细胞的增殖上课.ppt

第六章细胞的生命历程,第一节细胞的增殖,3、幼象到成象的长大，是靠细胞数量的增多，还是靠细胞体积的增大？,1、象与鼠个体相差甚大，细胞是否也相差大？,2、象与鼠个体相差甚大的主要原因是什么？,一、细胞不能无限长大,为什么大部分生物都是由许多体积很小的细胞组成，细胞为什么不能一直生长成大型的单细胞生物呢？什么因素限制了细胞的长大？,模拟实验,探讨细胞大小与物质运输的关系,思考,1.有什么证据说明NaOH扩散进琼脂块了？2.NaOH在每一琼脂块内扩散的速率是否相同？3.大小不同的琼脂块代表什么？琼脂块的表面积代表什么？,实验：细胞大小与物质运输的关系,不同大小的琼脂块着色深度（吸收速率）一样,3,54,27,2,19/270.7,2,24,8,3,7/80.9,1,6,1,6,1/1=1,相对表面积,吸收效率,琼脂块越大，相对表面积越小，吸收效率越小,琼脂块越小，相对表面积越大，吸收效率越大,a3-(a-0.52)3/a3,细胞大小与物质运输的关系：,在相同时间内，物质扩散进细胞的体积与细胞的总体积之比可以反映细胞的物质运输的效率。通过模拟实验可以说明，细胞的体积越大，其相对表面积_，细胞物质运输的效率就_。结论：受细胞表面积与体积的关系限制，细胞不能无限长大。,越小,越低,类比推理,细胞不能无限长大原因,1.受到细胞表面积与体积之比的限制,细胞体积越大，其相对表面积越小（单位体积分摊的表面积越小），细胞的物质运输效率越低。,2.受到细胞核与细胞质体积之比的限制,细胞核中的DNA不会随细胞体积的增大而增加。细胞体积太大，细胞核的“负担”就会过重。,讨论,3.细胞增大到一定程度如何解决代谢速率下降的问题呢？,2.那么，细胞是不是越小越好呢？,1.为什么细胞越大，物质运输的效率越低？,细胞越大，需要与外界环境交换的物质就越多；但是细胞体积越大，其表面积相对越小，细胞与周围环境之间物质交换的面积就相对小了，所以物质运输的效率越低,细胞体积的最小限度，是由完成细胞功能所必须的基本结构（如核糖体）和物质（如酶）所需要的空间决定的（结构与功能）,二、细胞通过分裂进行增殖,细胞分裂是细胞生长过程中保持足够表面积，维持一定的生长速率的重要措施，所以细胞体积增大到一定程度时，细胞就会分裂。,（一）细胞增殖的意义,细胞增殖是重要的细胞_，是生物体_、_、_、_的基础。,生命活动,生长,发育,繁殖,遗传,单细胞生物体与多细胞生物体细胞增殖的意义有什么不同？,真核细胞的分裂方式,有丝分裂,无丝分裂,减数分裂,（主要方式）,（二）真核细胞增殖的方式,产生有性生殖细胞的分裂方式,有纺锤丝和染色体的变化,无纺锤丝和染色体的变化,细胞周期,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。,（三）有丝分裂,1、细胞周期的概念,分裂期,分裂间期,（有丝分裂过程是连续过程，是人为划分的时期。）,A,B,G1期,S期,G2期,下图表示的是连续分裂的细胞的细胞周期，请回答以下问题：,哪些点可以表示一个细胞周期的起始点？哪些点可以表示一个细胞周期的中止点？一个细胞周期可以用哪些点之间的距离表示？,间期,间期,分裂期,分裂期,特别提醒,只有连续分裂的细胞才有细胞周期。1、植物中的形成层细胞、分生区生长点细胞；2、人与动物中的受精卵、皮肤中的生发层细胞、骨髓造血干细胞等。3、减数分裂产生的精子和卵细胞不具细胞周期。4、成熟的体细胞一般不分裂，也就没有细胞周期。,植物细胞的结构,核膜,核仁,染色质,细胞壁,2、植物细胞的有丝分裂过程,(1)分裂间期：,DNA的复制（DNA合成期）,RNA和蛋白质少量合成（DNA合成后期）,RNA和蛋白质的合成（DNA合成前期）,指从细胞在一次分裂结束后到下一次分裂之前。,伴随细胞适度生长,间期特征：,DNA复制和相关蛋白质的合成,（染色质复制）,着丝点,1条无染色单体的染色质，含一个DNA分子,1条有2个姐妹染色单体的染色质，含两个DNA分子,染色质=蛋白质+DNA,经过间期的复制后，与体细胞相比染色体数不变，DNA加倍，出现姐妹染色单体。,姐妹染色单体,复制,“间期复制”,着丝点,p73,分裂间期结束即进入分裂期，分裂期主要围绕细胞核中染色体均分进行；分裂期最明显的变化是细胞核中染色体数目和形态的变化。,（2）分裂期,前期,中期,后期,末期,前期特点：,1）染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗成染色体，染色体散乱排列；2）细胞的两极发出许多纺锤丝形成梭形的纺锤体；3）核膜逐渐消失，核仁逐渐解体。,间期（末）,核膜,核仁,染色质,前期,纺锤丝,染色体,着丝点,“前期三体”,染色质,染色体,螺旋缠绕、缩短变粗,（细丝状）,（圆柱状或杆状）,分裂间期,分裂期,着丝点,姐妹染色单体,染色单体,染色单体,前期,核膜消失的意义是什么？,纺锤体出现的意义是什么？,与间期比染色体数和核DNA数不变，只是形态改变。,染色质变成染色体的生物学意义是什么？,1）染色体的着丝点整齐排列在赤道板上，（视线与赤道板平行）纺锤体清晰；2)染色体形态、数目也较清晰，是观察染色体的最佳时期。,中期,赤道板,中期特点,“中期排队”,中期,（持续时间最短）,与前期比染色体数和核DNA数不变，只是形态位置改变。,1)着丝点分裂成两个，姐妹染色单体分离，2)染色体数目增倍。3)染色体平均分配到两极，形成两套形态和数4)目完全相同的染色体。,后期,后期,中期,后期特点,“后期分家”,后期,染色体数加倍，核DNA数不变，姐妹染色单体消失,后期,末期,末期特点,细胞板,2)新的核膜、核仁出现,4)赤道板位置上出现细胞板，后形成细胞壁。,3)纺锤体逐渐消失,1)染色体解螺旋成染色质,“末期反前”,末期,子细胞染色体数恢复到体细胞数，核DNA数恢复到体细胞数，无姐妹染色单体。,细胞有丝分裂各期的特点,DNA复制和有关蛋白质合成,两消两现：核膜核仁解体，出现染色体、出现纺锤体,染色体着丝点整齐排列在赤道板上,着丝点分裂，染色单体分离,两消两现：染色体、纺锤体消失，核膜核仁出现,间期复制,前期三体,中期排队,后期分家,末期反前,核染色质和染色体的形态变化,复制,螺旋化,进一步螺旋化,分裂,解旋,1条无染色单体的染色质,1条有2条姐妹染色单体的染色质,1条有2条姐妹染色单体的染色体,2条无姐妹染色单体的染色体,2条无姐妹染色单体的染色质,染色体臂,复制后,DNA,着丝点分裂染色单体分开,着丝点,高度螺旋,无姐妹染色单体的染色体（质）,有姐妹染色单体的染色体（质）,姐妹染色单体,染色体,DNA,1：1：0,1：2：2,p73,注意,1、有丝分裂主要是围绕细胞核染色体的复制和均分。细胞质中细胞器分配是随机的、不均等。核质分裂协调进行。,3.动物细胞的有丝分裂过程,动植物细胞有丝分裂过程图,纺锤丝,中心粒,星射线,植物与动物细胞有丝分裂过程比较,1、前期：细胞两极发出纺锤丝构成纺锤体,1、间期:中心体复制,前期:中心体发出星射线构成纺锤体,2、末期：细胞板形成细胞壁分成两个子细胞,2、末期：细胞膜内陷缢裂成两个子细胞,1、间期都有染色体的复制和有关蛋白质合成；,2、核膜、核仁的变化相同；,3、染色体的行为变化完全相同。,p73,（四）有丝分裂过程中各时期染色体、染色单体和核DNA分子数目的变化。（分裂前体细胞染色体数目为2N）,核DNA,染色单体,染色体,末期,后期,中期,前期,分裂间期,细胞周期,2N,2N,2N,4N2N,04N,4N,4N,0,0,2N4N,4N,4N,4N,4N2N,2N4N,与细胞有丝分裂有关的细胞器有些？,（核糖体、线粒体、高尔基体）,染色体数目加倍和恢复的时期分别是？,染色单体出现和消失的时期分别是？,DNA数加倍和恢复的时期分别是？,（后期末期）,（间期末后期）,（间期末期）,/中心体(植物),DNA的数量变化曲线,间期,0,4N,2N,前期,中期,后期,末期,2N4N,4N,4N,4N,4N2N,以子核形成为界,以子细胞形成为界,时期,染色体的数量变化曲线,间期,0,4N,2N,前期,中期,后期,末期,以子细胞形成为界,2N,2N,2N,4N,4N2N,时期,以子核形成为界,间期,0,4N,2N,前期,中期,后期,末期,每个细胞核的DNA数,时期,每条染色体的DNA数,时期,1,2,间期,前期,中期,后期,末期,是将亲代细胞的染色体经过复制以后，精确地平均分配到两个子细胞中去。由于染色体上有遗传物质，因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。可见，细胞的有丝分裂对于生物的遗传有重要意义。,具有周期性；有纺锤丝和染色体的出现，亲代细胞的染色体经过复制以后，精确地平均分配到两个子细胞中去。,细胞有丝分裂的特征：,细胞有丝分裂的意义：,4.无丝分裂,没有纺锤丝和染色体的变化，所以叫无丝分裂。有DNA复制和蛋白质的合成，染色体分配机制不清。可以边分裂边完成其他功能。实例：蛙的红细胞,无丝分裂与有丝分裂的比较,不消失,消失,不解体,分成两个,解体,不出现,出现,不形成,形成,不移动,移向两极,较快,较慢,5、原核生物的细胞分裂：简单的二分裂,（由于没有细胞核，既不是有丝分裂，减数分裂，也不是无丝分裂）,先遗传物质DNA复制，细胞一分为二，但不一定均等。,高度螺旋化,缩短变粗1.染色体与染色质:染色质染色体(分裂间期)解开螺旋,变成细长丝状(分裂期),比较,3、染色体与染色单体（染色单体复制后存在，分开后消失，总是成对存在）,2、染色体与DNA：1：1或1：2,4、赤道板与细胞板,5、细胞增殖与细胞分裂,思考,进行无丝分裂的细胞,1、看不到染色体的细胞或细胞所处状态：,原核细胞,不分裂的细胞,分裂间期的细胞,5,8,7,6,4,3,1,2,请同学们按植物细胞有丝分裂的过程进行排序,5,8,7,6,4,3,1,2,5.实验：观察根尖分生组织细胞的有丝分裂,二、实验原理:1、高等植物体内，有丝分裂常见根尖、茎尖等分生区细胞。各个细胞的分裂是独立的。通过在显微镜下观察各个时期细胞内染色体（染色质）的存在状态，判断这些细胞各处于有丝分裂的哪个时期（间期、前期、中期、后期和末期）。2、碱性染料（龙胆紫溶液或醋酸洋红液）能将染色体（或染色质）染成深色。3、盐酸使植物细胞之间的果胶质层松散，用盐酸处理植物的根尖，可以使根尖细胞彼此容易分离。,3、装片的制作：,观察,4、显微镜观察：,原本细胞都是叠加在一起的，在显微镜下很难观察清楚，酒精和盐酸就是使细胞分散分离并杀死细胞，显微镜观察的是死亡的细胞那时处于的状态，所以，有的细胞正处于中期，有的处于间期。,细胞小，排列密而整齐，细胞壁薄，细胞核大，细胞质浓，无液泡。具有很强的分裂能力，能够不断的分裂产生新细胞，再由这些细胞分化形成其他组织。,镜检结果分析,进行有丝分裂的细胞分裂相,间期：完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。,镜检结果分析,间期分裂相图,前期：核仁和核膜逐渐消失。核内染色质逐渐浓缩为细长而卷曲的染色体，每一染色体含有两染色单体，它们具有一个共同的着丝点；两级发出纺锤丝形成纺锤体。,镜检结果分析,前期分裂相图,中期：染色体形态、数目清晰，便于观察。各染色体的着丝点排列在赤道板上，纺锤丝与染色体的着丝点相连。,镜检结果分析,中期分裂相图,后期：各染色体着丝点分裂为二，其每条染色单体也相应地分开，并各自随着纺锤丝的收缩而平均移向两极，每极有一组染色体，数目和原来的相同。,镜检结果分析,后期分裂相图,末期：核膜、核仁重新出现，分开在两极的染色体各自组成新的细胞核，在细胞中央出现细胞板形成新的细胞壁，使细胞分裂为二，形成二个子细胞。这时细胞又进入分裂间期。,末期分裂相图,思考,是不是每种细胞分裂持续的时间都相同？（见教材P112表）,不同细胞的细胞周期持续时间,发现：（1）不同的细胞的细胞分裂周期持续时间不同,（2）细胞周期的大部分时间处于分裂间期,（分裂期占细胞周期比例最大的。）,