课题31：观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
【课标要求】细胞的生长和增殖的周期性；细胞的有丝分裂。
【考向瞭望】细胞周期的界定及各时期特点的分析。
【知识梳理】
一、实验原理
（一）龙胆紫将染色体染成深色。
（二）盐酸和酒精混合液（1︰1）使组织中的细胞相互分离开来。
（三）显微镜可观察细胞有丝分裂各期图像。
二、有关试剂及作用
（一）解离所用药液是由质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精按1︰1混合而成的，其作用是使组织中的细胞分离开来。
（二）漂洗所用的液体是蒸馏水，其作用是洗去解离液，利于染色。
（三）染色用0.01g·mL－1或0.02g·mL－1的龙胆紫溶液，能使染色体着色。
三、装片制作步骤：解离→漂洗→染色→制片。
四、观察装片的步骤
（一）先放在低倍镜下观察，找到分生区细胞：细胞呈正方形，排列紧密。
（二）再用高倍镜观察。
（三）统计视野中处于各时期的细胞数。
【基础训练】
1、回答下列有关细胞分裂的问题
Ⅰ、如图为洋葱根尖有丝分裂的图像（甲）和有丝分裂过程中DNA数量变化曲线图（乙），其中A、B、C、D、E为细胞代号，请据图回答：
（1）根据细胞周期写出甲图中所示细胞在有丝分裂中的顺序DABCE。
（2）甲图中，B细胞处于中期，其主要特点是染色体的着丝点排列在细胞中央赤道板上，纺缍体清晰可见。
（3）在乙图中ab时间段内细胞发生的主要变化是DNA复制及有关蛋白质的合成，这个变化出现在甲图的细胞D中（用图中代号表示）。
（4）乙图中bc时间段表示细胞分裂前期、中期、后期。
（5）请在乙图中相应的位置上画出染色体数量变化曲线。
Ⅱ、除洋葱外，研究人员还对另外几种植物分生组织的细胞周期进行研究，获得的数据如下表。请回答：
（1）a期属细胞周期中的间期，此期细胞内发生的主要变化是完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。从生物学的意义看，a期比b期长的生物学意义是为b期（分裂期）进行物质准备，并使细胞适度地生长。
（2）用光学显微镜观察有丝分裂过程，若从细胞周期的时间考虑，最好选择物种Ⅳ的细胞作为实验材料，因为细胞分裂期相对较长，容易寻找并观察到分裂期前、中、后、末四个时期的细胞。
（3）测定某种细胞的细胞周期长短，通常需要考虑温度因素，这是因为细胞周期的长短受酶的影响，而酶的活性受温度的影响。
2、有丝分裂过程中，核膜在前期解体，在末期重新出现，新出现的核膜是如何形成的？请利用变形虫、3H—胆碱（磷脂的成分）为原料，根据细胞工程中的核移植技术设计实验，探究新形成的核膜是否是由旧核膜的碎片连接形成的。
（1）实验步骤
①将部分变形虫置于含3H—胆碱的培养液中培养，以使其膜被标记。
②将已标记的核移至未被标记的去核变形虫中，在无标记的条件下培养一段时间，使其进行细胞分裂。
③检测新形成的核膜是否具有放射性。
（2）预测结果及结论
①若新细胞的核膜中具有放射性，则说明新核膜是由旧核膜碎片连接而成的。
②若新细胞的核膜中无放射性，则说明新核膜不是由旧核膜碎片连接而成的。
3、用显微镜观察洋葱根尖细胞有丝分裂装片时，发现大部分细胞处于分裂的间期，只有少数细胞处于分裂期的不同时期，原因是（ B ）
A、细胞分裂有严格的时间性，该实验材料的取材时间不好
B、细胞周期中，间期所占时间明显长于分裂期
C、分裂间期和分裂期的细胞没有明显的界限
D、分裂期细胞不稳定，容易破裂死亡
【高考模拟】
4、（2007山东高考）用高倍显微镜观察洋葱根尖细胞的有丝分裂。下列描述正确的是（ B ）
A、处于分裂间期和中期的细胞数目大致相等
B、视野中不同细胞的染色体数目可能不相等
C、观察处于分裂中期的细胞，可清晰看到赤道板和染色体
D、细胞是独立分裂的，因此可选一个细胞持续观察它的整个分裂过程
5、（2008青岛模拟）如图左为某植物根示意图，右为左图中的P、Q、R的放大示意图。回答：哪个细胞表面积最大？哪个细胞最老？哪个细胞生长速率最快？哪对细胞是刚刚由一个细胞分裂而成的？以上依次是（ D ）
A、7；1；7；4和7
B、2或3；1；2或3；5或6
C、7；1；7；2和3
D、1；1；2或3；5和6课题33：细胞的衰老、凋亡和癌变
【课标要求】细胞的衰老和凋亡以及与人体健康的关系；癌细胞的主要特征及防治。
【考向瞭望】细胞衰老与凋亡对生物体正常发育的意义；细胞癌变的原因及防治探究。
【知识梳理】
一、衰老细胞的特征
（一）细胞内的水分减少，细胞萎缩，体积变小，细胞新陈代谢的速率减慢。
（二）细胞内多种酶的活性降低。
（三）细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累。
（四）细胞内的呼吸速率减慢，细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深。
（五）细胞膜通透性改变，物质运输功能降低。
二、细胞凋亡
（一）概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。
（二）意义：对于多细胞生物体完成正常发育，维持内部环境的稳定，以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用。
三、细胞癌变
（一）概念：受致癌因子的作用，细胞中遗传物质发生变化，成为不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。
（二）主要特征
1、适宜条件下，能够无限增殖。
2、形态结构发生显著变化。
3、癌细胞的表面发生了变化，糖蛋白等物质减少，细胞之间的黏着性显著降低，容易在体内分散和转移。
（三）致癌因子：大致分为物理致癌因子、化学致癌因子、病毒致癌因子三类。
（四）细胞癌变的原因
1、致癌因子使原癌基因和抑癌基因发生突变。
2、原癌基因主要负责调节细胞周期，控制细胞的生长和分裂的进程；抑癌基因主要是阻止细胞的不正常的增殖。
四、细胞的凋亡、坏死与癌变的比较
项目 细胞凋亡 细胞坏死 细胞癌变
与基因的关系 受基因控制 不受基因控制 受突变基因控制
细胞膜的变化 内陷 破裂 糖蛋白等减少，黏着性降低
形态变化 细胞变圆，与周围细胞脱离 细胞外型不规则变化 呈球形
影响因素 受严格的由遗传机制决定的程序性调控 电、热、冷、机械等不利因素影响 分为物理、化学和病毒致癌因子
对机体的影响 对机体有利 对机体有害 对机体有害
【思考感悟】老年人头发变白与白化病人的白发机理相同吗？
不同，老年人头发变白是酪氨酸酶活性降低，合成黑色素减少，而白化病人的白发是病人体内没有控制酪氨酸合成的正常基因。
【基础训练】
1、下列关于细胞衰老的叙述中，错误的是（ D ）
A、细胞的衰老是一种正常的生命现象
B、衰老细胞的体积缩小，核体积增大
C、衰老的细胞内部物质的交流和信息的传递速率减慢
D、衰老细胞的新陈代谢加快，导致脂褐素等色素的大量积存
2、关于细胞凋亡与细胞坏死，下列说法正确的是（ A ）
A、细胞凋亡是由细胞内的遗传物质控制的
B、细胞死亡是细胞凋亡的同义词
C、细胞坏死受到严格的由遗传机制决定的程序性调控
D、细胞的自我更新，被病原体感染的细胞的清除不是通过细胞凋亡完成的
3、癌症是严重威胁人类健康的疾病之一。引起细胞癌变的内在因素是（ B ）
A、细胞中酪氨酸酶活性降低 B、致癌因子使原癌基因和抑癌基因发生突变
C、长期受到电离辐射或X射线照射 D、霉变或熏制食物中所含有的致癌物质
【高考模拟】
4、（2007江苏高考）对于多细胞生物而言，下列有关细胞生命历程的说法正确的是（ C ）
A、细胞分化导致细胞中的遗传物质发生改变
B、细胞癌变是所有细胞都要经历的一个阶段
C、细胞衰老时细胞呼吸的速率减慢
D、细胞死亡是细胞癌变的结果
5、（2007山东高考）近期统计数据显示，癌症已成为我国城乡居民的首要死因。请根据提供的资料回答问题：
（1）体外分别培养某种癌细胞和正常体细胞，图中代表癌细胞生长曲线的是a。在体内，癌细胞可能侵袭周围正常组织，说明癌细胞具有扩（分）散转移的特性。
（2）细胞癌变后，膜表面会出现一些不同于正常细胞的蛋白质，这些蛋白质会成为抗原引起机体的免疫应答，在应答中直接使癌细胞裂解的免疫细胞是效应T细胞。
（3）端粒酶是染色体末端结构相关的一种细胞组分。表中数据显示细胞癌变可能与端粒酶的活性有关，请完成下面的探究实验：
细胞类型 增殖代数 端粒酶活性
正常体细胞 50～60 无
癌细胞 无限 有
实验目的：研究端粒酶与细胞癌变的关系。
实验材料：癌细胞，端粒酶抑制剂，细胞培养液等。
实验步骤：①将癌细胞分成A、B两组；
②A组加入端粒酶抑制剂，B组不加，进行培养；
③记录并比较A、B两组的增殖代数（分裂次数）。
实验预测及分析：A组比B组增殖代数减少，说明端粒酶与细胞癌变（连续分裂）有关；A组仍然无限增殖，说明端粒酶与细胞癌变（连续分裂）无关。
（4）请根据上述内容，提出一种治疗癌症的新思路：抑制癌细胞中端粒酶的活性（或抑制细胞分裂）或免疫治疗（输入淋巴因子、DNA疫苗）。课题32：细胞的分化与全能性
【课标要求】细胞的分化；细胞的全能性。
【考向瞭望】细胞全能性的原理及应用实例分析。
【知识梳理】
一、细胞的分化
（一）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。
（二）意义
1、细胞分化是生物个体发育的基础。
2、细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。
（三）实质：一个个体的各种细胞具有完全相同的遗传信息，但是，在个体发育中，不同细胞的遗传信息的执行情况不同。
二、细胞的全能性
（一）概念：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。
（二）实验表明：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。人们还不能将单个已分化的动物体细胞培养成新的个体，但是已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。
（三）干细胞
1、概念：动物和人体内保留着的少量具有分裂能力的细胞。干细胞是一类具有自我更新和分化发育的潜能的原始细胞。机体内的各种细胞、组织和器官都是由干细胞分化发育而成的。
2、类型及相互关系
（1）类型：干细胞分为3类，全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。
（2）相互关系（以干细胞分化为红细胞为例）：
3、应用：医学上，干细胞的研究为器官移植提供了新的思路，为癌症、癫痫、糖尿病等疾病的根治带来了希望。
三、细胞分化、细胞全能性及相互比较
细胞分化 细胞全能性
原理 细胞内基因选择性表达 含有本物种全套遗传物质
特点 ①持久性：细胞分化贯穿于生物体整个生命进程中，在胚胎期达到最大限度②稳定性和不可逆性：一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直至死亡③普遍性：生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础 ①高度分化的植物体细胞具有全能性植物细胞在离体的情况下，在一定的营养物质，激素和其他适宜的外界条件下，才能表现其全能性②动物已分化的体细胞全能性受限制，但细胞核仍具有全能性。例如：动物克隆技术
结果 形成形态、结构、功能不同的细胞 形成新的个体
大小比较 细胞分化程度有高低之分，如体细胞＞生殖细胞＞受精卵 细胞全能性有大小之分，如受精卵＞生殖细胞＞体细胞
关系 ①两者的遗传物质都不发生改变②细胞的分化程度越高，具有的全能性越小
【基础训练】
1、细胞分化是生物体普遍存在的一种生命现象，下列叙述不正确的是（ D ）
A、分化发生在生物体的整个生命进程中
B、分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果
C、未离体的体细胞不会表现出全能性
D、分化过程中遗传物质发生了改变
2、蚕有丝腺细胞能产生大量蛋白质，这种蛋白质叫丝蛋白。这种细胞不产生血液中的蛋白质。下列有关丝腺细胞的判断正确的是（ B ）
A、只有血蛋白基因
B、有血蛋白基因和丝蛋白基因
C、有丝蛋白基因和其他基因，但没有血蛋白基因
D、比受精卵的基因少
3、有人利用成年猪的动脉血管细胞和模拟胚胎环境，成功地在实验室培育出新的动脉血管。这种血管的外形和功能都与真的血管一样。下列关于以上技术的叙述中，不正确的是（ C ）
A、以上技术属于“克隆”
B、这种技术中可能要利用去核卵细胞
C、这项技术的关键是要激发血管细胞的“全能性”
D、这项技术的关键是要激发血管细胞发育成血管的潜能
【高考模拟】
4、（2008山东理综4）通过特写方法，科学家将小鼠和人已分化的体细胞成功地转变成了类胚胎干细胞。有关分化的体细胞和类胚胎干细胞的描述，正确的是（ A ）
A、类胚胎干细胞能够分化成多种细胞 B、分化的体细胞丢失了某些基因
C、二者功能有差异，但形态没有差异 D、二者基因组相同，且表达的基因相同
5、（2008佛山模拟）皮肤干细胞的研制成功被评为2007年国际十大科技新闻之一。这一技术将有望用于人类糖尿病、癌症等疾病的干细胞研究和治疗，从而避开利用胚胎干细胞研究面临的伦理争议，并且皮肤细胞可以取自自体，所以不会发生身体排斥反应。
（1）皮肤细胞在体内无法转变成其他体细胞，这是因为它是高度分化的细胞，其分化的根本原因是在个体发育过程中遗传信息的执行情况不同（或基因的选择性表达）。
（2）由皮肤干细胞可以诱导形成各种体细胞，其根本原因是细胞含有一整套的遗传信息。
（3）皮肤干细胞和癌细胞都具有旺盛的分裂能力。但是皮肤干细胞却可以通过诱导而发生分化，形成各种体细胞。而癌细胞由于细胞膜上的糖蛋白等物质减少，容易在体内分散和转移。
（4）利用皮肤干细胞进行疾病研究和治疗，与利用胚胎干细胞相比具有很多优点，请你说出其中两点。
优点一：利用皮肤干细胞可以避开利用胚胎干细胞面临的伦理争议。
优点二：皮肤干细胞可以取自自体，不会发生排斥反应。
优点三：皮肤细胞比胚胎细胞更容易采集。（答出两点即可）
