细胞增殖

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第六章 细胞的生命历程
§6-1 细胞的增殖
考纲要求 热点提示
一、细胞的增殖
1．细胞的生长和增殖的周期性Ⅰ
2．细胞的无丝分裂 Ⅰ
3．细胞的有丝分裂 Ⅱ
二、细胞的分化、衰老和凋亡
4．细胞的分化 Ⅱ
5．细胞的全能性Ⅱ
6．细胞的衰老和凋亡以及与人体健康的关系Ⅰ
7．癌细胞的主要特征及防治Ⅰ
三、实验
8．观察细胞的有丝分裂
9．模拟探究细胞表面积与体积的关系 1.限制细胞无限长大的原因及探究
2．细胞周期的界定及各时期特点的分析
3．细胞有丝分裂各时期染色体、DNA、染色单体、着丝点与细胞两极距离的变化及分析
4．无丝分裂的特点及细胞举例
5．细胞分化的实质及其意义的理解
6．细胞全能性的原理及应用实例分析
7．细胞衰老与凋亡对生物体正常发育的意义
8．细胞癌变的原因及防治探究
9．细胞分裂、分化和畸形分化特征、原因和结果的理解
讨论：1、请推测象与鼠相应器官和组织的细胞大小差异如何？
不同动(植)物同类器官或组织的细胞大小无明显差异,器官大小主要取决于细胞数量的多少。
多细胞生物体体积的增大
(生物体的生长)
细胞生长----增大细胞的体积
细胞增殖----增加细胞的数量
随着细胞的长大，细胞膜的面积不也在扩大吗？那么，细胞会不会无限长大？什么因素限制了细胞的长大？
实验：细胞大小与物质运输的关系
目的要求:
通过探究细胞大小，即细胞的表面积与体积之比，与物质运输效率之间的关系，探讨细胞不能无限长大的原因。
材料用具:
材料：3cm×3cm×6cm的含酚酞的琼脂块(NaOH
和酚酞相遇，呈紫红色)。
用具：塑料餐刀，防护手套，毫米尺，塑料勺，纸巾，烧杯。
试剂：质量分数为0.1％的NaCl溶液。
方法步骤：
(1)用塑料餐刀将琼脂块切成三块边长分别为3cm、2cm、1cm的正方体。
(2)将3块琼脂块放在烧杯内．加入NaOH溶液，将琼脂块淹没，浸泡10min。用塑料勺不时翻动琼脂块。注意，不要用勺子将琼脂块切开或挖动其表面。
(3)戴上手套，用塑料勺将琼脂块从NaOH溶液中取出来，用纸巾把它们吸干，用塑料刀把琼脂块切成两半。观察切面，测量每一块上NaOH扩散的深度。记录测量结果(每两次操作之间必须把刀擦干)。
(4)根据测量结果进行计算，并填写下表。
琼脂块的边长/cm 表面积/cm2 体积/cm3
相对表面积（表面积/体积） NaOH扩散的深度/cm NaOH扩散的体积/琼脂块的体积
3
2
1
54
27
2
24
8
3
6
1
6
0.5
0.5
0.5
19/27
7/8
1
结论：琼脂块的相对表面积（即表面积与体积之比）随着琼脂块的增大而_______；NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比随着琼脂块的增大而_______。
减小
减小
结果讨论
(1)从琼脂块的颜色变化可知NaOH扩散到多深。
(2)在相同时间内，NaOH在每一琼脂块内扩散
的深度基本相同，说明NaOH在每一琼脂块内扩
散的速率是相同的。
(3)NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比
随琼脂块的增大而减小。
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。
通过模拟实验可以看出，细胞的体积越大，其相对表面积______，细胞物质运输的效率就_______。
细胞表面积与体积的关系限
制了细胞的长大。
越小
越小
实验结论
细胞体积越大，相对表面积越小，物质运
输的效率越低，所以多细胞生物都是由许多细
胞而不是由少数体积更大的细胞构成的；细胞
表面积与体积的关系限制了细胞的长大。
限制细胞大小的因素有哪些
（1）细胞表面积与体积的比：原生动物细胞中的伸缩泡就是增大膜表面积与体积的比。
（2）细胞的核质比：细胞核所控制的细胞大小与核的大小成比例。所以像草履虫这样个体较大的细胞有两个细胞核，保证正常的核质比。
变式：真核细胞直径一般在10 μm～100
μm之间。生物体的细胞体积比较小且比较
固定，原因是(　 )
①受细胞所能容纳的物质制约
②细胞内单位体积所占膜面积相对值小，有
利于物质的迅速转运和交换
③受细胞核所能控制的范围制约
④细胞内单位体积所占膜面积相对值大，有
利于物质的迅速转运和交换
A．③④ B．②③ C．①③④ D．③
B
一.细胞不能无限长大
细胞表面积与体积关系(相对表面积)
既然细胞越小，细胞相对表面积就大，细胞的物质运输的效率就越高，细胞体积是不是越小越好？
细胞体积最小限度，是由完成细胞功能所必须的基本结构和物质所需要的空间决定的。
细胞核（DNA）与细胞质之比(核质比)
细胞核分裂
细胞质分两部
形成新的细胞膜、细胞壁
①新个体　②繁殖　③遗传
单细胞生物通过细胞增殖而繁衍。
细胞增殖的意义？
细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。
多细胞生物需要通过细胞增殖：1、由细胞发育为成体；2、来补充衰老死亡的细胞。
二.细胞通过分裂进行增殖
有丝分裂
无丝分裂
减数分裂
——体细胞 （最常见）
——生殖细胞（最复杂）
——蛙的红细胞（最简单）
真核细胞的分裂方式为以上三种
④DNA分子复制　
⑤有关蛋白质合成　
⑥染色体　
⑦着丝点　
⑧着丝点
　
⑨染色单体　
⑩染色质　
新细胞壁　
遗传性状
三、有丝分裂
细胞周期
定义：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。
阶段划分
分裂间期
分裂期
前期
中期
后期
末期
90~95%
5~10%
准备期
实施期
细胞周期的两个阶段及表示方法
(2)表示方法
方法一：一个周期：B→B；间期：B→A； 分裂期：A→B。
方法二：一个周期：a＋b或c＋d；间期：a或c；分裂期：b或d。
甲
乙
甲 乙
乙 甲
甲 甲
乙 乙
以下哪个过程可表示为细胞周期
细胞周期
a
b
c
d
a + b
b + c
c + d
细胞周期
细胞周期
A
B
C
D
E
[变式训练] 如图所示为细胞分裂的一个细胞
周期,下列说法正确的是
A.甲→乙的过程表示分裂间期
B.乙→甲的过程表示分裂期
C.一个细胞周期是指甲→甲的全过程
D. 一个细胞周期是指乙→乙的全过程 乙
甲
乙
D
连续分裂的细胞， 相邻的两个细胞周期可表示为下图， 对此不正确的叙述是
a
b
c
d
A. a+b 是一个细胞周期
B. a段的主要变化是DNA的复制及有关蛋白质的合成
C. b+c是一个细胞周期
D. d段主要完成遗传物质的平均分配
C
不同细胞的细胞周期持续时间 (t/h)
细胞类型 分裂间期 分裂期 细胞周期
蚕豆根尖分生区细胞 15.3 2.0 17.3
小鼠十二指肠上皮细胞 13.5 1.8 15.3
人的肝细胞 21 1 22
人的宫颈
癌细胞 20.5 1.5 22
分裂间期大约占细胞周期的90%~95%
变式：(2009年天津理综)下列选项中，两类细
胞的染色体数目均可呈周期性变化的是(　　)
A．蛙的红细胞与淋巴细胞
B．小鼠骨髓瘤细胞与杂交瘤细胞
C．人的胚胎干细胞与成熟红细胞
D．牛的精细胞与精原细胞
B
有丝分裂各个时期的特点（植物细胞为例）
1.间期
DNA分子的复制和有关蛋白质的合成
G1期——DNA复制前期：蛋白质的合成
S期——DNA复制期：DNA分子的复制
G2期——DNA复制后期：蛋白质的合成
特点：
分裂间期
DNA复制和有关蛋白质的合成
DNA的复制和有
关蛋白质的合成
姐妹染
色单体
染色质
染色体的计数是以着丝点为标准的，有几个着丝点，就有几条染色体。
染色单体数
①
复制
着丝点分裂
A
一条染色体
两条完全相同的染色体
一条染色体包含两条染色单体
B
DNA分子数1
DNA分子数2
DNA分子数2
⑴前期
B、两个消失：核膜消失，核仁解体
A、两个
出现
（每条染色体包含两条姐妹染色
单体，由着丝点连接）
染色体
纺锤体
两现
两消
纺锤丝的出现，形成纺锤体
着丝点
染色体
纺锤丝
⑵中期
A、着丝点排列在细胞中央的赤道板上
B、染色体最粗、最短，形态和数目最清晰。
排队
染色体
纺锤丝
纺锤体
着丝点
姐妹染色单体
赤道板
（与纺锤体中轴相垂直的平面）
子染色体
A、每个着丝点一分为二
B、姐妹染色单体分开成为染色体
C、染色体分别向细胞两极移动，使核内的
染色体平均分配到细胞两极。
分开
⑶后期
变式：玉米体细胞中染色体数为20条，一
个有丝分裂后期的细胞内，全部的染色体
和DNA数目分别是(　　)
A．等于40、小于40　B．等于40、大于40
C．等于40、等于40 D．大于40、大于40
B
⑷末期
A、两个
消失
染色体
（解螺旋成染色质）
纺锤体
B、两个出现：
核膜、核仁重现
C、细胞板
高尔基体
赤道板附近
细胞壁
（细胞质分裂）
植物细胞有丝分裂的显微照片
核中DNA含量加倍的时期是：
间期
染色体平均分配的时期是：
后期
呈染色质状态的时期是：
间期
观察染色单体的最佳时期是：
中期
细胞板形成细胞壁时，起作用的细胞器是：
高尔基体
姐妹染色单体分开的时期是：
后期
核膜、核仁重现的时期是：
末期
总结
分裂间期：
DNA的复制和有关蛋白质的合成
分裂期：
前期：
中期：
后期：
末期：
染色质 → 染色体（散乱分布在细胞中）
“两消失，两出现”
每条染色体的着丝点排列在细胞中央
姐妹染色单体 → 两条染色体
“两消失，两出现”
细胞板→新的细胞壁
[膜仁重现两体失]
[分裂牵引到两极]
[赤道板上排整齐]
[膜仁消失两体现]
有丝分裂中染色体数和DNA分子数各期的变化
有丝分裂
间期
前期
中期
后期
末期
染色体
染色单体
DNA数目
同源染色体（对）
后期暂时加倍
复制后，着丝点分裂前才有
复制后加倍
后期暂时加倍
2N
2N
2N
4N
2N
0~4N
4N
4N
0
0
2~4a
4a
4a
4a
2a
N
N
N
2N
N
说明
0
2N
4N
间期
分裂期
在一个细胞周期中
一个细胞内DNA分子和染色体数量的变化
复制
着丝点分裂
细胞
分裂
染色体
4N
2N
A B C D E F G H
G1 S G2 前 中 后 末
DNA分子
染色单体
在细胞有丝分裂的分裂期开始时，如果它的染色体数为N，DNA含量为Q，则该细胞分裂后两个子细胞中的染色体数和DNA含量分别是
C
图中的甲、乙、丙表示动物细胞有丝分裂时a是染色体数．b是染色单体数，c是DNA分子数的统计图，下列解释肯定正确的是
A．甲可以用于表示细胞分裂的前期
B．甲时染色体螺旋化程度最高
C．间期用乙表示最恰当
D．丙表示细胞分裂完成
A
1．有丝分裂过程及其特点归纳(以植物细胞为例)
比较
时期 分裂图像 主要特点
间期 ①细胞内DNA复制(S期)——DNA加倍
②有关蛋白质合成
前期 ①细胞核内出现染色体(染色质→染色体)且每条染色体有2条染色单体并由一个着丝点相连
②出现纺锤体
③核膜消失、核仁解体
比较
时期 分裂图像 主要特点
中期 ①染色体缩短到最小程度(最便于研究)
②所有染色体的着丝点均排于赤道板上
后期 ①着丝点分裂为两个，姐妹染色单体分开成为两条子染色体——染色体数目加倍
②分开的子染色体逐渐向两极移动
比较
时期 分裂图像 主要特点
末期
染色体及DNA变化
动植物有丝分裂的异同
植物有丝分裂
动物有丝分裂
相同
不同
分裂过程基本相同。染色体变化规律相同：分裂间期染色体 ；分裂期实现 平均分配到两个子细胞中去。
前期
纺锤体是由 发出的 形成的。
细胞两极
纺锤丝
纺锤体是由 发出的 形成的。
中心体
末期
细胞中部形成 扩展
形成 ，结果形成两
个子细胞。
细胞板
细胞壁
细胞膜从中内陷， 缢裂成两部分，结果分裂成两个子细胞。
细胞质
星射线
复制
染色体
比较
类别 不同点 相同点
有丝分裂过程 胞质分裂方式不同 间期 分裂期
是否有中
心体复制 前期：纺锤体形成机制不同
高等植
物细胞 无
　　　 　 染色体完成复制 染色体平均分配到两个子细胞中
动物细胞 有
　
有丝分裂的意义
亲代细胞的染色体经过复制，精确
的平均分配到两个子细胞中.
使生物的亲代和子代之间保持了
遗传性状的稳定性.
　(2010届南通抽检)图中A、B、C是不同生物细胞有丝分裂图，据图回答下列问题：
(1)A图表示的是动物细胞还是植物细胞__________，理由是a__________，b__________。该细胞所处的分裂期是__________，判断依据_______________。 该细胞染色体数目是__________条，DNA分子__________个。该细胞有丝分裂的结果是形成__________个子细胞，每个子细胞中染色体数目有__________条。
(2)B图细胞处于__________期，判断依据是_________________________________。
(3)C图表示的是__________细胞的有丝分
裂，判断依据是____________________。
该细胞处于__________期。
(1)植物细胞　有细胞壁　无中心体　
有丝分裂前期　核仁、核膜逐渐消失，染色
体散乱地排在细胞内，纺锤丝形成纺锤体　
6　12　两　6　
(2)有丝分裂后期　着丝点分裂成两个，
姐妹染色单体分开成为两条子染色体
(3)动物　由中心体发出星射线形成纺锤体　
有丝分裂后
纺锤丝　 染色体
四.无丝分裂
1、过程：
2、特点：
无染色体和纺锤丝出现
3、实例：蛙的红细胞、一些高度分化的细胞（肝细胞等）。
先核分裂
后质分裂
①无丝分裂、有丝分裂及减数分裂均为
“真核细胞”所具有的细胞分裂方式。
②体细胞在进行有丝分裂时始终存在同源
染色体，但在有丝分裂过程中不考虑同源
染色体的变化，而只考虑每一条染色体的
变化。
观察植物细胞的有丝分裂
一、实验原理
1、植物根尖、茎尖等分生区细胞能进行有丝分裂；
2、在有丝分裂过程中，染色体发生
规律性动态变化；
3、染色体可被碱性染料着色，
便于观察；
4、根据显微镜下观察到的染色体特点
可识别有丝分裂不同时期。
观察根尖的纵切面
分生区
根冠
伸长区
成熟区
分生组织
保护组织
根据细胞的形态特点分为几部分？
1.洋葱（葱，蒜）
2.显微镜，载玻片，盖玻片，剪刀，镊子，滴管，玻璃皿
3.15％盐酸＋95％酒精混和（1:1）作为解离液，0.01g/ml或0.02g/ml龙胆紫染液
4.洋葱根尖细胞有丝分裂固定装片。
二.材料用具
(一)洋葱根尖的培养
实验课前的3—4d,取洋葱一个，放在广
口瓶或烧杯上，瓶内装满清水，放置在光照
处。注意每天换水1—2次，使洋葱的底部总
是接触到水。待根长到5cm时，取生长健壮
的根尖制片临时装片观察。
三.方法步骤
解离：取根尖2—3mm（最好在每天的10—14点
取根，因此时间是洋葱根尖有丝分裂高峰期），
立即放入盛有质量分数为15%的氯化氢溶液和体积
分数为95%的酒精溶液的混合液（1：1）的玻璃皿中，在室温下解离3—5min
(二)装片的制作
解离目的？
使得细胞相互分离开来
另外解离时间不宜过短，否则根尖未
充分解离，压片时细胞分不开，细胞重
叠；但又不能太长，否则使根尖过分酥
软，无法进行漂洗和染色，且染色体成
分被破坏。这一步是实验成功与否的关
键，也可手拿镊子，轻轻按正在解离的
根尖，感觉酥软即可。
漂洗
用镊子去除根尖后放入盛有清水的玻
璃皿中漂洗10分钟。
需要注意：动作轻，不要把根尖弄碎
漂洗的目的是去除根中多余的解离液，
特别是盐酸，因为染色时用的是碱性染料龙胆
紫，酸与碱发生反应会影响染色效果。
染色
再次轻轻取出漂洗干净的根尖放入滴有一滴龙胆紫的在载玻片上，染色3-5min，染完之后用吸水纸将多余的染液除去，再加一滴请水。
目的是使染色体着色
染色时间过长过短都不好，为什么？
染色时间亦不能过长，否则会使
染色体与周围的其他结构均被着色，
这样就无法形成颜色上的反差，
不便于观察。
染色时间亦不能过短，否则会使染色体不能很好着色。
制片
注意：
盖盖玻片时要从一侧接触，慢慢放下，注意不要产生气泡；
压片时不要太用力，只要细胞散开既可。
低倍镜观察：慢慢移动装片找到分生区细胞，特
征是呈正方形，排列紧密，有的正在分裂。
换高倍镜观察：
用细准焦螺旋和反光镜调节视野清晰找到有
丝分裂前，中，后，末期的细胞，并用铅笔绘图。
观察
①选取实验材料，应剪取生长旺盛、带有分
生区的根尖，同时注意一般在上午10时至下
午2时左右(此时洋葱根尖细胞有丝分裂旺盛)
剪取或在剪取根尖以前用35℃的温水浸泡1小
时左右。
②解离时间要严格控制，解离时间不能太
短，否则细胞间果胶未溶解，压片时细胞不
易分散，达不到效果；时间过长则细胞解离
过度、过于酥软，无法取出根尖进行染色和
制片。
③漂洗时间要充分，否则影响染色体着色。
④控制染色时间，染色时间不能太短，否
则染色体或染色质不能完全着色，时间过
长则使细胞核等其他部分充满染色剂无法
分辨染色体。
⑤压片时用力必须恰当，过重会将组织压
烂，过轻则细胞未分散，二者都影响观察
效果。
在进行完“观察根尖分生组织细胞的有丝
分裂”的实验后一份“实验报告”的部分
内容如下：
(一)解离：剪取洋葱根尖5 cm，放入盛有
质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的
酒精混合液(体积比为1∶1)的玻璃皿中，
在室温下解离3～5 min。
(二)染色：把根尖放在盛有0.01 g/mL龙胆
紫溶液的玻璃皿中染色3～5 min。
(三)漂洗：将根尖放入盛有清水的玻璃皿
中漂洗约10 min。
(四)制片：将根尖放在载玻片上，加一滴
清水，并用镊子把根尖弄碎，盖上载玻
片，用拇指轻轻按压载玻片……
请改正其中的3处错误。
将“5 cm”改成“2～3 mm”；
实验操作步骤应改为先漂洗后染色；
将“盖上载玻片”改成“盖上盖玻片后，再加一
片载玻片”。
变式4：(2009年江苏高考)有1位同学做根尖
有丝分裂实验，在显微镜中观察到的图像如
下图所示。造成这种情况的原因可能是(　　)
①取材位置不合适　②取材时间不合适　
③制片时压片力量不合适　④解离时间不合适
⑤视野选择不合适
A．②③ B．②⑤
C．①②⑤ D．①③④
C
⑥对细胞有丝分裂的过程观察不可能看到连续
的分裂过程，因为在解离过程中细胞已经死
亡，我们观察到的只是一个固定的时期，要
不断移动装片，在不同的视野中找到各个时期
的分裂图像，所以在制作装片时要让细胞分散
成一层细胞，这样才能找到细胞的各个分裂时
期。
同学观察洋葱根尖细胞有丝分裂装片时
发现被观察的材料边缘为浅蓝色,中间为
白色,下列有关对这一现象的分析,正确
的是 (　 )
A．染色时间过长　　
B．染色时间过短　　
C．解离不充分　　
D．漂洗不彻底
B
在观察有丝分裂的实验中，一般用根尖而
不能用洋葱鳞片叶表皮的原因是（　 ）
A．洋葱表皮细胞因有紫色液泡而使分裂
看不清　　
B．洋葱表皮细胞太小
C．洋葱表皮细胞一般不发生分裂
D．根尖细胞较大且呈正方形
C
某同学在观察植物细胞有丝分裂装片时，在根尖分生区只看到各个分裂时期的静态的细胞，而看不到细胞内染色体动态变化，原因是
A．压片用力过大使细胞死亡
B．细胞分裂速度缓慢，肉眼很难看出其变化过程
C．细胞已被杀死，本来就不可能看到动态变化
D．所观察的细胞不适合，应选择分裂后期的细胞进行定点观察
C
在下列实验中，必须始终用活细胞做
材料的实验是
A．在光学显微镜下观察植物细胞分裂
的过程
B．观察植物细胞的质壁分离和复原
C．叶绿体色素的提取和分离
D．观察人体口腔上皮细胞的实验(用碘染色)
B