。

中期Ⅱ：染色体排列赤道板染色体着丝粒整齐排列于赤道板，纺锤丝连接两极与着丝粒，染色体形态清晰便于观察。

后期Ⅱ：姐妹染色单体分离着丝粒分裂，姐妹染色单体成为独立染色体，在纺锤丝牵引下分别移向细胞两极，染色体数目暂时加倍。

末期Ⅱ：形成单倍体子细胞核膜核仁重建，纺锤体消失，细胞质分裂，一个母细胞形成两个子细胞，最终共产生四个遗传物质不同的单倍体配子。减数分裂中的遗传重组机制

交叉互换：遗传物质的物理交换在减数第一次分裂前期的粗线期，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生片段交换，即交叉互换。这一过程使染色体上的基因重新组合，是遗传多样性的重要来源之一。例如，人类的每对同源染色体在减数分裂时平均发生2-3次交叉互换。

同源染色体联会与联会复合体的作用减数第一次分裂前期的偶线期，同源染色体两两配对的过程称为联会，形成四分体结构。联会复合体是同源染色体配对过程中形成的蛋白质复合结构，介导同源染色体的准确配对、联会和遗传重组，确保交叉互换的顺利进行。

非同源染色体的自由组合减数第一次分裂后期，同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合。这使得不同对的染色体随机分配到子细胞中，增加了生殖细胞中染色体组合的多样性。以人类为例，有23对染色体，理论上可产生2^23种不同的配子组合。

遗传重组的生物学意义遗传重组通过交叉互换和非同源染色体自由组合，显著增加了配子的遗传多样性，为生物进化提供了丰富的原材料。这种多样性使得后代在自然选择中具有更大的适应性和生存优势，是物种进化和适应环境变化的重要机制。无丝分裂与原核细胞分裂05无丝分裂的过程与特点无丝分裂的基本过程无丝分裂过程相对简单，早期球形的细胞核和核仁伸长，随后细胞核进一步伸长成哑铃形，中央部分变得狭细，最终细胞核分裂，细胞质也随之分裂，并在滑面型内质网的参与下形成新的细胞膜。无丝分裂的显著特点无丝分裂过程中核膜和核仁并不消失，也没有染色体的明显变化，但染色质会进行复制，细胞会逐渐增大，当细胞核体积增大一倍时发生核分裂。无丝分裂的遗传物质分配由于无丝分裂不经过染色体有规律的平均分配，存在遗传物质不能保证均等分配的问题，有些人认为这是一种不正常的分裂方式，其遗传物质DNA如何分配到子细胞中的机制还有待进一步研究。无丝分裂的存在范围无丝分裂是最早发现的一种细胞分裂方式，过去认为主要见于低等生物和高等生物体内的衰老或病态细胞中，但后来发现在动物和植物的正常组织中也比较普遍地存在，如动物的上皮组织、疏松结缔组织、肌肉组织和肝组织中，植物各器官的薄壁组织、表皮、生长点和胚乳等细胞中。原核细胞的二分裂机制

二分裂的定义与核心特征二分裂是原核生物（如细菌）主要的无性生殖方式，通过细胞DNA复制后，细胞质膜内陷、细胞壁形成，将母细胞一分为二，形成两个遗传物质基本相同的子细胞。

DNA复制与分配过程原核细胞的环状DNA附着于质膜（或间体）上，复制时从起始点双向进行，形成两个子代DNA环；随着细胞生长，两个DNA环随质膜延伸而分离，分别移向细胞两极。

细胞分裂的结构变化复制完成后，细胞中部的质膜向内凹陷，形成隔膜；同时细胞壁物质在隔膜处沉积，最终将细胞分裂为两个独立子细胞，整个过程不涉及纺锤体或染色体的形成。

二分裂的速率与调控原核细胞二分裂速率极快，在适宜环境下（如大肠杆菌）每20-30分钟即可完成一次分裂，其过程主要受DNA复制起始、细胞体积增长等因素调控，确保遗传物质均等分配。细胞分裂的实验观察技术06根尖分生区细胞的有丝分裂观察

实验原理在高等植物体内，有丝分裂常见于根尖、芽尖等分生区细胞。由于各个细胞的分裂是独立进行的，因此在同一分生组织中可以看到处于不同分裂时期的细胞。通过在高倍显微镜下观察各个时期细胞内染色体的存在状态，就可以判断这些细胞分别处于有丝分裂的哪个时期。染色体容易被碱性染料（如甲紫溶液）着色。

实验材料与试剂实验材料：洋葱根尖（课前3-4d培养，根长约5cm时取用）。试剂：解离液（质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精按1：1的体积比混合）、漂洗液（清水）、染色液（质量浓度为0.01g/mL或0.02g/mL的甲紫溶液或醋酸洋红液）。

实验步骤洋葱根尖培养：课前3-4d，将洋葱放在装满清水的广口瓶上，让洋葱底部接触瓶内的水面，放在温暖处培养。取材：剪取根尖2-3mm，注意取材时间。解离：将根尖放入解离液中，3-5min，目的是使组织中的细胞相互分离开来。漂洗：用清水漂洗约10min，洗去解离液，防止影响染色。染色：用染色液染色3-5min，使染色体着色。制片：将根尖放在载玻片上，加一滴清水，弄碎，盖上盖玻片，轻压使细胞分散。观察：先低倍镜找到分生区细胞（排列紧密、呈正方形），再高倍镜观察各分裂时期细胞。

实验注意事项取材时只能剪取根尖2-3mm，过长会包含伸长区和成熟区细胞，这些细胞不分裂。解离时间要适当，过短细胞不易分散，过长细胞会被破坏。漂洗要充分，否则残留的解离液会影响染色效果。压片时力度要适中，既要使细胞分散开，又不能压碎盖玻片。观察时先低倍镜找到分生区，再换高倍镜观察。减数分裂实验材料的选择与处理

实验材料的选择标准选择染色体数目少、形态大、分裂同步性高的材料，如雄性蝗虫精巢（乳白色条状组织）、百合花粉母细胞、蚕豆花蕾（2~4mm长度对应减数分裂期）。

材料采集与固定方法动物材料（蝗虫精巢）：剪断腹部末端取出精巢，立即投入卡诺氏固定液（无水乙醇:冰醋酸=3:1）固定24小时；植物材料（花蕾）直接摘取后固定。固定后可转移至70%乙醇4℃保存。

解离与染色处理步骤解离：材料经蒸馏水冲洗后，用1mol/L盐酸37℃水浴解离5~10分钟（或室温15~20分钟），至组织松软易分散；染色：用改良苯酚品红染液（或醋酸洋红、龙胆紫）染色10~15分钟，使染色体着色。

压片操作关键要点将染色后的材料置于载玻片中央，用解剖针轻轻拨散细胞，盖上盖玻片，覆盖吸水纸后垂直按压（力度适中避免滑动），使细胞分散成单层，便于显微镜观察。显微镜下分裂时期的识别要点

01间期细胞特征细胞核较大，呈球形，核仁明显，染色质呈细丝状均匀分布，细胞形态规则，是显微镜视野中数量最多的时期。

02前期细胞特征核膜、核仁逐渐消失，染色质螺旋化形成染色体，形态散乱分布，植物细胞两极出现纺锤丝，动物细胞中心体发出星射线。

03中期细胞特征染色体形态稳定、数目清晰，着丝粒整齐排列在赤道板上，纺锤体完全形成，是观察染色体形态和数目的最佳时期。

04后期细胞特征着丝粒分裂，姐妹染色单体分离成为子染色体，在纺锤丝牵引下向细胞两极移动，细胞内染色体数目暂时加倍。

05末期细胞特征染色体解螺旋变回染色质，核膜、核仁重新出现，纺锤体消失；植物细胞赤道板位置形成细胞板，动物细胞细胞膜中部向内凹陷。细胞分裂的调控机制07细胞周期检查点的作用G1/S检查点：启动分裂的决策关卡位于G1期末，评估细胞生长状态、营养供应及DNA完整性。若条件适宜，细胞进入S期；若DNA受损，激活修复机制或停滞于G1期，防止异常细胞增殖。G2/M检查点：分裂前的质量监控处于G2期末，验证DNA复制是否完成及损伤是否修复。只有当DNA复制准确且无未修复错误时，细胞才通过此检查点进入M期，确保遗传物质完整传递。纺锤体组装检查点：染色体分离的保障存在于M期中期，监控染色体是否正确附着于纺锤体并排列在赤道板上。若所有染色体均正常连接，触发后期启动信号，确保姐妹染色单体均等分配到子细胞。检查点功能异常与疾病关联检查点调控蛋白（如p53、CDK）突变可导致检查点失效，引发染色体数目异常或DNA损伤累积，是癌症等疾病发生的重要机制，如唐氏综合征与纺锤体检查点异常相关。周期蛋白与CDK的调控作用周期蛋白的周期性表达周期蛋白（Cyclins）随细胞周期阶段变化而周期性表达，如G1期的CyclinD、G2期的CyclinA等