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细胞通过分裂实现增殖
第一节
第五章 细胞的生命进程
高一生物 必修一
细胞通过分解有机分子获取能量
从婴儿到成年的生长发育过程中，人体的细胞会从约1012个增加到约1014个。进入成年期，即使个体不再生长，但体内大部分细胞还会不断更新，如肠上皮细胞每天都有分裂，每一秒钟我们体内会有数百万的新细胞产生。那么，我们体内的细胞是如何实现增殖的呢？新生细胞与亲代细胞是否带有同样的遗传信息呢？
成长中的变化
思考与讨论：
1. 人成长过程中，体内细胞的数量、大小有什么变化？
2. 随着年龄增长，青少年的身高渐渐地不再增加，这也标志着各器官发育趋于成熟，此时体内的细胞分裂会发生怎样的变化
3. 这个过程中，体内细胞所含遗传信息是否有变化？为什么？
找出自己从小到大不同年龄段的照片，从生物学的角度，看看成长过程中发生的变化。
1．有丝分裂保证遗传信息的准确传递
在成长过程中，我们的身高和体重都在逐渐增长，但基本面貌特征却变化不大。其实，动植物随着个体的生长，其体内细胞数量不断增加，新增殖的子细胞内的遗传信息与亲代细胞基本一致。
通过观察动植物细胞有丝分裂过程，可以知道细胞是如何做到遗传信息准确传递的。
有丝分裂基本定义
有丝分裂：多细胞生物体细胞主要通过有丝分裂的方式实现增殖，一次分裂形成两个与亲代细胞完全相同的子代细胞。
间期：在分裂前，细胞已通过DNA复制的方式形成两套完整的遗传物质的阶段。
有丝分裂基本定义
染色体是细胞核内的长丝状染色质经过螺旋化后的状态。通常呈现“X”形。
两条染色单体互称为姐妹染色单体。
两条染色单体互称为姐妹染色单体含有相同的遗传信息，通过着丝粒相连接。
以中心体为起点构建由微管（蛋白）组成的呈放射状排列的纺锤丝。
纺锤丝以两极中心体为顶点，在前期开始形成一个梭形的纺锤体结构。
从染色质到染色体
DNA的复制和有关蛋白质的合成；
1.分裂间期
物质准备
间期开始时
间期结束时
染色质的复制
形：染色体以染色质
的形式存在
形成姐妹染色单体
光学显微镜下不可见
染色体被平均分配
2.分裂期
分裂阶段
前期
中期
两消两现
中期排板
染色体被平均分配
2.分裂期
分裂阶段
后期
末期
姐妹分家
两现两消
有丝分裂各时期主要特点(动物细胞增殖过程)
为便于研究，整个有丝分裂过程被人为地划分为前期、中期、后期和末期。细胞分裂的每个时期都有各自典型的形态特征。
间期：
①DNA和中心体复制；
②合成细胞分裂所需的蛋白质；
③有完整的核膜、核仁；染色体没有发生螺旋化
有丝分裂各时期主要特点(动物细胞增殖过程)
前期：
①核膜、核仁开始消失；
②染色质高度螺旋化为染色体；
③中心体分离，分别移向细胞两极；同时形成纺锤丝，与染色体着丝粒部位相连，牵引染色体开始向细胞中央(赤道面)移动。
有丝分裂各时期主要特点(动物细胞增殖过程)
中期：
①染色体高度螺旋化到最大程度，着丝粒两侧分别与两极中心体形成的纺锤丝相连，整齐地排列在细胞赤道面上；
②此时期染色体数目和形态最为清晰。
有丝分裂各时期主要特点(动物细胞增殖过程)
后期：
①每条染色体的姐妹染色单体在着丝粒部位分开,形成两组形态结构和数目相同的染色体，染色体在纺锤丝的牵引下分别向细胞的两极移动；
②细胞沿两极方向拉长，细胞赤道面处的细胞质膜开始向内凹陷
有丝分裂各时期主要特点(动物细胞增殖过程)
末期：
①染色体移动至细胞两极，开始恢复为染色质形态；
②核膜、核仁重现并包裹染色质。
姐妹染色单体分分开分别移向细胞的两极
有丝分裂的特点
有丝分裂前期的特点是形成染色体和纺锤丝，染色体的着丝粒部位连接纺锤丝，向细胞中央的赤道面移动。到了中期，所有染色体整齐排列在赤道面上。随后，姐妹染色单体在着丝粒部位分开，分别随纺锤丝向两极移动，细胞随之变长。染色体到达两极，解旋为染色质，被核膜包围，完成细胞核中遗传信息的平均分配。
动物有丝分裂和高等植物有丝分裂的区别
（1）动物有丝分裂：位于细胞质中的两个中心体移向两极，并以中心体为起点构建由微管组成的呈放射状排列的纺锤丝。纺锤丝以两极中心体为顶点，在前期开始形成一个梭形的纺锤体结构。有丝分裂过程中，来自同一染色体的姐妹染色单体分别由纺锤丝牵引向两极移动，完成分裂中最重要的染色体分配。
（2）高等植物有丝分裂：高等植物细胞虽然没有中心体结构，但细胞分裂时同样有纺锤丝、纺锤体的形成。
实验5-1 观察植物根尖细胞有丝分裂
植物根尖尖端的细胞分裂比较旺盛,它们分别处于细胞分裂的不同时期。通过根尖压片实验,可以观察到植物细胞分裂各时期染色体的特征。
实验目标
实验原理
按染色体的变化规律总结植物细胞有丝分裂的过程,并通过与动物细胞有丝分裂比较；建构植物细胞有丝分裂模型。
实验5-1 观察植物根尖细胞有丝分裂
实验材料
经固定、解离和漂洗处理的植物根尖，如吊兰、大蒜或洋葱鳞茎的根尖；显微镜、载玻片、盖玻片、摄子、解剖针、培养皿、吸水纸,染液(醋酸洋红或0.2%龙胆紫)、蒸馏水等。
实验5-1 观察植物根尖细胞有丝分裂
（1）取处理过的根尖组织，放在载玻片上，用刀片切去根尖透明部分。留白色部分约2～ 3 mm
（2）用镊子轻轻将根尖压扁以便于染色,然后向根尖滴加1滴染液,染色1~ 2 min。格倾斜玻片，露出根尖后用吸水纸从一侧将染液小心吸掉,注意:吸染液时不要将根尖吸走。
取材、染色
实验5-1 观察植物根尖细胞有丝分裂
（2）吸走染液后，向根尖滴加1滴染液。从一侧斜放下去，材料位于中部，取两层吸水纸盖在盖玻片上，拇指压几下使根尖分散成均匀的薄层，移开吸水纸，从盖玻片一侧滴少许蒸馏水，用引流法使蒸馏水进入装片。
（3）先在低倍镜下观察整个装片,初步分辨出正在分裂的细胞,找到有较多细胞处于分裂期的部位,然后换用高倍镜观察。
压片、镜检
实验5-1 观察植物根尖细胞有丝分裂
1.有多少细胞正在分裂？为什么不是所有细胞同步分裂？
2.假如你没有找到处于分裂中某个阶段的细胞，说说可能的原因。
3.根据你的观察结果，画出植物细胞有丝分裂各时期示意图，并与动物细胞进行特征比较。
结果分析
2．细胞分裂具有周期性
细胞周期：细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的过程。
具有细胞周期的前提：连续分裂的细胞
G1期：合成RNA和蛋白质，特别是与DNA复制相关的酶（如DNA聚合酶等），为S期的DNA复制做准备；
S期：DNA复制；
G2期：合成组成纺锤丝的蛋白质；
M期：将遗传物质均分到两个子细胞中。
不同细胞细胞周期的长短差异很大
①有些细胞分裂一次仅需要数十分钟，如胚胎细胞、
酵母等；
②有些需要按小时计算，例如洋葱根尖细胞的细胞周期约为24h，人消化道上皮细胞的细胞周期为10h左右；
③还有些细胞的细胞周期长达一年至数年。细胞周期长短的差异主要来自分裂间期的不同，细胞一旦进入到分裂期，持续的时间相对比较恒定。
细胞周期的表达方式：
3．细胞有多种分裂方式
无丝分裂：分裂过程是先细胞核延长，从核的中部向内凹进,缢裂成为2个细胞核，整个细胞从中部缢裂成两部分，形成2个子细胞。在整个分裂过程中没有出现纺比体和染色体的变化。这种分裂方式常出现于高度分化成熟的组织中，如蛙的红细胞的分裂，在某些植物的胚乳中胚乳细胞的分裂等。
（1）特点：在分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化。
（2）实例：草履虫等单细胞生物通常以这种方式进行增殖等。
补充：细胞周期蛋白对分裂的影响
细胞周期蛋白（cyclin）和细胞周期蛋白依赖性激酶（cyclin-dependent kinase, CDK）。cyclin 和 CDK 成员们彼此组成不同的复合物来调控细胞周期的有序进程。
它们表现异常，会造成细胞周期进程控制的失败，可能会引发肿瘤细胞的形成。科学家们在多种肿瘤细胞中发现CDK的酶活性过度活跃，使细胞分裂失去控制。因此，设想通过药物来抑制CDK酶活性，从而达到控制肿瘤细胞分裂的效果。
课堂练习
1.如图为与有丝分裂相关的坐标曲线。下列相关说法不正确的是(　　)
A.若纵坐标表示一条染色体中DNA的含量，则c→d过程细胞中DNA含量不变
B.若纵坐标表示一个细胞中DNA的含量，则e点时一条染色体中DNA的含量与a点相同
C.若纵坐标表示一条染色体中DNA的含量，则a→c过程染色体数目不变
D.若纵坐标表示一个细胞中DNA的含量，则a→c过程染色体数目不变
D
2.下列几种细胞在进行细胞分裂时，始终观察不到染色体的是(　　)
①洋葱根尖分生区细胞　②变形虫细胞　③大肠杆菌细胞　④蛙的红细胞　⑤蛙的囊胚期细胞　⑥人的造血干细胞　⑦发菜
A． ③④⑦
B． ③⑥⑦
C． ①③⑤
D． ②④⑥
课堂练习
A
3.生物实验中常用盐酸处理实验材料。下列说法正确的是(　　)
A． 盐酸解离根尖的同时也为龙胆紫染色创造酸性环境
B． 盐酸处理染色质能促进DNA与派洛宁(吡罗红)结合
C． 盐酸浓度过高会破坏过氧化氢酶的空间结构导致其失活
D． 盐酸处理细胞有利于健那绿(詹纳斯绿B)对线粒体染色
课堂练习
C
谢谢观看
THANKS

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