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第6章细胞的生命历程 第1节细胞的增殖 1 具有细胞结构的生物体根据进化程度可分为哪两大类群 2 多细胞生物体体积增大途径有什么方式 3 细胞增殖的意义是什么 4 细胞增殖包括几个阶段 5 真核生物细胞分裂方式都有哪些 6 细胞为何不能无限长大 课前思考 2 单细胞 多细胞 产生后代 小小鞋儿水中漂 满身遍体长纤毛 显微镜下细细看 扭转身子倒着跑 受精卵 3 细胞增殖 1 细胞增殖的意义 单细胞生物 多细胞生物 繁殖 生长 发育 补充体内衰老 死亡细胞 生物体生长 发育 繁殖 遗传的基础 3 真核细胞细胞分裂的方式 有丝分裂 无丝分裂 减数分裂 体细胞数目增加方式 生殖细胞形成方式 2 细胞增殖的阶段 包括物质准备和细胞分裂 4 一 不能无限长大的细胞 细胞生命活动中与外界环境的物质交换 如吸收养分和排除废物 都是通过细胞表面的细胞膜来进行 随着细胞的长大 细胞体积增大 内含物增多 用于物质交换的表面积便显得不够用 5 1 细胞的表面积与体积的不适应 课后习题一 2 细胞核和细胞质的不平衡 当细胞质的体积增长太大 则细胞核对这样大范围的细胞质的作用就会减少 造成核质不平衡 从而引起细胞分裂 1 限制细胞长大的因素 细胞越大 相对表面积越小 细胞的物质运输效率越低 适应不了细胞生命活动的需要而引起细胞分裂 6 2 细胞不是越小越好 一个现代的细胞要进行独立的生长和繁殖 至少需要100种酶 每个酶促反应须占有直径约为0 05 m的空间 每个核糖体直径为0 01 m 0 02 m 因此一个完整的细胞的最小直径 在理论上差不多0 1 m 最小的支原体的直径刚好是0 1 m 因此 可以把其作为原始细胞的一种模型 7 知识小结 1 细胞增殖的意义是生物体 遗传的基础 2 细胞增殖过程包括和整个连续的过程 3 真核细胞分裂的方式 和共三种 4 探究细胞和物质运输的关系实验中NaOH扩散的深度与琼脂块的体积是否有关 5 细胞体积越大 其相对表面积 物质跨膜运输效率随着细胞体积增大而 6 细胞不能无限增大的原因有和 7 细胞体积是不是越小越好 8 目前研究表明 最小的细胞是 直径大约是0 1 m 该大小介于细菌和病毒之间 生长 发育 繁殖 物质准备 细胞分裂 有丝分裂 无丝分裂 减数分裂 越小 降低 细胞体积和表面积之间的矛盾 细胞核和细胞质之间的矛盾 支原体 答案 无关 扩散深度和扩散时间 NaOH的浓度及琼脂块制作配方及理化性质有关 答案 不是 细胞体积的最小限度是由完成细胞结构所必需的基本结构 如核糖体 和物质 如酶 所需要的空间决定的 8 细胞不能无限长大 2 实验步骤 1 制备琼脂块 切取3块边长分别为3cm 2cm 1cm的含酚酞的琼脂块正方体 2 浸泡 质量分数为0 1 的NaOH溶液 将琼脂块淹没 浸泡10分钟 3 切割 捞取 干燥并均分琼脂块 注意 每两次操作之间必须把刀擦干 4 测量 记录 计算 得出结果 9 细胞不能无限长大 大多数高等动植物细胞的直径为20 30 m 请计算直径分别为20 m和30 m的细胞的表面积与体积之比 细胞体积越大 其相对表面积越小 1256 2826 4187 14130 0 3 0 2 10 课前思考 1 细胞要进行有丝分裂前提条件是什么 2 什么是细胞周期 细胞周期包括那两个阶段 3 细胞间期有何重要特点 4 不同细胞的细胞周期有何异同点 5 细胞分裂期人为分为几个时期 分别是什么 6 高等植物细胞分裂的各个时期都具有哪些重要的特点 7 不同生物染色体数目是否相同 8 细胞分裂过程中着丝点数目 染色体形态 数目 位置 DNA分子数目以及姐妹染色单体数目都有何变化 11 一 细胞周期 永不分裂 暂停分裂 连续分裂 神经细胞 成纤维细胞 生发层细胞 二 有丝分裂 12 不同种类细胞的细胞周期持续时间 t h 思考 结论 分裂间期所占时间远远大于分裂期 细胞种类不同 一个细胞周期的时间也不同 90 95 13 例1 如图表示细胞有丝分裂的一个细胞周期 下列说法正确的是 A 甲 乙的过程表示一个细胞周期B 乙 甲的过程表示一个细胞周期C 甲 甲的过程表示一个细胞周期D 乙 乙的过程表示一个细胞周期 D 分裂期 分裂间期 14 DNA的复制和有关蛋白质的合成 细胞有适度的生长 二 植物细胞有丝分裂 间期开始时 间期结束时 形成姐妹染色单体 光学显微镜下不可见 形 染色体以染色质的形式存在 15 2 分裂期 分裂阶段 前期 中期 后期 末期 二 植物细胞有丝分裂 一分为二向两极 膜仁消失显两体 形数清晰赤道齐 膜仁重现消两体 16 前期 形 核膜消失 核仁解体 纺锤丝形成纺锤体 思考 姐妹染色单体在可见 形成于 可见 c e d 姐妹染色单体 染色体 着丝点 a 纺锤丝 b 纺锤体 数 不变 分裂间期 前期 17 中期 形 着丝点排列在赤道板上 染色体形态固定 数目清晰 思考 观察染色体最好的时期是 数 不变 中期 18 知识小结 1 细胞周期指的细胞 从一次 到为止 2 细胞周期包括和二个连续的时期 经历的时间较长 分裂期时间较短 可划分为 和共四个连续的时期 3 分裂间期也叫物质准备期 一般包括和 同时 4 姐妹染色单体形成 在分裂的期就可以看到 5 分裂的前期可以总结为 两失两现一散乱 具体表现为逐渐解体 逐渐消失 出现纺锤丝形成 染色质变为并散乱地分布在纺锤丝的中央 6 分裂的中期可以总结为 着丝点一平面 形态数目清晰见 具体表现为着丝点排列在位置 染色体形态固定 数目清楚 7 观察染色体最好的时期是分裂的期 连续分裂 分裂间期 下次分裂完成 分裂完成 分裂期 前期 中期 后期 末期 分裂间期 DNA分子的复制 有关蛋白质的合成 细胞有适度的生长 分裂间期 前 核仁 核膜 纺锤体 染色体 赤道板 中 19 后期 形 着丝点分裂 姐妹染色单体分开 染色体平均分配 不存在 亲代与子代遗传物质的稳定性 数 染色体数目加倍 无姐妹染色单体 为0 20 末期 形 染色体染色质 纺锤体消失 核膜 核仁重新出现 真实存在 细胞板 细胞壁 数 染色体和DNA数目减半 21 1 2 3 4 5 6 7 8 41265837 22 23 几种生物体细胞内的染色体数 2n DNA数 2n 24 细胞有丝分裂过程中的染色体数目和DNA含量的变化 2n 4n 4n 2n 4n 4n 4n 4n 4n 0 4n 4n 4n 0 0 小结巩固 2n 2n 25 细胞有丝分裂过程中DNA含量的变化 4n 2n 间期 前期 中期 后期 未期 DNA含量 26 4N 2N 间期 前期 中期 后期 未期 染色体数 细胞有丝分裂过程中染色体数目的变化 染色单体数目 染色单体 染色体 27 1 核中DNA含量加倍期为 2 染色体平均分配期为 3 呈染色质状态期为 4 看得见染色单体期为 5 细胞板形成细胞壁时细胞器起作用 6 观察染色体形态和数目的最佳期为 7 两个姐妹染色单体分开期为 间期 后期 间期 末期 前期 中期 高尔基体 中期 后期 归纳小结 28 29 三 动 植物细胞有丝分裂的不同 前期 形成纺锤体的方式不同 末期 形成子细胞的方式不同 细胞两极发出纺缍丝形成纺缍体 中心粒周围发出星射线形成纺缍体 细胞中央出现细胞板扩展形成细胞壁 一个细胞形成两个子细胞 细胞膜中部向内凹陷 一个细胞缢裂成两个子细胞 30 有丝分裂有关的细胞器 植物细胞 高尔基体 线粒体 核糖体 动物细胞 中心体 线粒体 核糖体 三 动 植物细胞有丝分裂的不同 31 亲代细胞 子代细胞 四 有丝分裂的意义 32 四 有丝分裂的意义 染色体 间期复制 后期均配 保持细胞亲代与子代之间遗传性状的稳定性 DNA是遗传物质 实质是DNA的复制 1 特征 染色体经过自我复制 然后精确平均分配到两个子细胞中去 使每一个子细胞中都有与亲代细胞数目相同 形态相同的染色体 2 意义 保持了生物体遗传性状的稳定性 33 34 1 过程 细胞核先延长 且中部向内凹陷 缢裂为二 接着细胞质也从中部缢裂为二 从而形成两个子细胞 2 特点 分裂过程没有出现纺缍丝和没有染色体的变化 三 无丝分裂 35 无丝分裂是最早发现的一种细胞分裂方式 早在1841年雷马克 R Remak 于鸡胚血球细胞中见到 在无丝分裂中 核仁 核膜都不消失 没有染色体的出现 在细胞质中也不形成纺锤体 当然也就看不到染色体复制和平均分配到子细胞中的过程 但进行无丝分裂的细胞 染色体也要进行复制 并且细胞要增大 当细胞核体积增大一倍时 细胞就发生分裂 至于核中的遗传物质DNA时如何分配到子细胞中的 还有待进一步研究 过去认为无丝分裂主要见于低等生物和高等生物体内的衰老或病态细胞中 但后来发现在动物和植物的正常组织中也比较普遍地存在 例如 在动物的上皮组织 疏松结缔组织 肌肉组织和肝组织中 在植物各器官的薄壁组织 表皮 生长点和胚乳等细胞中 都曾见到过无丝分裂现象 有关 无丝分裂 资料 36 1 连续分裂的细胞 相邻的两个细胞周期可表示为下图 下列叙述不正确的是A b c为一个细胞周期B c d两段都要消耗ATPC d段主要完成遗传物的平均分配D a段的主要变化是DNA的复制及有关蛋白质的2 有丝分裂过程中染色体 染色单体 DNA分子的数量比是1 2 2 该细胞所处的时期是A 前期或后期B 中期或末期C 前期或中期D 后期或末期 练习题 37 3 图示高等生物细胞有丝分裂某一时期模式图 请据图回答 1 该细胞是植物细胞 还是动物细胞 判断的依据 2 该细胞继续分裂 在下一时期染色体的变化是 3 在下面的坐标图中分别画出此细胞进行有丝分裂各时期DNA和染色体的数量变化曲线 要求标记曲线名称 动物 细胞呈圆型 而且有中心体发出星射线形成纺锤体 每个染色体的着丝点分裂成两个 姐妹染色单体分开 由纺锤丝牵引分别向细胞的两极移动 38 谢谢大家 39 40 41 前期 形 核膜消失 核仁解体 纺锤丝形成纺锤体 思考 姐妹染色单体在可见 形成于 可见 c e d 姐妹染色单体 染色体 着丝点 a 纺锤丝 b 纺锤体 数 不变 分裂间期 前期 42 中期 形 着丝点排列在赤道板上 染色体形态固定 数目清晰 思考 观察染色体最好的时期是 数 不变 中期 43 后期 形 着丝点分裂 姐妹染色单体分开 染色体平均分配 不存在 亲代与子代遗传物质的稳定性 数 染色体数目加倍 无姐妹染色单体 为0 44 末期 形 染色体染色质 纺锤体消失 核膜 核仁重新出现 真实存在 细胞板 细胞壁 数 染色体和DNA数目减半 45 着丝点 2个 1个 姐妹染色单体 注意 染色体数 着丝点数DNA分子数 2倍染色体数 染色单体数 有染色单体时 DNA分子数 染色体数 无染色单体时 染色体 染色单体和DNA的关系 2条 无 0 2个 染色体数目 DNA数目 染色单体数目 1 1 46 知识小结 1 分裂的中期可以总结为 着丝点一平面 形态数目清晰见 具体表现为着丝点排列在位置 染色体形态固定 数目清楚 2 观察染色体最好的时期是分裂的期 3 分裂的末期可以总结为 着丝点一分为二 数目加倍两移开 具体表现为每个着丝点分裂为两个 分开成为两条子染色体 染色单体数目变为 4 分裂的末期可以总结为 两失两现一重建 具体表现为变为染色质 纺锤体 重新出现 赤道板的位置出现 它和细胞器有关 最终细胞发生重建 5 不同生物体内染色体的数目不同 但都为偶数 可以共同表示为 6 相比植物细胞有丝分裂 动物细胞的周围发出放射状的星射线 形成纺锤体 分裂的末期 细胞膜从细胞的中部向内凹陷 最后把细胞缢裂成两部分 赤道板 中 姐妹染色单体 染色体 消失 核膜和核仁 细胞板 高尔基体 2N 中心体 0 47 7 参与植物细胞有丝分裂的细胞器有 参与动物有丝分裂的细胞器有 8 生物体有丝分裂的意义是 9 无丝分裂的特点是整个分裂过程中没有出现的变化 例如 知识小结 高尔基体 核糖体 线粒体 中心体 核糖体 线粒体 保持了生物体遗传性状的稳定性 纺锤丝和染色体 蛙的红细胞 48 无丝分裂是最早发现的一种细胞分裂方式 早在1841年雷马克 R Remak 于鸡胚血球细胞中见到 在无丝分裂中 核仁 核膜都不消失 没有染色体的出现 在细胞质中也不形成纺锤体 当然也就看不到染色体复制和平均分配到子细胞中的过程 但进行无丝分裂的细胞 染色体也要进行复制 并且细胞要增大 当细胞核体积增大一倍时 细胞就发生分裂 至于核中的遗传物质DNA时如何分配到子细胞中的 还有待进一步研究 过去认为无丝分裂主要见于低等生物和高等生物体内的衰老或病态细胞中 但后来发现在动物和植物的正常组织中也比较普遍地存在 例如 在动物的上皮组织 疏松结缔组织 肌肉组织和肝组织中 在植物各器官的薄壁组织 表皮 生长点和胚乳等细胞中 都曾见到过无丝分裂现象 有关 无丝分裂 资料 49 几种生物体细胞内的染色体数 2n DNA数 2n 50 1 2 3 4 5 6 7 8 41265837 51 细胞有丝分裂过程中的染色体数目和DNA含量的变化 2n 4n 4n 2n 4n 4n 4n 4n 4n 0 4n 4n 4n 0 0 小结巩固 2n 2n 52 细胞有丝分裂过程中DNA含量的变化 4n 2n 间期 前期 中期 后期 未期 DNA含量 53 4N 2N 间期 前期 中期 后期 未期 染色体数 细胞有丝分裂过程中染色体数目的变化 染色单体数目 染色单体 染色体 54 1 连续分裂的细胞 相邻的两个细胞周期可表示为下图 下列叙述不正确的是A b c为一个细胞周期B c d两段都要消耗ATPC d段主要完成遗传物的平均分配D a段的主要变化是DNA的复制及有关蛋白质的2 有丝分裂过程中染色体 染色单体 DNA分子的数量比是1 2 2 该细胞所处的时期是A 前期或后期B 中期或末期C 前期或中期D 后期或末期 练习题 55 3 图示高等生物细胞有丝分裂某一时期模式图 请据图回答 1 该细胞是植物细胞 还是动物细胞 判断的依据 2 该细胞继续分裂 在下一时期染色体的变化是 3 在下面的坐标图中分别画出此细胞进行有丝分裂各时期DNA和染色体的数量变化曲线 要求标记曲线名称 动物 细胞呈圆型 而且有中心体发出星射线形成纺锤体 每个染色体的着丝点分裂成两个 姐妹染色单体分开 由纺锤丝牵引分别向细胞的两极移动 56 第六章细胞的生命历程 细胞的增殖 分化 衰老 凋亡和癌变 58 血细胞 红细胞 白细胞 血小板 骨髓中造血干细胞 59 60 细胞的分化 celldifferentiation 定义 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 61 细胞分化 celldifferentiation 分化后的各种细胞遗传物质是否改变了 由同一受精卵分裂而来 整套核遗传物质相同 发生稳定性差异的原因是 结构蛋白质 酶等化学物出现不同 基因的选择性表达 62 基础 细胞分裂 关键 特异性蛋白质的合成 实质 基因选择性表达 细胞分化 基因 管家基因 组织特异性基因 所有细胞都要表达 产物对维持细胞的生命活动所必须 如 和呼吸作用有关的蛋白基因 也称奢侈基因 不同细胞类型进行特异性表达的基因 如 胰岛素基因 角质蛋白基因 63 细胞分裂与分化有什么区别 数目增加种类增加 细胞分化在什么时候发生 整个生命进程中 胚胎时达最大限度 细胞分化 celldifferentiation 人体细胞数 1014 64 细胞分化的特点 持久性 发生在生物体的整个生命过程 胚胎时期达到最大限度渐变的过程不可逆性普遍性遗传物质未发生变化 65 细胞分化的生理意义 1 细胞功能专门化 有利于提高各种生理功能的效率 2 生物体组织 器官 系统形态建成的基础 是个体发育的基础 66 细胞的全能性 1958年斯图尔德Steward 美 的植物实验 已经高度分化的细胞 能不能再分化成其他细胞 67 细胞的全能性 totipotency 细胞的全能性 totipotency 是指已经分化的细胞 仍然具有发育成完整个体的潜能 组织培养 植物组织培养 营养 水无机盐葡萄糖氨基酸脂质核苷酸维生素 植物激素 细胞分裂素生长素 环境条件 适宜温度 pH O2等 动物组织培养 68 69 核移植技术 70 细胞的全能性 totipotency 高度分化的植物细胞具有全能性 一般在离体培养后表现动物细胞的细胞核具有全能性在动物和人体内仍然保留少数具有分裂和分化能力的细胞 这些细胞叫做干细胞如胚胎干细胞和骨髓造血干细胞受精卵全能性最大 71 细胞的生命历程发生 分化 衰老 死亡 个体衰老与细胞衰老 老人会出现皱纹 老人色斑 白头发 72 个体衰老与细胞衰老 皮肤干燥 发皱 头发变白 老人斑 饮食减少 细胞水分减少 体积减小 细胞内的酶活性降低 细胞内色素的累积 细胞膜通透性功能改变 单细胞生物 个体衰老 细胞衰老多细胞生物 个体衰老 细胞衰老细胞时刻都在更新 73 细胞衰老特征 1 细胞内水分减少 细胞萎缩 新陈代谢速率减慢2 多种酶的活性降低3 细胞内的色素逐渐积累 4 细胞呼吸减慢 核增大 染色质固缩 染色加深 5 细胞膜透性改变 运输功能降低 74 细胞衰老原因 自由基学说端粒学说 75 细胞的生命历程发生 分化 衰老 死亡 由基因所决定的细胞自动结束生命的过程 就叫细胞凋亡细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控 所以也常常叫做细胞编程性死亡 programmedcelldeath PCD 76 细胞凋亡和坏死 77 细胞的癌变 细胞受到致癌因子的作用 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 就是癌细胞 原因 影响 表现 原癌基因主要负责调节细胞周期 控制细胞生长和分裂的进程当原癌基因受外