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第6章 细胞的生命历程
生物都要经历出生、生长、成熟、繁殖、衰老直至死亡的生命历程。
活细胞也如此。生长，增殖，衰老，死亡····
第6章 细胞的生命历程
6.1细胞的增殖
【问题探讨】
象与鼠的个体大小相差十分悬殊。
讨论
1.请推测象与鼠相应器官或组织的细胞大小是否也有很大差异。
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？
象与鼠相应器官和组织的细胞在大小上无明显差异。
生物体的长大，既靠细胞生长增大细胞的体积，也要靠细胞分裂增加细胞的数量。
多细胞生物体
体积增大
细胞体积增大
细胞数量增多
依靠
依靠
依靠
细胞生长
细胞分裂
主要
单细胞生物
细胞体积增大
思考：细胞能否无限长大？
细胞不能无限长大的原因有很多。细胞的大小影响物质运输的效率，可以作为一种解释。
1.现有3个大小不同的细胞模型，如下图所示，计算每个“细胞”的表面积与体积的比值。
思维训练
运用模型解释细胞不能无限长大
边长
2mm
边长
4mm
边长
8mm
琼脂块的边长/mm 表面积/mm2 体积/mm3 表面积/体积 （相对表面积） 葡萄糖扩散深度/mm 葡萄糖扩散体积/整个细胞体积（物质运输效率）
2
4
8
24
8
3
96
64
1.5
384
512
0.75
0.5
0.5
0.5
0.875
0.578
0.330
2.物质在细胞中的扩散速率是一定的，假定某种物质如葡萄糖通过“细胞膜”后，向内扩散的深度为0.5 mm。计算这3个“细胞“中物质扩散的体积与整个“细胞”体积的比值。
V扩散=V-(a-1)3
1.细胞的表面积和体积的比值与细胞的大小有什么关系？
细胞越大，表面积与体积的比值越小。
细胞越大，表面积与体积的比值越小，物质运输效率就越低。
不是，因为细胞中有众多的必需物质和结构，需要相应的空间来容纳，才能保证正常生命活动。
2.从物质运输的效率看，细胞为什么不能太大？
4.是什么限制了细胞的长大
①细胞表面积与体积的比值。
②细胞核与细胞质的体积比（核质比）。
细胞核是细胞的遗传和代谢的控制中心，细胞核中DNA一般不会随着细胞体积的扩大而增加
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？
有些个体较大的原生生物（如草履虫）的细胞中，会出现两个细胞核。有些原生生物的细胞中有用于收集和排泄废物的伸缩泡。
1.伸缩泡就是增大膜表面积与体积的比。
2.细胞的核质比，细胞核所控制的细胞大小与核的大小成比例。
像草履虫这样个体较大的细胞有两个细胞核，保证正常的核质比。
阅读P110-111，思考下列问题
1.细胞增殖的概念、过程、意义是？
2.细胞周期的概念、适用范围和阶段是？
3.所有的细胞都有细胞周期吗？细胞周期大部分处于什么期？
细胞通过 的过程
一、细胞增殖
1.概念：
2.意义：
（1）单细胞生物：通过 而繁衍。
（2）多细胞生物：
①从受精卵开始，要经过 逐渐发育为成体。
②生物体内也不断地有细胞衰老、死亡，需要通过 加以补充。
生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础
细胞增殖
细胞分裂增加细胞数量
细胞增殖和分化
细胞增殖
受精卵
人（约1014个细胞）
受精卵发育为成体
细胞增殖和分化
“物质准备--分裂--物质准备--再分裂···”
细胞增殖具有周期性
细胞在分裂之前，必须要进行一定的物质准备，特别是遗传物质要进行复制。
细胞增殖包括物质准备和细胞分裂两个连续的过程。
二、细胞周期
1.概念：
2.适用范围：
3.起止时间：
4.过程：
连续分裂的细胞，从一次分裂完成开始，到下一次分裂完成为止，为一个细胞周期。
连续分裂的细胞
起点：一次分裂完成
终点：下一次分裂完成
分裂间期
分裂期（M）
(90%~95%)
(5%~10%)
物质准备
DNA分子复制
有关蛋白质的合成
细胞适度生长
将分裂间期复制的DNA平分到两个子细胞中去
连续过程，被分为：前期、中期、后期、末期
细胞周期图
分裂间期包括：
①G1期：时间最长
②S期：时间居中
③G2期：时间最短
DNA复制
合成少量RNA和蛋白质（主要是微管蛋白，用于形成纺锤丝或星射线）
主要合成RNA和蛋白质（主要用于DNA复制）
5.表示方法：
细胞周期：
分裂间期：
分 裂 期：
B-B
B-A
A-B
B
A
方法一：扇形图
方法二：直线图
A B C DE FG
A C、 C E、 E G
A B、 C D、E F
B C、 D E、F G
不同细胞的细胞周期持续时间/h
细胞类型 分裂间期 分裂期 细胞周期
蚕豆根尖分生区细胞 15.3 2.0 17.3
小鼠十二指肠上皮细胞 13.5 1.8 15.3
人的肝细胞 21 1.0 22
人的宫颈癌细胞 20.5 1.5 22
①不同细胞的细胞周期一般不同，但也有相同的。
③高的，分裂期在细胞周期中所占的比例越高，越适合用于观察细胞分裂的实验材料。
②同一细胞的分裂间期持续时间都比分裂期长。
思考：如果要观察细胞分裂过程，选择分裂期在细胞周期中所占的比例高的还是低的？
【易错提醒】
1.只有连续分裂的细胞才有细胞周期
动物：干细胞、皮肤生发层细胞、受精卵、癌细胞等
植物：根尖分生区细胞、茎的形成层细胞等
连续分裂细胞
不分裂细胞：高度分化的细胞，神经细胞、肌肉细胞等
成熟的生殖细胞，精子、卵细胞
暂不分裂细胞：一些免疫细胞等
DNA+蛋白质 染色质 染色体
构成
高度螺旋
复制
螺旋
1个双链DNA
2个双链DNA
2.染色体、染色单体及DNA三者间的关系
分裂间期
DNA复制和相关蛋白质合成，细胞适度生长。
注意：间期结束DNA含量加倍，染色体数量不变，形成染色单体。
复制
一条染色质一个DNA
一条染色质两个DNA，两条姐妹染色单体
姐妹染色单体
着丝粒
染色体的计数：染色体数=着丝粒数，有几个着丝粒，就有几条染色体。
2.染色体、染色单体及DNA三者间的关系
1条
1条
1条
2条
1个
2个
2个
2个
无
2个
2个
无
呈染色质形态
呈染色体形态
(1)当有染色单体存在时，染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数＝ 。
(2)当无染色单体存在时，染色体数∶核DNA分子数＝1∶1。
1∶2∶2
染色体
DNA
染色单体
三、有丝分裂
细胞进入分裂期后，在分裂间期复制成的DNA如何平均分配到两个子细胞？
有丝分裂是一个连续的过程，人们根据染色体的行为，把它们分为四个时期：
前期、中期、后期、末期
真核细胞的
分裂方式
有丝分裂（主要）
无丝分裂
减数分裂
原核细胞的增殖方式：二分裂
（形成体细胞）
(形成生殖细胞)
原核细胞增殖方式：二分裂
DNA复制
细胞伸长，形成隔壁
子细胞分开
1.植物细胞有丝分裂
假定亲代细胞染色体：
4条
阅读P112-113，思考：
1.细胞核发生了哪些变化？
2.染色质的形态和数目发生了哪些变化？
3.染色体如何移向两极？
4.子细胞是如何形成的？
问：下图所示序号的结构名称是什么？
核 膜　
核　仁
染色质
１
２
３
４
细胞壁
着丝粒
过程：DNA复制和蛋白质合成，细胞适度生长
结果：
间期复制又合成
间期：
DNA数加倍、形成染色单体，但染色体数不变
膜仁消失现两体
前期：
①染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体。
②核仁逐渐解体，核膜逐渐消失。
③细胞的两极发出纺锤丝，形成一个梭形的纺锤体。
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。
①每条染色体的着丝粒两侧，都有纺锤丝附着在上面，纺锤丝牵引着染色体运动，使每条染色体的着丝粒排列在细胞中央的一个平面上，该平面被称为赤道板。
②染色体形态较稳定，数目较清晰，便于观察。
中期：
着丝粒排列在同一平面
赤道板
假想的
不真实存在
①每个着丝粒分裂成两个，姐妹染色单体分开，成为两条染色体，染色体数目加倍，由纺锤丝牵引着分别向细胞的两极移动，结果是细胞的两极各有一套染色体。
②这两套染色体的形态和数目完全相同，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。
着丝粒分裂、染色体加倍、姐妹染色单体消失
后期：
两体消失现膜仁
末期：
①染色体→染色质
②纺锤体逐渐消失
③核膜、核仁逐渐形成，形成了两个新的细胞核。
④在赤道板的位置出现一个细胞板（真实存在），逐渐扩展形成新的细胞壁（与高尔基体的作用有关）
一个细胞分裂成为两个子细胞，每个子细胞中含有的染色体数目与亲代细胞的相等。
分裂后形成的子细胞若继续分裂，就进入下一个细胞周期的分裂间期状态。
间期（初）
间期（末）
间期
DNA的复制，有关蛋白质的合成
中心体的中心粒复制、倍增，成为两组
2.动物细胞有丝分裂
分裂间期
前期
汉水丑生侯伟作品
进入分裂期后，两组中心粒分别移向细胞两极。
在这两组中心粒的周围，发出无数条放射状的星射线，两组中心粒之间的星射线形成了纺锤体。
前期
前期
中期
后期
末期：
不形成细胞板，细胞膜从细胞的中部向内凹陷，最后把细胞缢裂成两部分，每部分都含有一个细胞核。这样, 一个细胞就分裂成了两个子细胞。
3.动、植物细胞有丝分裂异同
间期：
前期：纺锤体形成方式不同
末期：子细胞形成方式不同
（1）相同点：
（2）不同点：
①间期都有DNA的复制；
②核膜、核仁的变化相同；
③染色体的行为变化相同。
(1)将亲代细胞的染色体经过复制（关键是DNA的复制）之后，精确地平均分配到两个子细胞中。
(2)由于染色上有 ，因而在细胞的 和 间保持了 。
遗传物质DNA
亲代
子代
遗传的稳定性
4.意义
细胞器 参与时期 作用
核糖体
线粒体
中心体
高尔基体
间期
整个时期
前期
末期
合成蛋白质
提供能量
发出星射线
形成纺锤体
参与细胞板
(细胞壁)的形成
总结：动、植物细胞有丝分裂中参与的细胞器
四、无丝分裂
2.特点
1.过程
①细胞核延长
②细胞核中部向内凹陷
③缢裂为两个细胞核
④细胞中部向内凹陷
⑤缢裂为两个细胞
3.实例
蛙的红细胞、肾小管上皮细胞等进行无丝分裂
4.无丝分裂也进行染色体的复制，即DNA复制。
核分裂
质分裂
没有出现_______和________的变化。
纺锤丝
染色体
蛙的红细胞
染色 体数
染色 单体数
DNA数
间期
前期
中期
后期
末期
4
4
4
8
8→4
0→8
8
8
0
0
4→8
8
8
8
4
五、染色体、染色单体、DNA数变化规律
假定某生物的一个体细胞中的染色体数和DNA的含量为2N
间期 前期 中期 后期 末期
DNA数目
染色体
染色单体
2N
4N
2N
4N
0
2N
2N
4N
4N
4N
4N
4N
0
0
4N
2N
4N
2N
4N
4N
2N
G1
前
中
后
末
2N
4N
G2
S
a
b
c
d
e
ab：间期DNA复制
cd：末期结束，细胞一分为二
①一个细胞中的核DNA含量变化
②一个细胞中的染色体数目变化
G1
前
中
后
末
2N
4N
G2
S
bc：后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分离，成为两条子染色体，染色体数目加倍
de：末期结束，细胞一分为二
a
b
c
d
e
f
③一个细胞中的染色单体数目变化
G1
前
中
后
末
2N
4N
G2
S
染色单体在______形成，在_____可见
间期
前期
bc：间期染色体复制形成
染色单体，一条染色体
上有两条染色单体
de：后期着丝粒分裂，染色单体消失
a
b
c
d
e
f
G1
前
中
后
末
G2
S
1
2
cd:后期着丝粒分裂，一条染色体上有 1条DNA分子。
ab:间期DNA复制，一条染色体上有2条DNA分子。
a
b
c
d
e
④细胞中的核DNA与染色体的比值
根据柱状图判断有丝分裂时期
甲
2N
4N
O
乙
2N
4N
O
丙
2N
4N
O
数量（个）
数量（个）
数量（个）
染色体
核DNA
染色单体
G2 前 中
后 末
G1 子细胞
1.实验原理
（1）在高等植物体内，有丝分裂常见于根尖、芽尖等________细胞；
（2）各个细胞的分裂是_____进行的，因此在同一分生组织中可以看到________________的细胞；
（3）通过在_____倍镜下观察各个时期细胞内染色体的_________，就可以判断这些细胞分别处于有丝分裂的那个时期；
（4）染色体容易被___性染料（如 旧称 ，或者 ）着色；
分生区
独立
不同分裂时期
高
存在状态
碱
甲紫溶液
龙胆紫溶液
醋酸洋红液
六、用实验观察细胞的有丝分裂过程
2.实验目的
(1)制作洋葱根尖细胞有丝分裂装片。
(2)观察植物细胞有丝分裂的过程，识别有丝分裂的不同时期，比较细胞周期中不同时期的时间长短。
(3)绘制植物细胞有丝分裂简图。
3.材料用具
洋葱（可用葱、蒜代替）
显微镜，载玻片，盖玻片，玻璃皿，剪刀，镊子，滴管。
质量浓度为0.01 g/mL或0.02 g/mL的甲紫溶液(将甲紫溶解在质量分数为2%的醋酸溶液中配制而成)或醋酸洋红液
质量分数为15%的盐酸，体积分数为95%的酒精
洋葱根尖细胞有丝分裂固定装片。
根尖结构示意图
成熟区
伸长区
分生区
根冠
1.成熟区(根毛区)
细胞体积较大，表皮细胞向外突出形成根毛。
2.伸长区
细胞体积较大，呈长方形，是根伸长最快的区域。
吸收水和无机盐
3.分生区
4.根冠
细胞分裂旺盛，细胞体积小，呈正方形，排列紧密，能促进根的生长。
形状不规则，排列不整齐，有保护作用。
4.方法步骤
（1）洋葱根尖的培养
洋葱一个，放在广口瓶上，瓶内装满清水，让洋葱的底部接触到瓶内的水面，把这个装置放在温暖的地方培养。
待根长约5cm时，取生长健壮的根尖制成临时装片观察。
取材时间：上午10时至下午2时最佳
（洋葱根尖分生区有较多细胞处于分裂期）
剪取根尖2-3mm
利于取到分生区细胞
（2）装片的制作：解离→漂洗→染色→制片
过程 方 法 时间 目 的
解离 根尖2-3mm，解离液：盐酸和酒精按1：1体积比混合 3-5 min
漂洗 待根尖软化后，用镊子取出，放入盛有清水的玻璃皿中漂洗。 约10 min
染色 把根尖放入甲紫溶液(或醋酸洋红液)的玻璃皿中染色。 3-5 min
制片 用镊子将这段根尖取出来，放在载玻片上，加一滴清水，并用镊子尖把根尖弄碎，盖上盖玻片。然后，用拇指轻轻地按压盖玻片。
使组织中的细胞相互分离开来
洗去药液，防止解离过度
使染色体着色
使细胞分散开，有利于观察
先用低倍镜观察
找到分生区细胞：正方形、排列紧密
先找中期细胞，然后找前期、后期、末期的细胞，最后观察间期细胞。
再用高倍镜观察
统计视野中处于各时期的细胞数，记录在记录表“样本1”中。把视野移动到分生区一个新的区域再统计，然后记录在记录表“样本2”中。对数据进行整理，填入表中。
4.方法步骤
（3）观察
注意：所观察到的细胞都是死细胞，无法观察到细胞分裂动态变化。
前期
末期
间期
后期
中期
细胞周期 样本1 样本2 总数 每一时期的细胞数/ 计数细胞的总数
间期
分裂期 前期
中期
后期
末期
计数细胞的总数
1
4
5
3
2
5.注意事项
取材→解离→漂洗→染色→制片→观察
（1）解离时间：3-5min，严控
（2）染色时间：约10min
染液浓度适宜
①过短：解离不充分，不能相互分离
②过长：解离过度，根尖酥软且染色体成分被破坏
①染液浓度低，染色时间过短：染色体着色浅
②染液浓度高，染色时间过长：染色过深，染液充满整个干细胞，不利于观察
（3）漂洗时间：3-5min
（4）压片力度要合适
洗去多余解离液，防止解离过度而影响对染色体的染色观察
①过轻：
细胞不易分散开，不利于观察
②过重：
会使组织压烂，细胞被破坏
讨论
1.在你的观察结果中，处于哪一时期的细胞最多？为什么？
处于分裂间期的细胞最多，因为细胞周期的大部分时间处于分裂间期。
2.如何比较细胞周期不同时期的时间长短？你可以数一数视野中5个不同时期的细胞数目。统计全班的结果，求每个时期细胞数目的平均值。（提示：洋葱根尖细胞染色体数目为8对，一个细胞周期大约需要12h。
某时期的细胞数占计数细胞总数比例越大，该时期的时间越长。
6.实验材料的选择
(1)类型：
(2)部位：
(3)取材：
选分裂期占细胞周期比例较大的细胞
选分裂旺盛的细胞，如根尖、芽尖等
①必须在分裂旺盛的时期，这样才能保证观察到较多处于分裂期的细胞。
②剪取根尖不宜过长，太长会包括伸长区，伸长区细胞不分裂。
7.异常现象分析
(1)视野中细胞重叠严重
(2)染色体几乎未染色
①解离液浓度不够大；②解离时间不够长；③制片时没有压片
①染色剂浓度不够大；②染色时间不够长 ; ③没有把解离液漂洗干净
(3)观察不到分裂期细胞
①视野选择不合适；②取材位置不合适 ; ③取材时间不合适
1.有1位同学做根尖有丝分裂实验，在显微镜中观察到的图像如图所示。造成这种情况的原因可能是( )
①取材位置不合适
②取材时间不合适
③制片时压片力量不合适
④解离时间不合适
⑤视野选择不合适
A.②③ B.②⑤
C.①②⑤ D.①③④
C
一、概念检测
1.洋葱根尖细胞中有16条染色体。判断下列相关表述是否正确。(1)在显微镜下观察洋葱根尖细胞时，发现.处于分裂期的细胞数量较多。(×)
(2)在细胞周期的分裂间期中，细胞要进行染色体复制，复制后染色体为32条。(×)
2.在下面的坐标图中画出进行有丝分裂细胞的细胞周期中染色体和DNA的数量变化曲线。
二、拓展应用
1.在细胞周期中，分裂间期持续的时间明显比分裂期长，你能对此作出合理的解释吗
分裂间期持续时间明显比分裂期长，这是因为在分裂间期，细胞要进行DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，即为分裂期进行物质准备，这都需要时间。

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