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第四章 细胞的生命历程
第一节 细胞通过分裂增殖
问题1：为什么细胞不能太大？
建构物理模型：模拟探究细胞的大小和扩散作用的关系
边长分别为1cm、2cm、3cm的含有酚酞的琼脂块
放入0.1%NaOH溶液
模拟细胞的大小
取出吸干水分
切半测扩散深度
1.实验过程：
检测NaOH是否进入琼脂
问题1：为什么细胞不能太大？
3cm
2cm
1cm
2.实验结果：
琼脂块的边长/cm 琼脂块的表面/cm2 琼脂块的体积/cm3 比值（表面积/体积） NaOH扩散深度（mm） NaOH扩散体积/整个琼脂块的体积
3cm
2cm
1cm
54
24
6
27
8
1
2
3
6
3
3
3
0.49
0.66
0.94
扩散效率
NaOH扩散进琼脂的速率是否一样？
NaOH扩散效率与表面积/体积有怎样的关系？
为什么大的生物体是由许多细胞而不是由比较大的细胞发展起来的？
相对表面积=表面积/体积
计算边长为0.01厘米的细胞模型的表面积与体积比，你能预测到什么？
问题1：为什么细胞不能太大？
① 细胞大小影响物质运输效率：细胞体积越小，相对表面积越大，越有利于物质交换；
② 受细胞核所能控制的范围制约；
原因：
细胞周期
体细胞
1、细胞周期：
连续分裂的细胞，从上一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的整个过程。
分裂间期
分裂期
G1
S
G2
M
A点
Ｂ点
分裂间期
S： DNA复制
G1：合成DNA复制所需的蛋白质，核糖体的增生
G2：合成分裂期所需蛋白质
分裂期（M期）
A-B
B-A
A-A
③“连续分裂的细胞”才具有细胞周期；
①分裂间期在前，分裂期在后；
②分裂间期长，分裂期短；
④不同生物的细胞或同一生物不同种类的细胞，细胞周期长短不一。
2、细胞周期的特点：
细胞周期 细胞种类 细胞周期时间（小时）
分裂间期 分裂期 合计
中国仓鼠成纤维细胞 10.6 0.4 11
小鼠肿瘤细胞 18 0.5 18.5
蚕豆根尖细胞 16.5 2 18.5
如：根尖分生区细胞、茎的形成层细胞、生发层细胞
3、细胞周期的表示方法：
B
A
C
a
b
c
d
以上哪个过程能表示一个细胞周期
A-A
a+b,c+d
染色质（染色体）的数量=着丝粒数量
二、染色体在有丝分裂过程中呈现的规律性变化
植物细胞的有丝分裂过程
核膜
核仁
染色质
着丝粒
蛋白质
DNA
染色质
染色体
1、分裂间期：染色质的复制，包括DNA的复制和相关蛋白质的合成
植物细胞的有丝分裂过程
染色质复制
染色质复制
着丝粒
姐妹染色单体
2、前期
1、核内出现染色体。（染色质丝经螺旋缠绕形成染色体，染色体散乱分布）
2、前期中较晚的时候出现由丝状纤维组成的纺锤体。
3、核膜、核仁开始解体
高度螺旋
最明显的变化
3、中期
1、染色体继续凝聚变短，染色体的着丝粒排列在赤道面上。
2、染色体缩短到最小的程度，便于观察和研究。（此时期是观察和计数染色体的最佳时期）
高度螺旋
4、后期
1、着丝粒分裂，姐妹染色单体分离成两个独立的染色体，染色体数目加倍。
2、分离的染色体以相同的速率分别被纺锤丝拉向两极。
着丝粒分裂
5、末期
1、染色体伸展变成染色质
2、核膜、核仁重新出现
3、纺锤体消失
解螺旋
（1）细胞核的分裂
（2） 细胞质的分裂（胞质分裂）
5、末期
囊泡 → 细胞板 → 细胞壁
高尔基体
细胞壁的形成跟什么细胞器有关？
辨一辨
间期
前期
末期
中期
后期
辨一辨
①
②
③
⑥
⑤
④
①：中期
②：间期
③：后期
④：前期
⑤：末期
三、动物、植物细胞有丝分裂的不同点？
不同点1：
纺锤体的形成方式不同
不同点2：
末期细胞质的分裂方式不同
四、细胞有丝分裂的重要意义
将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。由于染色体上有遗传物质DNA，染色体的复制实质上是DNA的复制，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。
思考：细胞质中的DNA是均等分配的吗？
细胞质内细胞器在子细胞中的分配不是平均的
染色体数
DNA数
染色单体数
五、染色体在有丝分裂过程中呈现规律性变化
染色体、DNA、染色单体数量关系
1
1
0
1
2
2
1
2
2
2
2
0
2
2
0
染色质
复制
高度螺旋
高度螺旋
1
2
2
间期
前期
中期
后期
末期
着丝粒分裂
解螺旋
一条染色体为例
→
→
→
0
间期
前期
中期
核DNA含量
2
1
后期
末期
时期
0
间期
前期
中期
染色体数
2
1
后期
末期
时期
前情回顾
0
间期
前期
中期
核DNA含量
2
1
后期
末期
时期
0
间期
前期
中期
染色体数
2
1
后期
末期
时期
0
间期
前期
中期
染色单体数
2
1
后期
末期
时期
设某动物体细胞染色体数2N
4n
2n
4n
2n
4n
2n
A、①可以用于表示细胞分裂的前期
B、 ②可以用于表示细胞分裂的中期、后期
C、 ③可表示细胞分裂完成
D、图中a、b、c分别表示染色体数、染色单体数和核DNA分子数的数量
基础巩固
例2、如图表示动物细胞有丝分裂过程中染色体数、核DNA数和染色单体数的数量关系。下列解释肯定不正确的是（ ）
B
0
a
b
c
①
0
a
b
c
②
0
a
b
c
③
染色体：染色单体：DNA=1：2：2
或中期
染色体：染色单体：DNA=2：0：2
——有丝分裂后期
染色体：染色单体：DNA=1：0：1
——有丝分裂末期
癌细胞可以无限制地分裂
正常发育的细胞
具有特定功能的细胞
有秩序地发生分化
某些致癌因素
细胞会变得不受控制而无限增殖
癌细胞
癌细胞
分裂50-60次
癌细胞可以无限制地分裂
癌细胞主要的特点：
1. 有无限增殖能力
2. 能在体内转移
癌变产生的内因：原癌基因和抑癌基因发生改变
癌变产生的内因：原癌基因的激活和抑癌基因功能丧失
癌变产生的原因
正常细胞
癌细胞
癌变
正常细胞发生突变而成为癌细胞的过程
原癌基因和抑癌基因是什么？只存在于癌细胞内吗？有什么作用呢？
抑癌基因的产物能够抑制细胞增殖，促进细胞分化和抑制细胞迁移
细胞内与细胞增殖相关的基因，是维持正常细胞周期所必需的
注 意
原癌基因和抑癌基因是普遍存在于人和动物的染色体上
癌变产生的原因
癌变产生的外因：致癌因子
物理因子
化学因子
生物因子
保证健康的饮食方式；
积极向上的生活态度；
减少接触致癌因子；
提高免疫力
防止细胞癌变的有效方式
制作和观察根尖细胞有丝分裂临时装片，或观察其永久装片
成熟区
根 冠
分生区
（生长点）
伸长区
细胞形态特点：
细胞排列紧密,呈正方形
植物根尖图
目的要求：
1.制备植物根尖的临时装片
2.观察跟尖分生区中有丝分裂不同时期的细胞
材料用具：
洋葱或者大蒜的根，质量分数10%的盐酸，0.01g/ml的龙胆紫染液，显微镜，载玻片，盖玻片，剪刀，镊子，烧杯，滴管，表面皿（或培养皿），清水，吸水纸。
制作和观察根尖细胞有丝分裂临时装片，或观察其永久装片
1、材料选择的要求：植物分裂旺盛的部位（根尖、茎尖的分生区）；细胞周期短，分裂期占细胞周期比例高的材料——这样保证制作的装片可观察到较多的细胞处于分裂期。
2、实验时间选择：本实验中，一般选择生长旺盛、带有分生区的洋葱根尖，且在上午10时至下午2时细胞分裂旺盛的时期进行实验。
方法步骤
1.根尖的培养：取洋葱（或大蒜），使其底部接触到水，待根生长到2~5cm长时就可以用于实验观察。
目的：获得洋葱根尖
2.制作临时装片。
(1)解离:从洋葱(或大蒜)的基部取下整条根，将洋葱根放在表面皿的中心后向根尖滴加2~3滴质量分数为10%的盐酸，使根尖完全浸没。在室温下解离3~5 min后，用镊子轻轻夹一下根尖，感觉根尖变得酥软，此时细胞彼此分离。
目的：使组织中的细胞彼此分离
(2) 漂洗: 左手持洋葱根，右手持滴管在小烧杯的上方将清水以每秒1滴的速度滴加在洋葱根尖.上进行漂洗，持续1 min。
目的：洗去多余的解离液，便于染色
(3) 染色: 将漂洗后的洋葱根放在载玻片上，向根尖滴加1滴龙胆紫染液，使根尖浸没在染液中染色1~2 min。
目的：使染色体着色，便于观察
(4) 制片:染色结束后，将整条根置于载玻片上用吸水纸吸去多余染液,用剪刀把根尖尖端的2~3 mm剪下，并轻轻压扁，滴加3~4滴清水。盖上盖玻片，用拇指垂直快速下压，将根尖压散成雾状。若细胞分散效果不好，就再覆盖上滤纸，用橡皮或笔端轻轻敲击载玻片几下。
目的：使细胞分散开，有利于细胞的观察
3.观察:在低倍物镜下寻找到根尖分生区的近正方形细胞后，转换高倍物镜辨认细胞中染色体的形态和位置，识别有丝分裂不同时期的细胞。

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