第1节 细胞的增殖
细胞增殖
细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程，叫作细胞增殖( cell proliferation)。单细胞生物通过细胞增殖而繁衍。多细胞生物从受精卵开始，要经过细胞增殖和分化逐渐发育为成体。生物体内也不断的有细胞衰老、死亡，需要通过细胞增殖加以补充。因此，细胞增殖是重要的生命活动，是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。
细胞在分裂之前，必须进行一定的物质准备，特别是遗传物质要进行复制。细胞增殖包括物质准备和细胞分裂两个相连续的过程，“物质准备—分裂—物质准备—再分裂…”可见细胞增殖具有周期性。
细胞周期
连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下分裂完成时为止，为一个细胞周期( cell cycle)。一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期和分裂期。
从细胞一次分裂结束到下一次分裂之前，是分裂间期( interphase)。细胞周期的大部分时间处于分裂间期(表6-1)，占细胞周期的90%～95%。分裂间期为分裂期进行活跃的物质准备，完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长。
在分裂间期结束之后，细胞就进入分裂期( mitotic phase)，开始进行细胞分裂。对于真核生物来说，有丝分裂( mitosis)是其进行细胞分裂的主要方式，分裂结束后，形成的子细胞又可以进入分裂间期(图6-1)。
有丝分裂
细胞进入分裂期后，在分裂间期复制成的DNA如何平均分配到两个子细胞中呢？在真核细胞内，这主要是通过有丝分裂来完成的。有丝分裂是一个连续的过程，人们根据染色体的行为，把它分为四个时期：前期、中期、后期、末期。
下面以高等植物细胞为例，了解有丝分裂的基本过程(图6-2)。
间期：分裂间期为分裂期进行活跃的物质准备，完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长。分裂间期结束后，开始进行有丝分裂。
前期：染色质螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体。每条染色体包括两条并列的姐妹染色单体，这两条染色单体由一个共同的着丝粒连接着。核仁逐渐解体，核膜逐渐消失。从细胞的两极发出纺锤丝，形成一个梭形的纺锤体。
中期：每条染色体的着丝粒两侧，都有纺锤丝附着在上面，纺锤丝牵引着染色体运动，使每条染色体的着丝粒排列在细胞中央的一个平面上。这个平面与纺锤体的中轴相垂直，类似于地球上赤道的位置，称为赤道板。
后期：每个着丝粒分裂成两个，姐妹染色单体分开，成为两条染色体，由纺锤丝牵引着分别向细胞的两极移动，结果是细胞的两极各有一套染色体。这两套染色体的形态和数目完全相同，每一套染色体与分裂前亲代细胞中的染色体的形态和数目也相同。
末期：当这两套染色体分别到达细胞的两极以后，每条染色体逐渐变成细长而盘曲的染色质丝。同时，纺锤丝逐渐消失，出现了新的核膜和核仁，形成两个新的细胞核。这时候，在赤道板的位置出现了一个细胞板，细胞板逐渐扩展，形成新的细胞壁。
子细胞：一个细胞分裂成为两个子细胞，每个子细胞中含有的染色体数目与亲代细胞的相等。分裂后形成的子细胞若继续分裂，就进入下一个细胞周期的分裂间期状态。
动物细胞也要进行有丝分裂(图6-3)。那么，动物细胞的有丝分裂与植物细胞的有丝分裂有哪些相同点和不同点呢？
动物细胞有丝分裂的过程，与植物细胞的基本相同。不同的特点是：第一，动物细胞有由一对中心粒构成的中心体，中心粒在间期倍增，成为两组。进入分裂期后，两组中心粒分别移向细胞两极。在这两组中心粒的周围，发出大量放射状的星射线，两组中心粒之间的星射线形成了纺锤体。第二，动物细胞分裂的末期不形成细胞板，而是细胞膜从细胞的中部向内凹陷，最后把细胞缢裂成两部分，每部分都含有一个细胞核。这样，一个细胞就分裂成了两个子细胞(图6-4)。
细胞有丝分裂的重要意义，是将亲代细胞的染色体经过复制(关键是DNA的复制)之后，精确地平均分配到两个子细胞中。由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性。可见，细胞的有丝分裂对于生物的遗传有重要意义。
正常细胞的分裂是在机体的精确调控之下进行的，在人的一生中，体细胞一般能够分裂50-60次。但是，有的细胞受到致癌因子的作用，细胞中遗传物质发生变化，就变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞，这种细胞就是癌细胞。
无丝分裂 细胞无丝分裂的过程比较简单，一般是细胞核先延长，核的中部向内凹陷，缢裂成为两个细胞核；接着，整个细胞从中部缢裂成两部分，形成两个子细胞。因为在分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化，所以叫作无丝分裂，如蛙的红细胞的无丝分裂。
实验 观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
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，旧称龙胆紫溶液)着色。
材料用具
洋葱(可用葱、蒜代替)。
质量浓度为0.01g/mL或0.02g/mL的甲紫溶液(将甲紫溶解在质量分数为2%的醋酸溶液中配制而成)或醋酸洋红液，质量分数为15%的盐酸，体积分数为95%的酒精，洋葱根尖细胞有丝分裂固定装片。
方法步骤
一、洋葱根尖的培养
在上实验课之前的3~4d，取洋葱一个，放在广口瓶上。瓶内装满清水，让洋葱的底部接触到瓶内的水面。把这个装置放在温暖的地方培养。待根长约5cm时，取生长健壮的根尖制成临时装片观察。
二、装片的制作
制片流程为：解离→漂洗→染色→制片。
三、洋葱根尖细胞有丝分裂的观察
1.把制成的装片先放在低倍镜下观察，扫视整个装片，找到分生区细胞：细胞呈正方形，排列紧密。再换成高倍镜仔细观察，首先找出分裂中期的细胞，然后再找前期、后期、末期的细胞，注意观察各时期细胞内染色体形态和分布的特点。最后观察分裂间期的细胞。
2.如果自制装片的效果不太理想，可以观察洋葱根尖有丝分裂固定装片。
3.调节显微镜的放大倍数，使你能够在视野中同时看到约50个细胞，仔细统计视野中处于各时期的细胞数，记录在记录表“样本1”中。把视野移动到分生区新的区域再统计，然后记录在记录表“样本2”中。对数据进行整理，填入表中。
