一、细胞分裂的原因
活细胞不停地进行着代谢,在一定范围内可以不断地生长。细胞为什么不能无限地长大而要进行分裂呢?这是因为细胞的生长要受到细胞核与细胞质以及细胞表面积与体积的比例等因素的制约。
1、受细胞表面积与体积之比的限制
细胞要通过它的表面不断地和周围环境及邻近的细胞进行物质交换,这样它就必须有足够的表面积,否则它的代谢作用就很难进行。当细胞的体积由于生长而逐步增大时,细胞表面积和体积的比例就会变得越来越小,导致表面积不够,使细胞内部和外界的物质交换适应不了细胞的需要,这就会引起细胞的分裂,以恢复其原来的表面积与体积的适宜比例。
2、要维持细胞核与细胞质体积之间的平衡状态
细胞质中的生理、生化过程都受到细胞核中遗传信息的指引和控制。因此,当细胞质的体积增长太大时,细胞核对这样大范围的细胞质的调控作用就会相对地减少,以致造成核质的不平衡,从而引起细胞分裂,以恢复其细胞核与细胞质体积之间的稳定状态。有人曾做过这样的实验:当人工培养的变形虫快要分裂时,把它的细胞质切去一大块,这个变形虫就不再分裂。等它长大到又要分裂时,又切去一块,它也不再分裂。但如果让其继续生长,体积达到一定大小时,它又会分裂起来。
二、细胞分裂间期的三个阶段(G1期、S期、G2期)
根据现代细胞生物学的研究,细胞分裂的间期分为三个阶段:第一间隙期,称为G1期;合成期,称为S期;第二间隙期,称为G2期。
G1期的特点:G1期是从上次细胞增殖周期完成以后开始的。G1期是一个生长期。在这一时期主要进行RNA和蛋白质的生物合成,并且为下阶段S期的DNA合成做准备。如合成各种与DNA复制有关的酶,线粒体、核糖体等都增多了,内质网在更新扩大,来自内质网的高尔基体、溶酶体等也增加了。动物细胞的2个中心粒也彼此分离并开始复制。也就是说为S期储备物质和能量。
S期的特点:从G1期进入S期是细胞增殖的关键。S期最主要的特征是DNA的合成,DNA分子的复制就是在这个时期进行的。通常只要DNA的合成一开始,细胞增殖活动就会进行下去,直到分裂成两个子细胞。
G2期的特点:G2期又叫做“有丝分裂的准备期”因为它主要为后面的分裂期(M期)做准备。在G2期中,DNA的合成终止,但是还有RNA和蛋白质的合成,不过合成量逐渐减少。特别是微管蛋白的合成,为分裂期(M期)纺锤体微管的组装提供原料。在G2期中心粒完成复制而成2对中心粒。