专题三 细胞的生命历程.doc

专题三 细胞的生命历程【专题知识网络】【备考要点解读】一、细胞的增殖（一）细胞不能无限长大的原因1细胞表面积与体积的关系限制细胞不能无限长大，细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输的效率就越低。2细胞核是细胞的控制中心，细胞核中的DNA一般是不会随着细胞体积的扩大而增加的，如果细胞太大，细胞核的“负担”就会过重，所以细胞核与细胞质的体积比限制了细胞不能无限长大。（二）细胞周期1细胞类型和分裂方式与细胞周期的关系（1）只有连续分裂的细胞才有细胞周期，如发育中的受精卵、植物根尖分生区和茎尖生长点及形成层细胞、动物的各种干细胞等。而高度分化的细胞，如神经细胞、表皮细胞、根毛细胞、叶肉细胞等则不具有细胞周期。（2）进行有丝分裂、无丝分裂的真核细胞及进行二分裂原核细胞具有细胞周期，而进行减数分裂的细胞则不具有细胞周期。末期后期中期前期分裂期分裂间期ABAA为一个完整的细胞周期（1）扇形图abcd分裂期分裂间期 （2）直线图a+b或c+d为一个完整的细胞周期（3）曲线图(体细胞DNA数为2N）核内DNA含量ag为一个完整的细胞周期abcde（4）柱形图(体细胞DNA数为2C）柱形图说明：B组DNA相对含量在2C到4C之间，说明细胞正处于DNA复制时期；C组细胞中DNA已经加倍说明细胞处于分裂期2表示方法3影响因素（1）内部因素：不同种类的细胞，细胞周期持续的时间不同，间期和分裂期所占的比例不同。在观察细胞的有丝分裂时，宜选用细胞周期较短，分裂期在整个周期中所占比例相对大的材料。（2）外部因素：温度、pH、射线、生理和病理状况等通过影响酶的活性影响细胞周期。提醒：细胞周期以分裂间期为起点（上一次分裂结束时），而不是以分裂期为起点；分裂间期经历的时间都远远长于分裂期；分裂后产生的子细胞有三种去路：继续分裂、暂不分裂和细胞分化。（三）有丝分裂过程中几个规律性变化1细胞周期中几种细胞结构的变化（1）染色体形态及行为变化间期复制（呈细长丝状染色质形态）前期螺旋化并散乱分布于纺锤体中央（呈圆柱状或杆状的染色体形态）中期着丝点排列在赤道板上（呈染色体形态）后期着丝点分裂并移向细胞两极（呈染色体形态）末期解螺旋（呈染色质形态）（2）纺锤体的变化：前期形成末期解体消失（3）核仁、核膜的变化：前期消失末期重建（4）中心粒的变化（动物细胞、低等植物细胞）：间期复制前期移向两极并发出星射线形成纺锤体末期进入子细胞中，每个子细胞中只有一个中心体2染色体、染色单体、DNA三者之间的关系（1）细胞中DNA总量大于细胞核染色体上DNA总量。（2）当染色体上有染色单体存在时，染色体数染色单体数DNA分子数=122。（3）当染色体上无染色单体存在时，染色体数DNA分子数=11。3各时期相关结构或物质变化的数学模型时期DNA的数量2C4C末期时期染色体数量2N4N时期染色单体数量2N4N时期每条染色体上DNA含量24图一 DNA数量在细胞周期中的变化图二 染色体数量在细胞周期中的变化图三 染色单体数量在细胞周期中的变化后期中期前期间期末期后期中期前期间期末期后期中期前期间期末期后期中期前期间期图四 每条染色体上DNA数量在细胞周期中的变化abcdefghijklmnopqrs变化原因：ab、jk、op的变化都是因DNA分子复制引起的；fg、lm、pr的变化都是因着丝点分裂引起的。（四）有丝分裂各期变化特点的识记与图像的识别技巧1各期变化特点的识记技巧间期：“复制合成作准备”。 前期：“两消两现体散乱”。 中期：“形定数清点在板”。后期：“点裂加倍两极移”。 末期：“两现两消新壁建”。提醒：有丝分裂过程中的各种变化都是围绕着染色体的复制和平均分配进行，所以染色体的形态和行为变化是各期的主要变化。赤道板与细胞板不同，赤道板只是细胞中部一个假想的平面位置，不存在可观察到的结构；细胞板是植物细胞有丝分裂末期细胞中真实存在的结构，可用光学显微镜观察到。2细胞分裂图像识别技巧（1）动植物细胞的识别植物细胞：图像画成方形，无中心粒或有细胞板结构。动物细胞：图像画成圆形，有中心粒或细胞膜内陷缢裂。（2）细胞分裂时期的识别间期：有清晰的核膜、核仁，染色质呈细长的丝状。前期：出现染色体，但染色体散乱分布于纺锤体中央。中期：每条染色体的着丝点整齐排列于赤道板。后期：着丝点朝向细胞的两极。末期：有细胞板出现或细胞膜内陷，染色体变成细长丝状的染色质或两极有核仁、核膜出现。（五）与有丝分裂有关的细胞器及作用名称细胞类型作用时期生理作用核糖体动植物各个时期，但间期最活跃合成各种蛋白质，特别是组成染色体的蛋白质中心体动物、低等植物前期发出星射线，形成纺锤体高尔基体植物末期参与细胞壁的形成线粒体动植物各个时期提供能量【应用突破1】如图是动物细胞有丝分裂不同时期染色体（a）数目、DNA分子（b）数目的柱形统计图，下列叙述正确的是 （ ）A时期染色体还未复制，核DNA已完成了复制B时期核膜、核仁重建，细胞中部出现细胞板C表示着丝点分裂，染色体数目加倍，但核DNA数目不变D表示同源染色体相互分离，染色体和核DNA分子数目也随之减半【变式训练1】下图甲表示细胞有丝分裂过程中一个细胞内某种物质含量的动态变化；图乙表示细胞有丝分裂过程中，不同DNA含量细胞的数目；图丙表示该细胞有丝分裂示意图。分析回答：图甲中表示一个完整细胞周期的是（填字母）。图乙中DNA含量为24的细胞对应图甲中的时期是（填字母）。图丙对应图甲中的时期是（填字母），其DNA含量对应图乙中的。若用化学试剂秋水仙素抑制纺锤体形成，则图乙中DNA含量为2的细胞数目会。图乙表明分裂间期比分裂期时间长，因为。二、细胞的分化、衰老、凋亡和癌变细胞增殖与细胞分化的区别示意图（一）细胞分化1细胞分化的概念：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。其过程可用右图表示。对于细胞增殖和细胞分化在表现上的区别可以通过建立如下模型来掌握。图中A表示细胞增殖，通过细胞增殖，细胞数目增多，但细胞的形态、结构和生理功能不发生改变；图中B表示细胞分化，通过细胞分化，细胞数目不改变，但细胞的形态、结构和生理功能发生改变。2细胞分化的特点持久性：细胞分化贯穿于生物体整个生命进程中，但在胚胎时期达到最大限度。稳定性和不可逆性：一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直至死亡。遗传物质不变性：分化过程及分化后的细胞内遗传物质并未发生改变。3细胞分化的原因分化的基础：高等生物的发育是从一个受精卵开始的，通过有丝分裂形成多个细胞，每个细胞都含有一套与受精卵完全相同的染色体，即携带有本物种的全部遗传信息。分化的实质：在个体发育中，细胞分化实质上是在遗传物质的控制下合成特异性蛋白质的过程，即细胞内基因选择性表达的结果。4细胞分化的过程：不同细胞中不同基因的活性是在差别的。不同基因在不同时间不同条件下处于不同的活动状态，从而形成不同结构的蛋白质，进而形成特定形态、结构和生理功能的细胞，即细胞分化。5细胞分化的结果：形成形态、结构和生理功能不同的组织和器官。6细胞分化的意义：细胞分化是生物界普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础；细胞分化使多细胞生物体内的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。提醒：细胞分化必须建立在细胞分裂的基础上，即细胞分化必然伴随着细胞分裂；但分裂的细胞不一定就分化。分化程度越高，分裂能力就越低。【应用突破2】根据图中所示人体细胞的形态、数目变化分析下列问题：（1）图过程分别表示_、_、_。（2）三个过程中已发生了遗传物质改变的是_，容易发生基因突变的是_。（3）过程与过程在特点上的重要区别是_。（4）图中乙细胞分化成丙细胞的根本原因是_。（5）在过程的间期，细胞内的遗传信息传递过程是_，参与该过程的高分子化合物的基本组成单位分别是_。（二）细胞的全能性1概念：已分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。2特点：全能性是一种发育成完整个体的潜在能力。根本原因是每个细胞都具有本物种的全套遗传物质。因此，从理论上讲，每一个细胞都具有这种潜能。提醒：具有全能性的前提是细胞必须具有本物种的全套遗传物质，因此只有结构完整的细胞才具有全能性。哺乳动物成熟的红细胞、高等植物的筛管细胞，因没有细胞核而不具有全能性。不同种类的细胞，全能性表现的难易程度不同。一般情况下，分化程度越高，全能性越低，二者呈负相关。基本规律是：植物细胞的全能性动物细胞的全能性；同一生物体内细胞的全能性高低为受精卵生殖细胞体细胞，能增殖的细胞不能增殖的细胞。3全能性的应用：利用植物组织培养技术，进行快速繁殖，拯救濒危物种，培育转基因植物等；动物已分化的体细胞全能性受到限制，不能表现出全能性，但细胞核仍具有全能性，可用于动物克隆。（三）干细胞1概念：人和动物体内具有分裂和分化能力的细胞。2分类：按个体发育时期分为胚胎干细胞和成体干细胞；按分化能力的强弱分为全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。3应用：可为器官移植提供新的思路，为癌症、癫痫、糖尿病等疾病的根治带来希望。（四）细胞的衰老、凋亡与癌变1细胞衰老特征的简易识记方法：“一大一小，一多一少，两低两慢”。一大：细胞核变大，染色质收缩，染色加深。一小：细胞萎缩，细胞体积变小。一多：细胞内色素逐渐积累增多，阻碍了细胞内物质的交流和信息的传递。一少：细胞内水分减少。两低：细胞膜通透性功能改变导致物质运输功能降低，多种酶的活性降低。两慢：代谢速率减慢，细胞呼吸速度减慢。提醒：细胞衰老的特征也可归纳为细胞膜、细胞质和细胞核三个方面的变化。细胞膜：通透性功能改变，物质运输功能降低。细胞质：水分减少，体积变小，代谢速率减慢；多种酶的活性降低，呼吸速度减慢；色素逐渐积累、增多，阻碍细胞内物质的交流和信息的传递。细胞核：变大，染色质收缩，染色加深；核膜内折。2细胞凋亡与细胞坏死细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。因受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，又称为细胞编程性死亡。细胞坏死是在种种不利因素影响下，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。细胞的凋亡和坏死及其与细胞癌变的区别见下表：项目细胞凋亡细胞坏死细胞癌变与基因的关系受基因调控不受基因调控受原癌基因和抑癌基因调控细胞膜的变化内陷破裂糖蛋白等减少，黏着性降低形态变化细胞变圆，与周围细胞脱离细胞外形不规则变化变成球形影响因素由遗传机制决定的程序性调控受电、热、冷、机械刺激等不利因素影响受物理、化学、病毒致癌因子影响对机体的影响对机体有利对机体有害有机体有害3对癌细胞概念和癌变机理的理解（1）癌细胞的概念：指机体中有的细胞受到致癌因子的作用，细胞中遗传物质发生变化，变成不受机体控制的，连续进行分裂的恶性增殖细胞。生长和分裂失控原癌基因和抑癌基因突变致癌因子正常细胞癌细胞导致异常分化从概念中看，对细胞癌变的理解要抓住三个关键词组：致癌因子、遗传物质发生变化和恶性增殖。致癌因子是细胞发生癌变的诱发因素；遗传物质发生变化是细胞癌变的根本原因；恶性增殖是细胞发生癌变后的最终表现。其作用机理可简要总结如下：（2）癌细胞的主要特征在适宜的条件下，能够无限增殖。癌细胞的形态结构发生显著变化。如体外培养的正常的成纤维细胞呈扁平的梭形，转变成癌细胞后就变成球形了。癌细胞的表面发生了变化。由于细胞膜上的糖蛋白等物质减少，使得癌细胞彼此之间的黏着性显著降低，容易在体内分散和转移。（3）致癌因子分类：物理致癌因子（主要指辐射）、化学致癌因子和病毒致癌因子（主要是因为它们含有病毒癌基因以及与致癌有关的核酸序列）。细胞癌变的原因：人和动物细胞的染色体上本来就存在着与癌变有关的基因原癌基因和抑癌基因。原癌基因主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的过程；抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。致癌因子会损伤细胞中的DNA分子，使原癌基因和抑癌基因发生突变，导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。【应用突破3】下列关于人和动物细胞的叙述，正确的一组是 ()凋亡细胞内的基因表达水平都下降，酶活性减弱体内细胞分化的方向在胚胎发育的早期就已决定，不能逆转被效应T细胞攻击的靶细胞的裂解死亡属于细胞坏死抑癌基因能阻止细胞不正常的增殖动物细胞膜表面的糖蛋白具有特异性，是细胞间相互识别和联络用的“信号”A B C D【限时练】1.在低等植物细胞有丝分裂的分裂期，参与分裂活动的细胞器有 （ ）高尔基体 中心体 叶绿体 核糖体ABCD2右图是某动物细胞有丝分裂过程中的某一分裂时期示意图。据图推断正确的是 （ ）A该时期细胞核糖体功能最为活跃B此时细胞中存在四个中心粒C该图反映细胞进行基因重组D只要不发生基因突变，就可判断4上相应位置的基因是B3.在高倍镜下观察处于有丝分裂中期的植物细胞，都能看到的结构是 ()A染色体、细胞壁、纺锤体 B细胞壁、细胞膜、核膜C染色体、赤道板、细胞膜 D染色体、纺锤体、赤道板4下列关于细胞增殖、分化、衰老、凋亡、癌变的叙述不合理的是 （ ）A. 细胞总体的衰老导致个体的衰老，但细胞衰老不等同于个体的衰老B. 体内正常细胞的寿命受分裂次数的限制，细胞增殖受环境影响C. 细胞分化是基因选择性表达的结果，细胞全能性的实现与分化无关D. 细胞不分化意味着细胞可能发生癌变，促进细胞凋亡可以治疗癌症5HIV（艾滋病病毒）感染T细胞可使参与细胞周期调控的蛋白质CDK1失活，并使cyclinB积聚。CDK1是细胞由DNA复制后进入分裂期的主要酶，cyclinB的降解则是进入分裂期的必要条件，因而HIV的感染造成T淋巴细胞核DNA处于右图所示的 ( )A阶段 B阶段C阶段 D阶段6.细胞增殖是生物体内一项重要的生命活动。下图一是基因型为AaBb的高等植物细胞有丝分裂周期图,图二为其分裂某时期的状态示意图,据图分析正确的是 ( )A.一个完整的细胞周期应为:321EFGH,A/B的值越高,就越适合作为观察细胞有丝分裂的材料B.D过程叫做细胞分化,它是使细胞中遗传物质有稳定性差异的过程C.用秋水仙素或低温诱导处理,可能会导致C过程的出现,且起作用的时期应为E时期,细胞中染色体数目加倍的时期是G时期D.图二对应的时期是图一的G时期,该细胞有两个染色体组,在分裂过程中可能发生了基因突变或交叉互换7细胞周期包括分裂间期(分为G1期、S期和G2期)和分裂期(M期)。下图标注了甲动物(体细胞染色体数为12)肠上皮细胞的细胞周期各阶段的时长及DNA含量。请回答下列问题：（1）若用含放射性同位素的胸苷(DNA复制的原料之一)短期培养甲动物肠上皮细胞后， 处于S期的细胞都会被标记。洗脱含放射性同位素的胸苷，换用无放射性的新鲜培养液培养，定期检测。预计最快约 h后会检测到被标记的M期细胞。（2）从被标记的M期细胞开始出现到其所占M期细胞总数的比例达到最大值时，所经历的时间为 期的时间，处于该期的一个细胞中染色体数目的变化情况是 。（3）若向甲动物肠上皮细胞培养液中加人过量胸苷，处于S期的细胞立刻被抑制，而处于其他时期的细胞不受影响。预计加人过量胸苷约 h后，细胞都将停留在S期。（4）乙动物肠上皮细胞的细胞周期时长为24 h，M期时长为l9 h。若要在显徽镜下观察细胞有丝分裂过程中染色体形态的变化，选用 (填“甲”或“乙”)动物肠上皮细胞更合适。（5）在光学显徽镜下观察，同处于分裂末期的动物肠上皮细胞与洋葱根尖细胞，形态上最主要的区别是 。8下图表示细胞内发生的一系列重大生命活动，据图回答：（1）对于人体来说，在A、B、C、D四项生命活动中，有积极意义的是_ 。（2）B过程表示一个细胞增殖的后代，在形态、结构和功能上发生_的过程。（3）该生物为_生物，其中A过程的方式可能有_。（4）在细胞有丝分裂末期染色体的动态变化是指_，在高度分化的生物体细胞中基因的表达特点是_。（5）下列关于细胞凋亡的说法正确的是_。A.效应T细胞与靶细胞结合，可导致靶细胞凋亡B.肿瘤细胞能够无限增殖，与细胞凋亡不足有关C. AIDS是获得性免疫缺陷综合症，与T细胞过度凋亡有关D.细胞凋亡属于程序性死亡，对机体有积极的意义（6）由于某种原因，正常细胞发生了D过程，细胞中的原癌基因发生的变化是_。9在“观察分生组织细胞的有丝分裂”的实验中，甲戊五位同学在剪取洋葱根尖后立即进行的操作步骤如下：学生操作步骤解离漂洗染色制片观察甲+乙+丙+丁+戊+ “”表示未进行该步操作，“+”表示进行该步操作（1）甲观察到的实验结果是_，乙观察到的实验结果是_，丙观察到的实验结果是_。（请从下列序号选择）A染色体未着上颜色，无法看清B细胞重叠，看不到染色体C染色体着上颜色，清晰可见D染色体着色很浅，模糊不清（2）丁同学在进行上述步骤后，直接在高倍镜下观察，长时间未找到有丝分裂的细胞，正确操作步骤应是_。（3）戊同学观察到了许多呈长方形的细胞，但未找到有丝分裂各时期的图像，可能的原因是_。（4）经教师纠正后，丁同学在视野中找到了有关细胞有丝分裂图像，但丁同学所看到的细胞图像位于视野的右上方，若要在视野中央观察此细胞，你认为他应如何正确移动装片？_。（5）解离的目的是_。10下图甲是高等动物细胞亚显微结构示意图，图乙是某一动物体内5个不同时期细胞的示意图。请据图回答以下问题：（1）图甲中属于生物膜系统的结构有_（填标号）。（2）图乙中含同源染色体的细胞分裂图像有_（填字母）。（3）若图甲细胞发生癌变，往往容易扩散转移，这主要是由于细胞膜上的_减少所致；若图甲是人的皮肤生发层细胞，则该细胞可能会发生类似于图乙中_（填字母）所示的分裂现象。（4）图乙中D细胞的名称是_。11下图A、B是某种雄性动物细胞分裂示意图，C表示该动物细胞分裂时期核DNA数量变化曲线，请据图回答：（1）A细胞所处的分裂时期是_，含有_个染色体组，该时期的重要特征是_。（2）B细胞中染色体与的分离发生在C图的_阶段，染色体上基因D与突变基因d的分离发生在C图的_阶段。（3）若B分裂完成后形成了基因型为DA的子细胞，则同时产生的子细胞的基因型是_。（4）若图B细胞分裂完成后形成了基因型为DdA的子细胞，其可能的原因是：_、_。专题三 细胞的生命历程【专题知识网络】细胞表面积与体积的关系 细胞核与细胞质的体积比 连续分裂的细胞,从上一次分裂完成开始,到下一次分裂完成时为止 无丝分裂 减数分裂 染色体复制后平均的分配到两个子细胞中去,在亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性 生长、发育、繁殖、遗传的基础 由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。基因的选择性表达 细胞趋向专门化 ,是生物个体发育的基础稳定性、持久性、全能性已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能 原癌基因和抑癌基因发生突变 受致癌因子的作用，细胞中遗传物质发生变化，成为不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。 无限增殖、细胞形态发生变化、细胞膜上糖蛋白减少等【应用突破1】由图中染色体和DNA分子的数目特征可推知：图可表示有丝分裂前期和中期，此时DNA和染色体均已完成复制，但由于着丝点不分裂，染色体数目不加倍；图可表示有丝分裂后期；图可表示DNA复制前的间期和有丝分裂末期，但由于是动物细胞，末期不形成细胞板，有丝分裂过程中也不会出现同源染色体分离现象。【答案】C【变式训练1】 FM AB或HI DE或KL 4 减少 间期细胞数目多【应用突破2】（1）有丝分裂（细胞增殖） 细胞分化 细胞癌变 （2） （3）过程具有无限增殖的特点 （4）基因的选择性表达 （5）脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸【应用突破3】细胞凋亡是基因选择性表达的结果，故有些基因的表达会增强；被效应T细胞攻击的靶细胞的裂解死亡属于细胞凋亡。【答案】A【限时练】1.B 低等植物中心体形成纺锤体,核糖体参与蛋白质合成,高尔基体参与细胞壁的形成,线粒体提供能量.2B 由图看出，该细胞处于有丝分裂中期，核糖体功能在间期最为活跃，2个中心粒在间期各自产生一个新的中