学习指南

细胞周期的各个阶段

生物学· 45 分钟阅读

1. 细胞周期概述★★☆☆☆⏱ 10 min

📘 定义

细胞周期

一次细胞分裂到下一次细胞分裂之间调控有序的事件序列,产生两个遗传物质相同的子细胞

细胞周期遵循高度调控的顺序,在较长的生长期和较短的分裂期之间交替。它可分为三个核心连续阶段。

  1. 间期(G₁、S、G₂亚阶段)

  2. 有丝分裂(前期、中期、后期、末期)

  3. 胞质分裂(细胞质分裂)

📐 例题

一位科学家观察了1000个正在分裂的洋葱根尖细胞,其中910个处于间期。若细胞周期总时长为24小时,计算有丝分裂的持续时间。

  1. 1

    计算处于有丝分裂的细胞比例:

  2. 2
    10009101000=0.09\frac{1000 - 910}{1000} = 0.09
  3. 3

    将比例乘以细胞周期总时长,得到有丝分裂持续时间:

  4. 4
    0.09×24=2.16 hours0.09 \times 24 = 2.16 \text{ hours}

2. 间期和细胞周期检查点★★★☆☆⏱ 15 min

📘 定义

间期

细胞周期中最长、最活跃的阶段,细胞在此阶段为分裂做准备

间期分为三个不同的亚阶段,每个亚阶段都有特定功能:

  • G₁ (Gap 1): 细胞生长,合成蛋白质和细胞器,检查细胞大小和营养是否充足

  • S (Synthesis): DNA复制,产生两个连接在着丝粒上的相同姐妹染色单体

  • G₂ (Gap 2): 细胞继续生长,检查DNA复制是否完全并修复损伤

检查点是防止错误发生的调控机制。关键检查点出现在G₁末期、G₂末期和有丝分裂中期。

📐 例题

如果G₂期检测到细胞存在无法修复的受损DNA,会发生什么?

  1. 1

    G₂检查点会阻止细胞周期继续进行,防止细胞带着受损DNA进入有丝分裂。

  2. 2

    如果损伤无法修复,细胞会启动凋亡(程序性细胞死亡),防止异常子细胞形成。

3. 有丝分裂的阶段★★★☆☆⏱ 20 min

📘 定义

有丝分裂

产生两个遗传物质相同子细胞核的核分裂,子染色体数目与母细胞相同

📐 例题

说出并描述姐妹染色单体分离的有丝分裂阶段。

  1. 1

    这个阶段是后期,它发生在中期之后,中期时染色体排列在细胞赤道板上。

  2. 2

    关键事件:1. 连接每对姐妹染色单体的着丝粒分裂。2. 纺锤丝缩短,将遗传相同的姐妹染色单体拉向细胞的两极。3. 后期结束时,细胞两极各有一套完整的染色体。

阶段

关键事件

前期

染色体浓缩,核仁消失,核膜解体,纺锤体形成

中期

染色体排列在细胞赤道板,纺锤丝附着在着丝粒上

末期

染色体解浓缩,核膜重新形成,核仁重新出现,纺锤体解体

Exam tip:

CIE考试经常要求你从图或显微照片中识别有丝分裂阶段。务必检查染色体位置以及着丝粒是否已经分裂。

4. 胞质分裂:动物细胞 vs 植物细胞★★☆☆☆⏱ 10 min

📘 定义

胞质分裂

核分裂后细胞质分裂,产生两个独立的子细胞

由于植物细胞存在坚硬的细胞壁,动物细胞和植物细胞的胞质分裂过程不同。

📐 例题

比较动物细胞和植物细胞的胞质分裂过程。

  1. 1

    动物细胞:细胞赤道板周围形成分裂沟,由肌动蛋白微丝向内收缩。分裂沟逐渐加深,直到细胞质完全分裂为两个子细胞。

  2. 2

    植物细胞:高尔基体囊泡携带细胞壁物质,在赤道板处聚集融合形成新的细胞板。细胞板发育为新的细胞壁和细胞膜,将细胞分裂为两个子细胞。

5. 常见陷阱

错误做法:

认为间期是细胞分裂之间的静止阶段

原因:

间期是高度活跃的,细胞生长、DNA复制和蛋白质合成一直在持续进行

正确做法:

间期是为细胞分裂做准备的活跃阶段

错误做法:

声称DNA复制发生在有丝分裂前期

原因:

DNA复制在间期的S期就已经完成,发生在有丝分裂开始之前

正确做法:

有丝分裂开始时染色体已经完成复制

错误做法:

认为姐妹染色单体在中期分离

原因:

中期染色体仅排列在细胞赤道板;分离发生在纺锤体检查点之后

正确做法:

姐妹染色单体分离发生在后期

错误做法:

认为胞质分裂是有丝分裂的一个阶段

原因:

有丝分裂仅指核分裂;胞质分裂是发生在有丝分裂之后的细胞质分裂

正确做法:

细胞周期的M期同时包含有丝分裂和胞质分裂

错误做法:

声称所有细胞在G1期之后都会进入有丝分裂

原因:

如果条件不适宜,细胞会退出细胞周期进入G0期,这是一种不分裂的静止状态

正确做法:

细胞只有通过G1检查点后才会进入S期

6. 速查表

阶段

关键事件

G1

细胞生长,检查大小/营养的检查点

S

DNA复制,形成姐妹染色单体

G2

细胞生长,检查DNA损伤的检查点

前期

染色体浓缩,纺锤体形成

中期

染色体排列在细胞赤道板

后期

姐妹染色单体分离移向两极

末期

新细胞核形成,染色体解浓缩

胞质分裂 (动物)

分裂沟分裂细胞质

胞质分裂 (植物)

细胞板形成新细胞壁

真题中的出现

AI 根据考纲规律估算的考点位置,请对照官方真题核实准确性。仅作复习重点参考。

  • 2023 · 1

    关于间期事件的选择题

  • 2022 · 2

    从图中识别有丝分裂阶段

  • 2021 · 1

    关于G2检查点功能的选择题

下一步

理解细胞周期的各个阶段是进一步研究真核细胞分裂、生长和癌症的基础。细胞周期和有丝分裂带来的遗传稳定性对生物体生长、组织修复和无性繁殖至关重要。任何阶段(尤其是检查点)的错误都会导致突变和细胞不受控分裂,这一内容你会在学习癌症发展时探索。接下来,你将在此基础上进一步探索有丝分裂过程中染色体的详细行为,以及有丝分裂与有性生殖中减数分裂的区别。