细胞的增殖(很实用).ppt

专题四,细胞增殖与个体繁殖和个体发育,【知识联系框架】,【知识联系框架】,【知识联系框架】,一、细胞增殖的方式,细胞增殖是生物体的重要生命特征，是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。,1有丝分裂,细胞周期是指连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止。,如图4-1曲线所示。在表示有丝分裂过程细胞内的染色体数目时一般用偶数表示，因为在整个有丝分裂过程都存在着同源染色体，没有减数分裂过程中同源染色体的联会配对形成四分体和同源染色体彼此分开的过程。,对一个细胞核中的染色体数目变化曲线的理解就是在后期进入末期时染色体已完全实现了平均分配，所以末期一个细胞核的染色体是后期的一半，与前期和中期一样。如图4-2所示。,在间期的G1是进行DNA复制的准备期，此时主要是进行RNA的转录和有关蛋白质的合成，DNA尚未开始复制S期是DNA的复制期，但复制有一个过程，所以在图中用一斜线表示；S期结束时DNA含量比原来增加了一倍，此后一直到分裂结束，才减半到与母细胞一样的水平。如图4-3所示。,一个细胞核中的染色体数目的变化曲线如图4-4所示。,动物细胞的有丝分裂与植物细胞的有丝分裂相比较有相同的地方，也有不同的地方。相同的地方表现在动植物细胞有丝分裂的实质是一样的，但由于动物细胞与植物细胞在结构上的差异，所以动植物细胞在有丝分裂的形式上有所不同。具体见表4-2。,有丝分裂的实质是染色体经过复制后，平均地分配到2个子细胞中去。有丝分裂的意义是因为染色体上有遗传物质，因而在生物的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。,细胞分裂不是无限进行的，细胞分裂产生的子细胞有的继续分裂；也有的暂时失去分裂能力，进入生长发育时期，最后形成某种成熟的组织，但当受到某种刺激时，又可恢复分裂能力，如植物的皮层细胞、叶肉细胞等；哺乳动物的上皮组织细胞等。也有的发育成高度分化成熟的组织，永远失去分裂能力，如哺乳动物的红细胞、被子植物的筛管细胞等。,对于减数分裂过程的理解要注意以下几点：一是染色体的复制时间在性原细胞发育成性母细胞的过程中，即在同源染色体联会之前早就已经复制完成了,二是联会发生在染色体缩短变粗的早期，发生联会的过程在光学显微镜下是看不到的，所以教材中的减数分裂图解表示联会的图中一个染色体中未画出2条染色单体,只有进行有性生殖的生物体内才有进行减数分裂的原始生殖细胞。减数分裂是一种染色体只复制一次，而细胞却连续分裂2次的分裂方式，分裂的结果是子细胞中的染色体数目比性原细胞（或体细胞）减少了一半。,2减数分裂,四是减数分裂第二次分裂的主要特征是着丝点分裂，实现染色单体彼此分开，所以分裂的结果是染色体数目未变，但DNA分子数减少一半,五是第二次分裂程的次级性母细胞的分裂类似有丝分裂过程，但与有丝分裂过程不同的是一般已不存在同源染色体。,三是减数分裂第一次分裂的目的是同源染色体彼此分开实现染色体数目减半，在同源染色体彼此分开时非同源染色体之间要自由组合，同源染色体的染色单体之间还要发生交叉互换，这是三大遗传规律的细胞学基础,有丝分裂中期的图像特征是：染色体数目一般是偶数，染色体两两相同，每个染色体中有2个染色单体，着丝点排列在赤道板的中央。减数分裂第二次分裂中期的图像特征是：染色体数目有奇数，也有偶数，但找不到两两相同的染色体，即不是大小不同，就是着丝点位置不同，说明没有同源染色体，但每个染色体中还有2个染色单体，,有丝分裂中期和减数分裂第二次分裂中期的比较：在有丝分裂过程中自始至终存在着同源染色体，而在减数分裂第二次分裂过程中不存在同源染色体。,减数分裂和有丝分裂的比较，重点是减数分裂第二次分裂过程与有丝分裂过程的比较。,有丝分裂后期和减数分裂后期分裂图像的比较，如图4-6所示。有丝分裂后期和减数分裂第二次分裂后期的共同特征是：着丝点分裂，每个染色体的2条染色单体彼此分开成为2条染色体，在纺缍丝的牵引下分别移向细胞两极。但不同之处是：有丝分裂后期的细胞中应有同源染色体，而减数分裂第二次分裂后期的细胞中一般没有同源染色体。,在识图中应对移向同一方向的一组染色体进行分析，如图4-6A中，向上移动的一组染色体中，大的2个染色体是一样的，可看作是一对同源染色体。而小的2个染色体也是一样的，可看作另一对同源染色体。在图4-6B中，向上移动的一组染色体中大小形状各不相同，所以就没有同源染色体。,精原细胞和卵原细胞的减数分裂过程的异同点是：染色体的行为和数目变化的过程是一样的，但细胞质的分配情况不同。精原细胞在减数分裂过程中，连续2次分裂细胞质均是均等分裂。卵原细胞在第一次分裂过程中细胞质主要分配在次级卵母细胞中，第二次分裂细胞质主要分配在卵细胞中，极体中几乎没有分到细胞质。,精原细胞经减数分裂后形成的是精子细胞，精子细胞必须经过变形后才能形成精子，变形的过程中细胞质大量丢失，只保留细胞核和一个蛋白质构成的尾部。,精子的形成过程：,精原细胞,精原细胞,初级精母母细胞,次级精母母细胞,精子细胞,精子,有丝分裂,变形,减,减1,关于减数分裂过程中，染色体数目的变化和DNA含量的变化可用图4-7所示的两条曲线表示。,受精的过程是指精子细胞的细胞核与卵细胞的细胞核相融合的过程，故在受精卵的细胞核中遗传物质是一半来自父方一半来自母方，但在受精卵的细胞质中的遗传物质则全部来自母方。通过受精作用既保证了同种生物亲、子两代染色体数目的稳定性，对遗传有重要意义，又使后代获得两个亲本的遗传物质，有利于生物的生存和进化，对生物的变异也有重要意义。,3无丝分裂,分裂过程是先细胞核延长，从核的中部向内凹进，缢裂成为2个细胞核，整个细胞从中部缢裂成两部分，形成2个子细胞。在整个分裂过程中没有出现纺比体和染色体的变化。如蛙的红细胞的分裂，在某些植物的胚乳中胚乳细胞的分裂等。但哺乳动物的红细胞是通过骨髓中造血干细胞分裂产生的细胞，再分化发育而来的。,4、细胞的分化,在个体发育中，相同细胞的后代，在形态、结果和功能上发生稳定性差异的过程。它具有下面特点：,（1）、持久性。它发生在生物体的整个生命进程，但在胚胎时期达到最大限度。分化是发育的主要过程。,（2）、全能性。分化的细胞具有不同的功能，这是不同基因特异性表达的结果，但高度分化的细胞含有同样的全套基因，仍然具有全能性。动物细胞只证明细胞核有全能性。,（3）、不可逆性。,5、细胞衰老特征及原因,（1）物质方面：水分减少；酶活性降低；色素沉积（2）结构方面：核增大；染色体固缩，染色加深（3）功能方面：呼吸减慢；膜透性改变；运输功能降低,7、制约细胞体积大小的因素,原因：自由基假说；细胞程序死亡假说；体细胞突变；DNA损伤,6、细胞癌变,致癌因子使细胞不正常分化而进行连续分裂增殖，不受机体控制。从而消耗机体大量物质。,特征：无限增殖；表面变化；形态结构变化；易分散转移。,原因：原癌基因被激活；致癌因子（物理、化学、病毒）,二、个体繁殖的方式,繁殖是指生物产生新个体的过程，也称为生殖。根据在生殖过程中是否通过两性生殖细胞的结合繁殖后代，将生物的生殖分为无性生殖和有性生殖两种方式。,（2）、细胞核与质有一定的关系。核所含的遗传物质有限度，所控制的细胞活动也有限度。,（3）、细胞内物质的交流受细胞体积的制约，细胞体积过大，影响物质交换。,（1）、细胞的相对表面积与体积的关系，体积越小，相对表面积越大，细胞与外界交换物质能力越强。,1无性生殖是指不经过生殖细胞的两两结合，由母体直接产生了新个体的生殖方式。常见的无性生殖方式有：,分裂生殖、孢子生殖、出芽生殖和营养生殖。其中营养生殖是高等植物利用其营养器官来繁殖后代的一种方式。,无性生殖的优点是：后代的遗传物质来自一个亲本，有利于保持亲本的性状。,进行无性生殖的生物，变异的来源只有2种：基因突变和染色体变异，没有基因重组。原因是在无性生殖过程不经过减数分裂，所以没有基因重组的过程。,2有性生殖是指经过两性生殖细胞结合，产生合子，由合子发育成新个体的生殖方式。,克隆：无性繁殖系，指遗传物质完全相同的群体。包括生物个体，生物器官或组织的克隆以及细胞的克隆，是人工无性繁殖的总称。,3、有性生殖的种类比较,如水绵的生殖,如；蜜蜂、蚜虫、蚂蚁和人工花药离体培养,A同配生殖：配子未分化，性状、大小相同。如衣藻,B异配生殖：配子有雌雄之分，雌大雄小。如空球藻,C卵式生殖：雌雄配子进一步分化成卵细胞和精子，精卵形态、大小差距悬殊。如高等动、植物、人,有性生殖的优点是：后代的遗传物质来自2个亲本，所以具有2个亲本的遗传性，具有更大的生活力和变异性，对于生物的进化有重要意义。有性生殖的主要方式是配子生殖，配子生殖中最常见的是卵式生殖。卵式生殖是指：由精子和卵细胞结合成合子的生殖方式称为卵式生殖。,三、个体发育,个体发育的起点是受精卵。受精卵经过细胞分裂、组织分化和器官形成，直到发育成新个体的过程称为个体发育。,1植物的个体发育植物的个体发育包括胚的发育和胚乳的发育。,雄蕊的花药成熟后破裂，撒出花粉，经虫媒或风媒传到雌蕊的柱头上，萌发出花粉管，管内产生2个精子，其来源是由一个小孢子母细胞（相当于精原细胞）经减数分裂形成4个小孢子，每个小孢子的核内染色体数已减半，核经一次有丝分裂形成2个核，其中一个称为营养核，一个称为生殖核，生殖核再有丝分裂一次就形成2个精子，所以一个花粉中的2精子是同源的，其基因组成也是一样的,精子的形成,雌蕊的子房内有胚珠，胚珠的胚囊内有8个核，其来源是由一个大孢子母细胞（相当于卵原细胞）经减数分裂形成4个大孢子(域称单核胚囊)其中3个退化，只有一个发育成胚囊，其中的核经3次连续的有丝分裂形成8个核或称8个细胞，其中靠近珠孔的3个细胞中，中间最大的一个为卵细胞，胚囊中央为2个极核，卵细胞和极核是同源的，其中的染色体数都是体细胞的一半，且基因组成也是一样的。,卵细胞的形成,花粉在雌蕊的柱头上萌发出花粉管后沿花柱向胚珠生长，最后从珠孔处穿入胚囊，伸到极核与卵细胞之间的胚囊的原生质中释放出2个精子，其中一个精子与卵细胞结合，另一个精子与极核结合，分别形成受精卵和受精的极核，这是被子植物所特有的双受精现象。,一个子房发育成一个果实，一个胚珠发育成一粒种子。在种子中，胚是受精卵发育而来的，是新一代的个体；但种皮未经减数分裂和受精作用，是属于母体的部分，是由母体发育成的保护胚的结构，在果实中的果皮是由子房壁发育而来的，也是属于母体的一部分。单子叶植物的种子大多数是有胚乳的。双子叶植物种子有的有胚乳，如番茄、蓖麻、辣椒等，有的种子无胚乳，如大豆、棉花、油菜等。部分双子叶植物无胚乳的原因是在胚的发育过程中，胚乳中的营养物质转移到子叶中，胚乳被子叶吸收掉。,2动物的个体发育,动物的个体发育包括胚的发育和胚后发育两个连续的阶段。胚的发育是指从受精卵形成，经细胞分裂。组织分化、器官形成直到发育成幼体的过程。胚后发育是指幼体成熟后从卵膜内孵化出来或从母体内生出来后，发育到成体的过程。,青蛙的生殖特征和受精卵的特点。,青蛙的受精卵中贮存的营养物质分布是不均匀的，其分布特点是：动物半球分布少，植物半球分布多，所以植物半球比重大总是朝下的，动物半球比重小，总是朝上的。动物半球颜色深有两层生态意义：既有利于吸收阳光的热量，同时也是一种保护色。,受精卵的分裂是一种有丝分裂，但分裂的特点与一般体细胞的有丝分裂不同，分裂产生的子细胞未经生长就接着进入下一次分裂，所以连续分裂后细胞数量越来越多，但细胞的体积却越来越小，这种分裂特点特称为卵裂。,由于受精卵的营养物质分布是不均匀的，所以进行第三次卵裂时出现了不均等的现象，即动物半球的4个细胞小，植物半球的4个细胞大，以后动物极细胞分裂速度明显快于植物极细胞，动物半球细胞的数量比植物半球多，但体积比植物半球细胞小，随着营养物质的消耗，逐渐在动物半球的内部出现一个空的腔，称为囊胚腔，此时的胚称为囊胚。,继续发育下去出现动物极细胞下包，植物极细胞内陷，在下包和内陷的夹缝中出现一个新的空腔，称为原肠腔，这个结构将来发育成消化道。囊胚腔与外界是不通的，而且随着发育的进行越来越小，最后逐渐消失。原肠腔越来越大。在原肠胚时期分化出了3个胚层，即中胚层沙胚层和内胚层。所以在蛙胚发育过程中细胞的分化从原肠胚时期开始。动物细胞在原肠胚时期之前由于还未开始分化，所以还保留着全能性，但进入原肠胚期后，由于细胞已开始分化，所以就去了全能性。,外胚层发育成皮肤的表皮及其附属结构;外胚层还发育成神经系统和感觉器官，神经系统包括脑和脊髓以及由脑和脊髓发出的脑神经和脊神经，也包括神经末稍等。感觉器官是指眼、耳、鼻等。,中胚层发育成的结构最多。动物的脊柱及至整个骨骼都是由中胚层发育而来的，肌肉系统也是由中胚层发育来的;皮肤的真皮是由中胚层发育而来。整个循环系统都是由中胚层发育而来的，内脏器官的外膜包括肠系膜、大网膜等都是由中胚层发育而来的。排泄系统包括肾脏、输尿管、膀胱、尿道等都是由中胚层发育来的。生殖系统包括生殖腺（卵巢、精巢）及附属生殖器官(发输精管、输卵管、子宫等),它们都是由中胚层发育而来的。,内胚层主要发育成消化道上皮和呼吸道上皮，以及由消化道上皮和呼吸道上皮特化而来的器官或结构。消化道上皮特化而来的腺体一肝脏和胰腺是由内胚层发育而来的。呼吸道上皮包括咽、喉、气管、支气管等的内壁表面的上皮及肺泡上皮，,在人体的四大组织中，肌肉组织和结缔组织肯定是由中胚层发育而来的，神经组织肯定是由外胚层发育而来的，上皮组织比较复杂，3个胚层都可发育成上皮组织，要看它具体所处的部位来确定。,胚后发育实际有2个基本模式：直接发育和变态发育。直接发育是指幼体和成体形态结构基本相同，仅成熟与不成熟之分，生活习性，生态需求都基本一致。如鱼类、爬行类、鸟类、哺乳类动物的胚后发育过程。变态发育是指动物的幼体与成体形态结构差别很大，生活习性和生态需求也有很大的差别，而且这种差别的改变又是集中在短