# 细胞周期与有丝分裂

> 细胞如何复制自己的 DNA，把它平均分给两个子细胞，以及调控失灵时会发生什么。

难度: 高中 | 阅读时间: 13 分钟 | 最近审阅: 2026-10-01

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**简明回答：** 细胞周期从间期（G1、S、G2）开始，细胞在此期间生长并复制 DNA，随后经有丝分裂和胞质分裂，分成两个相同的子细胞。有丝分裂依次分为前期、中期、后期和末期四个阶段。

## 你将学到

- 列出细胞周期的各个阶段，并说明每个阶段发生的事。
- 按顺序说出有丝分裂的四个时期。
- 比较动物细胞与植物细胞的胞质分裂。
- 解释细胞周期调控中的突变如何导致癌症。

## 要点回顾

- 间期分三段：G1 期生长，S 期复制 DNA，G2 期为分裂做准备。
- 有丝分裂的四个阶段依次是前期、中期、后期和末期。
- 动物细胞通过分裂沟缢缩分开，植物细胞则形成细胞板。
- 检查点能阻止受损细胞分裂；控制检查点的基因发生突变可能导致癌症。

## 细胞为什么要分裂

你的身体每秒钟都会产生数百万个新细胞。它们用来替换衰老的细胞、修复伤口，在成长中的孩子身上还会增加细胞总数。每个新细胞都必须得到一份完整而准确的 DNA 副本。细胞通过一系列反复进行的事件来完成这件事，这个过程叫作细胞周期。

## 细胞周期的各个阶段

细胞一生中的大部分时间都处于间期，也就是两次分裂之间的漫长阶段。间期分为三个部分。

| 时期 | 名称    | 发生的事                       |
| -- | ----- | -------------------------- |
| G1 | 第一间隙期 | 细胞生长，并进行正常的工作。             |
| S  | 合成期   | DNA 被复制，每条染色体都加倍。          |
| G2 | 第二间隙期 | 细胞继续生长，检查复制好的 DNA，并为分裂做准备。 |

间期之后是 M 期，细胞在此期分裂。M 期有两项任务：有丝分裂，负责分开细胞核；以及胞质分裂，负责分开细胞的其余部分。在培养中快速分裂的人体细胞，大约一天就可以完成整个周期，其中有丝分裂本身约占一小时。另一些细胞，比如大多数神经元，则完全停止了周期。

> **常见误区**
>
> “**DNA 是在有丝分裂期间复制的。**”DNA 复制发生得更早，在间期的 S 期。到有丝分裂开始时，每条染色体已经由两份相同的拷贝连在一起，称为姐妹染色单体。

## 有丝分裂的各个时期

有丝分裂是一个连续的过程，但把它分成四个时期会更容易理解。

1. **前期**。染色质凝缩成看得见的 X 形染色体。核膜解体，由微管构成的纺锤体开始形成。
2. **中期**。染色体排列在细胞的中央，每条染色体都与来自两极的纺锤丝相连。
3. **后期**。姐妹染色单体被拉开，移向细胞的两端。此时每一条都成为独立的染色体。
4. **末期**。围绕两组染色体各形成一层新的核膜，染色体重新松开，回到染色质状态。

结果是：得到两个染色体组相同的细胞核。一个人体细胞开始时有 46 条染色体，两个子细胞核最后各有 46 条。

![植物根尖的风格化三维插图，许多细胞中的染色体处于有丝分裂的不同时期。](https://cellnaut.com/texture-references/gpt-image-2-biology-more-teaching-2026-05-31/jpg/root-tip-mitosis-teaching.jpg)

*风格化的植物根尖，是同时观察到有丝分裂各个时期细胞的经典场所。 图片来源: 项目生成的教学插图（AI 生成，已简化）*

[查看可交互的标注版](https://cellnaut.com/zh/topics/root-tip-mitosis)

**检查理解:** DNA 在细胞周期的哪个时期被复制？

- A. G1 期
- B. S 期
- C. 中期
- D. 胞质分裂

**答案:** B. S 期

间期的 S（合成）期是每条染色体加倍的时候。

**检查理解:** 后期会发生什么？

- A. DNA 被复制
- B. 姐妹染色单体被拉向两极
- C. 核膜重新形成
- D. 细胞壁形成

**答案:** B. 姐妹染色单体被拉向两极

在后期，纺锤体把姐妹染色单体拉开，移向细胞的两端。

## 分开细胞质

植物与动物的胞质分裂并不相同。

- 在**动物细胞**中，中部有一圈由肌动蛋白和肌球蛋白构成的环，像抽绳一样收紧，把细胞掐成两半。这个凹陷叫作分裂沟。
- 在**植物细胞**中，坚硬的细胞壁使它无法被掐断。取而代之的是，囊泡聚集在中间并融合，从内向外建起一道新的壁，这就是细胞板。

可交互 3D 模型: [植物细胞](https://cellnaut.com/zh/studio/plant/cellWall) - 植物细胞在两个子细胞之间建起一道新壁。

可交互 3D 模型: [动物细胞](https://cellnaut.com/zh/studio/animal/nucleus) - 动物细胞被掐成两半，而它的细胞核必须先完成分裂。

可交互 3D 模型: [干细胞](https://cellnaut.com/zh/studio/stem/nucleus) - 干细胞可以持续分裂，也可以退出细胞周期，分化为特化细胞。

可交互 3D 模型: [酵母细胞](https://cellnaut.com/zh/studio/yeast/bud) - 酵母以出芽方式分裂，这是一种不均等分裂，产生较小的子细胞。

## 检查点与癌症

分裂是有风险的，所以细胞周期设有内置的检查点，由蛋白质检查细胞是否足够大、DNA 是否完好，以及染色体是否正确地连在纺锤体上。如果出了问题，细胞周期就会暂停以便修复，或者细胞被指令自我毁灭。

当突变破坏了这些调控时，就会发生癌症。有两类基因尤其重要。像油门一样起作用的基因可能卡在“开启”状态，而像刹车一样起作用的基因，比如著名的 p53 基因，则可能丢失。一个累积了多处这样改变的细胞会无视停止信号，不受控制地分裂。这不是一次改变造成的，而是长期积累的结果，所以风险会随着年龄增长而上升。

## 一段话说清减数分裂

产生卵子和精子的细胞，其分裂方式不同，称为减数分裂。它包含两轮分裂，产生四个细胞，每个细胞的染色体数目减半。卵子与精子结合后，受精卵中恢复为完整的 46 条。有丝分裂使染色体数目保持不变，减数分裂则使它减半。

**检查理解:** 为什么说癌症是一种细胞周期失控的疾病？

- A. 癌细胞没有 DNA
- B. 突变使细胞无视检查点而不断分裂
- C. 癌细胞跳过间期，从不生长
- D. 癌细胞只通过减数分裂来分裂

**答案:** B. 突变使细胞无视检查点而不断分裂

调控细胞周期的基因发生突变，使细胞绕过正常的检查点，在不该分裂的时候分裂。

## 参考来源

- [Biology 2e, Chapter 10: Cell Reproduction (OpenStax)](https://openstax.org/books/biology-2e/pages/10-introduction) - CC BY-NC-SA 4.0. 概念改编并重新撰写，未逐字照搬原文。
- [Biology 2e, Chapter 11: Meiosis and Sexual Reproduction (OpenStax)](https://openstax.org/books/biology-2e/pages/11-introduction) - CC BY-NC-SA 4.0. 用于与减数分裂的简短对比。
- [项目教学插图：根尖有丝分裂（AI 生成，风格化）](https://github.com/cclank/cell-architecture-studio/blob/main/docs/ASSETS.md) - MIT（项目资源）