第1课时 细胞增殖与动物细胞的有丝分裂
第四章 细胞增殖、分化、衰老和死亡
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?
2、生物体的长大,是靠细胞数量的增多,还是靠细胞 体积的增大?
象与鼠相应器官或组织的细胞大小相似,二者体积差距大的主要原因是细胞数量的不同。
资料:一个成年人大约拥有100万亿个细胞,这些细胞都源自一个受精卵细胞。
为什么人要这么多的细胞,为什么不能由几个细胞不断长大就可以使人长大了呢?
细胞体积的增大:
细胞数量的增多:
生物体的长大
细胞生长
细胞分裂
事实:
用琼脂块模拟细胞,进行以下实验:将琼脂块切成边长分别为1cm、2cm、4cm的正方体,分别计算它们的表面积和体积;将边长为4cm的正方体琼脂块切成64块边长为1cm的正方体琼脂块,如图所示:
琼脂块的边长/cm
表面积/cm2
体积/cm3
相对表面积
(表面积与体积之比)
1
2
4
96
64
1.5
24
8
3
6
1
6
1.分析 根据上图,完成相关数据的计算,并填写以下表格。
2.推理 根据上述数据,通过推理,能发现琼脂块的相对表面积与琼脂块体积的关系吗?
细胞无限长大会减小细胞的相对表面积
思 考
1)细胞表面积与体积的关系限制细胞长大;
细胞不能无限长大原因:
2)细胞核中DNA的控制代谢能力有限。
如何解决这一矛盾?
二、 细胞通过分裂的方式进行增殖
资料:单细胞生物以细胞分裂方式产生新的个体。
多细胞生物以细胞分裂的方式产生新细胞;
同时,可由一个受精卵经过细胞分裂和分化,发育成一个新的多细胞个体
意义:细胞增殖是重要的细胞生命活动,是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。
2.分裂方式:
有丝分裂
无丝分裂
减数分裂
产生体细胞
产生有性生殖细胞
(真核细胞)
三、细胞周期与有丝分裂
三、有丝分裂
1.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。
分裂间期
分裂期
2.阶段
分
分
裂
间
期
分
裂
期
前期
中期
后期
末期
子细胞
(90%--95%)
(5%--10%)
(一)细胞周期
3.不同类型细胞的细胞周期持续时间(小时)
细胞
分裂间期
分裂期
合计
小鼠十二指肠细胞
13.5
1.8
15.3
蛙单倍体胚细胞
35.3
1.6
36.9
仓鼠细胞
11.6
0.8
12.4
蚕豆根尖细胞
15.3
2.0
17.3
思考
你能从该表总结得出什么结论?
a.不同种类细胞的细胞周期不同。
b.不同细胞的细胞周期的分裂间期和分裂期的时间比例不同。
c.细胞周期中分裂间期所占的时间很长,分裂期所占的时间短。
4.细胞周期表示方法:
细胞周期:
分裂间期:
分 裂 期:
B-A-B
B-A
A-B
方法一:扇形图
方法二:直线图
A B C D E F G
A C、 C E、 E G
A B、 C D、E F
B C、 D E、F G
(二)分裂间期(物质准备)
每个染色质形成了两个完全一样的姐妹染色单体。
复制的结果:
变化:
DNA复制,蛋白质合成。
染色质和染色体是同一种物质在细胞分裂不同时期的两种存在形态。
螺旋化(凝缩),变短变粗
去凝缩
着丝粒
分裂间期:丝状
分裂期:杆状
染 色 质
染 色 体
染色质与染色体
1.间期
细胞完成________复制和相关________的合成(也称为__________的复制)的同时,细胞适度生长。
DNA
蛋白质
染色体
动物细胞有丝分裂各时期特征
结果:
形成姐妹染色单体;DNA数加倍;染色体数不变。
中心体
核膜
核仁
染色质
间期(初)
间期(末)
(三)分裂期
根据染色体数目形态的变化,分为四个时期:
前期
中期
后期
末期
细胞怎样完成遗传物质的平均分配?变化的规律如何?
①出现染色体
?出现纺锤体
?核膜核仁消 失
纺锤丝
染色体
着丝点
膜仁消失现两体
间期
前期
核膜
核仁
染色质
①着丝点排列在赤道板上
②染色体的形态稳定、 数目最清晰
形定数晰赤道齐
前期
中期
辨认最好时期
①着丝点分裂成两个,染色单体分开,成为两条子染色体。
②纺锤丝收缩,牵引着丝点,两套染色体均分两极 ?染色单体消失;染色体数加倍;DNA数不变。
中期
后期
点裂数加均两极
两消两现又周期
后期
末期
研究对象:一个核中的情况。
?染色体变成染色质,?纺锤体消失,核膜、核仁重现,核仁重新组装,新的细胞核逐渐形成。
动物细胞有丝分裂各时期特征
指出下列各图分别属于植物细胞有丝分裂的什么时期?
A前期
B末期
C间期
D中期
E后期
它与动物细胞有丝分裂有何异同点?
比较动植物细胞分裂周期的异同:
分裂间期
前期
中期
后期
末期
动、植物细胞有丝分裂的异同点
植物细胞有丝分裂
动物细胞有丝分裂
相同点
分裂过程基本相同;
染色体变化规律相同:
分裂间期完成染色体复制;
分裂期实现染色体平均分配到两个子细胞中去
不同点
前期
由细胞两极发出的纺锤丝形成纺锤体
由两组中心粒发出的星射线,形成纺锤体
末期
细胞赤道板位置出现细胞板,扩展形成细胞壁,细胞一分为二
细胞膜从中部向内凹陷,细胞缢裂成两个子细胞
间期:
动物的一对中心体复制
思考:与有丝分裂的有关的细胞器有哪些?
线粒体:
核糖体:
中心体:
高尔基体:
DNA分子的复制、有关蛋白质的合成、染色体的运动等过程,需要消耗ATP。
与纺锤体的形成有关。
与植物细胞的细胞壁形成有关
合成相关蛋白质
前期
中期
后期
末期
间期
有丝分裂
亲代细胞的染色体经过复制后,精确地分配到两个子细胞中,因而在生物的亲代细胞和子代细胞之间保证了遗传性状的稳定性。
意义
复制
子代细胞
有丝分裂的意义:
亲代细胞
分裂(染色体平均分配)
着丝点
复制
着丝点分裂
螺旋变短变粗
___条染色体
___条姐妹染色单体
___个DNA
___条染色体
___条姐妹染色单体
___个DNA
___条染色体
___条姐妹染色单体
___个 DNA
1
2
1
0
2
1
2
2
0
染色体与DNA、姐妹染色单体的数量关系?
思 考
染色体数 = 着丝粒数
染色体复制后才有染色单体,着丝粒分裂后又无染色单体
妙招
思 考
染色体与DNA、姐妹染色单体的数量关系?
怎样构建有丝分裂过程中染色体数目、核DNA含量、染色单体数变化的模型呢?
DNA数 = 线条数
假定某生物体中一个体细胞内的染色体和DNA的含量为2N,填写下表:
2N
4N
2N
4N
0
2N
2N
2N→4N
4N→2N
4N
4N
4N
4N→2N
4N
4N→0
0
0
间期
0
4N
2N
前期
中期
后期
末期
间期
0
4N
2N
前期
中期
后期
末期
间期
0
4N
2N
前期
中期
后期
末期
二、观察植物根尖细胞有丝分裂
实验原理
植物的根尖分生区分生区细胞生长旺盛,易观察到不同分裂时期的细胞。
(2)在高倍显微镜下,可根据细胞内染色体的形态识别该细胞处于有丝分裂的哪个时期。
(3)细胞内的染色体容易被碱性染料着色。
实验材料
和用具
观察植物根尖细胞有丝分裂的实验材料一般是洋葱和大蒜,因为这些植物细胞中的染色体数量较少。
显微镜、载玻片、盖玻片、镊子、滴管等。
解离液 :质量分数为15%的盐酸和体积分数为95%的酒精1∶1混合
苯酚品红溶液
实验前5-6天,学生可以在家里取洋葱或大蒜鳞茎,清洗底部,放在装满清水的容器上,在温暖的地方培养,注意换水。待根生长至2-5cm时,可剪取生长健壮的根尖(乳白色部分是分生区)。
准备实验-培养洋葱或大蒜根尖
上午十时至下午2时一般是洋葱或大蒜根尖细胞有丝分裂的活跃期,可在这段时间内剪取3-5mm长的洋葱或大蒜根尖。
为什么选择在上午十时至下午2时剪取洋葱或大蒜根尖,剪取的长度为多少?
解 离
压 片
解 离
剪取3-5mm长的洋葱或大蒜根尖,放入盛有解离液的培养皿中
3-5min
杀死根尖细胞,使细胞停留在不同的分裂时期;使细胞相互分离开。
方法:
时间:
目的:
制作玻片标本步骤
解 离
压 片
漂 洗
根尖酥软后,放入盛有清水的培养皿
10min
洗去盐酸,防止解离过度;
便于染色。
方法:
时间:
目的:
制作玻片标本步骤
解 离
压 片
染 色
苯酚品红溶液
3-5min
使染色体着色
方法:
时间:
目的:
制作玻片标本步骤
解 离
压 片
压 片
根尖弄碎,盖上盖玻片,覆盖一张滤纸片后,再加一片载玻片,用拇指轻压载玻片。
使细胞分散开,便于观察。
方法:
目的:
制作玻片标本步骤
注意事项
先用低倍镜找到分生区细胞,其细胞的特点是细胞呈正方形,排列紧密。
然后,再用高倍镜观察。观察时,要慢慢移动装片,寻找不同分裂的时期 。
观察各时期细胞-学会识图
手绘简图
以2N=4为例
间期
前期
中期
后期
末期
观察各时期细胞-学会识图
间期
中期
前期
1.你视野中哪一期细胞最多?为什么?
分生区细胞中,间期的细胞最多,因为在细胞周期中,间期所占时间最长。
2.在显微镜下,能不能观察到细胞从中期到后期的变化过程?
3.如果观察的是洋葱的表皮细胞,则不能看到染色体,原因是什么?
在解离时就已将细胞杀死,所观察的细胞都是停留在某一时期的死细胞。
洋葱表皮细胞是高度分化的细胞一般不进行细胞分裂。
讨论
三、减数分裂和无丝分裂
减数分裂是一种特殊的有丝分裂,是产生有性生殖细胞的分裂方式。
与细胞有丝分裂不同的是:细胞减数分裂仅进行一次染色体复制,细胞连续分裂两次,产生生殖细胞染色体数量减半。
减数分裂
受精
受精卵
有丝分裂和
组织分化等
卵子(染色体数量减半23条)
精子(染色体数量减半23条)
由减数分裂产生的生殖细胞在结合后通过有丝分裂形成胚胎的示意图
23对染色体
(染色体数量恢复)
23对染色体
无纺锤体,染色体的出现
先核裂,后质裂
蛙的红细胞
变形虫
草履虫
过程:
特点:
举例:
1
2
3
在高等动物体内,某些迅速增殖的组织,如口腔上皮细胞、伤口附近的细胞和体外培养的动物细胞,可以通过无丝分裂的方式形成新细胞。
目前,多数科学家认为,无丝分裂并不是真核细胞的一种正常的普遍分裂方式。
阅读课本119页思考:高等动物体内的细胞是否也存在无丝分裂的方式呢?
DNA的含量不同,但是细胞核中DNA的含量相同。
一次有丝分裂完成后得到的两个子细胞中,DNA的含量相同吗?
在动物细胞分裂的一定时期,胞质也开始分裂。一般始于细胞分裂的后期,止于细胞分裂的末期。DNA既存在于细胞核以染色体为载体,分裂时均等分配,也存在于胞质。因此
01
细胞大小与生命活动
02
细胞增殖(以分裂为主要方式)
03
细胞周期与有丝分裂
有丝分裂
减数分裂
无丝分裂
细胞周期的表示方法
有丝分裂各个时期的特点
核DNA、染色体等数量变化规律
本课小结
随堂检测
2.下列关于细胞周期的叙述,正确的是( )
A.成熟的生殖细胞产生后立即进入下一个细胞周期
B.机体内所有的体细胞处于细胞周期中
C.抑制DNA的合成,细胞将停留在分裂期
D.细胞分裂间期为细胞分裂提供物质基础
D
随堂检测
3.在一个细胞周期中,最可能发生的在同一时期的是( )
A.染色体复制和染色单体的形成
B.染色体数加倍和DNA分子数加倍
C.着丝粒的分裂和细胞质的分裂
D.细胞板的出现和纺锤体的出现
A
随堂检测
4.下列表示动物细胞的细胞周期中DNA含量的变化,正确的是( )
细胞周期
每条染色体的DNA含量
O
A
C
B
D
E
甲
细胞周期
每个细胞核中的DNA含量
O
A
C
B
D
E
乙
A.两图中AB段的变化原因相同
B.两图中CD段的变化原因相同
C.两图中的DE段均会在两个新细胞间出现许多囊泡
D.两图中BC段中染色体数与DNA分子数之比均保持1:2
A