1植物细胞的分裂分化

胞质分裂 (cytokinesis)
1.间期：从前一次分裂结束，到下一次分裂开始 的一段时间，可分为三个时期。 DNA合成前期（G1期）： 合成RNA、蛋白质和磷脂。 DNA合成期（S期）： 进行DNA复制，组蛋白也相应增加一倍。 DNA合成后期（G2期）： RNA和蛋白质的合成继续进行，同时合成微
如紫露草根尖细胞的周期约20h，间期约17.5h(G1期4h， S期10.8h，G2期2.7h)，M期2.5h(前期1.6h，中期0.3h， 后期及末期0.6h)
从增殖的角度，细胞分为三种状态：
周期细胞 生组织细胞; G0期细胞 暂时脱离细胞周期的细胞，适 不可逆的脱离细胞周期 细胞周期中运转的细胞，如分
粗线期：染色体缩短变粗，四联体内的染色单体交叉纽合，并 发生横断和染色体片段的互换，改变了原有基因的组合 双线期：交叉的染色单体开始分开，但在1或几点上仍然相连， 使染色体呈现出X、V、8、0、+等形状 终变期：染色体缩短到最小长度，核膜核仁消失，并出现纺锤 丝
前期 I
中期Ⅰ：成对的同源染色体移到赤道面上，
洋 葱 根 尖 细 胞 有 丝 分 裂
细胞有丝分裂动画图解 经过一次 有丝分裂，一 个母细胞分裂 为两个子细胞， 每个细胞的染 色体数目与母 细胞的相同。
胞质分裂
• 在两个新的子核 之间形成新细胞 壁，把一个母细 胞分隔成二个子 细胞的过程，称 为胞质分裂
成膜体：核分裂 后期，在子细胞核 形成的同时，纺锤 丝在赤道面中央密 集并向四周扩展， 微管以平行方式排 列成圆柱状结构。
视频
减数分裂 （meiosis）
与有性生殖相关的性母细胞分裂方式
• 连续两次的分裂（减数分裂 I & II)
• DNA只复制一次
• 产生四个子细胞（四分体）
第一次分裂（分裂Ⅰ）
• 前期Ⅰ：时间长，变化复杂，依据染色体的形态变化， 可分为5个阶段； 细线期：细胞核内出现细长、丝状的染色体，每条染 色体含有两条染色单体；核和核仁继续增大 偶线期(合线期)：细胞内的同源染色体(形状,大小,长 度相似的两条染色体)两两配对，称为联会，每对有4 条染色单体构成一个单位，称为四联体
形成 2 个子细胞
子细胞染色体仍为 2n
形成 4 个子细胞
子细胞染色体为 n
植物细胞的生长、分化与 组织形成
植物细胞生长和发育——细胞体积和重量 不可逆增加的过程，是 植物个体生长的基础
植物细胞的生长和发育
植物细胞分化
执行不同功能的细胞在其形态、结构 和功能上表现出各种变化和特化的 过程（cell differentiation）
次分裂完成为止的整个过程，称为细胞周期。
细胞周期可分为DNA合成前期（G1 期），
DNA合成期（S期），DNA合成后期或有丝分裂
准备期（G2期），分裂期（M期或D期）。
细胞周期的持续时间
凡DNA含量高,细胞周期持续时间较长 温度条件的影响非常显著，如向日葵根尖分生 组织细胞，25℃时7.8h，20℃12.5h，15℃23.2h， 10℃46h 细菌在适宜条件下，每20min分裂一次 周期中各个时期的长短一般以S期最长，M期最 短，G1和G2期变动较大。
• 细胞板：在成膜体 围起来的中间部分， 来自高尔基体或内 质网的小泡(带由细 胞壁前体物质)在赤 道面上彼此融合形 成将细胞质从中间 隔开的结构。
有丝分 裂 的生物学意义：
• 每次分裂前必须进行一次染色体的复制
• 染色体分裂为两条子染色体，平均分配到 两个子细胞中 • 保证每一个子细胞具有与母细胞相同数量 和类型的染色体 • 保证每一代的子细胞与母细胞具有相同的 遗传物质，保证了细胞遗传的稳定性
悬浮培养的胡萝卜单细胞培养成了可育植株
（Steward,1970年）
管蛋白，并准备能量。
2.分裂期： 分裂过程可分为四个时期。 前期：
染色质细丝螺旋化成为染色体，每条染色体由两 条染色单体组成，以着丝点相连系。
中期： 染色体排列在细胞赤道 面，纺锤体形成的时期。
赤道面 纺锤体
后期： 着丝点分开， 染色单体分 离成为子染 色体并向两 极移动的时 期。
末期： 子染色体到达两极并 解旋，回复到间期状 态，子细胞核形成和 胞质分裂的时期。
细胞分化的意义
• 细胞功能趋向专门化，有利于提高各种 生理功能的效率。 • 分化是进化的表现。
• 脱分化（dedifferentitation）:已分化的 细胞在一定因素作用下可恢复分裂机能， 重新具有分生组织细胞的特性，这个过 程称为脱分化。
• 植物的个体发育是植物细胞不断分裂、生 长和分化的结果 • 在系统发育上，植物越进化，细胞分化越 剧烈分工越细致，植物体结构也越复杂 • 细胞分化的基因表达与调控，是当今发育 生物学研究的热点和中心问题之一
当刺激即可重新进入细胞周期，进行增殖;
终端分化细胞 的细胞，已丧失分化能力，保持生理机能。
细胞分裂（cell division） 的方式 • 无丝分裂 • 有丝分裂 • 减数分裂
有丝分裂 (mitosis) 有丝分裂又称为间接分裂，它是 一种最普遍而常见的分裂方式。 有丝分裂为连续分裂，一般分为 核分裂和胞质分裂。
细胞质中形成纺锤体

有丝分裂：染色体在赤道面上的排列不成对，单独 减数分裂：染色体在赤道面上成对排列
中期 I

后期Ⅰ：成对的同源染色体彼此分开，分别向两极移动， 移向两极的染色体数只有原来的一半
后期 I

末期Ⅰ：染色体变为染色质，核膜核仁出现形成两个子核， 细胞板也相继形成将母细胞分隔成两个子细胞
减数分裂 II
后期 II 末期 II 前期 II 中期 II
视频
减数分裂的生物学意义：
• 减数分裂导致了性细胞（配子）的染色体数目 减半 • 在以后的有性生殖过程中，两个配子结合形成 合子，合子的染色体数目又恢复到亲本的水平 • 有性生殖的后代始终保持亲本的固有染色体数 目和类型 • 同源染色体的联会、交叉和片段交换导致遗传 重组类型的产生
减数分裂与有丝分裂特征比较
有丝分裂
发生部位 分裂过程 染色体 分裂结果 核相变化
减数分裂
生殖细胞中
体细胞中
一次核分裂(前、中、后、末 4 期)， 两次连续的核分裂，细胞分裂两次 细胞分裂一次 前期Ⅰ有联会现象，染色单体交 前期无联会，染色单体不交换，后 换，后期Ⅰ同源染色体移向两极， 期染色单体移向两极 后期Ⅱ染色单体移向两极
植物细胞的全能性（totipotency）
指植物体的每一个活细胞都有一套完整的
基因组，并具有发育成完整植株的潜在能力。
植物组织培养

快速繁殖某些稀有植物或有较大经济价值的植物 脱毒 培养新物种 （细胞融合 ） 植物种质资源的保存、挽救濒于灭绝的植物 用于基础生命科学的研究

利用组织培养的材料作为植物生物反应器
末期 I
第二次分裂（分裂Ⅱ）
• 分裂之前没有DNA的复制 • 前期Ⅱ：时间较短，染色体出现，核膜核仁消 失 • 中期Ⅱ：染色体排在赤道板上，纺锤体形成 • 后期Ⅱ：每条染色体的两条染色单体分开，移 向两极 • 末期Ⅱ：子核出现，并各自形成一个子细胞 • 一个母细胞经过一次染色体的复制和两次连续 的分裂，形成了4个单倍体的子细胞
细胞分裂（cell
有丝分裂的过程：
间期
division） ——有丝分裂 （mitosis）
体细胞和某些性细胞分裂的方式
复制前期（G1期） 复制期（S期）Байду номын сангаас
（interphase） 复制后期（G2期）
前期 (prophase) 中期 (metaphase) 核分裂 后期 (anaphase) 末期 (telophase)
细胞分裂（cell
division）
无丝分裂（直接分裂 direct division） —— 细胞的简单分裂方式， 有： 横缢、纵缢、出芽等
无丝分裂
• 分裂时核内不出现染色体，也不形成纺锤丝 • 分裂形式：横缢、纵缢、碎裂、出芽等 • 分裂过程：核仁一分为二，细胞核延长，核 仁向两端移动，核中间缢缩断裂成两个子核， 随后在两子核之间形成新壁，成为2个子细胞 • 优点：消耗能量少，分裂速度快 • 缺点：不能保证母细胞的遗传物质平均地分 配到两个子细胞中
第二节 植物细胞的分裂、分化和死亡
一、细胞分裂
植物细胞通过分裂进行繁殖。繁殖是生
物或细胞形成新个体或新细胞的过程。
细胞分裂的作用
分裂生成的新细胞可用于替代不断衰 老或死亡的细胞，维持细胞的新陈代 谢，或者用于生物组织损伤的修复。
1．细胞周期 (cell cycle)
持续分裂的细胞，从一次分裂结束到下一