第三章 细胞分裂和细胞周期
1．为什么会有细胞分裂？
随着细胞生长，细胞体积不断增大，但是细胞体积和表面积之比却在减少。
在半径增长 4 倍的情况下，球体积增长 64 倍，而球表面积仅增长 16 倍，结果 表面积/体积 的比值从 3:1下降到 0.7:1。
细胞代谢的正常进行必须依靠细胞表面输入养分，排出废物。体积/表面积 比值的下降，意味着代谢速率的下降。
小鼠重25克，大象重 4 x 106 克。显然，大象的 表面积/体积 比要比小鼠小得多，结果影响到代谢速率（氧消耗量/每克体重），小鼠是大象的 24 倍。
由此，不难看出细胞分裂的必要性。
思考题：试用你自己的理解表述细胞分裂的必要性。（参考答案）
原核生物(以细菌为例)的细胞分裂比较简单。细胞生长到一定程度后，DNA复制，形成两个DNA分子，分别移到长大拉长了的细胞两端。然后中间形成新的细胞间隔，进而形成细胞壁，成为两个细胞。这个过程称为二分分裂。
真核细胞的细胞分裂过程较为复杂。多细胞真核生物的全身细胞可以区分为体细胞和生殖细胞。体细胞的细胞分裂一般称为有丝分裂。
1.细胞周期
细胞从第一次分裂开始，到第二次分裂开始，这段时间称为一个细胞周期。一个细胞周期通常可以分为四个阶段：
M 期 (分裂期)，在这个阶段，可以在显微镜下看到细胞分裂的过程。
G1 期
}
细胞分裂间期
S 期
(ＤＮＡ合成期)
G2 期
下面我们着重看一下在 M 期（分裂期）发生的事件。
2.有丝分裂过程
图中描述的有丝分裂过程是在 M 期发生的。 前期：染色质浓缩，折叠，包装，形成光镜下可见的染色体。 每条染色体由两条染色单体组成。 中期：核膜消失，染色体排列在赤道板上 后期：姐妹染色单体分开，被分别拉向细胞两极 末期：核膜重新形成，染色体消失 胞质分裂：胞质形成间隔，最终分开成为两个细胞。
3.染色质和染色体
位于细胞核内的遗传物质是DNA。处于分裂间期的细胞，其 DNA 分子结合着一定的蛋白质，并有一定程度的盘绕，形成核小体，多个核小体串在一起形成染色质。染色质是细胞分裂间期遗传物质存在的形式。
核小体直径约 10 nm ,光镜下看不到,细胞进入 M 期，染色质折叠包装，大约压缩 8400 倍后，形成光学显微镜下可以看到的染色体。
应记住，在染色体出现时，细胞已完成 S 期的 DNA 复制，已由原来的每个 DNA 分子复制出另一个 DNA 分子。所以，每条染色体含两条姐妹染色单体，代表着复制后的两个 DNA 分子。
不同物种的细胞，染色体数量不同。人的体细胞有 46 条染色体，苍蝇有 8 条染色体，酵母有 32 条染色体。一般把体细胞称为双倍体细胞，遗传物质的总含量为 2n 。在细胞分裂阶段，染色体在显微镜下出现时，已经过 DNA 复制，遗传物质总量为 4n 。细胞分裂完成，形成两个子细胞，又都恢复为 2n 细胞。生殖细胞----精子细胞和卵细胞，它们的遗传物质总量仅为体细胞的一半，称为 n 细胞(单倍体细胞)。由 2n 细胞产生 n 细胞，不是通常的有丝分裂所能完成的，需要经过减数分裂。
减数分裂只发生在由 2n 的体细胞产生单倍体的生殖细胞的过程中。减数分裂的过程比较复杂，简单说来由一个 2n 细胞开始， DNA 复制一次，成为 4n 细胞，然后，进行两次细胞分裂，产生四个精子细胞或四个卵细胞，它们应该是单倍体 (n) 细胞。所以减数分裂可以分为两个阶段：第一次减数分裂（DNA复制一次细胞分裂一次）和第二次减数分裂（DNA不复制，细胞又分裂一次）。
同源染色体配对:
减数分裂的一个重要特征，是在第一次减数分裂中发生同源染色体配对，以及随之而来的基因重组，其结果使产生的子细胞的基因组合呈现出极大的多样性。
