高中生物学业水平合格性考试复习第四单元细胞的生命历程必备知识点讲义

第四单元　细胞的生命历程
一、细胞增殖
1.受细胞表面积和体积的比值(或相对表面积)以及核质比的限制,细胞不能无限长大。
2.细胞增殖
(1)概念:细胞通过细胞分裂增加细胞数量的过程,包括物质准备和细胞分裂两个相连续的过程。
(2)方式:真核细胞内主要是有丝分裂。
(3)意义:是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。
3.细胞周期
(1)范围:连续进行有丝分裂的细胞才有细胞周期。
(2)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,为一个细胞周期。细胞周期包括分裂间期和分裂期,分裂间期完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成,为分裂期进行物质准备,同时细胞有适度的生长。
二、有丝分裂的过程和意义
1.过程(以高等植物细胞为例)
时期 图像 主要特点
前期 出现染色体和纺锤体,核膜、核仁消失,且染色体散乱排列
中期 染色体的着丝粒排列在赤道板上
后期 着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,成为两条染色体,在纺锤丝的牵引下向两极移动
末期 染色体和纺锤体消失,核膜、核仁重现,出现细胞板
2.动植物细胞有丝分裂的主要区别
项目 纺锤体的形成方式不同(前期) 细胞分裂方式不同(末期)
植物 细胞 从细胞的两极发出纺锤丝形成纺锤体 由细胞板形成细胞壁,将细胞分隔成两部分
动物 细胞 由中心体发出星射线形成纺锤体 由细胞膜向内凹陷,将细胞缢裂成两部分
3.细胞周期中相关物质的数目变化(以二倍体生物为例)
说明:
①AB、JK的变化原因都是DNA分子复制。
②FG、LM的变化原因都是着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,形成子染色体。
③CD、LM的曲线变化很相似,但原因不同。
④CD、HI的变化原因都是一个亲代细胞分裂成两个子代细胞。
4.意义:亲代细胞的染色体经过复制后,精确地平均分配到两个子细胞中,因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性。
三、实验:观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
1.实验原理
(1)植物根尖的分生区细胞分裂较为旺盛。
(2)有丝分裂各个时期,细胞内染色体行为变化不同,根据各个时期内染色体的变化情况,识别该细胞处于有丝分裂的哪个时期。
(3)细胞内的染色体(质)易被碱性染料(如甲紫溶液、醋酸洋红液)着色。
2.实验材料用具、方法步骤
(1)材料用具
洋葱、显微镜、载玻片、盖玻片、玻璃皿、剪刀、镊子、滴管、质量分数为15%的盐酸、体积分数为95%的酒精溶液、质量浓度为0.01 g/mL或0.02 g/mL的甲紫溶液、洋葱根尖细胞有丝分裂固定装片。
(2)方法步骤
①洋葱根尖的培养。
②装片的制作
a.解离:目的是使组织中的细胞相互分离开来[试剂:解离液,即质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精(1∶1)的混合液]。
b.漂洗:目的是洗去药液,防止解离过度(试剂:清水)。
c.染色:目的是使染色体(质)着色以便观察(试剂:甲紫溶液或醋酸洋红液)。
d.制片:其中压片的目的是使细胞分散开来,有利于观察。具体操作:将染色后的根尖取出,放在载玻片上的水滴中央并用镊子尖把根尖弄碎,盖上盖玻片,然后,用拇指轻轻地按压盖玻片。
③观察(低倍镜→高倍镜)。
④绘出细胞分裂各个时期的简图。
3.实验结果的分析:处于间期的细胞数目最多,远多于分裂期细胞数目,说明细胞间期在细胞周期中占的比例最大。
四、减数分裂
1.减数分裂的概念理解
2.精子形成过程中各时期的主要特点
时期 图像 主要特点
减数分裂 Ⅰ前期 同源染色体联会,形成四分体
减数分裂 Ⅰ中期 同源染色体排列在赤道板两侧
减数分裂 Ⅰ后期 同源染色体分开,非同源染色体自由组合,并移向两极
减数分裂 Ⅱ前期 染色体散乱分布于细胞中
减数分裂 Ⅱ中期 着丝粒排列在赤道板上
减数分裂 Ⅱ后期 着丝粒分裂,姐妹染色单体分开,分别移向细胞的两极
3.重要概念辨析
(1)同源染色体
①来源上:一条来自父方,另一条来自母方。
②形态大小上:同源染色体一般形态、大小相同,但也有形态、大小不同的,如男性体细胞中的X染色体和Y染色体是同源染色体。
③行为上:在减数分裂时同源染色体能发生联会,这是判断两条染色体是否为同源染色体的根本依据。
(2)联会与四分体
①联会:指减数分裂Ⅰ(前期)同源染色体两两配对的现象。该时期染色体已经完成复制,染色单体已形成。
②四分体:联会后的每对同源染色体含有四条染色单体,叫作四分体。四分体的个数等于减数分裂中联会的同源染色体对数。
③一个四分体=1对同源染色体=2条染色体=4条染色单体=4个DNA分子(含8条脱氧核苷酸链)。
4.比较精子和卵细胞形成过程的差异
项目 精子形成过程 卵细胞形成过程
细胞质分裂方式 均等分裂 不均等分裂(极体均等分裂)
是否变形 变形 不变形
结果 1个精原细胞→4个精子 1个卵原细胞→1个较大的卵细胞和3个较小的极体
5.受精作用
(1)概念:卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。
(2)过程:精子的头部进入卵细胞,尾部留在外面→卵细胞的细胞膜会发生复杂的生理反应,以阻止其他精子进入→精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合在一起→二者的染色体会合。
(3)结果:受精卵中的染色体数目恢复到体细胞中的数目,其中有一半的染色体来自精子
(父方),另一半来自卵细胞(母方)。
6.减数分裂和受精作用的意义
减数分裂和受精作用保证了进行有性生殖的生物前后代染色体数目的恒定,维持了生物遗传的稳定性。减数分裂形成的配子,染色体组合具有多样性,导致了不同配子遗传物质的差异,加上受精过程中卵细胞和精子结合的随机性,使后代呈现多样性,有利于生物在自然选择中进化,体现了有性生殖的优越性。
五、细胞分化
1.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。
2.时间:个体发育的整个生命历程均可发生,但在胚胎时期达到最大限度。
3.结果:形成不同的组织和器官。
4.特点:普遍性、持久性。
5.实质:基因选择性表达的结果,即在个体发育过程中,不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。
6.意义:(1)生物个体发育的基础;(2)使多细胞生物体中的细胞趋向专门化,有利于提高生物体各种生理功能的效率。
六、细胞全能性
七、细胞衰老
1.细胞衰老的特征
(1)细胞内的水分减少,细胞萎缩,体积变小。
(2)细胞内多种酶的活性降低,呼吸速率减慢,新陈代谢速率减慢。
(3)细胞核的体积增大,核膜内折,染色质收缩、染色加深。
(4)细胞内的色素逐渐积累,妨碍细胞内物质的交流和传递。
(5)细胞膜通透性改变,使物质运输功能降低。
2.细胞衰老与个体衰老的关系
(1)单细胞生物:细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。
(2)多细胞生物:个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
八、细胞死亡
1.细胞凋亡
(1)概念:由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。
(2)类型:①个体发育中细胞的程序性死亡;②成熟生物体中细胞的自然更新;③被病原体感染的细胞的清除。
(3)意义:①保证多细胞生物体完成正常发育;②维持内部环境的稳定;③抵御外界各种因素的干扰。
2.细胞坏死
在种种不利因素影响下,如极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激的情况下,由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。