專題06細胞的生命歷程

第1節(jié)細胞的增殖

實驗模擬探究細胞表面積與體積的關系

原理：NaOH和酚猷相遇呈紫紅色當與瓊脂相遇時，其中酚猷變成紫紅色，因此，從顏色上的變化就知道

NaOH擴散得有多遠。在一定時間內，NaOH在瓊脂塊的每一側擴散的距離大致相同。

步驟：將含酚酸瓊脂塊切成三塊邊長分別為3cm、2cm、1cm的正方體，放入燒杯內，

加入NaOH溶液，lOmin后取出，用紙巾吸干，用塑料刀將瓊脂塊切成兩半。觀察切面，測量每?塊.上NaOH

擴散的深度。

分析：瓊脂塊的表面積與體積之比（相對表面積）隨著瓊脂塊的增大而減小，NaOH擴散的體積與整個瓊

脂塊的體積之比也隨著瓊脂塊的增大而減小。

結論：細胞體積越人，其相對表面積越小，細胞的物質運輸的效率就越低。細胞表面積

限制了細胞的長大。

1.細胞為什么要分裂？或細胞為什么這么?。?/p>

（I）增大細胞膜表面積與體積比，有利于物質的運輸（營養(yǎng)吸收與廢物排出）以保證細胞正常生命

代謝需要。

（2）保證適宜的核質關系，使細胞質能在細胞核的控制范圍內。

2.卵細胞是一種特殊的細胞，因為它含有許多供胚胎發(fā)育的營養(yǎng)物質——卵黃，而使細胞體積增大了

許多倍。但卵細胞一般與外界交換物質少，故表面積與體積的比例特殊。

一、細胞不能無限長大的原因：

（1）細胞表面積與體積的關系限制J'細胞的長大；

細胞體積越大，相對表面積（表面積心^積）越小，物質運輸的效率越低。

（2）受細胞核控制能力的制約。

真核細胞的增殖方式:無絲分裂、有絲分裂、減數分裂,其意義是生物體生長、發(fā)育、繁殖、遺傳的

基礎

二、真核細胞的分裂方式

有絲分裂（人、植物）

無絲分裂（青蛙、紅細胞）

減數分裂（生殖細胞特殊分裂）

注：細菌：二分裂（既不是有絲分裂也不是無絲分裂）

二、細胞周期

1、概念：連續(xù)分裂的細胞，從上一次分裂結束（=完成時），到下一次分裂結束

包括：㈠分裂間期：Gi期：合成酶

S期：復制DNA（s期DNA結構最不穩(wěn)定，容易發(fā)生基因突變）

Gz期：合成蛋白質

㈡M期（分裂期）：前、中、后、末

注：①連續(xù)分裂的細胞才具有細胞周期:例如：早期胚胎細胞、干細胞、分生區(qū)細胞、生發(fā)層細胞、癌細

胞（不正常分裂）。

己分化的成熟的細胞?般不再具有分裂能力，沒有細胞周期。（如洋蔥表皮細胞，成熟葉肉細胞，動物肌

肉細胞，紅細胞、神經細胞等。

派減數分裂（細胞分裂結束后不再進行分裂）和無絲分裂沒有細胞周期

②間期在前,分裂期在后;如下圖（bc+cd）是一個細胞周期，但不能寫成（ab+bc）（?？?）

從B-B為一個周期

圖47細胞周期

③間期長,分裂期短:觀察有絲分裂時，選擇分裂期相對較長的植物作實驗材料。

④不同生物或同一生物不同種類的細胞，細胞周期長短不一。

2.影響細胞周期的因素

（I）內部因素：不同種類的細胞，細胞周期持續(xù)的時間不同。間期與分裂期所占比例也不同。

（2）外部因素：主要有溫度、pH、射線、生理和病理狀況等，這些因素通過影響酶的活性影響細胞周期。因

為DNA復制、有關蛋白質合成、能量供給等生理過程都需要酶的參與。

'G】（DNA合成前期）：合成RNA和蛋白質

分裂間朝（約占的％，S（DNA合成期）：合成DMA

-95%）（染色質）L6（DNA合成后期）：合成RNA和蛋白質

4、細胞周期

前I

I

M

中

?

分裂期（5—10%）MJ沒有轉錄，有翻譯

后

f

I

L

（染色體）?

末J

i

I

L

J

有絲分裂過程（以高等植物細胞為例）

分裂間期特征：主要完成DNA分了?的復制和有關蛋白質的合成

結果：DNA分子加倍;染色體數丕變（一條染色體含有2條染色單體）

圖6-2染色體和染色單體

染色單體形成于間期，出現（觀察到）于前期，消失于后期。

有絲分裂全過程各個時期始終有同源染色體存在，但沒有同源染色體的聯會，不形成四分體，沒有

同源染色體的分離。

（2）分裂期

前期：①：核仁解體、核膜消失

②形成紡錘體,染色質螺旋化成為染色體,散亂地分布在紡錘體的中央；

中期：每條染色體的著絲粒都排列在赤道板上:（生期染色體的形態(tài)和數目最清晰）

后期：著期點分裂,姐妹染色單體分開，紡錘絲牽引子染色體向細胞兩極移動。

圖4f動物細胞一分為二

4.分裂完成后細胞的三種去向

(1)繼續(xù)分裂：干細胞、皮膚生發(fā)層細胞、根尖分生區(qū)細胞。

(2)暫時停止分裂：仍有分裂能力，一定條件卜.仍可回到分裂周期中繼續(xù)分裂，如機體受到損傷時肝細

胞和黃骨靛造血細胞恢復其分裂能力。

(3)高度分化的細胞(終端分化細胞)：失去分裂能力。

4.有絲分裂的意義：將親代細胞的染色體經過復制(實質為DNA的復制)之后，精確地平均分配到兩

個子細胞中。由于染色體上有遺傳物質DNA,因而在細胞的親代和子代之間保持了遺傳性狀的穩(wěn)定性。

【思考感悟】在有絲分裂過程中，細胞質中的遺傳物質是否也能均等分配?

不是均等分配，而是隨機地、不均等地分配到兩個子細胞中。

三、無絲分裂

1、特點：在分裂過程中，沒有染色體和紡錘體等結構的出現(但有DNA的復制)

2、過程：蛙的紅細胞的分裂過程中，細胞核先延長，核的中部向內凹進，縊裂成為兩個細胞核；接著

整個細胞從中部縊裂成兩部分，形成兩個子細胞。

3、舉例：草履蟲、蛙的紅細胞等。

無絲分裂是真核細胞的分裂方式，原核生物不存在無絲分裂。

染色體、DNA、染色體組和染色單體數目變化規(guī)律（以二倍體生物為例）

間前中后末

期期期期期

2n444〃

核DNA數(2〃)4n

—>4nnn一2〃

0-444〃

染色單體數0

4nnn10

222n

染色體數⑵?）2n2n

nn—>4n

同源染色體對n—

nnnn

數2n

2-

染色體組數2222

4

3.DNA、染色體含量變化曲線

DNA分子數染色體數

與有絲分裂有關的相關細胞器的生理作用

細胞器名稱細胞類型時期生理作用

各種蛋白質（組成染色體的蛋

整個時期，但是主要

核糖體動物、植物白質和細胞內的蛋白質）的合

是間期

成

中心體動物、低等植物前期紡錘體的形成

高爾基體植物末期細胞壁的形成

線粒體動物、植物整個時期提供能量

實驗：觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂

（選擇的植物分裂期占細胞周期的比例越大越好）

一、實驗原理

1.植物的分生組織細胞有絲分裂較為旺盛。

2.有絲分裂各個時期細胞內染色體行為變化不同，根據各個時期內染色體的變化情況，識別該細胞處

于有絲分裂的哪個時期。

3.細胞核內的染色體（質）易被堿性染料著色。

二、實驗流程

I.洋蔥根尖的培養(yǎng)：實驗前3?4d,將洋蔥放在裝滿水的廣口瓶上，底部接觸水，把裝置放在溫暖的

地方，經常換水，以防爛根，待根長到5cm時，取生長健壯的根尖制成臨時裝片觀察。取材時，剪取根尖

應為2?3mm,過長會包括伸長區(qū)，無細胞分裂;

圖5-3洋蔥和大蒜根尖培養(yǎng)

2.裝片的制作

解離一漂洗染色一制片

（一）解離所用藥液解離液（是由質量分數為15%的鹽段和體積分數為95%的迺楂按小混合而成的）,

解寓的作用是使組織中的細胞分離開來。解離時間不宜過長，否則根尖細胞的結構會遭到破壞；

（-）漂洗所用的液體是盍直水，其作用是洗去解離液,利于染色。

（三）染色用SOlgnLi或0.02g?mL?的龍膽紫溶液,目的是能使染色體著色。

（四）制片（壓片）：需按壓使細胞分散開以利于觀察，壓片時要掌握好力度，過輕，細胞分散不開；

過重，會壓壞玻片。

目的：使細胞分散開來，有利于觀察。

3.觀察裝片的步驟

（-）先放在低倍鏡下觀察，找到分生區(qū)細胞：細胞呈正方形，排列緊密。

（二）再用高倍鏡觀察。

（三）統(tǒng)計視野中處于各時期的細胞數。

顯微鏡下觀察到的都是死細胞，不能觀察到有絲分裂的動誕化，若視野中找不到某一時期的細胞，

可通過移動玻片在鄰近的區(qū)域中尋找。在顯微鏡下觀察到間期的細胞數目最多，因為間期歷時最長。

分裂期占細胞周期的比例越大，越利于進行觀察實驗。

4.繪圖。

（1）動物細胞一般畫成圓形，最外層代表細胞膜；植物細胞一般畫成長方形、最外層代表細胞壁。

（2）動物細胞和低等植物細胞要畫出中心體，高等植物細胞不能畫。

（3）細胞分裂后期圖像應注意三點：

①移向兩極的染色體形態(tài)，不能畫反，正確的應為染色體臂朝向中央，著絲點靠近兩極；②上下對應

的兩條子染色體的大小、形狀、顏色完全相同；

③每一極同源染色體都應成對存在（以二倍體生物為例）。

考點提示：

（1）培養(yǎng)根尖時，應選用老洋蔥，因為新洋蔥尚在休眠，不易生根。

（2）根尖分生區(qū)的細胞能進行有絲分裂；上午10時到下午2時細胞分裂活躍。

（3）解離是為了使細胞相互分離開來，壓片是為了使細胞相互分散開來；再加一塊載玻片是為了受力

均勻，防止蓋玻片被壓破。

（4）分生區(qū)細胞中，什么時期的細胞最多？為什么？

答：間期；因為在細胞周期中，問期時間最長。

（5）所觀察的細胞能從中期變化到后期嗎？為什么？

答：不能，因為所觀察的細胞都是停留在某一時期的死細胞。

（6）觀察洋蔥表皮細胞能否看到染色體？為什么？

答：不能，因為洋蔥表皮細胞一般不分裂。

（7）若觀察時不能看到染色體，其原因是什么？

答：沒有找到分生區(qū)細胞：沒有找到處丁分裂期的細胞；染液過?。蝗旧珪r間過短。

第2節(jié)細胞的分化、衰老、凋亡及癌變

一.細胞分化

1.細胞分化概念：在個體發(fā)育中，由一個或一種細胞增殖產生的后代，在形態(tài)、結構和生理功能上發(fā)生

穩(wěn)定性差異的過程。

2、細胞分化的原因：是基因選擇性表達的結果

（注；細胞分化過程中基因沒有改變,同一個體不同細胞中區(qū)區(qū)相同，RNA、出白質不完全相同）

3、細胞分化的實質

基因選擇性表達的過程

，.㈤

,fflEEEE

畝面面向后

，fflEEEE

~EEEEE

3.特點：普遍性、持久性、穩(wěn)定性和不可逆性。（離開動植物且給予一定外界條件才可逆）

4.意義：①細胞分化是生物個體發(fā)育的基礎。

②細胞分化使多細胞生物體中的細胞趨向專門化，有利于提高各種生理功能的效率。

5比較細胞分裂與細胞分化：

血

紅

細

胞

神

經

胞

細

細胞分裂的結果是：細胞數目的增加;

細胞分化的結果是：細胞種類的增加

聯系:細胞分裂是細胞分化的基礎。

2.細胞分化的不可逆性及脫分化

在生物體內，細胞分化是一種穩(wěn)定的程序性變化，一般是不可逆轉的。

但在人工實驗條件下，分化的組織細胞能脫分化

3.管家基因：所有細胞中均表達的一類基因，其產物（蛋白質）是對維持細胞基本生命活動所必需的。

如呼吸酶基因、ATP合成酶基因等。

4.奢侈基因：不同類型細胞中特異性表達的基因，其產物蛋白質賦予各種類型細胞特異的形態(tài)結構特

征與功能。如抗體基因、胰島素基因等。

例如:受精卵分化產生肌細胞和胰島B細胞，兩種細胞所含的遺傳信息相同。但是肌細胞中編碼肌動

蛋白和肌球蛋白的遺傳信息得到執(zhí)行，編碼胰島素的遺傳信息沒有執(zhí)行；而在胰島B細胞中編碼胰島素的

遺傳信息得到執(zhí)行，編碼肌動蛋白和肌球蛋白的基因沒有執(zhí)行

二.細胞的全能性

1.概念：已經分化的細胞，仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。

2、細胞具有全能性的原因：細胞包含有該物種所特有的全套遺傳物質。

3、細胞全能性實例：胡蘿卜根細胞或組織離體培養(yǎng)成新的胡蘿卜植株。

克隆動物：可以說明動物體細胞核具有全能性。

克窿羊的金2修

白面羊乳黑面羊卵

腺細胞的細胞的細

細胞核

新的細胞

體外培養(yǎng)卜段時間

代孕母羊

白面羊的克隆羊

5.細胞全能性表達的條件

(1)離體(必要條件)。

（2）在一定的營養(yǎng)物質、激素和其他適宜的外界條件

6.細胞全能性大小比較（分化程度越高，全能性越低）

物種不同：植物細胞＞動物細胞

,分化程度不同：受精卵＞生殖細胞〉體細胞

,分裂能力不同：分裂能力強〉分裂能力弱

注意：由細胞（起點）發(fā)育成一個完整個體（終點），才能體現細胞的全能性。

由種子發(fā)育為一個個體不是全能性

注意（1）細胞分化是不可逆的，這是指在生物體內。有的題目卻說是可逆的，這是指在離體條件下。這

兩句話都正確。

「體細胞一-胡蘿卜韌皮部細胞一＞植株

細胞全能性I

表達的類型1生殖細胞花藥―＞單倍體植株

卵細胞一＞雄蜂

三、干細胞的概念：

動物和人體內仍保留著少數具有分裂和分化能力的細胞，這些細胞叫做干細胞。

M6-12{HM'fitrasftitdtKHasn

T細胞分類：專能干細胞（例如成纖維細胞），多能干細胞（如造血干細胞），全能干細胞（如胚胎T細胞）

2、特點

進行不對稱分裂，即分裂產生2個細胞，一個是干細胞，另一個經過分化形成多種體細胞。

細胞衰老

一.個體衰老與細胞衰老的關系

單佝胞當物

個體衰老與死亡=

細胞衰老與死亡

多白胞片的

個體衰老與死亡!

細胞衰老與死亡

細胞在不斷更新

（2）多細胞生物:體內的細胞總是不斷地更新，總有一部分細胞處于衰老或走向死亡的狀態(tài)，但從整體上

看，個體衰老的過程也是組成個體的細胞普遍衰老的過程。細胞衰老是個體衰老的內因，衰老個體中衰老

細胞多。

2.衰老的特征

①細胞內的水分減少,結果使細胞萎縮，體積變小,細胞新陳代謝的速率減慢;（皺紋）

②細胞內多種陶的活性避低；（頭發(fā)白）

③細胞內的色素隨細胞衰老而逐漸積塞，妨礙細胞內物質的交流和傳遞，影響細胞正常的生理功能（老

年斑：色素積累）

④細胞內呼吸速率減慢,細胞核的體積增大,核膜內折,染色質蚊繾、染色加深:

⑤細胞膜通透性改變，使物質運愉功能降低。

3.細胞衰老的原因：

①自由基學說

②端粒學說

細胞的凋亡

（1）概念：由基因所決定的細胞自動結束生命的過程。

個體發(fā)育中細胞的編程性死亡

(2)類型，成熟個體中細胞的自然更新

被病原體感染的細胞的清除

圖4-2-5

人類手指的發(fā)

育過程

保證多細胞生物體完成正常發(fā)育

(3)意義，維持內部環(huán)境的穩(wěn)定

,抵御外界各種因素的干擾

細胞凋亡，即細胞編程性死亡，是一種自然生理過程；與細胞凋亡密切相關的細胞器是溶酶體。

(4).細胞凋亡與細胞壞死的區(qū)別：

細胞凋亡由基因決定的細胞程序性死亡。

細胞壞死是極端的物理、化學因素或嚴.重的病理性刺激引起的細胞損傷和死亡

細胞凋亡與細胞壞死比較

比較細胞的凋亡細胞的壞死

與基因的關系

由基因控制一般不受基因控制

過程

正常死亡過程病理性過程

細胞膜保持完整，不完整，腫脹、

一直到形成溶解、破裂

凋亡小體

比較細胞凋亡細胞壞死

起因溫和刺激嫡物電、熱、冷、機械等

引起

劇烈刺激和損傷弓1起

范圍單個細胞大片組織或成群細胞

染色質

凝聚在核膜下呈呈絮狀

半月狀

細胞器無明顯變化腫脹、內質網崩解

細胞體積