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2011届高考生物第一轮单元检测复习细胞的生命历程|细胞增殖·分化·衰老·凋亡·癌变Contents复习内容概览2011届高考生物第一轮单元检测复习,涵盖细胞生命历程核心考点与综合检测。01细胞增殖:有丝分裂与减数分裂02细胞分化:基因的选择性表达03细胞的衰老与凋亡04细胞的癌变与防治05单元综合检测与易错辨析CHAPTER01细胞增殖有丝分裂与减数分裂的过程及数量变化规律CellProliferation细胞增殖的意义与方式细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。真核细胞通过有丝分裂实现体细胞增殖,通过减数分裂产生生殖细胞,无丝分裂则见于少数特殊细胞类型。细胞增殖的意义生物体生长(细胞数目增多)、发育(细胞分化基础)、繁殖(生殖细胞形成)和遗传(遗传信息传递)的细胞学基础生长·发育·繁殖·遗传真核细胞分裂方式有丝分裂(体细胞增殖主要方式)、减数分裂(生殖细胞形成方式)和无丝分裂(如蛙的红细胞分裂)有丝·减数·无丝细胞周期的概念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所经历的全过程,包括分裂间期和分裂期间期+分裂期原核细胞增殖通过二分裂方式增殖,不属于有丝分裂或减数分裂,因为原核细胞没有核膜和染色体二分裂·无核膜CELLCYCLE细胞周期的组成与特征细胞周期包括分裂间期和分裂期两个阶段。间期占整个周期90%以上的时间,完成DNA复制和相关蛋白质合成,为分裂期做物质准备;分裂期实现遗传物质的平均分配。分裂间期(G1+S+G2期)占细胞周期90%-95%的时间,完成DNA分子的复制(S期)和有关蛋白质的合成(G1和G2期),细胞适度生长90–95%分裂期(M期)时间较短,主要完成染色体的平均分配,将复制后的遗传物质精确地分配到两个子细胞中染色体平均分配细胞周期的适用范围只有连续分裂的细胞才具有细胞周期,如根尖分生区细胞、皮肤生发层细胞;高度分化的细胞(如神经细胞)不具有细胞周期连续分裂细胞跨物种差异与共性不同物种、不同组织的细胞周期长短不同,但分裂间期总是远长于分裂期,DNA复制和物质积累是细胞分裂的前提间期≫分裂期Mitosis·PartI有丝分裂各时期特征(上)有丝分裂前期核膜核仁消失、纺锤体形成、染色体出现;中期染色体排列在赤道板上、形态最清晰;是观察和计数的最佳时期。有丝分裂前期·显微镜照片前期:膜仁消失现两体01核膜逐渐解体、核仁逐渐消失,染色质螺旋化缩短变粗成为染色体,每条染色体包含两条姐妹染色单体02细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体,染色体散乱分布在纺锤体中央,这是前期的标志性特征有丝分裂中期·染色体排列于赤道板中期:形定数清赤道齐01纺锤丝牵引染色体运动,使所有染色体的着丝点整齐排列在细胞中央的赤道板上02中期染色体形态固定、数目清晰,是显微镜下观察染色体形态和计数的最佳时期有丝分裂·续有丝分裂各时期特征(下)有丝分裂后期着丝点分裂、姐妹染色单体分离、染色体数目加倍;末期核膜核仁重新出现、染色体解螺旋为染色质,两个子细胞形成。后期:点裂数加均两极着丝点分裂,单体分离—每个着丝点分裂成两个,姐妹染色单体分开成为两条独立的染色体,在纺锤丝牵引下分别移向细胞两极染色体数目暂时加倍—着丝点分裂导致细胞内染色体数目暂时加倍(如人体细胞从46条变为92条),但DNA数目不变有丝分裂后期·姐妹染色单体分离移向两极末期:两消两现重开始核膜核仁重新出现—染色体到达两极后解螺旋重新变为染色质丝,纺锤体消失,核膜和核仁重新出现,形成两个新的细胞核胞质分裂方式不同—植物细胞在赤道板位置形成细胞板并向四周扩展形成新细胞壁;动物细胞则通过细胞膜中部内陷缢裂为两个子细胞植物细胞有丝分裂末期·细胞板形成过程MITOSISCOMPARISON动植物细胞有丝分裂的比较动植物细胞有丝分裂在染色体行为和遗传物质分配上完全一致,主要区别在于前期纺锤体形成方式和末期细胞质分裂方式,反映了动植物细胞结构的差异。动植物细胞有丝分裂主要区别比较时期动物细胞高等植物细胞前期(纺锤体形成)中心体发出星射线形成纺锤体细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体末期(细胞质分裂)细胞膜从中部内陷,缢裂为两个子细胞赤道板位置形成细胞板,扩展为细胞壁中心体有中心体,间期复制高等植物无中心体相同点染色体行为完全相同,DNA复制一次、细胞分裂一次,遗传物质平均分配动植物有丝分裂的本质相同,区别仅在于纺锤体形成和细胞质分裂方式CELLDIVISION有丝分裂中DNA、染色体、染色单体数量变化DNA在间期复制加倍、末期恢复;染色体后期着丝点分裂加倍、末期恢复;染色单体间期出现、后期消失。DNA含量间期S期完成复制2N→4N,末期分配到两个子细胞4N→2N染色体数后期着丝点分裂加倍2N→4N,末期随细胞分裂恢复4N→2N染色单体间期DNA复制后出现,后期着丝点分裂后消失为0核心区别:DNA间期加倍vs染色体后期加倍,相差整个G₂期+前期+中期有丝分裂各时期数量变化曲线(2N=4)数据来源:高中生物学必修一·分子与细胞CELLBIOLOGY减数分裂的过程与特点减数分裂是生殖细胞形成过程中特有的分裂方式,DNA复制一次而细胞连续分裂两次,最终产生的配子中染色体数目减半,并通过联会和交叉互换增加遗传多样性。减数第一次分裂(减Ⅰ)前期同源染色体联会形成四分体、可发生交叉互换;中期同源染色体排列在赤道板两侧;后期同源染色体分离、非同源染色体自由组合。这一过程实现了同源染色体的配对与分离,是遗传物质重组的关键阶段。同源染色体分离减数第二次分裂(减Ⅱ)过程类似有丝分裂,前期染色体散乱分布,中期着丝点排列在赤道板上,后期着丝点分裂、姐妹染色单体分离。此阶段不再进行DNA复制,直接将已减半的染色体平均分配到子细胞中。姐妹染色单体分离减数分裂的结果一个精原细胞经减数分裂产生4个精子(染色体数目减半),一个卵原细胞产生1个卵细胞和3个极体。配子中染色体数目由2n变为n,为受精后恢复二倍体奠定基础。染色体减半减数分裂的意义保证物种染色体数目恒定(受精后恢复),通过自由组合和交叉互换产生遗传变异,是生物进化的重要基础。减数分裂与受精作用共同维持生物遗传的稳定性与变异的多样性。遗传变异基础CELLDIVISION·核心对比有丝分裂与减数分裂的比较有丝分裂和减数分裂在分裂场所、次数、子细胞性质和染色体行为等方面存在显著差异。掌握两者的区别是解答细胞分裂图像判断题的关键。有丝分裂与减数分裂核心对比比较项目有丝分裂减数分裂发生部位体细胞(全身各组织)生殖器官(精巢/卵巢)分裂次数DNA复制1次,细胞分裂1次DNA复制1次,细胞分裂2次子细胞数目2个子细胞4个精子或1个卵细胞+3个极体子细胞性质体细胞,染色体数与母细胞相同生殖细胞,染色体数为母细胞一半同源染色体行为无联会、无交叉互换有联会、可交叉互换、同源染色体分离遗传学意义保持遗传稳定性产生遗传变异,保证染色体数目恒定有丝分裂维持遗传稳定,减数分裂产生遗传多样性并保证染色体数目恒定CELLDIVISIONANALYSIS细胞分裂图像的判断方法判断细胞分裂类型的核心方法是"三看法":一看有无同源染色体,二看有无联会和四分体,三看着丝点排列方式。01看同源染色体细胞中无同源染色体→减数第二次分裂或有丝分裂末期后;有同源染色体→可能是有丝分裂或减数第一次分裂。第一步·有无同源02看特殊行为出现联会、四分体、交叉互换、同源染色体分离→确定为减数第一次分裂;无这些行为→有丝分裂。第二步·特殊行为03看均等分裂细胞质不均等分裂→初级或次级卵母细胞(雌性);均等分裂→可能是精原细胞、体细胞或次级精母细胞。第三步·均等与否04综合判断口诀"有丝有同无联会,减一同源会配对,减二无同点裂开,不均分裂是卵母"综合·口诀记忆Chapter02细胞分化基因选择性表达与细胞全能性的理解CELLDIFFERENTIATION细胞分化的概念与实质细胞分化是指在个体发育中,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。其实质是基因的选择性表达,而非遗传物质的改变。01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。02实质:基因的选择性表达。同一个体的不同细胞含有相同的遗传物质,但由于不同基因被选择性激活或沉默,产生不同的mRNA和蛋白质。03特点:具有稳定性(分化方向一般不可逆)、持久性(贯穿整个生命过程,胚胎期最为显著)和遗传物质不变性。04意义:是多细胞生物个体发育的基础,使细胞趋向专门化,提高了各种生理功能的效率。CELLBIOLOGY细胞全能性与干细胞细胞全能性是指已分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。植物细胞较易体现全能性,动物细胞的全能性主要存在于细胞核中。干细胞是保持分裂和分化能力的特殊细胞。细胞全能性概念已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能,其基础是细胞含有该物种全套遗传信息。全套遗传信息植物细胞全能性通过组织培养技术,离体的植物器官、组织或细胞可以发育成完整植株,证明体细胞具有全能性。组织培养动物细胞核全能性克隆羊多莉的成功培育证明了已分化的动物体细胞核具有全能性,但体细胞本身全能性受限。克隆羊多莉干细胞分类具有分裂和分化能力的细胞,分为全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞三大类。三类干细胞CHAPTER03细胞的衰老与凋亡理解细胞正常生命历程中的退行性变化与程序性死亡CellSenescence细胞衰老的特征与原因细胞衰老是细胞生理状态和生化反应发生衰退性变化的过程,表现为代谢减慢、色素积累、通透性改变等特征。个体衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程。特征总览细胞衰老的主要特征●水分减少、体积变小、代谢速率减慢●多种酶活性降低,色素逐渐积累●呼吸速率减慢、核体积增大膜功能变化细胞膜通透性功能改变●细胞膜通透性发生改变●物质运输功能降低●细胞内外物质交换效率下降细胞与个体细胞衰老与个体衰老的关系●单细胞生物:细胞衰老等同于个体衰老●多细胞生物:个体衰老是细胞普遍衰老的过程●体内仍存在细胞更新与再生理论解释细胞衰老的假说◆自由基学说:自由基攻击生物膜、DNA和蛋白质导致衰老◆端粒学说:端粒随分裂次数缩短导致细胞衰老COMPARISON·细胞的生命历程细胞凋亡与细胞坏死的区别细胞凋亡是由基因控制的细胞程序性死亡,是主动的生理过程,对个体发育和组织稳态维持至关重要;细胞坏死则是在不利因素作用下发生的被动死亡,属于病理性变化。蝌蚪变态发育中尾巴细胞自然凋亡细胞凋亡程序性死亡01由遗传机制决定的程序性调控,是主动的生理过程,对机体有利02凋亡过程中细胞膜内陷形成凋亡小体,被邻近细胞或吞噬细胞吞噬,不引起炎症反应03实例:蝌蚪尾巴消失、人手指的形成(指间细胞凋亡)、被病原体感染细胞的清除烫伤导致的皮肤细胞坏死病理现象细胞坏死病理性死亡01在极端物理、化学因素或严重病理条件下发生的被动死亡,对机体有害02坏死过程中细胞膜破裂、内容物外泄,引起周围组织炎症反应03实例:烫伤导致的皮肤细胞死亡、缺血缺氧导致的脑细胞死亡CHAPTER04细胞的癌变与防治癌细胞的特征、致癌因子与癌症防治策略CELLBIOLOGY·细胞癌变癌细胞的特征与致癌因子癌细胞具有无限增殖、形态结构显著改变和易扩散转移三大特征。致癌因子包括物理、化学和病毒三类,通过激活原癌基因或灭活抑癌基因导致细胞癌变。无限增殖在适宜条件下能够无限增殖,不受正常分裂次数的限制。如海拉细胞已分裂超过70年,至今仍在实验室中持续传代培养。70+年持续分裂形态结构改变细胞形态结构发生显著改变,细胞核变大、核质比增高、核仁明显、染色质粗糙且分布不均匀。核质比增高易扩散转移细胞膜表面糖蛋白等物质减少,使癌细胞之间黏着性降低,容易从原发部位脱落并在体内扩散和转移。糖蛋白减少致癌因子物理因子(辐射、紫外线)、化学因子(亚硝胺、黄曲霉毒素、尼古丁)和病毒因子(HPV、EB病毒)三大类致癌因子。三大类因子MolecularMechanism&Prevention癌变的分子机制与防治细胞癌变的本质是原癌基因的激活和抑癌基因的失活,通常需要多个基因突变的积累。预防癌症应从远离致癌因子、健康生活方式和定期体检三方面入手。原癌基因主要负责调节细胞周期、控制细胞生长和分裂的正常进程;突变后被异常激活,导致细胞过度增殖。Proto-oncogene抑癌基因主要阻止细胞不正常的增殖,对细胞分化起调控作用;突变后失去抑制功能,细胞增殖失控。TumorSuppressor多基因突变理论癌症的发生通常需要5–6个基因突变的积累,这也是癌症多见于老年人的原因。5–6个基因突变癌症防治策略远离致癌因子(避免紫外线过度照射、不吸烟、少吃腌制食品)、保持健康生活方式、定期体检早发现早治疗。远离·健康·体检CHAPTER05单元综合检测与易错辨析高频考点梳理、易错点辨析与典型例题分析CELLBIOLOGY·核心概念细胞生命历程的综合比较细胞的生命历程包括增殖、分化、衰老、凋亡和癌变五个方面。前四者是正常的生命过程,受基因调控;癌变则是基因突变导致的异常过程,细胞增殖失控。细胞生命历程核心概念比较5PROCESSES生命过程实质是否受基因控制生物学意义细胞增殖细胞数目增多是生长、发育、繁殖和遗传的基础细胞分化基因的选择性表达是使细胞专门化,提高生理功能效率细胞衰老细胞生理功能衰退是正常的生命现象,与个体衰老相关细胞凋亡程序性死亡是维持组织稳态,清除受损和多余细胞细胞癌变基因突变导致增殖失控基因突变病理性变化,威胁机体健康数据来源:高考生物核心考点·增殖、分化、衰老、凋亡受基因调控,癌变是基因突变导致的异常EXAMREVIEW·易错辨析高考易错点辨析细胞生命历程相关概念存在多个易混淆点,包括分化是否改变遗传物质、凋亡与坏死的区别、有丝分裂与减数分裂图像判断等。厘清这些概念是得分的关键。细胞分化导致遗传物质改变错误。分化的实质是基因选择性表达,同一生物体不同细胞的核DNA序列完全相同,只是表达的基因不同。细胞凋亡就是细胞死亡,对机体有害错误。细胞凋亡是主动的、受基因控制的程序性死亡,对机体发育和稳态维持是有利的。癌细胞是"不死细胞",不会衰老和凋亡部分正确。癌细胞确实逃避了衰老和凋亡机制,但这是因为其相关基因发生了突变。有丝分裂后期着丝点分裂是因为纺锤丝牵引不准确。着丝点分裂是自主行为,即使没有纺锤丝牵引(如用秋水仙素处理),着丝点仍会分裂。典型例题分析(一)典型例题分析(一)细胞周期概念的考查重点在于'连续分裂'的限定条件,以及分裂间期与分裂期的时间比例。有丝分裂图像判断需要结合染色体数目、行为和细胞形态综合分析。01细胞周期下列细胞中具有细胞周期的是:A.根尖成熟区细胞B.神经细胞C.根尖分生区细胞D.成熟红细胞答案:C。只有连续分裂的细胞才有细胞周期。根尖分生区细胞能持续分裂;成熟区细胞、神经细胞高度分化不再分裂;成熟红细胞无细胞核不能分裂。连续分裂02有丝分裂判断某二倍体生物(2N=4)体细胞有丝分裂后期的染色体数目是:A.4条B.8条C.2条D.16条答案:B。有丝分裂后期着丝点分裂,姐妹染色单体分离成为独立染色体,染色体数目暂时加倍,即2N×2=8条。2N×2=8条典型例题典型例题分析(二)减数分裂的考查重点是染色体数目减半的时机和同源染色体的行为。细胞分化相关题目需要理解基因选择性表达的含义,以及分化细胞遗传物质不变的特点。例题3·减数分裂人的精原细胞含有46条染色体,经减数分裂形成的精子中染色体数目为:A.46条B.23条✓C.92条D.23对减数分裂过程中DNA复制一次、细胞分裂两次,最终产生的配子中染色体数目减半。46÷2=23条,注意是23条不是23对。46→23例题4·细胞分化下列关于细胞分化的叙述,正确的是:A.分化导致细胞数目增加B.分化导致遗传物质改变C.分化是基因选择性表达的结果✓D.分化后细胞失去全能性分化不增加细胞数目(那是增殖的功能);不改变遗传物质;是基因选择性表达的结果;植物细胞分化后仍具全能性。基因选择性表达FORMULASUMMARY核心公式与规律总结掌握DNA、染色体、染色单体的数量关系及两种分裂各时期的变化规律,是解题关键。基本数量关系有染色单体时,DNA数=染色体数×2=染色单体数;无染色单体时,DNA数=染色体数。DNA=2N有丝分裂规律间期DNA复制加倍(2N→4N);后期着丝点分裂,染色体加倍(2N→4N);末期分配,各项恢复(4N→2N)。2N→4N→2N减数分裂规律减Ⅰ末期同源染色体分离,染色体减半(2N→N);减Ⅱ后期着丝点分裂暂时加倍(N→2N);减Ⅱ末期恢复(2N→N)。2N→N→2N→N配子种类计算一个精原细胞产生2种精子(4个),一个卵原细胞产生1种卵细胞(1个);n对同源染色体自由组合,理论配子种类为2ⁿ。2ⁿCellLifeCycle·核心考点高频考点速记细胞生命历程的高频考点包括:有丝分裂各时期特征及数量变化、减数分裂的判断方法、细胞分化的实质、细胞凋亡与坏死的区别、癌细胞的特征和致癌因子。有丝分裂间期DNA复制(2N→4N);前期"膜仁消失现两体";中期"形定数清赤道齐";后期"点裂数加均两极";末期"两消两现重开始"染色体数目变化规律2N→4N减数分裂判断有联会、四分体、同源染色体分离→减Ⅰ;无同源染色体→减Ⅱ;有同源但无联会→有丝分裂三步快速判断法联会·同源分化与凋亡分化实质:基因选择性表达(遗传物质不变);凋亡:受基因控制的程序性死亡(对机体有利)细胞生命活动的调控机制基因表达癌细胞特征三大特征:无限增殖、形态结构改变、易扩散转移(糖蛋白减少);致癌因子三类:物理、化学、病毒细胞异常增殖与癌变无限增殖EXPERIMENT·高考必考实验实验:观察根尖分生组织细胞的有丝分裂观察根尖分生组织细胞有丝分裂是高考必考实验。实验流程为解离→漂洗→染色→制片,关键步骤包括取材时间、解离程度和压片技巧,分生区细胞是观察对象。01实验材料与取材洋葱根尖分生区细胞呈正方形、排列紧密,取材时间以上午10时至下午2时为宜,此时细胞分裂旺盛,便于观察各时期特征。10:00–14:0002解离处理用质量分数15%盐酸和体积分数95%酒精按1:1混合,处理3–5分钟,使组织中的细胞相互分离开来,便于后续压片观察。15%HCl+95%EtOH03漂洗与染色先用清水漂洗10分钟以洗去盐酸,防止影响染色效果;再用龙胆紫溶液或醋酸洋红液染色3–5分钟,使染色体着色。漂洗10min04制片与观察盖上盖玻片后轻轻压片使细胞分散成单层,先用低倍镜找到分生区细胞,再换高倍镜仔细观察各分裂时期的细胞形态。低倍→高倍EXPERIMENTNOTES实验注意事项与常见问题分析观察有丝分裂实验的关键在于控制解离时间、充分漂洗、适度压片。大多数细胞处于间期是因为间期占细胞周期的时间长,这是正常现象而非操作失误。01解离时间控制解离3–5分钟为宜,过短细胞分散不开、过长会破坏细胞结构;判断标准是根尖酥软。3–5min
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