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第4单元 细胞的生命历程
第14讲 细胞的增殖
【知识框架】
讨论：
1.细胞的表面积和体积的比值与细胞的大小什么关系？
2.从物质运输的效率看，细胞为什么不能太大？
3.细胞越小，越有利于细胞与外界的物质交换，那么，细胞是越小越好吗？
细胞越小，表面积与体积的比值越大
细胞越大，表面积与体积的比值越小，物质运输的效率就越小
细胞不是越小越好，因为细胞中有众多的必需物质和细胞器，细胞太小，就没有足够的空间，细胞就不能进行相应的生命活动，发挥出相应的生理功能
一、模型解释——细胞不能无限长大与物质运输效率的关系 P115
细胞不能无限制生长的原因
多细胞生物体体积的增大，既靠细胞生长增大细胞的体积，还要靠细胞分裂增加细胞的数量。
(一)多细胞生物生长的原因
(二）细胞不能无限长大的原因
①受细胞表面积和体积关系的制约；
（细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质转运的效率就越低）
②受细胞核控制范围的制约；
核DNA有限，能控制的细胞质的范围有限
细胞增殖
二.细胞增殖
概念：
细胞通过细胞分裂增加数量的过程，叫作细胞增殖
意义 ：
是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础
是重要的细胞生命活动
过程 ：
包括物质准备、细胞分裂两个相连续的过程
方式 ：
原核细胞
真核细胞
二分裂
无丝分裂
有丝分裂
减数分裂
主要
二.细胞周期
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。一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期和分裂期。
1.概念：
合成DNA复制所需的蛋白质；核糖体增生
DNA(染色质)的复制
合成M期所需的蛋白质
受精卵；皮肤生发层细胞、…干细胞、癌细胞；
茎形成层细胞、根尖/芽/茎尖分生区细胞等
分裂间期
分裂期（M期）
细胞周期
G1期
S期
G2期
有丝分裂
90~95%
只有连续分裂的细胞才有细胞周期，高度分化的细胞、进行减数分裂的细胞无细胞周期
细胞周期4种常用表示方法
1．总结细胞分裂后产生的子细胞有三种去向
(1)持续分裂：始终处于细胞周期中，如部分造血干细胞、卵裂期细胞、癌细胞、根尖分生区细胞、茎形成层细胞、芽生长点细胞等。
(2)暂不分裂：暂时脱离细胞周期，但仍具有分裂能力，在一定条件下可回到细胞周期中，如肝脏细胞、T细胞、B细胞、记忆细胞等。
(3)永不分裂：永远脱离细胞周期，处于分化状态直到死亡（高度分化的细胞），如肌纤维细胞、神经细胞、浆细胞、叶肉细胞、洋葱鳞片叶表皮细胞、根尖成熟区细胞等。
注 意
①细胞周期的概念只适用于真核生物；
②只分裂一次便不再分裂的细胞没有细胞周期，进行减数分裂的细胞也没有细胞周期；
③细胞周期必须是分裂间期在前，分裂期在后，不能颠倒；
④一些外界因素，如温度、 等会影响细胞周期的长短，因此，同一细胞的细胞周期是可变的。
2.与细胞周期相联系的知识
（1）DNA复制：细胞分裂一次，DNA复制一次，复制方式为半保留复制，没有基因突变等变异时，每个子代细胞中的遗传信息与亲代都相同。
（2）基因突变：在细胞分裂间期的 期，DNA复制时容易受到内外因素的干扰而发生
差错，即发生基因突变。
（3）染色体变异：在细胞分裂期的前期，秋水仙素或低温都可抑制纺锤体的形成，引起细胞内染色体数目加倍，继续进行有丝分裂，可出现多倍体植株。
（4）抑制细胞增殖：用药物作用于癌细胞，在分裂间期，抑制DNA复制，可抑制癌细胞的增殖。
（5）免疫：在细胞因子的作用下，被抗原刺激后的B细胞将进入细胞周期迅速分裂。
3. 利用一定方法使细胞群体处于细胞周期的同一阶段,称为细胞周期同步化。以下是能够实现动物细胞周期同步化的三种方法。回答下列问题:
（1） DNA合成阻断法:在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的DNA合成可
逆抑制剂,处于______期的细胞不受影响而继续细胞周期的运转,最终细胞会停滞在
细胞周期的________期,以达到细胞周期同步化的目的。
分裂
分裂间
[解析] 处于对数生长期的细胞进行连续分裂,此时在培养液中加入适量的DNA合成可逆抑制剂,会阻断分裂间期的DNA复制过程,使细胞停滞在分裂间期,但其不影响处于分裂期的细胞继续分裂。
（2） 秋水仙素阻断法:在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的秋水仙素,秋
水仙素能够抑制____________,使细胞周期被阻断,即可实现细胞周期同步化。经秋
水仙素处理的细胞______（填“会”或“不会”）被阻断在分裂间期。
纺锤体形成
不会
[解析] 秋水仙素能够抑制分裂前期纺锤体的形成,致使着丝粒分裂后的染色体不能移向细胞两极,所以经秋水仙素处理的细胞,其分裂会暂时停滞,细胞周期被阻断。秋水仙素不影响DNA复制、有关蛋白质的合成等过程,所以细胞分裂不会在分裂间期被阻断。
（3） 血清饥饿法:培养液中缺少血清可以使细胞周期停滞在分裂间期,以实现细胞
周期同步化。分裂间期的特点是___________________________________________
___________________________（答出1点即可）。
完成DNA复制和有关蛋白质的合成,为分裂期准备物质，同时细胞有适度的生长
[解析] 分裂间期的特点:为分裂期的进行准备物质条件,即主要完成DNA复制与有关蛋白质的合成;同时细胞有适度的生长。
考点二 细胞的有丝分裂和无丝分裂
【概念辨析】
①染色体、染色质、DNA
DNA
染色体
染色质
蛋白质
染色单体形成、消失？
染色体出现？
减数分裂相同的变化？
注：染色（质）体数目=着丝粒； DNA：数条； 染色单体：复制后有
DNA复制（数目加倍）、相关蛋白质合成
染色体复制
（数目不变）
每条染色体有两条姐妹染色单体
即
形成
分裂 间期
复制
细胞有适度的生长
1
有丝分裂(以高等植物细胞为例)
时期 主要变化
①染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，成为
（每条染色体包括两条并列的姐妹染色单体，这两条染色单体由一个共同的着丝粒连接着。）
②从细胞的两极发出纺锤丝，形成一个梭形的 ；
③核仁逐渐解体， 逐渐消失；
④ 散乱分布于纺锤体中央
纺锤丝牵引着 运动，使每条染色体的着丝粒排列在 上（注意：赤道板非真实存在）
染色体
纺锤体
核膜
染色体
染色体
赤道板
1
有丝分裂(以高等植物细胞为例)
前期
中期
课本P112-113
①每个着丝粒分裂成两个， 分开，成为两条染色体，由纺锤丝牵引着分别向细胞的两极移动；
②结果： 加倍，细胞的两极各有一套_______
_____完全相同的染色体
①染色体变成 ，纺锤丝消失；
②出现新的 、 ，形成两个新的细胞核；
③ 的位置出现一个细胞板，细胞板逐渐扩展，形成新的_______
姐妹染色单体
染色体数目
形态和
数目
染色质丝
核膜
核仁
赤道板
细胞壁
每一套染色体与分裂前亲代细胞中的染色体的形态和数目也相同
后期
末期
植物：
动物：
2
动物细胞和植物细胞有丝分裂的主要区别
P114
核仁
染色质
核膜
纺锤丝
中心体
胞板
缢裂
细
2
动物细胞和植物细胞有丝分裂的主要区别
末期是最根本的区别
(因为低等植物有中心体)
一对中心粒构成中心体，在间期倍增
P114
4. 有丝分裂的意义
平均
遗传
5. 细胞的无丝分裂
染色体
纺锤丝
蛙的红细胞
细胞核
中部
注 意
无丝分裂也是真核细胞的分裂方式之一，也有DNA的复制。原核生物主要进行二分裂，二分裂不是无丝分裂。
细胞器名称 生物类型 作用时期 生理作用
核糖体 动物、植物 主要是分裂间期 合成相关_______
线粒体 动物、植物 整个细胞周期 提供能量
高尔基体 植物 ____期 与细胞壁(板)的形成有关
中心体 动物、低等植物 _____期 与纺锤体的形成有关
蛋白质
末
前
5
与细胞周期有关的细胞器及其生理作用
有丝分裂过程中细胞器的分配：
①中心粒复制后， 均等 分配到两个子细胞中去
②线粒体、叶绿体等细胞器 随机 、 不均匀 地分配到两个子细胞中去
1．归纳与有丝分裂有关的细胞器及其生理作用
(1)假定某生物体中一个体细胞核的染色体和DNA的含量为2N，填写下表：
间期 前期 中期 后期 末期
核DNA数目
染色体
染色单体
2N
4N
2N
4N
0
2N
2N
4N
2N
4N
4N
4N
2N
4N
4N
0
0
(2)分别画出细胞核DNA、染色体、染色单体含量变化曲线分析
（2）曲线：染色体数量变化
间期
4N
2N
前期
中期
后期
末期
0
（2）曲线：核DNA数量变化
间期
前期
中期
后期
末期
G1
S
G2
4N
2N
0
（2）曲线：染色单体数量变化
间期
4N
2N
前期
中期
后期
末期
0
间期
0
4N
2N
前期
中期
后期
末期
后（开）
末（完）
G1
S
G2
a
b
c
d
“ ” 染色体（质）
“ ” 核DNA分子
“ ” 染色单体
3.有丝分裂过程中每条染色体上DNA含量、染色体与核DNA数目比值的变化曲线
图1
图2
图中 段变化的原因是 期DNA的复制，染色单体形成； 段表示含有
姐妹染色单体的时期； 段变化的原因是有丝分裂后期着丝粒分裂。
（2）根据比例关系判断有丝分裂各时期

5
有丝分裂过程中可“加倍”的结构
注意：着丝粒分裂不是纺锤丝牵引的结果。比如，秋水仙素抑制纺锤体的形成，在没有纺锤丝牵引的情况下，染色体的着丝粒也可自然分裂，从而导致染色体加倍。
考点三 实验：观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
必备知识·整合
1. 实验原理
碱性
深色
2. 实验步骤

使组织中的细胞相互分离开来
清水
甲紫溶液
分散开来
低倍镜
分生区
高倍镜
分生区：细胞呈正方体形，排列紧密
分裂间期
分裂期
洋葱根尖细胞有丝分裂图
重难突破
1.实验操作的注意事项
实验材料的选择 类型 选取分裂期占细胞周期比例相对较大的材料
部位 选取细胞分裂旺盛的部位，如根尖、芽尖的分生区
时间 分裂旺盛的时间（上午10时至下午2时），洋葱根尖分生区细胞处于分裂期的较多
解离时间 太短 压片时细胞不易分散
过长 导致细胞解离过度、根尖过于酥软，影响染色
漂洗时间 适宜 洗去多余的解离液，防止解离过度而影响染色
染色时间 太短 染色体或染色质不能完全着色
过长 使其他部分也被染成深色，无法分辨染色体
压片力度 过轻 细胞未分散开
过重 将组织压烂
续表
2.细胞分裂时期与所观察细胞数目的关系及计算
（1）细胞周期中不同时期持续时间长短与处于该时期的细胞数呈正相关。
（2） 。
（3） 在观察的图像中，不能看到细胞的动态分裂过程，因为细胞_____________
_______；
在解离后就已经死亡
（4） 统计分裂期的细胞数目，只能推算出间期和分裂期所占时间的______，无
法知道细胞周期的长短。
比例
归纳总结：归纳紫色洋葱在生物学实验中的“一材多用”。
取材部位 实验名称 取材原因
叶 鳞片叶 植物细胞的质壁分离和复原 外表皮细胞含紫色大液泡
用显微镜观察多种多样的细胞 细胞较大，外表皮细胞有大液泡，内表皮细胞有明显的细胞核
管状叶 叶绿体中色素的提取和分离 色素含量多
根 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 材料易得，且分生区细胞分裂能力强，染色体数目少，易于观察
低温诱导植物染色体数目的变化 材料易得，且低温(4 ℃)下根尖也能分裂生长，诱导染色体变异率较高
题后悟道
酒精在生物学教材实验中的“同材异用”

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