资源简介

第 5 章 细胞的生命进程
一 、细胞通过分裂实现增殖
1 . 有丝分裂保证遗传信息的准确传递
1.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。
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。
2.有丝分裂各时期主要特点(动物细胞增殖过程)
时期 主要变化
间期 ①DNA 和中心体复制； ②合成细胞分裂所需的蛋白质；
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。
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。
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
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
子细胞形成 细胞质完成分裂，形成两个完成独立的子细胞
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。
细胞质分裂 ：一般开始于有丝分裂后期。以动物细胞为例， 随着细胞质膜在赤道
面向内凹陷，细胞质发生分裂，最终形成两个完全独立的子细胞。
4.有丝分裂的意义：有丝分裂后，子细胞中染色体数目与亲代细胞完全相同，分裂
过程中染色体的行为保证了细胞遗传信息由亲代到子代的稳定遗传。
5.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。
间期
前期
中期
后期
末期 姐妹染色单体分分开 分别移向细胞的两极
（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（细胞两级直接发出纺锤丝）。
间期
前期
中期
后期
末期 细胞板与高尔基体有关
(1)有丝分裂过程中细胞器的作用时期及生理作用
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 合成相关蛋白质
线粒体 动物、植物 整个细胞周期 提供能量
高尔基体 植物 末期 与细胞壁(板)的形成有关
中心体 动物、低等植物 前期 与纺锤体的形成有关
(2)有丝分裂过程中相关细胞器的分配
①中心体经复制后，均等分配到两个子细胞中。
②线粒体等细胞器随机分配到两个子细胞中。
DNA 的平均分配指细胞核中的染色体（含有 DNA）平均分配， 而细胞质中的 DNA 在细胞
分裂时期是随机分配的，如线粒体 DNA 在细胞分裂时随线粒体随机分配进入子细胞中。
补充 有丝分裂后期着丝粒的分裂是不是纺锤丝牵引的结果？如何验证你的结论？
着丝粒的分裂不是纺锤丝牵引的结果。用秋水仙素处理分裂中的细胞，抑制纺锤
体形成，后期染色体的着丝粒照样可以分裂，从而使细胞中染色体数目加倍，这就说
明着丝粒分裂不是纺锤丝牵引所致。
4.有丝分裂的结果：有丝分裂后，子细胞中染色体数目与亲代细
胞完全相同，分裂过程中染色体的行为保证了细胞遗传信息由亲代到
子代的稳定遗传。
1 . 1 实验5- 1 观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂
1．实验原理
(1)高等植物根尖、芽尖的分生区细胞能进行有丝分裂。
(2)在高倍显微镜下，根据细胞内染色体的存在状态，就可以判断
这些细胞分别处于有丝分裂的哪个时期。
(3)染色体容易被碱性染料(醋酸洋红或 0.2%龙胆紫)着色。
2．实验步骤
(1)洋葱根尖的培养：待根长约 5 cm 时，取生长健壮的根尖制成
临时装片观察。
(2)装片的制作
1.取材
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，
刘白色部分约 2-3mm。（接着处理：取材-固定-解离-漂洗）
2.染色
用银子轻经将根尖压扁以便于染色,然后向根尖滴加 1 滴染液，
染色 1~2min(染色开始时用银子在根尖处捣几下，使染色均匀)。略
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。
3.压片
吸走染液后， 向根尖滴加 1 滴蒸馏水，将其浸没。取盖玻片、
从一侧斜放下去,使材料位于盖玻片中部。取两层吸水纸，盖在盖玻片上，用拇指垂直 向下压几下(不能扭转).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以提高折光率。
4.镜检
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。参照确定各时期,并记录观察结果。
部位 形态 作用 特点
成熟区(根 毛区) 具有中央大液泡 是根吸收水分和无机盐 的主要部位 根毛是成熟区表皮细胞 向外突出的一部分
伸长区 伸长区下部细胞较小，越 靠近成熟区的细胞越大 是根部向前推进的主要 区域 生长最快的部分是伸长 区
分生区 细胞呈正方体，个体小、 排列紧密、细胞壁薄、细 胞核较大 可以不断地进行细胞分 裂，增加根尖的细胞数 目 没有中央大液泡
根冠 由多层松散排列的薄壁细 胞组成，细胞排列较不规 则 最前端的帽状结构，属 于保护组织，罩在分生 区的外面 外层细胞常黏液化
取材部位 实验名称 取材原因
叶 鳞片叶 植物细胞的吸水与失水 外表皮细胞含紫色大液泡
使用高倍显微镜观察几种细胞 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 绿叶中色素的提取和分离 色素含量多
观察叶绿体和细胞质的流动 观察细胞质的流动， 可用细胞质基质 中的叶绿体运动作为标志
根 观察根尖分生区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
2. 细胞分裂具有周期性
补充：1.连续增殖细胞：造血干细胞，皮肤生发层细胞，植物的根茎尖端分生区细胞
等；
2.不增殖细胞：哺乳动物的红细胞，神经细胞，肌细胞等
3.暂不增殖细胞，又被称为 G0 细胞：肝细胞，淋巴细胞等
细胞周期
1.定义：细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束所经
历的过程。
2.前提条件：连续分裂的细胞。
3.图示含义
G1 期（DNA 合成前期）
分裂间期 S 期（DNA 合成期）
细胞周期 G2 期（DNA 合成后期）
分裂期（M） ：前期、中期、后期、末期
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（中心体复制）
M 期：将遗传物质均分到两个子细胞中
4.不同细胞有丝分裂的形态变化基本相同，但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。
5.分裂间期与分裂期的联系：分裂间期为分裂期进行活跃的物质准备，完成 DNA 分子
的复制和有关蛋白质的合成。
1.“先长后短 ”：一个细胞周期要先经过一个长的分裂间期进行物质准备，再经过一个
短的分裂期。
2.“终点到终点 ”：从完成时开始，到（下一次）完成时结束，为一个细胞周期。
3.“先复制后分裂 ”：一个细胞周期一定要先完成 DNA 的复制，才能完成细胞的分裂。
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 22
人的宫颈癌细胞 20.5 1.5 22
①不同生物细胞的细胞周期持续时间不一定相同，同种生物的不同细胞的细胞周期持续
时间不一定相同。
②显微镜下观察某植物组织的有丝分裂时， 大部分细胞处于分裂间期， 是因为细胞周期
中，分裂间期所占的时间长，因此观察细胞所处时期时，大部分细胞都处于分裂间期。
③若要观察细胞的有丝分裂， 应选择小鼠十二指肠上皮细胞， 理由是细胞周期中分裂期
所占时间相对较长，容易观察到处于分裂期的细胞。
在细胞处于旺盛分裂的培养液中添加适量的 DNA 合成可逆抑制剂， 处于分裂期的细胞不 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间(S)期，以达到细胞周期同
步化的目的。
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。
这里要注意的是：蛙的红细胞是无丝分裂,但不能依次类推,人的红细胞也是无丝分裂.
哺乳动物的红细胞已永久失去分裂的能力,哺乳动物的红细胞是通过骨髓中造血干细胞分裂
产生的细胞，再分化发育而来的
（1）特点：在分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化。
（2）过程：分裂时，细胞核内染色质复制完成后，细胞核和细胞质直接拉长一分为二，
无丝分裂保证了细胞在短时间内就可以完成增殖过程。
（3）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： 1 . 染色体行为变化
(1)当有染色单体(分裂间期的 G2 期、前期、中期)时， 染色体数∶染色单体数∶核 DNA 数
= 1∶2∶2。
(2)当无染色单体(分裂间期的 G1 期、后期、末期)时，染色体数∶核 DNA 数＝1∶1。
2. 有丝分裂中核DNA、 染色体、 染色单体含量变化曲线分析
(1)曲线模型
细胞核末期开始减半，细胞末期结束开始减半
(2)曲线解读
项目 上升段的变化原因 下降段的变化原因
核 DNA 间(S)期 DNA 复制，核 DNA 数目加倍 末期细胞一分为二，核 DNA 数目减半
染色体 后期着丝粒分裂，染色体数目加倍 末期细胞一分为二，染色体数目减半
染色单体 间(S)期 DNA 复制，染色单体形成 后期着丝粒分裂， 姐妹染色单体分开， 染 色单体消失
3. 有丝分裂相关过程中染色体数与核DNA数比值的变化曲线
4 . 根据柱状图判断细胞分裂时期的规律(以二倍体生物为例)
(1)根据染色单体变化判断各时期
(
无→后期、末期
乙图
)染色单体 {有→G2期、前期、中期
(2)根据比例关系判断各时期
甲图
、G1期
丙图
核 DNA∶染色体∶染色单体{甲图
∶ 4n→G2期、前期、中期
∶ 0→后期、末期 乙图
∶ 0→G1期 丙图
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。
二 、细胞通过分化形成多细胞生物体
1 . 细胞通过分化形成组织器官
1．细胞分化 ：同一来源的细胞逐渐发生形态结构和生理功能上的差异，这一过程
称为细胞分化。
2．细胞分化的特点
(1)贯穿于生物个体发育的全过程：与细胞内遗传信息的表达有关。受精卵分化形 成的各种细胞拥有与受精卵相同的遗传信息，但在不同类型细胞中，这些遗传信息的表
达状况是不同的， 以致细胞形态结构和功能产生差异化。
(2) 稳定和不可逆性 ：分化终端的细胞不再分裂，如神经细胞、肌肉细胞和表皮细 胞等稳定地表现一定的形态特征，执行一定的生理功能，然后逐步走向衰老和死亡。但
在某些特殊情况下，个别分化终端的细胞会失去控制，逆向恢复分裂
3．细胞分化的原因
细胞中 基因选择性表达 的结果，即在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息
的表达情况不同。
4．细胞分化的意义
(1)是生物个体发育的基础。
(2)使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。
补充： 细胞分化的 "变" 与 "不变
(1)“变 ”
①从细胞水平分析：细胞的形态、结构和生理功能发生改变。
②从亚显微结构水平分析：细胞器的种类和数目及细胞质基质的成分和功能发生改
变。
③从分子水平分析
a．蛋白质角度：蛋白质种类、数量、功能发生改变。
b．基因角度：基因选择性表达， 即遗传信息的表达情况不同，这是细胞分化的根
本原因。
(2)“不变 ”：细胞数目和细胞内的遗传物质不变。
2. 不同细胞的分化能力具有差异性
1．细胞的全能性
(1)概念：不同细胞的分化能力有差异性，单个细胞能够发育形成完整的生物体，
我们称这种细胞具有全能性。 （分化程度↑, 全能性↓, 分裂能力↓)
(2)植物细胞的全能性
① 植物组织培养 ： 胡萝 卜韧 皮部细胞 → 放入特 定培养液 中 → 形成细胞 团块
分化
― ― →根、茎和叶 →新的植株。
②结论：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。
(3)动物细胞细胞核的全能性
已分化的动物体细胞的细胞核是具有全能性的。
1 ．干 细 胞 ： 具 有 自 我 更 新 和 增 殖 、 分 化 能 力 的 细 胞 。
干细胞能分裂产生和自己完全相同的子细胞，也能分化为组成组织器官的其他类型 细胞。在动物胚胎、胎儿和成体内都能发现不同类型的干细胞。胚胎中的干细胞在发育 中能分化形成各种不同类型的细胞；成体内干细胞的职责主要是分化形成新的细胞来替
补已经死亡的细胞。
受精卵是具有全能性的细胞，而我们体内干细胞的分化能力是有局限性的，它们只 能分化为特定组织中的细胞。例如，骨髓中的造血干细胞，只能分化为血液系统中的各
种细胞，包括红细胞、白细胞和血小板等。
皮肤中的干细胞只能分化为皮肤组织中的细胞，替代那些死亡的表皮细胞。但也并 不是所有组织中的细胞都能更新，例如大多数神经细胞在受到损伤后不能得到有效更
新， 因此应保护好我们的神经细胞。
补充： 细胞分裂和细胞分化的关系
项目 细胞分裂 细胞分化
发生时间 从受精卵开始 发生在整个生命过程中
原因 细胞增殖需要 基因选择性表达
结果 细胞数目增多 细胞种类增多
意义 保持了亲、子代间遗传的稳定性 保证了生物体正常发育
联系 细胞分裂是细胞分化的基础，两者往往是相伴相随的，随分化程度 加大，分裂能力逐渐下降
三、细胞衰老和死亡是自然的生理过程
1 . 细胞存在衰老现象
①个体衰老现象与细胞的衰老现象：神经细胞、肌肉细胞的衰老会导致老年人记忆 衰退和行动迟缓。这些重要器官的组成细胞发生衰老是多细胞生物体衰老的直接原因。 其实在我们漫长的生命历程中，身体内不断会有一些细胞衰老并死亡，这是机体自我保
护并维持生命的自然现象。 （单细胞生物：细胞的衰老=个体的衰老）
②植物的衰老现象：整株植物的衰老和死亡是植物细胞衰老累积的结果。 “ 幢幢云 树秋，黄叶下山头 ”描述的便是秋天叶片细胞衰老后导致叶片变黄脱落的景致。这是因 为在叶片衰老时，细胞中叶绿体被破坏，叶绿素含量下降，同时细胞光合作用和呼吸作 用的效率也都会下降。多年生植物在季节交替的生活周期中，面对恶劣的生存环境，为 维持植株整体生命，部分细胞也会衰老并死亡。 （多细胞生物：细胞的衰老≠个体的衰
老，大多数都衰老了，才代表这个人也进入了衰老状态）
1.细胞衰老现象：在细胞的生命周期里， 当其分化成熟后，分裂能力会逐步降低甚
至丧失，细胞的形态结构和功能都会发生一系列退行性的变化。
2.细胞衰老的特点
（1）膜结构流动性减小，原本分工明确又相互协作的内部结构活性下降，不再有
序地工作；
（2）细胞内酶的活性降低、代谢减缓等
补充： （3）细胞含水量下降；色素逐渐积累，妨碍细胞内物质交流和传递（老年
斑）
（4）细胞核体积增大
（5） ；染色质收缩，染色加深
①老年人为什么会满脸皱纹？皮肤细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小。
②老年人为什么会出现“老年斑 ”？皮肤细胞中色素积累。
③老年人为什么会浑身乏力、行动迟缓？ 老年人细胞中与呼吸有关的酶活性降低，
代谢缓慢。
④老年人为什么会出现白发？ 由于毛囊中的黑色素细胞衰老，细胞中的酪氨酸酶活
性降低，黑色素合成减少。
2．细胞衰老的原因
①外界因素 {学物 (缺失)质刺激 ②内部原因 {能下降 (成错误)}
在细胞衰老过程中，细胞内生理活动、物质代谢、基因活动等都发生了变化。
2. 细胞具有不同的死亡方式
1．细胞死亡包括细胞凋亡和细胞坏死等方式。
2．细胞凋亡（细胞程序性死亡）
（1）细胞凋亡：死亡的细胞会由分裂分化产生的新细胞来代替，细胞的死亡方式
是机体自主性和生理性，受遗传信息控制，具有程序性。
（2）类型 {新 (亡)
（3）意义：在个体发育过程中，细胞凋亡对组织形态结构的形成具有重要的作用。
3．细胞坏死（细胞被动死亡的现象） ：细胞遭受极端的外界因素刺激（如物理或
化学损害因子、致病物质等）而导致的损伤后死亡的现象。
（1）举例：伤口和缺血的组织部位的细胞容易产生坏死；糖尿病患者由于血糖高， 容易引发血管损伤、局部供血障碍，从而导致腿部细胞坏死，严重的甚至需要截肢处理。
坏死的细胞被严重破坏， 内容物释放到细胞外，通常会对周围健康的细胞造成影响。
4.细胞死亡的意义：是细胞生命活动之一，是生物体清除衰老、损伤或病变细胞的
一种自然生理过程。
补充： 细胞自噬 (广角镜)
细胞自噬是细胞组分降解与再利用的过程。细胞将没有功能或者衰老的内部结构包 裹在膜泡中，运输至溶酶体或液泡进行回收、销毁。生物体面对饥饿或感染时，部分
细胞会以细胞自噬的方式死亡， 以应对恶劣环境。细胞自噬还和一些癌症、传染性疾
病和神经退行性疾病的发生有关。因此，科学家也在针对细胞自噬开发相应的药物来
治疗这些疾病。
补充： 比较细胞自噬和细胞凋亡
区别：①形态学上的区别：凋亡会使细胞膜内陷形成凋亡小体，最后细胞解体；自噬是
形成双层膜的自噬泡，包裹细胞质内的物质，然后与溶酶体融合消化掉内容物。
②生理意义上的区别：凋亡一定引起细胞死亡；自噬不一定引起细胞死亡。
联系：有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。
补充： 细胞衰老、 细胞凋亡和细胞坏死的区别
项目 细胞衰老 细胞凋亡 细胞坏死
实质 内因和外因共同作用的 结果 受到由遗传机制决定 的程序性调控 受电、热、冷、机械等不利 因素影响，与基因无关
形态变化 细胞萎缩，细胞膜皱缩 多为单个细胞，形成 凋亡小体，细胞膜内 陷 外形呈不规则变化，细胞膜 破裂
意义 ①生物体的绝大多数细 胞都经历未分化—分化 —衰老—死亡的过程； ②细胞衰老是时刻都在 发生的 ①清除多余、无用的 细胞； ②清除完成正常使命 的衰老细胞； ③清除体内的有害细 胞； ④维持器官和组织中 细胞数目的相对稳定 对周围细胞造成伤害，引发 炎症
对 机 体 的 影响 对机体有利 对机体有利 对机体有害

展开更多......

收起↑