前期细胞进行有丝分裂具有周期性。即连续分裂的细胞,从一次分裂完成时开始,到下一次分裂完成时为止,为一个细胞周期。一个细胞周期包括两个阶段:分裂间期和分裂期。在整个细胞周期中分裂间期和分列期的时间比例是不均衡的,分裂间期占整个分裂期的90%左右,分裂期占5%—10%左右。
细胞周期可以用一个圆表示,不同的细胞细胞周期是不一样的,有的细胞周期长有的细胞周期短。细胞在进行有丝分裂时,核和胞质都发生形态上的变化,称有丝分裂期。有丝分裂过程是一个连续的过程,为了便于描述人为的划分为六个时期:间期(interphase)、前期(prophase)、前中期(premetaphase)、中期(metaphase)、后期(anaphase)和末期(telophase)。
其中间期包括G1期、S期和G2期,主要进行DNA复制等准备工作。①前期。自分裂期开始到核膜解体为止的时期。间期细胞进入有丝分裂前期时,核的体积增大,由染色质构成的细染色线逐渐缩短变粗,形成染色体。
因为染色体在间期中已经复制,所以每条染色体由两条染色单体组成。核仁在前期的后半渐渐消失。 在前期末核膜破裂,于是染色体散于细胞质中。动物细胞有丝分裂前期时靠近核膜有两个中心体。
中心体放射出星体丝,即放射状微管。带有星体丝的两个中心体逐渐分开,移向相对的两极。核膜破裂后形成两极之间的纺锤体。中期②前中期。自核膜破裂起到染色体排列在赤道面上为止。前中期的主要过程是纺锤体的最终形成和染色体向赤道面的运动。
纺缍体有两种类型:一为有星纺锤体,即两极各有一个以一对中心粒为核心的星体,见于绝大多数动物细胞和某些低等植物细胞。一为无星纺锤体。两极无星体,见于高等植物细胞。有星纺锤体含有3种纺锤丝,即三种微管。
一种是星体微管,由星体散射出的微管;二是极微管,是由两极分别向相对一极方向伸展的微管。 三是动粒微管,与动粒联结的微管,亦称动粒丝或牵引丝。无星纺锤体只有极微管与着丝点微管。
核膜破裂后染色体分散于细胞质中。每条染色体的两条染色单体其动粒分别通过动粒与两极相连。由于极微管和动粒微管之间的相互作用,染色体向赤道面运动。最后各种力达到平衡,染色体乃排列到赤道面上。 ③中期。
从染色体排列到赤道面上,到它们的染色单体开始分向两极之前,这段时间称为中期。有时把前中期也包括在中期之内。中期染色体浓缩变粗,显示出该物种所特有的数目和形态。后期④后期。每条染色体的两条姊妹染色单体分开并移向两极的时期。
分开的染色体称为子染色体。子染色体到达两极时后期结束。 子染色体向两极的移动是靠纺锤体的活动实现的。⑤末期。从子染色体到达两极开始至形成两个子细胞为止称为末期。此期的主要过程是子核的形成和细胞体的分裂。
子核的形成大体上是经历一个与前期相反的过程。到达两极的子染色体首先解螺旋而轮廓消失,其周围集合核膜成分,融合而形成子核的核膜,核内出现核仁。 细胞体的分裂称胞质分裂。动物和某些低等植物细胞的胞质分裂是以缢束或起沟的方式完成的。
高等植物细胞的胞质分裂是靠细胞板的形成。细胞板逐渐扩展到原来的细胞壁乃把细胞质一分为二。有丝分裂期所用时间,因生物和细胞的种类不同而有很大差别。一般要1~3小时,但快者有10多分钟就可完成,慢者需5~6个小时,甚至更长时间。
通常,胚胎发生早期细胞分裂快,而成体组织细胞分裂慢。在有丝分裂期中通常是前期和末期时间较长,而中期和后期时间较短。许多理化因素都影响有丝分裂过程。对于植物和低等动物的细胞,在一定范围内(约8~25℃)温度越低,细胞周期越长,有丝分裂过程也越慢。
接近零度的低温可抑制纺锺体的形成,使细胞受阻在有丝分裂中期。 电离辐射,如X射线和γ射线能抑制细胞进入有丝分裂。许多化学药物都有抑制有丝分裂的作用,如秋水仙素、对二氯苯等。
促进有丝分裂的化学物质有植物凝集素、赤霉素等。